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环同态

Ring homomorphism

保持加法与乘法的映射;含幺语境中是否要求保持 1 必须明确。

条目类型
定义

形式陈述

环同态是映射 φ:RS,满足对所有 a,bR

φ(a+b)=φ(a)+φ(b),φ(ab)=φ(a)φ(b).

它自动满足 φ(0)=0φ(a)=φ(a)。与 的全库约定一致,这两条等式就是“环同态”的完整定义,即使 R,S 都含幺也不自动要求保持单位元。若还满足 φ(1R)=1S,则称为保幺环同态;凡下游构造需要保 1,都必须使用这一名称或把条件写入假设。

其核 kerφ={a:φ(a)=0} 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 1 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 ZZ/nZ 是保幺环同态,核为 nZ。映射 ZZ×Zm(m,0) 是环同态,却不是保幺环同态,因为 (1,0)(1,1)

对交换环 R 与元素 aR,求值映射

eva:R[x]R,f(x)f(a)

是保幺环同态,其核由所有在 a 处为零的多项式组成。复共轭 CC 也是保幺环自同构。相反,整数平移 nn+1 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

理想充当同态的核,商环则把核所代表的差异消去,由此得到第一同构定理 R/kerφimφ。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。
关系图谱11 个相邻概念 · 1 类关系

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