线性代数

张玮

目录

  • 1 线性方程组
    • 1.1 线性方程组的基本概念
    • 1.2 高斯消元法与阶梯型
    • 1.3 线性方程组的等价与初等变换
    • 1.4 矩阵
    • 1.5 齐次线性方程组
    • 1.6 二阶行列式
    • 1.7 三阶行列式
  • 2 集合与映射
    • 2.1 集合的基本概念
    • 2.2 集合之间的运算
    • 2.3 集合的乘积和基数
    • 2.4 映射的基本概念
    • 2.5 映射的合成
    • 2.6 逆映射
    • 2.7 对换
    • 2.8 置换的分解
    • 2.9 例子
    • 2.10 置换的符号
    • 2.11 偶置换与奇置换
    • 2.12 置换在函数上的作用
    • 2.13 等价关系
    • 2.14 商映射与序关系
    • 2.15 数学归纳法
    • 2.16 整数的算术(上)
    • 2.17 整数的算术(下)
  • 3 矩阵
    • 3.1 向量和向量空间
    • 3.2 线性组合和线性相关
    • 3.3 一些性质
    • 3.4 基
    • 3.5 维数
    • 3.6 行秩、列秩的定义及性质
    • 3.7 线性方程组的可解性准则
    • 3.8 重新理解线性方程组
    • 3.9 线性映射
    • 3.10 矩阵的运算
    • 3.11 矩阵乘积的秩
    • 3.12 矩阵的转置
    • 3.13 单位矩阵和纯量矩阵
    • 3.14 可逆矩阵
    • 3.15 一些计算
    • 3.16 初等矩阵
    • 3.17 逆矩阵的计算
    • 3.18 线性方程组的解空间
    • 3.19 解空间的基础解系
  • 4 行列式
    • 4.1 平行六面体的体积与行列式
    • 4.2 行列式的若干性质
    • 4.3 广义行列式函数
    • 4.4 行列式按一行或一列的元素展开
    • 4.5 准三角方阵的行列式
    • 4.6 方阵乘积的行列式
    • 4.7 例子
    • 4.8 可逆矩阵的行列式判别准则
    • 4.9 克拉默法则
    • 4.10 矩阵的子式与矩阵的秩的联系
  • 5 群、环、域
    • 5.1 运算
    • 5.2 结合律的性质
    • 5.3 幂与倍数
    • 5.4 可逆元素
    • 5.5 群的定义和例子
    • 5.6 循环群
    • 5.7 元素的阶
    • 5.8 循环群的子群
    • 5.9 同态与同构
    • 5.10 例子与结论
    • 5.11 半群的乘法表以及群与对称
    • 5.12 环的定义和例子
    • 5.13 整数的剩余类环
    • 5.14 零因子、整环
    • 5.15 同态
    • 5.16 域的定义,例子
    • 5.17 素域
    • 5.18 域的特征
    • 5.19 任意域上的线性方程组
  • 6 复数和多项式
    • 6.1 复数域
    • 6.2 矩阵模型
    • 6.3 复平面、棣莫弗公式
    • 6.4 共轭
    • 6.5 实数域二次扩张的唯一性
    • 6.6 有理数域的二次扩张
    • 6.7 复数的初等几何
    • 6.8 尺规作图与二次扩张
    • 6.9 定义
    • 6.10 一些术语
    • 6.11 多项式的取值
    • 6.12 带余除法
    • 6.13 多元多项式
    • 6.14 多元单项式的字典序
    • 6.15 若干术语
    • 6.16 整除的初等性质
    • 6.17 最大公因子和最小公倍元
    • 6.18 欧几里得环的唯一因子分解性
    • 6.19 整系数多项式的因式分解
    • 6.20 整环的分式域
    • 6.21 欧几里得环的分式域
    • 6.22 有理函数域
  • 7 多项式的根
    • 7.1 根与线性因子
    • 7.2 韦达公式
    • 7.3 多项式的导数与根的重数
    • 7.4 重因子
    • 7.5 多项式函数
    • 7.6 代数基本定理的叙述和一些引理
    • 7.7 代数基本定理的证明
    • 7.8 实系数多项式的虚根
    • 7.9 复数域和实数域上的最简分式
    • 7.10 实系数多项式的根(上)
    • 7.11 实系数多项式的根(中)
    • 7.12 实系数多项式的根(下)
    • 7.13 斯图姆定理的证明
    • 7.14 正根的个数与系数的关系
    • 7.15 多项式根的近似计算
    • 7.16 整系数多项式的有理根
    • 7.17 对称多项式的定义与例子
    • 7.18 对称多项式的基本定理
    • 7.19 待定系数法
    • 7.20 一元四次方程的求根问题
    • 7.21 判别式
    • 7.22 解三次方程
    • 7.23 结式(上)
    • 7.24 结式(下)
  • 8 复习
    • 8.1 复习(一)
    • 8.2 复习(二)
    • 8.3 复习(三)
    • 8.4 复习(四)
  • 9 阅读
    • 9.1 阅读
  • 10 问卷调查
    • 10.1 问卷调查
环的定义和例子
  • 1 视频
  • 2 章节测验


定义  <R,+,*>是代数系统,“+”和“*”是二元运算,它们具有下述三个性质。

1<R,+>是可交换群;

2<R,*>是半群;

3)乘法“*”对加法“+”可分配,即对任意a,b,cRa*(b+c) = a*b+a*c, (b+c)*a = b*ac*a

则我们称<R,+,*>是一个环(Ring。称<R,+>加法群,将<R,+>中元素a的逆元a-1写成-a,单位元记为0,称为零元。

 

定义  <R,+,*>为一个环,对abRab是非零元,当a*b = 0时,则称ab为零因子,存在零因子的环称为含零因子环,否则称为无零因子环。如果半群<R,*>是可交换的,则称<R,+,*>可交换环,如果<R,+,*>是无零因子,且<R,*>是可交换的含幺半群,则称<R,+,*>整环,记<R,*>的幺元为1

 

例1 证明<Z,+,×>是整环,其中运算“+”与“×”分别是整数集合Z上的普通加法和乘法。

证明  显然<Z,+>是一个交换群,<Z,×>是一个含幺半群,其中幺元为1,且“×”对“+”满足分配律,所以<Z,+,×>是一个环,又对任意的a,bR,如果a×b = 0,显然有a = 0或者b = 0,所以<Z,+,×>是一个无零因子环。

另外,运算“×”满足交换律。

所以<Z,+,×>是整环。

我们已经知道<n,+n>是交换群,现在集合n上定义一个运算×n

对任意abna×nb = a×b (mod n)

其中,“×”是普通乘法。则<n,+n,>是否是环呢?

 

例2 证明<4,+4,×4>是一个环,并判断它是否是整环。

证明  1)显然<4,+4>是交换群,其中单位元为0

2)由×4的定义,对任意ab4,则a×4b4,所以×4满足封闭性。

又对任意abc4,有

(a×4b)×4c = (a×b (mod 4))×4c = a×b×c (mod 4) = a×4(b×4c)

所以结合律成立,进而<4,×4>是半群。

3)任意abc4,有

   a×4(b+4c= a×((b+c)(mod 4)) = (a×b+a×c)mod 4

            = ((a×b)(mod 4)+( a×c)(mod 4))mod 4

            a×4b+4a×4c

又由×4的定义,运算×4满足交换律,所以自然有

(b+4c)×4a = b×4a+4c×4a

所以分配律成立。

综上,<4,+4,×4>是一个环。

2n2×42 = 0,所以2是一个零因子,故<4,+4,×4>不是整环。

 

推广  <n,+n,×n>是一个环。