Skip to content

环上的中国剩余定理

Chinese remainder theorem for rings

两两互素理想的交商与对应商环直积之间存在规范同构。

形式陈述

R 为交换含幺环,理想 I1,,In 两两互素,即 Ii+Ij=Rij)。规范同态

Φ:Ri=1nR/Ii,r(r+I1,,r+In)

是满射,核为 iIi。两两互素还保证 iIi=iIi,故第一同构定理给出

R/iIiiR/Ii.

对两个理想,满射性可由 1=a+baI,bJ)显式构造同时满足两个剩余类的元素。

直觉

互素理想像彼此独立的模条件:每个坐标可单独指定,环中存在一个元素同时实现全部局部剩余。

例子与边界

Z 中取 (m),(n)gcd(m,n)=1,得到 Z/(mn)Z/m×Z/n。在 F[x] 中,互素多项式 f,g 给出 F[x]/(fg)F[x]/(f)×F[x]/(g)。若理想不互素,映射一般不满:模 4 与模 2 的两个剩余必须相容,不能任意指定。即使不互素,核仍是交 IJ,但交未必等于乘积。定理给出的解只在模交(互素时模乘积)意义下唯一,不是环中字面唯一。无限族理想不能直接照搬有限乘积的满射结论。

推论与应用

环版中国剩余定理分解商环、同余方程与有限代数,应用于快速模运算、幂等元分解和局部—整体计算。

参考资料
  • David S. Dummit and Richard M. Foote, Abstract Algebra, 3rd ed., Wiley, 2004,Ch. 7, Chinese remainder theorem for ideals。
  • Michael Artin, Algebra, 2nd ed., Pearson, 2011,Ch. 11, comaximal ideals and product decompositions。