¿Alguna vez se propuso un sistema algebraico que tenga más de 2 raíces cuadradas de unidad?

Absolutamente puede tener una estructura algebraica con suma y multiplicación (formalmente conocida como anillo) de modo que haya más de dos elementos que satisfagan [matemáticas] x ^ 2 = 1 [/ matemáticas]. (También podría tener un solo elemento que satisfaga [matemática] x ^ 2 = 1 [/ matemática], pero no lo discutiré aquí).

Ni siquiera es demasiado difícil construir algo como esto: solo considere el conjunto de polinomios reales en [matemáticas] X [/ matemáticas] con la estipulación adicional de que [matemáticas] X ^ 2 = 1 [/ matemáticas]. Esto consistirá en todo de la forma [matemática] a + bX [/ matemática], donde [matemática] a, b [/ matemática] son ​​números reales. Estos se conocen como los números de complejo dividido. Es evidente que [math] 1, -1, X, -X [/ math] tienen la propiedad deseada.

Sin embargo, cualquier anillo que tenga esta propiedad debe satisfacer otra propiedad: debe existir dos elementos distintos de cero [math] x, y [/ math] de modo que [math] xy = 0 [/ math] (en otras palabras, este anillo no puede ser un dominio integral).

¿Porqué es eso? Bueno, suponga que hay una [matemática] x \ neq \ pm 1 [/ matemática] con la propiedad que [matemática] x ^ 2 = 1 [/ matemática], y considere los dos elementos [matemática] 1 + x, 1 – x [/ matemáticas]. Ninguno de ellos es cero y, sin embargo, si los multiplica,

[matemática] \ left (1 + x \ right) \ left (1 – x \ right) = 1 – x ^ 2 = 1 – 1 = 0 [/ math].

Esto significa, en particular, que no hay forma de definir la división en tal estructura algebraica.

¿Quieres decir así?

[matemáticas] \ begin {bmatrix} 1 y 0 \\ 0 y 1 \ end {bmatrix} ^ 2 = \ begin {bmatrix} 1 y 0 \\ 0 y 1 \ end {bmatrix} [/ math]

[matemáticas] \ begin {bmatrix} -1 & 0 \\ 0 & -1 \ end {bmatrix} ^ 2 = \ begin {bmatrix} 1 & 0 \\ 0 & 1 \ end {bmatrix} [/ math]

[matemática] \ begin {bmatrix} 0 & 1 \\ 1 & 0 \ end {bmatrix} ^ 2 = \ begin {bmatrix} 1 & 0 \\ 0 & 1 \ end {bmatrix} [/ math]

[matemática] \ begin {bmatrix} 0 & -1 \\ -1 & 0 \ end {bmatrix} ^ 2 = \ begin {bmatrix} 1 & 0 \\ 0 & 1 \ end {bmatrix} [/ math]

En realidad, en el sistema de números reales, la unidad tiene dos raíces cuadradas: 1 y -1.

Considere los números enteros módulo 5. En este caso, 4 ^ 2 es congruente con 1, de modo que tanto 1 como 4 son raíces cuadradas de la unidad. Por supuesto, podría decir que no hay nada nuevo aquí, ya que 4 y -1 son congruentes (mod 5).

Considere entonces los enteros mod 35. Aquí tanto 6 ^ 2 = 36 como 29 * 2 = 841 son congruentes con 1. Entonces 1, 6, 29 y 34 son todas raíces cuadradas de 1.

Hay muchos otros ejemplos.

Un polinomio de grado 2 no puede tener más de 2 raíces. Porque es un producto de términos (xa) donde a es una raíz con algún otro polinomio.

Puedes “proponer” algo, pero no será un “sistema algebraico”