代数是数学的一个分支。传统的代数用有字符 (变量) 的表达式进行算术运算,字符代表未知数或未定数。如果不包括除法 (用整数除除外),则每一个表达式都是一个含有理系数的多项式。代数方法使问题的求解简化为符号表达式的操作,已渗入数学的各分支。
概念介绍
可除代数(division algebra)平行于
除环代数
代数是数学的一个分支。传统的代数用有字符 (变量) 的表达式进行算术运算,字符代表未知数或未定数。如果不包括除法 (用整数除除外),则每一个表达式都是一个含有理系数的多项式。例如: 1/2 xy+1/4z-3x+2/3. 一个代数方程式 (参见EQUATION)是通过使多项式等于零来表示对变量所加的条件。如果只有一个变量,那么满足这一方程式的将是一定数量的实数或复数——它的根。一个代数数是某一方程式的根。代数数的理论——伽罗瓦理论是数学中最令人满意的分支之一。建立这个理论的
伽罗瓦(Evariste Galois,1811-32)在21岁时死于决斗中。他证明了不可能有解五次方程的代数公式。用他的方法也证明了用直尺和圆规不能解决某些著名的几何问题(立方加倍,三等分一个角)。多于一个变量的代数方程理论属于代数几何学,抽象代数学处理广义的数学结构,它们与算术运算有类似之处。参见,如:
布尔代数(BOOLEAN ALGEBRA);群 (GRO-UPS);矩阵(MATRICES);
四元数(QUA-TERNIONS );向量(VECTORS)。这些结构以公理 (见公理法 AXIOMATICMETHOD) 为特征。特别重要的是结合律和交换律。代数方法使问题的求解简化为符号表达式的操作,已渗入数学的各分支。
设K为一交换体. 把K上的向量空间E叫做K上的代数,或叫K-代数,如果赋以从E×E到E中的双线性映射.换言之,赋以集合E由如下三个给定的法则所定义的代数结构:
——记为加法的合成法则(x,y)↦x+y;
——记为乘法的第二个合成法则(x,y)↦xy;
——记为乘法的从K×E到E中的映射(α,x)↦αx,这是一个作用法则;
这三个法则满足下列条件:
a) 赋以第一个和第三个法则,E则为K上的一个向量空间;
b) 对E的元素的任意三元组(x,y,z),有
x(y+z)=xy+xz(y+z)x=yx+zx;
c)对K的任一元素偶(α,β)及对E的任一元素偶(x,y),有(αx)(βy)=(αβ) (xy).
设A为一非空集合. 赋予从A到K中的全体映射之集ℱ(A,K)以如下三个法则:
则ℱ(A, K)是K上的代数, 自然地被称为从A到K中的映射代数。当A=N时, 代数ℱ(A,K)叫做K的元素序列代数。
无论是在代数还是在分析中,代数结构都是最常见到的结构之一。十九世纪前半叶末,随着哈密顿四元数理论的建立,非交换代数的研究已经开始. 在十九世纪下半叶,随着M.S.李的工作,非结合代数出现了. 到二十世纪初,由于放弃实数体或复数体作为算子域的限制,代数得到了重大扩展。
与外代数,
对称代数,张量代数,
克利福德代数等一起,代数结构在多重线性代数中也建立了起来。
环
环是抽象代数的一个基本概念。如果在一个非空集合S中,定义了两种代数运算:“加法”与“乘法”,S关于加法构成交换群,关于乘法满足结合律及对于加法的分配律,就称集合S关于所定义的运算构成一个环。如果乘法还满足交换律,就称为交换环。以数为元素的环,称为数环。例如,整数的全体或有理数的全体都构成环,但正整数的全体就不是环,因为对加法,它不存在元素零及逆元素(负整数)。
的全体构成的集类,则F是R上的一个环.环也是对于交与对称差运算封闭的集类,并按这两种运算成为
布尔环。要把R上的
勒贝格测度和勒贝格-斯蒂尔杰斯测度以及相应的积分理论推广到更一般的集合上,就需要做一系列奠基工作,其中之一是建立一些特殊的集类并研究其性质。环以及半环、σ环、代数、σ代数等重要集类正是为了这一目的而引入的。
除环
亦称体或斜域。接近于域的一类条件很强的环。设R是一个有单位元的环.若R中至少含有一个非零元,且每个非零元都是可逆元,则称R为除环。交换的除环是域。
除环(division ring),又译反称域或体(skew field)、体,是如下定义的一个环:
至少有一个非零元素,这些非零元素称为单位(Unit)。
非零元素都存在逆元素(左逆元素与右逆元素)。
它和域(field)的区别在于除环不必要符合
交换律。所有
域都是除环。不符合交换律的除环(斜体),例子有四元数体。
重要定理
弗罗贝尼乌斯定理是可除代数的一个重要定理。该定理是特征对合分布的一个著名定理。该定理断言:C流形上的C分布D为对合的
充分必要条件为它是完全可积的。在任一坐标图(U,φ,x)上,l维分布D等价于普法夫方程组φt=0,其中t=l+1,l+2,…,n(=dim M),D为对合等价于外
微分方程组:
dφt=0 mod(φl+1,φl+2,…,φn);
{x∈U|x=const, l+1≤t≤n}
适合普法夫方程组φt=0。这样的普法夫方程组也称为是完全可积的。因此,
弗罗贝尼乌斯定理也可以叙述为:普法夫方程组ωα=0 (1≤α≤m)完全可积的
充分必要条件是dωα=0 mod(ω1,ω2,…,ωm)。