形式陈述
环同态是映射公理库函数Function · Map · Mapping由定义域、陪域和单值图共同组成,并把每个输入送到唯一输出的映射。 ,满足对所有 ,
它自动满足 与 。与 环公理库环Ring带加法阿贝尔群和相容乘法的代数结构。 的全库约定一致,这两条等式就是“环同态”的完整定义,即使 都含幺也不自动要求保持单位元。若还满足 ,则称为保幺环同态;凡下游构造需要保 ,都必须使用这一名称或把条件写入假设。
其核 是双边理想,像是子环。
直觉
环同态让加法、乘法表达式在两个环之间保持意义;保幺同态还让含常数 的表达式保持同一解释。把这两个层级分开,可以同时容纳无幺环的自然包含映射,又避免在模、域与多项式环等需要单位元的场景漏掉条件。核记录哪些元素被压成零,而且这些元素与任意环元素相乘后仍被压成零,所以核是双边理想;像则是目标环中的子环。
例子与边界
自然投影 是保幺环同态,核为 。映射 , 是环同态,却不是保幺环同态,因为 。
对交换环 与元素 ,求值映射
是保幺环同态,其核由所有在 处为零的多项式组成。复共轭 也是保幺环自同构。相反,整数平移 不保持加法或乘法。在非交换环上做多项式求值时,还要另外检查系数的像与代入元素是否交换,不能直接套用上述交换环结论。
推论与应用
理想公理库理想Ideal对加法成子群且吸收环乘法的子集。充当同态的核,商环公理库商环Quotient ring按理想的陪集构造的环。则把核所代表的差异消去,由此得到第一同构定理 。环同态还用于变量代入、坐标环以及标量限制与扩张。是否保单位元会改变允许的同态集合乃至所处范畴,因此必须明确写“环同态”或“保幺环同态”,不能隐含切换。
参考资料
- David S. Dummit and Richard M. Foote, Abstract Algebra, 3rd ed., Wiley, 2004,§7.3。
- Michael Artin, Algebra, 2nd ed., Pearson, 2011,Ch. 11。