¿Qué es un anillo en matemáticas?

La idea de “Anillo” es una generalización de los enteros. Los anillos también tienen generalizaciones de factorización y números primos.

Los “campos” como los números racionales, reales o complejos están equipados con dos operaciones + y *, cada operación tiene un elemento de identidad 0 y 1, y cada número tiene un inverso único bajo cada operación, su negativo y su recíproco, con uno excepción: 0 nunca puede tener un inverso multiplicativo.

La idea de “anillo” cae un requisito; un anillo no necesariamente tiene un inverso multiplicativo para cada elemento distinto de cero. Debe tener al menos uno: la identidad multiplicativa 1 es su propio inverso multiplicativo. 1, por supuesto, tiene un inverso aditivo -1, que también debe ser su propio inverso multiplicativo. Excepto en los casos triviales donde -1 = 1, estos forman dos elementos que son “unidades”, el término de la teoría de los anillos que tiene elementos que tienen inversos multiplicativos. Y, de hecho, el anillo de enteros tiene exactamente estas dos unidades y nada más. En cualquier campo, por otro lado, cualquier elemento distinto de cero es una unidad de anillo teórico. Tenga en cuenta que la unidad teórica de anillo es diferente de otras nociones de unidad, como “círculo de unidad”.

Luego preguntamos, para cualquier elemento x de un anillo, ¿cuál es el conjunto de todos los múltiplos de ese elemento? Para 0, solo contiene 0. Para 1 o cualquier unidad, es todo el anillo. (Por lo tanto, para un campo, los únicos dos conjuntos de este tipo son {0} y el campo completo). Para un anillo que no sea de campo, ¿puede ser algo intermedio? Sí, en los enteros, el ejemplo más simple es el conjunto de todos los múltiplos de 2, llamado 2Z, que contiene todos los números pares (incluyendo negativos y 0) y ningún número impar.

Puede verificar que dichos conjuntos estén cerrados mediante la suma y resta de dos miembros dentro del conjunto, y cerrados bajo la multiplicación no solo dentro del conjunto, sino mediante elementos de anillo fuera del conjunto. La teoría del anillo llama a un conjunto que obedece a estas dos propiedades de cierre un “ideal”, que originalmente era la abreviatura de “elemento ideal”, y la teoría del anillo trata en gran medida de ellos. En los enteros, todos los ideales son simplemente el conjunto de todos los múltiplos de algún elemento individual, pero en anillos más complicados esto puede no ser cierto.

Un anillo es un conjunto con nociones de suma y multiplicación que tienen buenas propiedades. Hay muchos conjuntos con los que está familiarizado que forman anillos:

  • Los enteros
  • Los números racionales
  • Los números reales
  • Los números complejos
  • Polinomios con coeficientes complejos
  • Funciones racionales con coeficientes complejos.
  • Matrices con entradas complejas

Lo bueno de tener la idea de un anillo es que puedes probar teoremas sobre todos los anillos y hacer que se apliquen a cualquiera de estos conjuntos en lugar de tener que probar el mismo teorema una y otra vez.

El artículo de Wikipedia sobre anillos da los requisitos para que un conjunto sea un anillo, y creo que sería más fácil para ti leerlos allí que para mí copiarlo.

Un anillo es un conjunto con dos operaciones binarias: una suma conmutativa que forma un grupo y una multiplicación asociativa que tiene un elemento de identidad y se distribuye sobre la suma. Nuestra suma y multiplicación habitual sobre el conjunto de enteros es un anillo.

La adición que forma un grupo conmutativo significa:

  • Hay una identidad aditiva, [matemática] 0 [/ matemática] tal que [matemática] a + 0 = 0 + a = a [/ matemática]
  • Hay un inverso aditivo, [matemática] -a [/ matemática], para cada elemento tal que [matemática] a + (- a) = (- a) + a = 0 [/ matemática]
  • La suma es asociativa: [matemáticas] (a + b) + c = a + (b + c) [/ matemáticas]
  • La suma es conmutativa: [matemáticas] a + b = b + a [/ matemáticas]

La multiplicación en el anillo tiene algunos requisitos similares:

  • Hay una identidad multiplicativa, [matemática] 1 [/ matemática], tal que [matemática] a \ times1 = 1 \ times a = a [/ math]
  • La multiplicación es asociativa: [matemáticas] a \ veces (b \ veces c) = (a \ veces b) \ veces c [/ matemáticas]
  • La multiplicación se distribuye sobre la suma: [matemáticas] a \ veces (b + c) = (a \ veces b) + (a \ veces c) [/ matemáticas] y [matemáticas] (b + c) \ veces a = (b \ veces a) + (c \ veces a) [/ math]

Tenga en cuenta que:

  • No se requiere inverso multiplicativo
  • La multiplicación no tiene que ser conmutativa (si es así, tenemos un anillo conmutativo)

La estructura general de un anillo subyace en muchas áreas de las matemáticas. Un anillo útil para conocer como contraejemplo para una variedad de preguntas es el Anillo Cero, cuyo único elemento es cero. En este anillo, la identidad multiplicativa también es cero. Debe verificar que esto cumpla con todos los requisitos anteriores.

En cierto sentido en el Anillo Cero

[matemáticas] 1 = 0 [/ matemáticas]

para que pueda impresionar a todos sus amigos con este “hecho”.

Un conjunto no vacío R (arbitrario / puede tomar cualquier alfabeto) se llama Anillo si sigue las propiedades. & Se denota por (R, +, •)

-Como si R fuera un grupo con suma (+)

-R es semigrupo con multiplicación (•)

-R es distributivo sobre la multiplicación.

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