1. Mulţimi. Definiţia mulţimii.

Transcript

1 Definiţia mulţimii. 1. Mulţimi Definiţia 1.1. (Cantor) Prin mulţime înţelegem o colecţie de obiecte bine determinate şi distincte. Obiectele din care este constituită mulţimea se numesc elementele mulţimii. Două mulţimi sunt egale dacă ele sunt formate din exact aceleaşi elemente. Notaţia 1.2. Dacă x este un obiect şi A este o mulţime, vom nota - x A dacă x este element al lui A; - x / A dacă x nu este element al lui A. Observaţia 1.3. Două mulţimi A şi B sunt egale dacă şi numai dacă are loc echivalenţa (x A x B). Moduri de a defini o mulţime: - sintetic, prin enumerarea elementelor mulţimii, e.g. A = {0, 1}; - analitic, cu ajutorul unei proprietăţi ca caracterizează elementele mulţimii: A = {x x are proprietatea P} e.g. A = {x x N, x < 2} = {x R x 2 = x}. Mulţimi importante. - Mulţimea numerelor naturale: - Mulţimea numerelor întregi N = {0, 1, 2,..., n, n + 1,... } N = {1, 2,..., n, n + 1,... } Z = {..., n 1, n,..., 2, 1, 0, 1, 2,..., n, n + 1,... } - Mulţimea numerelor raţionale { ( a a Q = a, b Z, b 0, b b = p q )} aq = pb - Mulţimea numerelor reale: R - Mulţimea numerelor complexe: C = {x + iy x, y R} - Mulţimea vidă = {x x x}. 1

2 2 Incluziunea mulţimilor. Definiţia 1.4. Dacă A şi B sunt mulţimi, spunem că A este submulţime a mulţimii B dacă toate elementele lui A sunt şi elemente ale lui B. Notaţia 1.5. Notăm A B faptul că A este o submulţime a mulţimii B. Observaţia 1.6. Următoarele afirmaţii sunt adevărate, oicare ar fi mulţimile A, B şi C. i) A B ( x A, x B) (x A x B). ii) A = B (A B şi B A) (antisimetria). iii) A B şi B C A C. iv) A A. v) A. Operaţii cu mulţimi. - intersecţia: A B = {x x A şi x B} - reuniunea: A B = {x x A sau x B} - diferenţa: A \ B = {x x A şi x / B} - complementara: Dacă A E, atunci C E (A) = E \ A. Propoziţia 1.7. Următoarele afirmaţii sunt adevărate pentru orice mulţii A, B, C şi E. (as) A (B C) = (A B) C; A (B C) = (A B) C; (asociativitatea operaţiilor şi ) (com) A B = B A; A B = B A; (comutativitatea operaţiilor şi ) (dis) A (B C) = (A B) (A C); A (B C) = (A B) (A C); (distributivitatea operaţiei faţă de, respectiv a operaţiei faţă de ) (abs) A (A B) = A; A (A B) = A; (absorţia) (dm) C E (A B) = C E A C E B; C E (A B) = C E A C E B (formulele lui de Morgan). Definiţia funcţiei. 2. Funcţii Definiţia 2.1. Fie A şi B două mulţimi. Prin funcţie (aplicaţie) de domeniu A şi codomeniu B (funcţie definită pe A cu valori în B) înţelegem o coresponenţă f care asociază fiecărui element a A un singur element din B, notat f(a), numit valoarea lui f în punctul (argumentul) a.

3 Notaţia 2.2. Notăm o funcţie de domeniu A şi codomeniu B prin f : A B sau A f B. Legea de corespondenţă se mai notează a f(a). Notaţia 2.3. Notaţie B A = {f f : A B}. Observaţia 2.4. Fie f : A B şi g : C D funcţii. Are loc f = g A = C, B = D, şi ( a A, f(a) = g(a)). Example 2.5. x x 2 3 Funcţiile pot fi reprezentate cu ajutorul diagramelor Euler-Ven: Example 2.6. Definiţia 2.7. Fie A o mulţime, C A. - Funcţia 1 A : A A, a A, 1 A (a) = a senumeşte funcţia identică. - Dacă f : A B este o funcţie, atunci f C : C B, f C (c) = f(c), c C, se numeşte restricţia lui f la C. - Funţia i CA = (1 A ) C s.n. aplicaţia de incluziune a lui C în A. Imagine (inversă). Definiţia 2.8. Fie f : A B o funcţie. a) Dacă X A, mulţimea f(x) = {f(x) x X} = {y B x X a.î. f(x) = y} se numeşte imaginea (directă) lui X prin f. b) Mulţimea lui Im(f) not. = f(a) se numeşte imaginea funcţiei f.

4 4 c) Dacă Y B, mulţimea f 1 (Y ) = {a A f(a) Y } se numeşte imaginea inversă (contraimaginea) lui Y prin f. Example Fie f : A B o funcţie. Să se arate că: a) f(x 1 X 2 ) = f(x 1 ) f(x 2 ), oricare ar fi X 1, X 2 A; b) f(x 1 X 2 ) f(x 1 ) f(x 2 ), oricare ar fi X 1, X 2 A; c) La b) nu poate fi demonstrată egalitatea Fie f : A B o funcţie. Să se arate că: a) f(y 1 Y 2 ) = f(y 1 ) f(y 2 ), oricare ar fi Y 1, Y 2 B; b) f(y 1 Y 2 ) = f(y 1 ) f(y 2 ), oricare ar fi Y 1, Y 2 B; Compunerea funcţiilor. Definiţia Fie f : A B şi g : B C funcţii. Funcţia g f : A C, (g f)(a) = g(f(a)) s.n. compusa funcţiilor f şi g. Example a) f 1 A = f = 1 B f. b) Dacă C A şi f : A B, atunci f A = f i CA. Teorema Compunerea funcţiilor este asociativă: f : A B, g : B C, h : C D (h g) f = h (g f). Funcţii injective, surjective, bijective. Definiţia Fie f : A B o funcţie. Spunem că funcţia f este - injectivă dacă are loc implicaţia: a 1, a 2 A, a 1 a 2 f(a 1 ) f(a 2 );

5 5 - surjectivă dacă este adevărată propoziţia: b B, a A a.î. f(a) = b; - bijectivă dacă f este injectivă şi surjectivă. Observaţia Fie f : A B o funcţie. Următoarele afirmaţii sunt echivalente: a) f este injectivă; b) a 1, a 2 A, f(a 1 ) = f(a 2 ) a 1 = a 2 ; c) b B, ecuaţia f(x) = b are cel mult o soluţie. Observaţia Fie f : A B o funcţie. Următoarele afirmaţii sunt echivalente: a) f este surjectivă; b) Im(f) = B; c) b B, ecuaţia f(x) = b are cel puţin o soluţie. Observaţia Fie f : A B o funcţie. Următoarele afirmaţii sunt echivalente: a) f este bijectivă; b) b B,!a A a.î. f(a) = b; c) b B, ecuaţia f(x) = b are exact o soluţie. Propoziţia Fie f : A B şi g : B C funcţii. Sunt adevărate implicaţiile: i) f şi g injective g f este injectivă; ii) g f injectivă f este injectivă; iii) f şi g surjective g f este surjectivă; iv) g f surjectivă f este surjectivă; v) f şi g bijective g f este bijectivă;

6 6 Funcţii inversabile. Definiţia Spunem că o funcţie f : A B este inversabilă dacă există g : B A astfel încât g f = 1 A şi f g = 1 B. Teorema O funcţie f este inversabilă dacă şi numai dacă ea este bijectivă. În aceste condiţii funcţia g din definiţia 2.20 este unică. Definiţia Funcţia g fin definiţia 2.20 se numeşte inversa funcţiei f şi se notează cu f 1. Propoziţia a) Dacă funcţia f : A B este bijectivă, atunci f 1 este bijectivă şi (f 1 ) 1 = f. b) Dacă f : A B şi g : B C sunt funcţii bijective, atunci g f : A C este bijectivă şi (g f) 1 = f 1 g 1. TEMA Teorema (Teorema alternativei) Fie A o mulţime finită şi f : A A o funcţie. Următoarele afirmaţii sunt echivalente: a) f este bijectivă; b) f este injectivă; c) f este surjectivă.

7 Familii. În anumite contexte, Definiţia Dacă I şi A sunt mulţimi, o funcţie ϕ : I A se numeşte familie de elemente din A. Dacă elementele mulţimii A sunt mulţimi, spunem că ϕ este o familie de mulţimi. Notaţia ) Dacă ϕ : I A este o familie de elemente din A, şi i I, ϕ(i) = a i, atunci notăm ϕ = (a i ) i I = (a i ). 2) Dacă I = {1,..., n}, atunci notăm ϕ = (a 1,..., a n ) şi numim această famlie n-uplu. Definiţia Fie (A i ) i I o familie de mulţimi. Atunci A i = {x i I : x A i } i I se numeşte reuniunea familiei (A i ) i I, iar A i = {x i I : x A i } i I se numeşte intersecţia familiei (A i ) i I, Definiţia Fie (A i ) i I o familie de mulţimi. Mulţimea A i i I, ϕ(i) A i } i I A i = {ϕ : I i I se numeşte produsul cartezian al familiei (A i ) i I. Dacă j I, atunci funcţia p j : i I A i A j, p j )(ϕ) = ϕ(j) s.n. proiecţia a j-a a produsului cartezian. Example ) A 1 A 2 2) A 1 A n 3) cazul general: Observaţia Dacă i I, A i, atunci toate proiecţiie canonice sunt funcţii surjective. 3. Relaţii de echivalenţă Definiţia relaţiei de echivalenţă. Definiţia 3.1. Fie A o mulţime. O submulţime ρ A A s.n. relaţie omogenă pe A. Dacă (a, b) ρ, atunci vom spune că a se află în relaţia ρ cu b. Notaţia 3.2. Notă (a, b) ρ cu aρb şi cu aρ b dacă (a, b) / ρ. 7

8 8 Example ) 2) δ A Definiţia 3.4. Fie ρ o relaţie de echivalenţă definită pe mulţimea A. Spunem că ρ este: (r) reflexivă dacă a A, aρa; (t) tranzitivă dacă (a, b, c A, aρb, bρc aρc); (s) simetrică dacă (a, b A, aρb bρa); Definiţia 3.5. Spunem că o relaţie omogenă este o relaţie de echivalenţă dacă ea este reflexivă, tranzitivă şi simetică. Example 3.6. Mulţime factor. Definiţia 3.7. Dacă ρ este o relaţie de echivalenţă pe A şi a A, atunci mulţimea ρ a = {b A aρb} s.n. clasa e echivalenţă a lui A. Mulţimea A/ρ = {ρ a a A} s.n. mulţimea factor (cât) indusă de ρ. Notaţia 3.8. Clasele de echivalenţă se notează de obicei cu â, a, [a] etc. Teorema 3.9. Fie A o mulţime şi ρ o relaţie de echivalenţă pe A. Atunci: a) a A, a ρ a ; b) aρb ρ a = ρ b ; c) aρ b ρ a ρ b ρ a ρ b = ; d) A = a A ρ a.

9 Example ) 2) Nucleul unei funcţii Relaţia de congruenţă modulo n. Teorema Fie n > 1 un număr natural. omogenă pe Z, definită de x y(mod n) n y x. 9 Considerăm relaţia Sunt adevărate afirmaţiile: (a) Relaţia (mod n) este o relaţie de echivalenţă. (b) x y(mod n) dacă şi numai dacă x şi y dau acelaşi rest prin împărţirea la n. (c) Mulţimea factor indusă este: Z n = {nz, 1 + nz,..., (n 1) + nz}, unde r + nz = {r + nk k Z}. TEMĂ. Definiţia Relaţia definită în teorema 3.11 se numeşte relaţia de congruenţă modulo n. Funcţii cu domeniul mulţimi cât. Observaţia Dacă A este o mulţime şi ρ este o relaţie de echivalenţă pe A. Dacă definim o funcţie f : A/ρ B de o lege f(ρ x ) = F (x), atunci această definiţie trebuie să fie independentă de alegerea reprezentaţilor, i.e. Example ρ x = ρ y F (x) = F (y). 4. Exerciţii 4.1. Să se arate că au loc egalităţile: a) X \ (Y Z) = (X \ Y ) \ Z; b) X \ (Y Z) = (X \ Y ) (X \ Z); c) (X Y ) \ Z = (X \ Z) (Y \ Z) d) (X Y ) \ Z = X (Y \ Z). pentru orice mulţimi X, Y şi Z Două mulţimi A şi B sunt egale dacă şi numai dacă există o mulţime C astfel încât A C = B C şi A C = B C.

10 Fie A şi B două mulţimi. Mulţimea A B = (A B) (B A). se numeşte diferenţă simetrică a mulţimilor A şi B. a) Fie A, B E. Diferenţa simetrică se mai exprimă şi prin: A B = (A C E (B)) (B C(A)). b) Oricare ar fi mulţimile A, B, C, avem: (i) A A = ; (ii) A B = B A (comutativitatea diferenţei simetrice); (iii) (A B) C = A (B C) (asociativitatea diferenţei simetrice); (iv) A = A = A ( este element neutru în raport cu diferenţa simetrică); (v) A (B C) = (A B) (A C) (distributivitatea faţă de ) Dacă X R, atunci notăm X = {a R x X, a = x + 1 }. Să se arate că: a) (X Y ) = X Y, oricare ar fi X, Y R; b) (X Y ) X Y, oricare ar fi X, Y R; c) la punctul b) nu putem demonstra egalitatea; d) (X Y ) = X Y, oricare ar fi X, Y [ 1, ). Operaţii binare. 5. Operaţii binare; Monoizi; Grupuri Definiţia 5.1. Fie A o mulţime. O funcţie ϕ : A A A s.n. operaţie binară (lege de compoziţie) pe A. Notaţia 5.2. De obicei, o operaţie binară se notează cu, +,, etc. În loc de (x, y) = x y(= xy). Observaţia 5.3. O operaţie binară pe o mulţime finită poate fi reprezentată cu ajutorul unei matrici, numită tabla lui Cayley. Example 5.4. a) x y = x y b) c) (tabla) Definiţia 5.5. Fie A o mulţime şi o operaţie binară pe A. Spunem că opraţia - este asociativă dacă x, y, z A, (x y) z = x (y z); - este comutativă dacă x, y A, x y = y x; - are element neutru dacă e A a.î. x A, x e = e x = x.

11 11 Example 5.6. Observaţia 5.7. O operaţie are cel mult un element neutru. Definiţia 5.8. Fie A o mulţime şi o operaţie binară pe A care are elementul neutru e. Spunem că a A este inversabil dacă a A a.î a a = a a = e. În aceste condiţii a s.n. inversul (simetricul) lui A Example 5.9. a) (N, +) b) (Z, ) c) (Q, :) d) tabla Observaţia Dacă A este o mulţime şi este o operaţie binară asociativă pe A care admite un element neutru, atunci orice element din A are cel mult un invers (în A) Semigrupuri şi monoizi. Definiţia Fie A o mulţime şi o operaţie binară pe A. (a) Perechea (A, ) s.n. grupoid. (b) Dacă este asociativă, spunem că (A, ) este un semigrup. (c) Dacă este asociativă şi are element neutru, spunem că (A, ) este un monoid. Dacă, în plus este comutativă, atunci avem grupoid, semigrup sau monoid comutativ. Observaţia Un monoid este un semigrup cu element neutru. Notaţia În general vom nota cu operaţia unui semigrup sau monoid. Această notaţie s.n. multiplicativă. Dacă (A, ) este un monoid, atunci 1 reprezintă elementul neutru şi este numit unitate; a 1 este inversul lui a A; a 1 = a, a n+1 = a n a, foralln N (notaţie valabilă şi pentru semigrupuri);

12 12 a 0 = 1. Observaţia Pentru uşurarea expunerii, ne vom referi doar la mulţimea suport A, atunci când discutăm despre un monoid in notaţie multiplicativă: monoidul A monoidul (A, ). Notaţia Pentru monoizi comutativi se foloseşte de obicei notaţia aditivă (A, +). Dacă (A, +) este un monoid, atunci 0 reprezintă elementul neutru şi este numit zero; a este imetricul lui a A; 1a = a, (n + 1)a = na + a, n N (notaţie valabilă şi pentru semigrupuri); 0a = 0. Propoziţia Dacă A este un monoid, atunci (a) Pentru orice a A şi orice m, n N au loc egalităţile a m a n = a m+n, (a m ) n = a mn ; (b) Dacă a, b A sunt elemente inversabile, atunci ab este iversabil şi (ab) 1 = b 1 a 1 ; (c) Dacă a, b A sunt elemente care comută (i.e. ab = ba), atunci (ab) m = a m b m pentru orice m N. a) şi c) prin inducţie b) verificare directă. Example a) (N, +) b) (N, +) c) (Z, ) d) M mulţime, (M M, ). Grupuri. Definiţia Spunem că monoidul (G, ) este un grup dacă toate elementele sale sunt inversable. Dacă, în plus, este comutativă, atunci (G, ) este grup comutativ (abelian). Example ) (N, +), (Z, ) 2) (Z, +), (Q, +),... 3) (Q, ),... 4) (Q, ),... 5) Orice mulţime cu un element este grup: ({1}, ), 1 1 = 1. Propoziţia Fie (A, ) un monoid. Notă cu U(A) mulţimea elementelor inversabile ale lui A. Atunci restricţia operaţiei la U(A) este o operaţie pe U(A) şi (U(A), ) este un grup.

13 Temă. Example a) Dacă M este o mulţime, şi S(M) = {f : M M f este bijectivă}, atunci (S(M), ) este un grup, numit grupul permutărilor mulţimii M. b) Dacă n N şi M n (R) reprezintă mulţimea matriilor pătratice de tipul n n cu coeficienţi în R, iar GL n (R) este mulţimea matricilor inversabile cu coeficienţi în R, atunci (M n (R), ) este un monoid, iar (GL n (R), ) este un grup, numit grupul general liniar cu coeficienţi reali. Teorema Un semigrup (G, ) este grup dacă şi numai dacă oricare ar fi a, b G, ecuaţiile ax = b şi xa = b au soluţii în G. În aceste condiţii soluţiile ecuaţiilor sunt unice. 13 Corolarul Un semigrup (G, ) este grup dacă şi numai dacă pntru orice a A translaţiile t a, t a : G G, t a (x) = ax, t a(x) = xa sunt bijective. Observaţia Un semigrup finit (G, ) este grup dacă şi numai dacă în tabla operaţiei sale, fiecare linie şi fiecare coloană reprezintă o permutare a mulţimii G. Subgrupuri. Definiţia Fie (G, ) un grupoid. Spunem că H G este o parte stabilă a lui G în raport cu dacă x, y H, xy H.

14 14 Definiţia Fie G un grup. Spunem că o submulţime H G este un subgrup al lui G dacă este parte stabilă a lui G în raport cu şi H împreună cu restricţia operaţiei H formează un grup. Example a) 2Z este subgrup în (Z, +); b) N este parte stabilă în (Z, +), dar nu este subgrup. Notaţia Notăm cu H G faptul că H este subgrup al lui G. Teorema Fie G un grup şi H G. Următoarele afirmaţii sunt echivalente: a) H G. a) i) 1 H; ii) x, y H, xy H; iii) x H, x 1 H. b) i) 1 H ii) x, y H, xy 1 H Observaţia Condiţia 1 H poate fi înlocuită cu H Scrieţi enunţul teoremei pentru notaţia aditivă. Teorema Intersecţia unei familii de subgrupuri este subgrup.

15 Definiţia Fie G un grup şi X G. Subgrupul X = H s.n. subgrupul generat de X. X H G Observaţia Subgrupul X este cel mai mic subgrup care conţine mulţimea X. 2. = {1}. Propoziţia Fie G un grup şi X G. Atunci X = {x 1... x n n N, i {1,..., n}, x i X X 1 }, unde X 1 = {x 1 x X}. Notaţia Dacă X = {x 1,..., x n }, atunci X = x 1,..., x n. Definiţia Fie G un grup şi g G. Subgrupul g s.n. subgrupul ciclic generat de G. 2. Spunem că grupul G este ciclic dacă exită g G a.î. G = g. Example Z Q Observaţia g = {g k k Z}. Teorema Sugrupurile unui grup ciclic sunt ciclice. Ordinul unui element. Notaţia Dacă (G, ) este un grup, g G şi n N, atunci g n = (g n ) 1. Propoziţia Dacă G este un grup, atunci (a) Pentru orice g G şi orice m, n Z au loc egalităţile a m a n = a m+n, (a m ) n = a mn ; (b) Dacă g, h G sunt elemente care comută (i.e. gh = hg), atunci (gh) m = g m h m pentru orice m N. Definiţia Fie G un grup şi g G. Spunem că ordinul lui g este dacă n N, g n 1; ordinul lui g este n N dacă g n = 1 şi n este cel mai mic număr natural nenul cu această proprietate. Notaţia Notăm cu ord(g) ordinul lui G. 15

16 16 Example Propoziţia Dacă G este un grup şi g G, atunci ord(g) = g, unde X reprezintă cardinalul mulţimii X. Teorema (Teorema lui Lagrange) Fie G un grup finit şi H G. Atunci H divide G. Corolarul Dacă G este un grup şi g G, atunci ord(g) divide G. Morfisme. Definiţia Fie G şi G grupoizi şi f : G G o funcţie. Spunem că f este un morfism (de grupoizi) dacă f(gh) = f(g)f(h) pentru orice g, h G. Dacă G şi G sunt monoizi, spunem că f este un morfism de monoizi dacă este un morfism de grupoizi şi f(1) = 1, unde 1 reprezintă unitatea lui G, iar 1 este unitatea lui G.

17 Dacă G şi G sunt grupuri, spunem că f este un morfism de grupuri dacă f este un morfism de monoizi şi g G, f(g 1 ) = (f(g)) 1. În toate cele trei cazuri, dacă în plus f este bijectivă, spunem că f este un izomorfism. În această situaţie spunem că G şi G sunt izomorfe. Notaţia Notăm cu G = G faptul că G şi G sunt izomorfe. Teorema Fie G şi G două grupuri şi f : G G o funcţie. Funcţia f este un morfism de grupuri dacă şi numai dacă x, y G, f(xy) = f(x)f(y) (i.e. f este morfism de grupoizi). 17 Propoziţia a) Compusa a două morfisme este un morfism. b) Inversa unui izomorfism este un izomofism. Example Fie f : G G un morfism de monoizi (grupuri). Atunci f(x n ) = (f(x)) n pentru orice n N (n Z) Fie f : G G un morfism de grupuri. a) Arătaţi că Ker(f) = {g G f(g) = 1 } este un subgrup al lui G (numit nucleul lui f). b) f este funcţie injectivă dacă şi numai dacă Ker(f) = {1}. Exemple de grupuri. Grupul numerelor întregi: (Z, +) Teorema O submulţime H Z este subgrup în Z dacă şi numai dacă H = nz pentru n N. Lema Fie m, n N. mz nz n m.

18 18 Corolarul a) mz nz = [m, n]z; b) mz + nz def = {mk + nl k, l Z} = (m, n)z; c) (m, n) = d k, l Z a.î d = km + ln; d) (m, n) = 1 k, l Z a.î 1 = km + ln. Grupuri de clase de resturi. : (Z n, +). Dacă n Z, n 2, Z n = { 0,..., n 1}. Considerăm operaţia Atunci (Z n, +) este un grup ciclic î = Z n (i, j) = 1. î + ĵ = î + j. Grupuri de permutări. Dacă X este o mulţime, atunci X X = {f f : X X} este un monoid în raport cu compunerea fucţiilor. Rezultă că (S(X), ), unde S(X) = {f : X X f este bijectivă}, este un grup, numit grupul permutărilor mulţimii X. Definiţia Spunem că grupul G se scufundă în grupul H dacă există un morfism injectiv G H. Teorema Orice grup se scufundă într-un grup de permutări. Dacă X = {1,..., n}, atunci notăm S(X) = S n şi grupul permutărilor mulţimii X s.n. grupul permutărilor de grad n. reprezentarea permutărilor de grad n... Definiţia Fie σ S n. Spunem că o pereche (i, j) cu 1 i < j n determină o inversiune pentru σ dacă σ(i) > σ(j). Notăm cu Inv(σ) numărul inversiunilor lui σ. Numărul ɛ(σ) = ( 1) Inv(σ) s.n. signatura permutării σ.

19 Propoziţia a) Dacă σ S n, atunci ɛ(σ) = 1 i<j n b) ɛ : S n {1, 1} este un morfism de grupuri. 6. Inele şi corpuri σ(j) σ(i) j i. Definiţia 6.1. Un triplet (A, +, ), format dintr-o mulţime A şi două operaţii pe A s.n. inel dacă a) (A, +) este un grup abelian, b) (A, ) este un semigrup, c) operaţia este distributivă faţă de +: x(y + z) = xy + xz şi (x + y)z = xz + yz, oricare ar fi x, y, z A. Dacă (A, ) este un monoid, atunci spunem că inelul este cu unitate. Notaţia 6.2. Se folosesc notaţiile standard pentru scrierea aditivă, respectiv multiplicativă: 0 reprezintă elementul neutru din (A, +) şi este numit zeroul inelului. dacă x A, atunci x este simetricul lui x (faţă de operaţia +) 1 notează elementul neutru faţă de (dacă există) şi este numit unitatea inelului. Observaţia 6.3. În cazul general nu putem deduce 0 1. Dacă (A, +) este un grup abelian şi este operaţia pe A definită de x y = 0, x, y A, atunci (A, +, ) este un inel cu unitate în care 0 = 1. Acest inel s.n. inelul nul Dacă A este un inel, atunci x 0 = 0 x = 0, x A. Definiţia 6.5. Un inel (K, +, ) pentru care (K, ), unde K = K \ {0} este un grup s.n. corp. Dacă inelul este comutativ, atunci şi corpul este corp comutativ Demonstraţi că orice corp este inel cu unitate. Definiţia 6.7. Fie A un inel şi x, y A. Dacă xy = 0, atunci spunem că x şi y sunt divizori ai lui 0. Un inel comutativ, cu unitate astfel încât 1 0 şi fără divizori ai lui 0 s.n. domeniu de integritate 6.8. Orice corp comutativ este domeniu de integritate. Teorema 6.9. Orice domeniu de integritate finit este un corp. 19

20 20 Exemple de inele şi corpuri. 1. Inelul numerelor întregi: (Z, +, ) este un domeniu de integritate care nu este corp. 2. Inelul întregilor lui Gauss 3. corpul numerelor raţionale şi corpul numerelor reale 4. corpul cuaternonilor 5. Clase de resturi

21 21 6. Polinoame Subinele şi subcorpuri. Definiţia Fie R un inel (corp) şi S R. Spunem că S este un subinel (respectiv subcorp) al lui R dacă S este stabilă faţă de operaţii şi împreună cu restricţiile acestora formează un inel (respectiv corp). Example Teorema (teorema de caracterizare a subinelelor) Fie R un inel şi S R. Următoarele afirmaţii sunt echivalente: a) S este un subinel al lui R; b) (i) S (0 S), (ii) x, y S x y S, (iii) x, y S xy S.

22 22 Teorema (teorema de caracterizare a subcorpurilor) Fie K un corp şi S K. Următoarele afirmaţii sunt echivalente: a) S este un subcorp al lui K; b) (i) S > 1 (0, 1 S), (ii) x, y S x y S, (iii) x S, y S \ {0} xy 1 S. TEMĂ Teorema Intersecţia unei familii de subinele (subcorpuri) este un subinel (subcorp). Temă Observaţia Ca în cazul grupurilor, se pot defini subinelul generat de o mulţime şi subcorpul generat de o mulţime.