1. 환(環,Ring) 이란?
ㅇ 어떤 집합 R 및 그 집합 위에 2개의 이항연산(덧셈,곱셈)이 정의되는 가장 일반적인 대수 구조
ㅇ 환의 표기 : `( R, +, ∙)` 또는 `< R, +, ∙ >` 또는 `환 R`
- 곱셈 기호 ·는 생략하는 것이 관례임
2. 환(環)의 공리(Axiom)
ㅇ 덧셈(+) 연산에 대해 : ( R, + )는 덧셈에 대한 가환군(아벨군)
- ① 닫혀있음 (closure)
- ② 덧셈 항등원(`0`)이 존재 (identity)
. a + 0 = 0 + a = a
- ③ 각 성분에 대해 역원이 존재함 (inverse)
. a + (-a) = (-a) + a = 0
- ④ 모든 성분에 대해 결합법칙이 성립 (associative)
. (a + b) + c = a + (b + c)
- ⑤ 모든 성분에 대해 교환법칙이 성립 (commutative)
. a + b = b + a
ㅇ 곱셈(·) 연산에 대해 : ( R, · )
- ⑥ 닫혀있음 (closure)
- ⑦ 모든 성분에 대해 결합법칙이 성립 (associative)
. (a·b)·c = a·(b·c)
ㅇ 덧셈(+) 및 곱셈(·) 연산에 대해 : ( R, +, · )
- ⑧ 덧셈에 대한 곱셈 연산의 분배법칙이 성립 (distributive)
. a·(b + c) = a·b + a·c (좌 분배 법칙)
. (a + b)·c = a·c + b·c (우 분배 법칙)
3. 환, 가환군(아벨군) 비교
ㅇ 환의 공리를 달리 표현하면,
- 덧셈에 대해서는 즉, ( R, + )는 아벨군(가환군)이고,
- 곱셈에 대해서는 즉, ( R, ·)는 결합법칙이 성립하고,
- 덧셈 및 곱셈에 대해서는, 분배법칙이 성립함
* 즉, 환은, + 에 대해 아벨군, · 에 대해 반군을 이루는 대수 구조 임
ㅇ 한편,
- 굳이, 곱셈에서 교환법칙이 성립할 필요 없음
. 곱셈의 교환법칙까지도 성립한다면 `가환환` 이라고 함
- 또한, 곱셈에서 항등원을 갖을 필요 없음
. 곱셈에서도 항등원을 갖으면, `단위원을 갖는 환(단위환)` 이라고 함
4. 환의 例
ㅇ 정수 환(Ring of Integer) (Z,+,∙)
- 정수의 덧셈과 곱셈에 대해 항등원을 갖는 가환환
- 정수환은 정역이긴 하지만 체는 아님. ∵ 곱셈 역원이 존재 않음.
ㅇ 유리수 환 (Q,+,∙)
ㅇ 실수 환 (R,+,∙)
ㅇ 복소수 환 (C,+,∙)
ㅇ 짝수집합 환 (2Z,+,∙)
ㅇ 행렬 환 (Mn(R),+,∙)
ㅇ 다항식 환(Polynomial Ring) R[x]
5. 환의 종류
※ ☞ 환의 종류 참조
- 2개 이항연산을 갖는 가장 일반적인 대수 구조로써의 환은,
- 추가적인 조건이 부여됨에 따라, 더 작은 또다른 환의 형태들이 정의됨
. 가환환,단위환,정역,체 등