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ESTRUTURAS ALGEBRICAS 1. Preliminares Seja uma relação 𝑅 = {(𝑥, 𝑦) ∈ 𝐸 × 𝐹; (𝑥, 𝑦) ∈ ℝ}, assim, 𝑅−1 = {(𝑦, 𝑥) ∈ 𝐹 × 𝐸; (𝑥, 𝑦) ∈ ℝ}. Propriedades: i. 𝐷(𝑅) = 𝐼𝑚(𝑅−1) ii. 𝐷(𝑅−1) = 𝐼𝑚(𝑅) iii. (𝑅−1)−1 = 𝑅 • Relação sobre conjuntos - Propriedades i. Reflexiva 𝑥𝑅𝑥, ∀𝑥 ∈ 𝐸 ii. Simétrica 𝑥𝑅𝑦 ⇒ 𝑦𝑅𝑥 iii. Transitiva 𝑥𝑅𝑦 e 𝑦𝑅𝑧 ⇒ 𝑥𝑅𝑧 iv. Antissimétrica 𝑥𝑅𝑦 e 𝑦𝑅𝑥 ⇒ 𝑥 = 𝑦 • Relação de equivalência • Classe de equivalência �̅� 𝑅 é uma relação de equivalência se, e somente se, 𝑅 é reflexiva, simétrica e transitiva. 𝑎 ∈ 𝐸 ⇒ �̅� = {𝑎 ∈ 𝐸; 𝑥𝑅𝑎} • Conjunto quociente Conjunto das classes de equivalência módulo 𝑅, indicado por 𝐸/𝑅. Propriedades: Seja 𝑅 uma relação de equivalência sobre 𝐸, 𝑎 ∈ 𝐸 e 𝑏 ∈ 𝐸. i. 𝑎𝑅𝑏 ii. 𝑎 ∈ �̅� iii. 𝑏 ∈ �̅� iv. �̅� = �̅� • Partição de um conjunto Diz-se que uma classe 𝔉𝔢 de subconjuntos não vazio de um conjunto 𝐸, é uma partição de 𝐸 quando: i. Dois membros quaisquer de 𝔉𝔢 são iguais ou disjuntos; ii. A união dos membros de 𝔉𝔢 é igual à 𝐸. • Relação de ordem → Uma relação 𝑅 sobre um conjunto 𝐸 não vazio é chamada relação de ordem parcial sobre 𝐸, quando 𝑅 é reflexiva, antissimétrica e transitiva. → Um conjunto parcialmente ordenado é um conjunto sobre o qual se definiu uma relação de ordem parcial. → Seja 𝑅 uma relação de ordem parcial sobre 𝐸. Os elementos 𝑎, 𝑏 ∈ 𝐸 dizem-se comparáveis mediante 𝑅 caso 𝑎 ≤ 𝑏 ou 𝑏 ≤ 𝑎. → 𝑅 é uma relação de ordem total, caso dois elementos de 𝐸 comparáveis mediante 𝑅. Assim, o conjunto 𝐸 é dito totalmente ordenado por 𝑅. Construção ∗ 𝑎1 𝑎2 ⋯ 𝑎𝑛 𝑎1 𝑎11 𝑎12 ⋯ 𝑎1𝑛 𝑎2 𝑎21 𝑎22 ⋯ 𝑎2𝑛 ⋮ ⋮ ⋮ ⋱ ⋮ 𝑎𝑛 𝑎𝑛1 𝑎𝑛2 ⋯ 𝑎𝑛𝑛 Obs.: Grupoide não tem necessidade de satisfazer as propriedades associativa, comutativa, elemento neutro ou simétrico. Obs.: 𝑒 e 𝑥′ são únicos. • Operações – leis de composição internas Def.: Sendo 𝐸 um conjunto não vazio, toda aplicação 𝑓: 𝐸 × 𝐸 → 𝐸 recebe o nome de lei de composição interna sobre 𝐸. Propriedades: Seja ∗ uma lei de composição interna em 𝐸, tem-se. i. Associativa: 𝑥 ∗ (𝑦 ∗ 𝑧) = (𝑥 ∗ 𝑦) ∗ 𝑧 ii. Comutativa: 𝑥 ∗ 𝑦 = 𝑦 ∗ 𝑥 iii. Elemento neutro (𝑒): 𝑒 ∗ 𝑥 = 𝑥 ∗ 𝑒 = 𝑥 iv. Elemento simétrico (𝑥′): 𝑥 ∗ 𝑥′ = 𝑥′ ∗ 𝑥 = 𝑒 • Parte fechada para uma operação Def.: 𝐴 ≠ ∅; 𝐴 ⊂ 𝐸 é uma parte fechada de 𝐸 para a operação ∗ quando 𝑥, 𝑦 ∈ 𝐴, 𝑥 ∗ 𝑦 ∈ 𝐴. • Tábua de uma operação Toda aplicação 𝑓: 𝐸 × 𝐸 → 𝐸 sobre o conjunto 𝐸 = {𝑎1, 𝑎2, … , 𝑎𝑛}, associa cada par (𝑎𝑖 , 𝑎𝑗) ao elemento 𝑎𝑖 ∗ 𝑎𝑗 = 𝑎𝑖𝑗 pela operação interna ∗. 2. Estruturas Algébricas Def.: Par ordenado por um conjunto 𝐴 ≠ ∅ e uma operação (∗) binária em 𝐴. Notação: 〈𝐴,∗〉 ou (𝐴,∗). Obs.: Caso 𝐴 × 𝐴 → 𝐴, isto é, (𝑎, 𝑏) → 𝑎 ∗ 𝑏 = 𝑐, ∀𝑎, 𝑏, 𝑐 ∈ 𝐴, diz-se que (∗) é uma operação interna a 𝐴. • Classificação i. Grupoide: par 〈𝐴,∗〉, no qual, (∗) é uma operação interna. ii. Semigrupo: Grupoide que atende a propriedade associativa. iii. Monoide: Semigrupo que atende as propriedades elemento neutro. iv. Grupo: Monoide com as propriedades simétrico. v. Grupo Abeliano ou comutativo: Grupo que possui a propriedade comutativa. • Classificação de um conjunto i. Finito: 𝐺 possui 𝑛 elementos. Ordem de 𝐺 é dado por |𝐺| = 𝑛 ou (𝐺) = 𝑛, 𝑛 ∈ ℕ. ii. Infinito: 𝐺 possui infinitos elementos. Ordem de 𝐺 é dado por |𝐺| = ∞ ou (𝐺) = ∞. 3. Grupos e Subgrupos Def.: Um grupo é um sistema matemático 〈𝐺,∗〉, no qual, valem a propriedade associativa e existem os elementos neutro e simétrico. Caso verifique também a comutatividade, o grupo é dito abeliano. Propriedades: i. (𝑎′)′ = 𝑎 ii. (𝑎1 ∗ 𝑎2 ∗ … ∗ 𝑎𝑛)′ = 𝑎1′ ∗ 𝑎2′ ∗ … ∗ 𝑎𝑛′ iii. 𝑎 ∗ 𝑥 = 𝑎 ∗ 𝑦 ⇒ 𝑥 = 𝑦 iv. A equação 𝑎 ∗ 𝑥 = 𝑏 tem solução unitária igual a 𝑎′ ∗ 𝑏. 𝐻 é fechado para a operação ∗ Ex.: 𝑎1 = 𝑎1−1 ∙ 𝑎 = 𝑎0 ∙ 𝑎 = 𝑒 ∙ 𝑎 = 𝑎 Def.: Dado um grupo (𝐺,∗), diz que um subconjunto não vazio 𝐻 ⊂ 𝐺 é subgrupo quando: i. 𝑎 ∗ 𝑏 ∈ 𝐻, ∀𝑎, 𝑏 ∈ 𝐻. ii. (𝐻,∗) é também um grupo. Propriedades: 𝐻 é subgrupo de 𝐺 ⇔ 𝑎 ∗ 𝑏′ ∈ 𝐻, ∀𝑎, 𝑏 ∈ 𝐻. 4. Homomorfismo e isomorfismo de grupos Def.: Homomorfismo de (𝐺,∗) em (𝐽,∗) a toda aplicação 𝑓: 𝐺 → 𝐽; 𝑓(𝑥 ∗ 𝑦) = 𝑓(𝑥) ∗ 𝑓(𝑦), ∀𝑥, 𝑦 ∈ 𝐺. Propriedades: i. Se 𝐺 e 𝐽 são grupos multiplicativos, tais que, 𝑒 e 𝑢 são seus respectivos elementos neutros, então 𝑓(𝑒) = 𝑢. ii. 𝑎 ∈ 𝐺 ⇒ 𝑓(𝑎−1) = [𝑓(𝑎)]−1, além disso, 𝑓(𝑎 ∗ 𝑏−1) = 𝑓(𝑎) ∗ [𝑓(𝑏)]−1. iii. Se 𝐻 é um subgrupo de 𝐺, então 𝑓(𝐻) é um subgrupo de 𝐽. iv. Se 𝑓: 𝐺 → 𝐽 e 𝑔: 𝐽 → 𝐿 são homomorfismos, então 𝑔 ∘ 𝑓: 𝐺 → 𝐿 é homomorfismo. v. Se 𝑓 e 𝑔 são homomorfismos injetor (ou sobrejetor), então 𝑔 ∘ 𝑓 também é injetor (ou sobrejetor). • Núcleo de um homomorfismo Def.: 𝑁(𝑓) = {𝑥 ∈ 𝐺; 𝑓(𝑥) = 𝑢} Obs.: 𝑒 ∈ 𝑁(𝑓). i. 𝑁(𝑓) é um subgrupo de 𝐺. ii. 𝑓 é injetor ⇔ 𝑁(𝑓) = {𝑒}. • Isomorfismo de grupo Def.: 𝑓 é um isomorfismo quando 𝑓: 𝐺 → 𝐽 é um homomorfismo de grupo e é bijetiva. Teorema: Se 𝑓: 𝐺 → 𝐽 é um isomorfismo de grupo, então 𝑓−1: 𝐽 → 𝐺 também é isomorfismo. • Teorema de Cayley Def.: Dado (𝐺,∙), uma translação à esquerda é uma aplicação 𝛿𝑎: 𝐺 → 𝐺; 𝛿𝑎(𝑥) = 𝑎𝑥, ∀𝑎 ∈ 𝐺. Caso (𝐺, +) tem-se 𝛿𝑎(𝑥) = 𝑎 + 𝑥. Propriedades: i. Toda translação é uma bijeção. ii. A inversa da translação 𝛿𝑎 é a translação 𝛿𝑎 −1 . iii. A composição de uma translação é uma operação sobre 𝑇(𝐺). iv. 𝑇(𝐺) é um subgrupo do grupo (𝑆(𝐺),∘) das permutações dos elementos de 𝐺. v. (Cayley) Se 𝐺 é um grupo, a aplicação 𝑓: 𝐺 → 𝑇(𝐺) que associa cada elemento 𝑎 a translação 𝛿𝑎, isto é 𝑓(𝑎) = 𝛿𝑎, é um isomorfismo de grupo. 5. Grupos cíclicos • Potências e Múltiplos Def.: Dado um grupo multiplicativo 𝐺; 𝑎 ∈ 𝐺, a potência de 𝑎 com expoente 𝑚 ∈ ℤ, é o elemento de 𝑎𝑚 ∈ 𝐺, tal que, 𝑎0 = 𝑒, 𝑎𝑚 = 𝑎𝑚−1 ∙ 𝑎 (𝑚 > 0) ou 𝑎𝑚 = (𝑎−𝑚)−1 (𝑚 < 0). Obs.: 𝑒𝑚 = 𝑒. Propriedades: i. 𝑎𝑚 ∙ 𝑎𝑛 = 𝑎𝑚+𝑛 ii. 𝑎−𝑚 = (𝑎𝑚)−1 iii. (𝑎𝑚)𝑛 = 𝑎𝑚∙𝑛 Def.: Dado um grupo aditivo 𝐺; 𝑎 ∈ 𝐺, o múltiplo 𝑚 − é𝑠𝑖𝑚𝑜(𝑚 ∈ ℤ) de 𝑎, é o elemento de 𝐺, tal que, 0 ∙ 𝑎 = 𝑒, 𝑚 ∙ 𝑎 = (𝑚 − 1) ∙ 𝑎 + 𝑎 (𝑚 > 0) ou 𝑚 ∙ 𝑎 = −[(−𝑚) ∙ 𝑎] (𝑚 < 0). Propriedades: i. 𝑚 ∙ 𝑎 + 𝑛 ∙ 𝑎 = (𝑚 + 𝑛) ∙ 𝑎 ii. (−𝑚) ∙ 𝑎 = −(𝑚 ∙ 𝑎) iii. 𝑛 ∙ (𝑚 ∙ 𝑎) = (𝑛 ∙ 𝑚) ∙ 𝑎 • Grupo cíclico Proposição: Seja 𝑎 ∈ (𝐺,∙) e [𝑎] = {𝑎𝑚; 𝑚 ∈ ℤ} ⊂ 𝐺 segue. i. [𝑎] é subgrupo de 𝐺 ii. 𝐻 é subgrupo de 𝐺 e 𝑎 ∈ 𝐺 ⇒ [𝑎] ⊂ 𝐻 Def.: Um grupo multiplicativo 𝐺 é cíclico caso exista 𝑎 ∈ 𝐺; [𝑎] = 𝐺, no qual, 𝑎 é gerador do grupo 𝐺. Proposição: Todo subgrupo de um grupo cíclico é também cíclico. • Classificação dos grupos cíclicos Proposições: i. Seja [𝑎] = 𝐺 cíclico (infinito) com 𝑎𝑟 ≠ 𝑎𝑠 para 𝑟 ≠ 𝑠 ⇒ 𝑓: ℤ → 𝐺; 𝑓(𝑟) = 𝑎𝑟 é um isomorfismo. ii. Dado [𝑎] = 𝐺 cíclico (finito) com 𝑎𝑟 = 𝑎𝑠 para 𝑟 ≠ 𝑠 ⇒ 𝑎ℎ = 𝑒 (ℎ ∈ ℕ) e 𝑎𝑟 ≠ 𝑒 (0 < 𝑟 < ℎ). iii. Seja 𝑎 ∈ 𝐺 um elemento do período ℎ > 0, então 𝑎𝑚 = 𝑒 ⇔ ℎ|𝑚. • Classes laterais Def.: Sejam (𝐺,∗) um grupo e 𝐻 ⊂ 𝐺; 𝑎 ∈ 𝐺, tem-se, classe lateral a esquerda de 𝑯 o conjunto 𝑎 ∗ 𝐻 = {𝑎 ∗ ℎ, ℎ ∈ 𝐻} e à direita 𝐻 ∗ 𝑎 = {ℎ ∗ 𝑎, ℎ ∈ 𝐻}. Proposições: 𝑃1) 𝑎𝐻 = 𝑏𝐻 ⇔ 𝑎 −1𝑏 ∈ 𝐻. 𝑃2) 𝑎𝐻 = 𝐻 ⇔ 𝑎 ∈ 𝐻. 𝑃3) 𝑎𝐻 ∩ 𝑏𝐻 ≠ ∅ ⇒ 𝑎𝐻 = 𝑏𝐻. 𝑃4) |𝑎𝐻| = |𝐻| (Ordem de 𝐻 = ordem 𝑎𝐻). 𝑃5) 𝐻 < 𝐺; 𝑎1𝐻, … 𝑎𝑘𝐻 ⇒ 𝐺 = 𝑎1𝐻 ∪ … ∪ 𝑎𝑘𝐻. 𝑃6) (𝐺,∗) finito, tal que, 𝐻 < 𝐺 ⇒ |𝐻| divide |𝐺|. • Multiplicação de subconjunto Def.: Dado um grupo (𝐺,∗) com 𝐴, 𝐵 ⊂ 𝐺, o produto 𝑨𝑩, é tal que, 𝐴𝐵 = ∅ para 𝐴 = ∅ ou 𝐵 = ∅, caso contrário, 𝐴𝐵 = {𝑥𝑦; 𝑥 ∈ 𝐴 𝑒 𝑦 ∈ 𝐵}. • Subgrupos normaisDef.: Um subgrupo 𝑁 de um grupo 𝐺 é normal quando 𝑥𝑁 = 𝑁𝑥, ∀𝑥 ∈ 𝐺. Proposição: ( 𝑎𝑁)(𝑏𝑁) = (𝑎𝑏)𝑁 e [(𝑎𝑁)(𝑏𝑁)](𝑐𝑁) = (𝑎𝑁)[(𝑏𝑁)(𝑐𝑁)], ∀𝑎, 𝑏, 𝑐 ∈ 𝐺. A diferença de 𝑎 por 𝑏 é o elemento 𝑎 − 𝑏 = 𝑎 + (−𝑏). Um anel é finito quando 𝐴 é infinito. • Grupos quocientes Propriedades: i. (𝑎𝑁)(𝑏𝑁) = (𝑎𝑏)𝑁 ii. [(𝑎𝑁)(𝑏𝑁)](𝑐𝑁) = (𝑎𝑁)[(𝑏𝑁)(𝑐𝑁)] iii. (𝑎𝑁)(𝑒𝑁) = (𝑎𝑒)𝑁 = 𝑎𝑁 iv. (𝑎𝑁)(𝑎−1𝑁) = (𝑎𝑎−1)𝑁 = 𝑒𝑁 Def.: Sejam 𝐺 um grupo e 𝑁 um subgrupo normal de 𝐺, o grupo quociente de 𝐺 por 𝑁 é o conjunto 𝐺 𝑁 e a restrição aos elementos desse conjunto da multiplicação de subconjuntos de 𝐺. Proposição: 𝜇: 𝐺 → 𝐺 𝑁 ; 𝜇(𝑎) = 𝑎𝑁 é um homomorfismo sobrejetor de grupos cujo núcleo é 𝑁. Def.: Dado um subgrupo normal 𝑁 de 𝐺, o homomorfismo 𝜇: 𝐺 → 𝐺 𝑁 ; 𝜇(𝑎) = 𝑎𝑁 é canônico de 𝐺 sobre 𝐺 𝑁 . Teoremas do homomorfismo: i. Se 𝑓: 𝐺 → 𝐿 é um homomorfismo, então o núcleo é um subgrupo normal de 𝐺 e, portanto, 𝐺 𝑁 é um grupo. ii. Se além disso 𝑓: 𝐺 → 𝐿 é sobrejetor e 𝑁 é o núcleo de 𝑓, então o grupo 𝐺 𝑁 é isomorfismo ao grupo 𝐿. 6. Anéis Def.: Um anel é um sistema matemático constituído por um conjunto 𝐴 ≠ ∅ e as operações de adição ((𝑥, 𝑦) → 𝑥 + 𝑦) e multiplicação ((𝑥, 𝑦) → 𝑥 ∙ 𝑦), tais que, (𝐴, +) seja um grupo abeliano e a multiplicação é associativa e distributiva em relação à adição. Propriedades: dado um anel (𝐴, +,∙) tem-se. i. O elemento neutro (0𝐴 𝑧𝑒𝑟𝑜 𝑑𝑜 𝑎𝑛𝑒𝑙) e o oposto (−𝑎) são únicos. ii. 𝐴 = {𝑎1, 𝑎2, … , 𝑎𝑛} ⇒ −(𝑎1 + 𝑎2 + … + 𝑎𝑛) = (−𝑎1) + (−𝑎2) + … + (−𝑎𝑛). iii. A equação 𝑎 + 𝑥 = 𝑏 tem solução única igual à 𝑥 = 𝑏 + (−𝑎). iv. −(−𝑎) = 𝑎 v. 𝑎 + 𝑥 = 𝑎 + 𝑦 ⇒ 𝑥 = 𝑦 vi. 𝑎 ∙ 0 = 0 ∙ 𝑎 = 0 vii. 𝑎 ∙ (−𝑏) = −(𝑎 ∙ 𝑏) viii. (−𝑎) ∙ (−𝑏) = 𝑎 ∙ 𝑏 ix. 𝑎 ∙ (𝑏 − 𝑐) = 𝑎 ∙ 𝑏 − 𝑎 ∙ 𝑐 • Anéis especiais ▪ Anéis numéricos: (ℤ, +,∙), (ℚ, +,∙), (ℝ, +,∙) e (ℂ, +,∙). ▪ Classe de restos módulo 𝒎: (ℤ𝑚, +,∙), no qual, 𝑚 ∈ ℕ ∗ e ℤ𝑚 = {0̅, 1̅, 2̅, … , 𝑚 − 1̅̅ ̅̅ ̅̅ ̅̅ ̅}. ▪ Matrizes: (𝑀𝑛(ℤ𝑚), +,∙), (𝑀𝑛(ℤ), +,∙), (𝑀𝑛(ℚ), +,∙), (𝑀𝑛(ℝ), +,∙) e (𝑀𝑛(ℂ), +,∙). ▪ Funções: 𝑓 + 𝑔: ℤ → ℤ; (𝑓 + 𝑔)(𝑥) = 𝑓(𝑥) + 𝑔(𝑥) e 𝑓 ∙ 𝑔: ℤ → ℤ; (𝑓 ∙ 𝑔)(𝑥) = 𝑓(𝑥) ∙ 𝑔(𝑥). • Subanéis Def.: O conjunto 𝐿 ⊂ 𝐴; 𝐿 ≠ ∅ é subanel de (𝐴, +,∙), caso (𝐿, +,∙) seja um anel e 𝐿 esteja fechado para as operações que fazem de 𝐴 um anel. Proposição: 𝐿 é subanel de 𝐴 ⇔ 𝑎 − 𝑏 ∈ 𝐿, ∀𝑎, 𝑏 ∈ 𝐿. 1𝐴 é a unidade de 𝐴. 𝑈(𝐾) = 𝐾∗ é o conjunto dos elementos inversíveis de um anel, tal que, 𝑈(𝐾) ≠ ∅ e 0 ∉ 𝑈(𝐾). • Tipos de anéis ▪ Comutativo: 𝑎 ∙ 𝑏 = 𝑏 ∙ 𝑎, ∀𝑎, 𝑏 ∈ 𝐴 ▪ Unidade: ∃! 1𝐴 ∈ 𝐴; 𝑎 ∙ 1𝐴 = 1𝐴 ∙ 𝑎 Def.: A potência em um anel fica definida por 𝑎𝑛; 𝑎0 = 1𝐴 e 𝑎 𝑛+1 = 𝑎𝑛 ∙ 𝑎, com 𝑛 ∈ ℕ. Proposição: 𝑎𝑚 ∙ 𝑎𝑛 = 𝑎𝑚+𝑛 e (𝑎𝑚)𝑛 = 𝑎𝑚∙𝑛 com 𝑎 ∈ 𝐴 (anel com unidade) e 𝑚, 𝑛 ∈ ℕ. Def.: Seja 𝐿 um subanel de 𝐴, ambos com unidade, caso 1𝐴 = 1𝐿 diz-se que 𝐿 é subanel unitário de 𝐴. ▪ Comutativo com unidade: multiplicação é comutativa e possui unidade. ▪ Integridade ou domínio: anel comutativo com unidade, no qual, verifica-se a lei do anulamento do produto, isto é, 𝑎 ∙ 𝑏 = 0𝐴 ⇔ 𝑎 = 0𝐴 ou 𝑏 = 0𝐴, com 𝑎, 𝑏 ∈ 𝐴. Proposições: i. Um anel de classes de restos ℤ𝑚 é um anel de integridade se, e somente se, 𝑚 é primo. ii. Um anel comutativo com unidade é também de integridade se, e somente se, todo elemento não nulo é regular para a multiplicação. 7. Corpo Def1.: O conjunto 𝐾 é um corpo, caso 𝐾 seja um anel comutativo com unidade, tal que, 𝑈(𝐾) = 𝐾∗. Ex.: ℚ, ℝ e ℂ são corpos. Proposição: i. Todo corpo é um corpo de integridade. ii. Todo anel de integridade finito é um corpo. Def2.: Um corpo é um objeto matemático (𝐾, +,∙) com 𝐾 ≠ ∅, tal que, 𝐾 é um grupo aditivo abeliano, 𝐾∗ = 𝐾 − {0} é um grupo multiplicativo abeliano e a multiplicação é distributiva em relação à adição. Obs.: 𝐾 é um corpo, caso (𝐾, +,∙) seja um anel comutativo com unidade, tal que, ∀𝑎 ∈ 𝐾∗, ∃𝑎′ ∈ 𝐾∗; 𝑎 ∙ 𝑎′ = 1. Def.: Um conjunto 𝐿 ≠ ∅; 𝐿 ⊂ 𝐾 é subcorpo de 𝐾, caso seja um grupo e fechado para as operações de 𝐾. Ex.: ℚ é subcorpo de ℝ que por sua vez, é subcorpo de ℂ. Proposição: 𝐿 ≠ ∅; 𝐿 ⊂ 𝐾 é subcorpo de 𝐾 ⇔ {0,1} ⊂ 𝐾, 𝑥 − 𝑦 ∈ 𝐿 e 𝑥 ∙ 𝑦−1, ∀𝑥, 𝑦 ∈ 𝐿. • Homomorfismo de anéis Def.: Um homomorfismo do anel (𝐴, +,∙) em um anel (𝐵, +,∙), a toda aplicação 𝑓: 𝐴 → 𝐵, tal que, 𝑓(𝑥 + 𝑦) = 𝑓(𝑥) + 𝑓(𝑦) e 𝑓(𝑥 ∙ 𝑦) = 𝑓(𝑥) ∙ 𝑓(𝑦), ∀𝑥, 𝑦 ∈ 𝐴. Obs.: 𝑓: 𝐴 → 𝐵 é também homomorfismo de grupo aditivo de 𝐴 em um grupo aditivo 𝐵. Proposição: i. 𝑓: 𝐴 → 𝐵 é um homomorfismo de grupo ⇒ 𝑓(0𝐴) = 0𝐵, 𝑓(−𝑎) = −𝑓(𝑎) e 𝑓(𝑎 − 𝑏) = 𝑓(𝑎) − 𝑓(𝑏). ii. Seja 𝑓: 𝐴 → 𝐵 um homomorfismo sobrejetor de anéis, tal que, 𝐴 possui unidade, tem-se: 𝐵 também possui unidade e 𝑓(1𝐴) = 1𝐵. 𝑎 ∈ 𝐴 é inversível ⇒ 𝑓(𝑎) também é inversível e [𝑓(𝑎)]−1 = 𝑓(𝑎−1). 𝑟 é o menor natural. iii. Se 𝑓: 𝐴 → 𝐵 é um homomorfismo de anéis e 𝐿 um subanel de 𝐴, então 𝑓(𝐿) é um subanel de 𝐵. iv. Se 𝑓: 𝑀 → 𝑁 é um homomorfismo de corpos, 𝑓(1𝑀) ≠ 0𝑁 e 𝐾 um subcorpo de 𝑀, então 𝑓(𝐾) é um subcorpo de 𝑁. v. Se 𝑓: 𝐴 → 𝐵 e 𝑓: 𝐵 → 𝐶 são homomorfismo de anéis, então 𝑔 ∘ 𝑓: 𝐴 → 𝐶 também será. • Núcleo Def.: 𝑁(𝑓) = {𝑥 ∈ 𝐴; 𝑓(𝑥) = 0𝐵}, no qual, 𝑓: 𝐴 → 𝐵 é um homomorfismo de anéis. Proposição: Seja 𝑓: 𝐴 → 𝐵 um homomorfismo de anéis. i. 𝑁(𝑓) é um subanel de 𝐴 ii. 𝑓 é injetor ⇔ 𝑁(𝑓) = {0𝐴} • Isomorfismo de anéis Def.: Chama-se isomorfismo do anel 𝐴 no anel 𝐵, caso 𝑓: 𝐴 → 𝐵 seja um homomorfismo de anéis com 𝑓 bijetiva. Proposição: Se 𝑓: 𝐴 → 𝐵 é um isomorfismo de anéis, então 𝑓−1: 𝐵 → 𝐴 também é um isomorfismo de anéis. • Quociente em um corpo Proposição: Sejam 𝑎, 𝑏, 𝑐 e 𝑑 elementos de um corpo 𝐾. Se 𝑏 ≠ 0 e 𝑑 ≠ 0, então: i. 𝑎 𝑏 = 𝑐 𝑑 ⇔ 𝑎𝑑 = 𝑏𝑐 ii. 𝑎 𝑏 ± 𝑐 𝑑 = 𝑎𝑑±𝑏𝑐 𝑏𝑑 iii. 𝑎 𝑏 ∙ 𝑐 𝑑 = 𝑎𝑐 𝑏𝑑 iv. − 𝑎 𝑏 = −𝑎 𝑏 = 𝑎 −𝑏 v. ( 𝑎 𝑏 ) −1 = 𝑏 𝑎 , com 𝑎 ≠ 0 Def.: (𝐾, +,∙) é o corpo das frações de um anel de integridade, caso tenha-se 𝑘 = { 𝑎 𝑏 ∈ 𝐴 × 𝐴∗; 𝑎 ∈ 𝐴 𝑒 𝑏 ∈ 𝐴∗} e uma relação sobre 𝐴 × 𝐴∗ definida como 𝑎 𝑏 = 𝑐 𝑑 ⇔ (𝑎, 𝑏)~(𝑐, 𝑑) ⇔ 𝑎𝑑 = 𝑏𝑐. • Múltiplos m-ésimo de 𝒂 ∈ (𝑨, +,∙) Def.: 𝑚 ∙ 𝑎 = { 0 ∙ 𝑎 = 0𝐴 𝑚 ∙ 𝑎 = (𝑚 − 1) ∙ 𝑎 + 𝑎, 𝑠𝑒 𝑚 ≥ 1 𝑚 ∙ 𝑎 = (−𝑚) ∙ (−𝑎), 𝑠𝑒 𝑚 < 0 Propriedades imediatas: i. 𝑚 ∙ 𝑎 + 𝑛 ∙ 𝑎 = (𝑚 + 𝑛) ∙ 𝑎 ii. (−𝑚) ∙ 𝑎 = −(𝑚 ∙ 𝑎) iii. 𝑛 ∙ (𝑚 ∙ 𝑎) = (𝑛 ∙ 𝑚) ∙ 𝑎 Proposição: ( 𝑚 ∙ 𝑛) ∙ 1𝐴 = (𝑚 ∙ 1𝐴) ∙ (𝑛 ∙ 1𝐴), com 𝑚, 𝑛 ∈ ℤ e 𝐴 um anel com unidade. Daí, 𝐵 = ℤ ∙ 1𝐴 = {𝑚 ∙ 1𝐴; 𝑚 ∈ ℤ} é um subanel unitário de 𝐴. • Característica de um anel 𝒄(𝑨) Def.: Seja 𝐴 um anel, 𝑛 ∈ ℕ∗, 𝑎 ∈ 𝐴 e 𝑛 ∙ 𝑎 = 0; ∃𝑟 ∈ ℕ∗; 𝑟 ∙ 𝑎 = 0, ∀𝑎 ∈ 𝐴. Assim, 𝑟 = 𝑐(𝐴). Proposições: i. ℎ ∈ ℕ é característica de 𝐴 ⇔ ℎ é o menor natural positivo, tal que, ℎ ∙ 1𝐴 = 0𝐴. ii. 𝑐(𝐴) ≠ 0 ⇒ 𝑐(𝐴) seja um número primo iii. Dois anéis isomorfos têm a mesma característica. Def.: Seja 𝐾 um corpo, tem-se 𝑐(𝐾) = 𝑝 (primo) ou 𝑐(𝐾) = 0, (pois todo corpo é um anel de integridade).
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