Anel

Um anel no sentido matemático é um conjunto juntamente com dois operadores binários e (geralmente interpretado como adição e multiplicação, respectivamente) satisfazendo as seguintes condições

1. Associatividade aditiva: Para todos , ,

2. Comutatividade aditiva: Para todos os , ,

3. Identidade aditiva: Existe um elemento tal que para todos , ,

4. Aditivo inverso: Para cada existe um elemento tal que ,

5. Distributividade esquerda e direita: Para todos , e ,

6. Associatividade multiplicativa: Para todos , (um anel que satisfaz esta propriedade é por vezes explicitamente designado por anel associativo).

Condições 1-5 são sempre necessárias. Embora existam anéis não associativos, virtualmente todos os textos também requerem a condição 6 (Itô 1986, pp. 1369-1372; p. 418; Zwillinger 1995, pp. 141-143; Harris e Stocker 1998; Knuth 1998; Korn e Korn 2000; Bronshtein e Semendyayev 2004).

Anéis também podem satisfazer várias condições opcionais:

7. Comutatividade multiplicativa: Para todos , (um anel que satisfaz esta propriedade é chamado de anel comutativo),

8. Identidade multiplicativa: Existe um elemento tal que para todos , (um anel que satisfaz esta propriedade é chamado de anel unitário, ou por vezes de “anel com identidade”),

9. Inverso multiplicativo: Para cada em , existe um elemento tal que para todos , , onde 1 é o elemento de identidade.

Um anel que satisfaz todas as propriedades adicionais 6-9 é chamado de campo, enquanto que um que satisfaz apenas as propriedades adicionais 6, 8, e 9 é chamado de álgebra de divisão (ou campo oblíquo).

Alguns autores se afastam da convenção normal e requerem (sob sua definição) um anel para incluir propriedades adicionais. Por exemplo, Birkhoff e Mac Lane (1996) definem um anel para ter uma identidade multiplicativa (ou seja, propriedade 8).

Aqui estão vários exemplos de anéis sem condições particulares:

1. Sem associatividade multiplicativa (às vezes também chamada de algebras não-associativas): octonions, OEIS A037292,

2. Sem comutatividade multiplicativa: Real-valorizada matrizes, quaterniões,

3. Sem identidade multiplicativa: Inteiros com valor par,

4. Sem inverso multiplicativo: inteiros.

A palavra anel é a abreviatura da palavra alemã ‘Zahlring’ (anel numérico). A palavra francesa para um anel é anneau, e a palavra alemã moderna é Ring, ambas significando (não tão surpreendentemente) “anel”. Fraenkel (1914) deu a primeira definição abstrata do anel, embora este trabalho não tenha tido muito impacto. O termo foi introduzido por Hilbert para descrever anéis como

Multiplicando sucessivamente o novo elemento , ele eventualmente se torna algo já gerado, algo como um anel, ou seja, é novo mas é um número inteiro. Todos os números algébricos têm esta propriedade, por exemplo, satisfaz .

Um anel deve conter pelo menos um elemento, mas não precisa conter uma identidade multiplicativa ou ser comutativo. O número de anéis finitos de elementos para , 2, …, são 1, 2, 2, 2, 11, 2, 4, 2, 52, 11, 4, 2, 22, 2, 4, 4, … (OEIS A027623 e A037234; Fletcher 1980). Se e são primos, existem dois anéis de tamanho , quatro anéis de tamanho , 11 anéis de tamanho (Singmaster 1964, Dresden), 22 anéis de tamanho , 52 anéis de tamanho para , e 53 anéis de tamanho para (Ballieu 1947, Gilmer e Mott 1973; Dresden).

Um anel que é comutativo sob multiplicação, tem um elemento unitário, e não tem divisores de zero é chamado de domínio integral. Um anel cujos elementos não zeros formam um grupo de multiplicação comutativa é chamado de campo. Os anéis mais simples são os inteiros , polinômios e em uma e duas variáveis, e quadrados matrizes reais.

Anéis que foram investigados e considerados de interesse são normalmente nomeados após um ou mais dos seus investigadores. Esta prática infelizmente leva a nomes que dão muito pouco conhecimento sobre as propriedades relevantes dos anéis associados.

Renteln e Dundes (2005) dão a seguinte (má) piada matemática sobre anéis:

Q: O que é um grupo Abeliano sob adição, fechado, associativo, distributivo, e carrega uma maldição? R: O Anel do Nibelung.

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