在 ざい 抽象 ちゅうしょう 代数 だいすう 中 なか ,主 しゅ 理想 りそう 整 せい 环 (英語 えいご :principal ideal domain ,简称PID )是 ぜ 其中所有 しょゆう 理想 りそう 都 みやこ 是 ただし 主 しゅ 理想 りそう (由 よし 一个元素生成的理想)的 てき 整 せい 环 。一个更广泛的概念是主 しゅ 理想 りそう 环 ,它指的 てき 是 ぜ 其中所有 しょゆう 理想 りそう 都 と 是 ぜ 主 ぬし 理想 りそう 的 てき 非 ひ 零 れい 交换环,但 ただし 一 いち 些作者 しゃ (如布 ぬの 尔巴基 もと )把 わ 主 ぬし 理想 りそう 整 せい 环称为主理想 りそう 环[3] 。主 しゅ 理想 りそう 整 せい 环和主 ぬし 理想 りそう 环的区 く 别在于主理想 りそう 环可以有零 れい 因子 いんし ,而主理想 りそう 整 せい 环不可 ふか 以。
因 いん 此,在 ざい 可 か 除 じょ 性 せい 上 じょう ,主 しゅ 理想 りそう 整 せい 环性质与整数 せいすう 类似:每 まい 一个主理想整环的元素都有唯一的质元素 げんそ 分解 ぶんかい (因 いん 此算 さん 术基本 きほん 定理 ていり 的 てき 类似形式 けいしき 成立 せいりつ );每 ごと 一对主理想整环的元素都有最 さい 大公 たいこう 因数 いんすう (但 ただし 可能 かのう 不能 ふのう 通 どおり 过欧 おう 几里得 とく 算法 さんぽう 计算它)。如果
x
{\displaystyle x}
和 わ
y
{\displaystyle y}
是 ぜ 主 ぬし 理想 りそう 整 せい 环的元素 げんそ 但 ただし 没 ぼっ 有 ゆう 可逆 かぎゃく 元 もと 以外 いがい 的 てき 公 おおやけ 因数 いんすう ,那 な 么每个主理想 りそう 整 せい 环的元素 げんそ 都 と 可 か 以写成 なり
a
x
+
b
y
{\displaystyle ax+by}
的形 まとがた 式 しき 。
主 しゅ 理想 りそう 整 せい 环是诺特环 、整 せい 闭整环 、唯一 ゆいいつ 分解 ぶんかい 整 せい 环 、戴德金 きむ 整 せい 环 。所有 しょゆう 欧 おう 几里得 とく 整 せい 环和 わ 域 いき 都 みやこ 是 ただし 主 しゅ 理想 りそう 整 せい 环。
主 しゅ 理想 りそう 整 せい 环在以下 いか 的 てき 包含 ほうがん 链中出 で 现:
伪环 ⊃ 环 ⊃ 交换环 ⊃ 整 せい 环 ⊃ 整 せい 闭整环 ⊃ GCD環 たまき ⊃ 唯一 ゆいいつ 分解 ぶんかい 整 せい 環 たまき ⊃ 主 しゅ 理想 りそう 整 せい 环 ⊃ 歐 おう 幾里 いくさと 得 とく 整 せい 環 たまき ⊃ 域 いき ⊃ 代數 だいすう 閉域
主 しゅ 理想 りそう 整 せい 环的例 れい 子 こ 包括 ほうかつ :
K
{\displaystyle K}
:任 にん 何 なに 域 いき ;
Z
{\displaystyle \mathbb {Z} }
:整数 せいすう 环 ;
K
[
x
]
{\displaystyle K[x]}
:单变量 りょう 多 た 项式环 ,其中
K
{\displaystyle K}
是 ぜ 域 いき ;(这一命题的逆命题——如果
A
[
x
]
{\displaystyle A[x]}
是 ぜ 主 ぬし 理想 りそう 整 せい 环,那 な 么
A
{\displaystyle A}
是 ぜ 域 いき ——也成立 せいりつ )除 じょ 此以外 がい ,在 ざい 域 いき 上 じょう 的 てき 单变量 りょう 形式 けいしき 幂级数 すう 环也是 ぜ 主 ぬし 理想 りそう 整 せい 环,因 いん 为其中 ちゅう 的 てき 所有 しょゆう 理想 りそう 都 みやこ 有 ゆう
⟨
x
k
⟩
{\displaystyle \langle x^{k}\rangle }
的形 まとがた 式 しき 。
Z
[
i
]
{\displaystyle \mathbb {Z} [i]}
:高 こう 斯整数 すう 环;
Z
[
ω おめが
]
{\displaystyle \mathbb {Z} [\omega ]}
(其中
ω おめが
{\displaystyle \omega }
是 ぜ 1的 てき 三 さん 次 じ 本原 もとはら 单位根 ね ):艾 あい 森 もり 斯坦整数 せいすう ;
所有 しょゆう 的 てき 离散赋值环 ,例 れい 如p 进整数 すう 环
Z
p
{\displaystyle \mathbb {Z} _{p}}
。
不 ふ 是 ぜ 主 ぬし 理想 りそう 整 せい 环的例 れい 子 こ [ 编辑 ]
不 ふ 是 ぜ 主 ぬし 理想 りそう 整 せい 环的整 せい 环包括 ほうかつ :
Z
[
−
3
]
{\displaystyle \mathbb {Z} [{\sqrt {-3}}]}
不 ふ 是 ぜ 唯一 ゆいいつ 分解 ぶんかい 整 せい 环 ,原因 げんいん 是 ぜ
4
=
2
⋅
2
=
(
1
+
−
3
)
(
1
−
−
3
)
{\displaystyle 4=2\cdot 2=(1+{\sqrt {-3}})(1-{\sqrt {-3}})}
。由 よし 于所有 しょゆう 主 ぬし 理想 りそう 整 せい 环都是 ぜ 唯一 ゆいいつ 分解 ぶんかい 整 せい 环,因 いん 此
Z
[
−
3
]
{\displaystyle \mathbb {Z} [{\sqrt {-3}}]}
也不是 ぜ 主 ぬし 理想 りそう 整 せい 环。除 じょ 此以外 がい ,
⟨
2
,
1
+
−
3
⟩
{\displaystyle \langle 2,1+{\sqrt {-3}}\rangle }
不 ふ 是 ぜ 主 ぬし 理想 りそう 。
Z
[
x
]
{\displaystyle \mathbb {Z} [x]}
:整 せい 系 けい 数多 あまた 项式环。由 よし 于理想 りそう
⟨
2
,
x
⟩
{\displaystyle \langle 2,x\rangle }
不能 ふのう 由 よし 单个多 た 项式生成 せいせい ,
Z
[
x
]
{\displaystyle \mathbb {Z} [x]}
不 ふ 是 ぜ 主 ぬし 理想 りそう 整 せい 环。
K
[
x
,
y
,
…
]
{\displaystyle K[x,y,\ldots ]}
:在 ざい 环
K
{\displaystyle K}
上 うえ 的 てき 多 た 变量多 た 项式环不 ふ 是 ぜ 主 ぬし 理想 りそう 整 せい 环,原因 げんいん 是 ぜ 理想 りそう
⟨
x
,
y
⟩
{\displaystyle \langle x,y\rangle }
不 ふ 是 ぜ 主 ぬし 理想 りそう 。
大 だい 多数 たすう 代數 だいすう 整數 せいすう 环不是 ぜ 主 ぬし 理想 りそう 整 せい 环。具体 ぐたい 来 らい 说,对于很多p 次 つぎ 本原 もとはら 单位根 ね 来 らい 说,
Z
[
ζ ぜーた
p
]
{\displaystyle \mathbb {Z} [\zeta _{p}]}
不 ふ 是 ぜ 主 ぬし 理想 りそう 整 せい 环[9] 。代数 だいすう 整数 せいすう 环的类数 给出了 りょう 它们离主理想 りそう 整 せい 环有多 た 远的度量 どりょう 。这启发戴德 とく 金将 きんしょう 环元素的 すてき 唯 ただ 一分解替换为理想的唯一分解,从而定 てい 义戴德金 きむ 整 せい 环 。
有 ゆう 关主理想 りそう 整 せい 环上的 てき 模 も 的 てき 关键结论是 ぜ 它的结构定理 ていり :如果
R
{\displaystyle R}
是 ぜ 主 ぬし 理想 りそう 整 せい 环,且
M
{\displaystyle M}
是 ぜ 一 いち 个
R
{\displaystyle R}
上 うえ 的 てき 有限 ゆうげん 生成 せいせい 模 も ,那 な 么
M
{\displaystyle M}
是 ぜ 循环模 も ——也就是 ぜ 由 よし 一个元素生成的模——的 てき 直和 なおかず 。对于其中每 ごと 个循环模,都 と 存在 そんざい
x
∈
R
{\displaystyle x\in R}
使 つかい 得 とく 它同构于
R
/
x
R
{\displaystyle R/xR}
(注意 ちゅうい :
x
{\displaystyle x}
可能 かのう 等 とう 于
0
{\displaystyle 0}
,在 ざい 这种情 じょう 况下
R
/
x
R
=
R
{\displaystyle R/xR=R}
)。
如果
M
{\displaystyle M}
是 ぜ 主 ぬし 理想 りそう 整 せい 环
R
{\displaystyle R}
上 うえ 的 てき 一 いち 个自由 じゆう 模 も ,那 な 么
M
{\displaystyle M}
的 てき 所有 しょゆう 子 こ 模 も 也是自由 じゆう 模 も 。这一结论在非主理想整环上的模中不成立,例 れい 如
Z
[
X
]
{\displaystyle \mathbb {Z} [X]}
上 うえ 的 てき 自由 じゆう 模 も
Z
[
X
]
{\displaystyle \mathbb {Z} [X]}
的 てき 子 こ 模 も
⟨
2
,
X
⟩
{\displaystyle \langle 2,X\rangle }
就不是 ぜ 自由 じゆう 模 も 。
在 ざい 主 しゅ 理想 りそう 整 せい 环中,任 にん 何 なん 两个元素 げんそ
a
,
b
{\displaystyle a,b}
都 みやこ 有 ゆう 最 さい 大公 たいこう 因数 いんすう ,可 か 以通过计算 さん 理想 りそう
⟨
a
,
b
⟩
{\displaystyle \langle a,b\rangle }
的 てき 生成 せいせい 元 もと 求 もとめ 得 え 。
所有 しょゆう 欧 おう 几里得 とく 整 せい 环都 みやこ 是 ただし 主 しゅ 理想 りそう 整 せい 环,但 ただし 它的逆 ぎゃく 命 いのち 题不成立 せいりつ 。一个不是欧几里得整环的主理想整环的例子是环
Z
[
1
+
−
19
2
]
{\displaystyle \mathbb {Z} \left[{\frac {1+{\sqrt {-19}}}{2}}\right]}
。这是由 ゆかり 西奥 にしおく 多 た ·默 だま 慈金首 くび 先 さき 证明的 てき [13] ,是 ぜ 第 だい 一个被证明不是欧几里得整环的主理想整环。在 ざい 这一环中,尽 つき 管 かん
1
+
−
19
{\displaystyle 1+{\sqrt {-19}}}
和 わ
4
{\displaystyle 4}
有 ゆう 最大 さいだい 公 こう 因数 いんすう
2
{\displaystyle 2}
,但 ただし 不 ふ 存在 そんざい 满足
0
≤
|
r
|
<
4
{\displaystyle 0\leq |r|<4}
的 てき
q
,
r
{\displaystyle q,r}
使 つかい 得 とく
(
1
+
−
19
)
=
(
4
)
q
+
r
{\displaystyle (1+{\sqrt {-19}})=(4)q+r}
。
所有 しょゆう 主 ぬし 理想 りそう 整 せい 环都是 ぜ 唯一 ゆいいつ 分解 ぶんかい 整 せい 环,而它的 てき 逆 ぎゃく 命 いのち 题不成立 せいりつ ,例 れい 如环
Z
[
x
]
{\displaystyle \mathbb {Z} [x]}
是 ぜ 唯 ただ 一分解整环但不是主理想整环。
所有 しょゆう 主 ぬし 理想 りそう 整 せい 环都是 ぜ 诺特环 。
在 ざい 所有 しょゆう 交换环中,极大理想 りそう 都 みやこ 是 ただし 素 す 理想 りそう 。在 ざい 主 しゅ 理想 りそう 整 せい 环中,所有 しょゆう 非 ひ 零 れい 素 もと 理想 りそう 都 と 是 ぜ 极大理想 りそう 。
所有 しょゆう 主 ぬし 理想 りそう 整 せい 环都是 ぜ 整 せい 闭整环 。
以上 いじょう 三 さん 个条件 じょうけん 是 ぜ 戴德金 きむ 整 せい 环 的 てき 定 てい 义,因 いん 此所有 しょゆう 主 ぬし 理想 りそう 整 せい 环都是 ぜ 戴德金 きむ 整 せい 环。
令 れい
A
{\displaystyle A}
为一个整环,则以下命 かめい 题是等 とう 价的:
A
{\displaystyle A}
是 ぜ 主 ぬし 理想 りそう 整 せい 环。
A
{\displaystyle A}
中 なか 的 てき 所有 しょゆう 素 す 理想 りそう 都 みやこ 是 ただし 主 しゅ 理想 りそう 。
A
{\displaystyle A}
既 すんで 是 ぜ 戴德金 きむ 整 せい 环也是 ぜ 唯一 ゆいいつ 分解 ぶんかい 整 せい 环。
A
{\displaystyle A}
的 まと 每 ごと 个有限 げん 生成 せいせい 理想 りそう 都 と 是 ぜ 主 ぬし 理想 りそう (也就是 ぜ 说,
A
{\displaystyle A}
既 すんで 是 ぜ 裴蜀整 せい 环 也满足 あし 主 しゅ 理想 りそう 的 てき 升 ます 链条件 じょうけん )。
A
{\displaystyle A}
可 か 被 ひ 赋予一 いち 个戴德金 きん –哈斯范数 。
所有 しょゆう 欧 おう 几里得 とく 范数都 みやこ 是 ただし 戴德金 きん –哈斯范数,因 いん 此(5)表明 ひょうめい 欧 おう 几里得 とく 整 せい 环都是 ぜ 主 ぬし 理想 りそう 整 せい 环。(4)可 か 以与以下 いか 结论对比:
一个整环是唯一分解整环当且仅当它是GCD環 たまき (其中每 ごと 两个元素 げんそ 都 みやこ 有 ゆう 最 さい 大公 たいこう 因数 いんすう 的 てき 整 せい 环)且满足 あし 主 ぬし 理想 りそう 的 てき 升 ます 链条件 じょうけん 。
一 いち 个整环是裴蜀整 せい 环 当 とう 且仅当 とう 其中的 てき 任 にん 何 なん 两个元素 げんそ 都 と 有 ゆう 一个是它们的线性组合的最大公因数。因 よし 此,裴蜀整 せい 环是GCD环,而(4)给出了 りょう 主 しゅ 理想 りそう 整 せい 环是唯 ただ 一分解整环的另一种证法。
Lang, Serge , Algebra, Graduate Texts in Mathematics 211 Revised third, New York: Springer-Verlag , 2002, ISBN 978-0-387-95385-4 , MR 1878556
Fraleigh, John B.; Katz, Victor J. A first course in abstract algebra 5. Addison-Wesley Publishing Company. 1967. ISBN 0201534673 .
Hazewinkel, Michiel; Gubareni, Nadiya; Kirichenko, V. V. Algebras, rings and modules. Kluwer Academic Publishers. 2004. ISBN 1402026900 .
Jacobson, Nathan. Basic Algebra I. Dover. 2009. ISBN 9780486471891 .
Ribenboim, Paulo. Classical theory of algebraic numbers . Springer. 2001. ISBN 0387950702 .