| version 1.7, 2005/01/16 23:18:25 |
version 1.8, 2005/01/18 16:19:57 |
|
|
| % 2005-01-15 - created |
% 2005-01-15 - created |
| % |
% |
| |
|
| % $Platon: doc/statnica-matematika/02-algebra.tex,v 1.6 2005/01/16 20:52:11 nepto Exp $ |
% $Platon: doc/statnica-matematika/02-algebra.tex,v 1.7 2005/01/16 23:18:25 nepto Exp $ |
| |
|
| \chapter{Algebra} |
\chapter{Algebra} |
| |
|
| Line 934 Usporiadaná dvojica $(G, *)$ sa nazýva \ |
|
| Line 934 Usporiadaná dvojica $(G, *)$ sa nazýva \ |
|
| |
|
| % */ |
% */ |
| |
|
| |
\section{Okruhy hlavných ideálov} % /* |
| |
|
| |
\begin{defn} |
| |
Hovoríme, že $x \in A$ \underline{generuje ideál $I$} komutatívneho okruhu $A$ s jednotkou, ak |
| |
$I = xA = \{ xa ~|~ x \in A \}$. |
| |
|
| |
Ideál $I$ generovaný nejakým $x \in A$ nazývame \underline{hlavný}. |
| |
\end{defn} |
| |
|
| |
\begin{defn} |
| |
Komutatívny okruh $A$ s jednotkou nazývame \underline{okruh hlavných ideálov}, ak každý ideál v |
| |
$A$ je hlavný. |
| |
\end{defn} |
| |
|
| |
\begin{defn} |
| |
Nech $A$ je komutatívny okruh. Hovoríme, že \underline{$a$ delí $b$}, $a|b$, ak $\exists c: b |
| |
= c \dot a, a, b, c \in A$. |
| |
\end{defn} |
| |
|
| |
\begin{defn} |
| |
Nech $A$ je komutatívny okruh s jednotkou. Hovoríme, že $d \in A$ je najväčším spoločným |
| |
deliteľom prvkov $a, b \in A$, ak platí: |
| |
\begin{enumerate} |
| |
\item $d|a \land d|b$ |
| |
\item $c|a \land c|b$, tak $c|d$ |
| |
\end{enumerate} |
| |
\end{defn} |
| |
|
| |
\begin{veta} |
| |
Každé dva prvky z okruhu hlavných ideálov majú najväčšieho spoločného deliteľa. |
| |
\end{veta} |
| |
|
| |
\begin{defn} |
| |
Prvok $p$ z okruhu hlavných ideálov $A$ nazývame \underline{ireducibilným} prvkom, ak $p$ má iba |
| |
\underline{nevlastných} deliteľov, tj. delia ho iba delitele jednotky a prvky s ním |
| |
\underline{asociované}. |
| |
|
| |
Asociované prvky sú $\forall a, b: a|b \land b|a$. |
| |
\end{defn} |
| |
|
| |
\begin{veta} |
| |
Každý prvok $a \in A$, $A$ je okruh hlavných ideálov, $a$ nie je deliteľ~$1$, sa dá napísať |
| |
jediným spôsobom v tvare: $$a = a_0 p_1 p_2 ... p_n$$ kde $p_i$ sú ireducibilné prvky z $A$ (až |
| |
na poradie a asociovanosť) a $a_0$ je deliteľ~$1$. |
| |
\end{veta} |
| |
|
| |
\begin{veta}[Vlastnosti deliteľnosti] ~ |
| |
\begin{enumerate} |
| |
\item \underline{tranzitívnosť}: $a|b \land b|c \Rightarrow a|c$ |
| |
\item \underline{všetky prvky delia $0$}: |
| |
\begin{enumerate} |
| |
\item $0|0$ pretože $0 = 0 \cdot 0$ |
| |
\item $a|0$ pretože $0 = a \cdot 0$ |
| |
\end{enumerate} |
| |
\end{enumerate} |
| |
\end{veta} |
| |
|
| |
\begin{defn} |
| |
Nech $A$ je podokruh $B$. Prvok $n \in B$ je \underline{algebraický nad $A$}, ak existujú $a_0, |
| |
a_1, ..., a_n \in A$ tak, že $$a_0 + a_1 n + a_2 n^2 + ... + a_n n^n = 0$$ |
| |
pričom aspoň jedno $a_i \ne 0$. |
| |
|
| |
V opačnom prípade $n$ voláme \underline{transcendentný}. |
| |
\end{defn} |
| |
|
| |
% */ |
| |
|
| |
\section{Okruhy polynómov} % /* |
| |
|
| |
\begin{defn} |
| |
Nech $B$ je komutatívny okruh s jednotkou, nech $A$ je podokruh $B$, pričom $1 \in A$. Nech |
| |
ďalej $x \in B$. Hovoríme, že okruh $A[x]$ je \underline{okruh polynómov v neurčitej $x$} nad |
| |
okruhom $A$, ak pre ľubovoľné $f(x), g(x) \in A[x]$ platí $f(x) = g(x) \Leftrightarrow$ |
| |
postupnosti ich koeficientov sa rovnajú. |
| |
|
| |
(TODO: co to znamena) |
| |
\end{defn} |
| |
|
| |
\begin{veta} |
| |
Ku každému komutatívnemu okruhu $A$ s jednotkou existuje okruh polynómov $A[x]$, ktorý je určený |
| |
jednoznačne až na izomorfizmus. |
| |
\end{veta} |
| |
|
| |
\begin{defn} |
| |
Nech $f(x), g(x) \in F[x]$, $F$ je pole. Hovoríme, že \underline{$f(x)$ delí $g(x)$}, ak |
| |
existuje $h(x) \in F[x]: g(x) = f(x) \cdot h(x)$, kde $\{a_n\} \cdot \{b_n\} = c_n, c_n = |
| |
\sum_{i+j=n} a_i b_j$. |
| |
|
| |
Ak $f(x)|g(x)$ a $g(x)|f(x)$ hovoríme o \underline{asociovaných polynómoch}. |
| |
\end{defn} |
| |
|
| |
\begin{veta}[O delení so zvyškom] |
| |
Nech $f(x), g(x) \in F[x], g(x) \ne 0$. Potom $\exists q(x), r(x) \in F[x]: f(x) = g(x) \cdot |
| |
q(x) + r(x), st~r(x) < st~g(x)$ a $q(x), r(x)$ sú jednoznačne určené. |
| |
\end{veta} |
| |
|
| |
\begin{defn} |
| |
Nech $f_1(x), ..., f_k(x) \in F[x]$. Potom $d(x) \in F[x]$ nazveme \underline{najväčším |
| |
spoločným deliteľom} $f_1(x), ..., f_k(x)$, ak |
| |
\begin{enumerate} |
| |
\item $d(x)|f_i(x) \forall i$ |
| |
\item $h(x)|f_i(x) \forall i \Rightarrow h(x)|d(x)$ ($h(x) \in F[x]$) |
| |
\end{enumerate} |
| |
\end{defn} |
| |
|
| |
\begin{veta} |
| |
V okruhu polynómov $F[x]$ majú každé dva polynómy najväčší spoločný deliteľ, ktorý je určený |
| |
jednoznačne až na multiplikatívnu konštantu a dá sa vypočítať pomocou Euklidovho algoritmu. |
| |
\end{veta} |
| |
|
| |
\begin{defn} |
| |
Polynómy $f_1(x), ..., f_k(x) \in F[x]$ nazveme \underline{nesúdeliteľnými} ak $NSD(f_1(x), ..., |
| |
f_k(x)) = 1$. |
| |
\end{defn} |
| |
|
| |
\begin{veta} |
| |
$f(x), g(x), h(x) \in F[x]$ |
| |
\begin{itemize} |
| |
\item $f(x)|g(x) \cdot h(x) \land NSD(f(x), g(x)) = 1 \Rightarrow f(x)|h(x)$ |
| |
\item $f(x)|h(x) \land g(x)|h(x) \land NSD(f(x), g(x)) = 1 \Rightarrow f(x)g(x)|h(x)$ |
| |
\end{itemize} |
| |
\end{veta} |
| |
|
| |
\begin{defn} |
| |
Nech $f(x), g(x) \in F[x]$. Potom $g(x)$ je \underline{triviálny deliteľ} $f(x)$, ak $st~g(x) = |
| |
0$ alebo $f(x) \sim g(x)$. |
| |
\end{defn} |
| |
|
| |
\begin{defn} |
| |
Nech $f(x) \in F[x], st~f(x) \ge 1$. Potom $f(x)$ naźyvame \underline{ireducibilným v $F[x]$}, |
| |
ak $f(x)$ má v $F[x]$ iba triviálne delitele. |
| |
|
| |
V opačnom prípade hovoríme o \underline{reducibilnom} polynóme. |
| |
\end{defn} |
| |
|
| |
\begin{veta}[Rozklad na súčin ireducibilných polynómov] |
| |
Nech polynóm $f(x) = a_0 + ... + a_n x^n, f(x) \in F[x], a_n \ne 0, n \ge 1$. Potom $\exists p_1(x), |
| |
..., p_m(x) \in F[x], p_i(x)$ je ireducibilný, také, že platí $$f(x) = a_n p_1(x) ... p_m(x)$$ |
| |
pričom rozklad je určený jednoznačne až na poradie. |
| |
\end{veta} |
| |
|
| |
% polynomy dokoncenie |
| |
|
| |
\begin{defn} |
| |
Nech $F$ je podpole poľa $F'$. Nech $f(x) \in F[x]$. Potom prvok $c \in F'$ nazveme |
| |
\underline{koreňom polynómu} $f(x)$ v poli $F'$, ak platí $$f(c) = a_0 + a_1 c + ... + a_n c^n = |
| |
0$$ |
| |
\end{defn} |
| |
|
| |
\begin{veta} |
| |
Nech $F$ je nadpole $F'$, nech $f(x) \in F[x]$. Potom $c \in F'$ je koreň $f(x) \Leftrightarrow |
| |
(x-c)|f(x)$ v $F'[x]$. |
| |
\end{veta} |
| |
|
| |
\begin{defn} |
| |
Nech $F$ je podpole $F'$. Potom $c \in F'$ voláme \underline{$k$-násobným koreňom} $f(x) \in |
| |
F[x]$, ak $(x - c)^k|f(x)$ a $(x-c)^{k+1}$ nedelí $f(x)$ v $F'[x]$. |
| |
\end{defn} |
| |
|
| |
\begin{defn} |
| |
Pole $F$ sa nazýva \underline{algebraicky uzavreté}, ak každý polynóm $f(x) \in F[x], st~f(x) |
| |
\ge 1$ má v poli $F$ aspoň jeden koreň. |
| |
\end{defn} |
| |
|
| |
\begin{veta}[Steinitzova veta] |
| |
Ku každému poľu $F$ existuje algebraicky uzavreté nadpole $F'$. |
| |
\end{veta} |
| |
|
| |
\begin{veta}[Gaussova veta / Základná veta algebry] |
| |
Pole komplexných čísiel $\mathbb{C}$ je algebraicky uzavreté. |
| |
\end{veta} |
| |
|
| |
\begin{veta} |
| |
Nech $f(x) \in F[x], st~f(x) \in \{2, 3\}$. Potom $f(x)$ je ireducibilný nad $F \Leftrightarrow |
| |
f(x)$ nemá korene v $F$. |
| |
\end{veta} |
| |
|
| |
\begin{veta} |
| |
Nech $F$ je pole. Potom $F[x]$ je okruh hlavných ideálov. |
| |
\end{veta} |
| |
|
| |
\begin{defn} |
| |
Nech $F$ je pole, nech $f(x) = a_0 + ... + a_n x^n \in F[x]$. Polynóm $D f(x) = a_1 + 2 a_2 x + |
| |
... + n a_n x^{n-1} \in F[x]$ nazývame \underline{formálnou deriváciou polynómu $f(x)$}. |
| |
\end{defn} |
| |
|
| |
\begin{veta} |
| |
Nech $f(x), g(x) \in F[x]$. Potom |
| |
\begin{enumerate} |
| |
\item $D(f(x) + g(x)) = Df(x) + Dg(x)$ |
| |
\item $D(f(x) \cdot g(x)) = (Df(x)) \cdot g(x) + f(x) \cdot (Dg(x))$ |
| |
\end{enumerate} |
| |
\end{veta} |
| |
|
| |
\begin{veta} |
| |
Nech $f(x) \in F[x], st~f(x) \ge 1$. Potom $f(x)$ má v nejakom nadpoli $F$ aspoň jeden |
| |
viacnásobný koreň $\Leftrightarrow st~NSD(f(x), Df(x)) \ge 1$. |
| |
\end{veta} |
| |
|
| |
\begin{veta} |
| |
Nech $f(x) = a_0 + ... + a_n x^n, n \ge 1, f(x) \in F[x]$. Ďalej nech $c \in F$. Potom existujú |
| |
jednoznačne určené prvky $b_0, b_1, ..., b_n \in F$ také, že $$f(x) = b_0 + b_1 (x - c) + ... + |
| |
b_n (x - c)^n$$ |
| |
\end{veta} |
| |
|
| |
% */ |
| |
|
| % vim: ts=4 tw=100 |
% vim: ts=4 tw=100 |
| % vim600: fdl=0 fdm=marker fdc=0 fmr=/*,*/ |
% vim600: fdl=0 fdm=marker fdc=0 fmr=/*,*/ |
| |
|