पूर्णांकीय प्रभावक्षेत्र

गणित में, विशेष रूप से अमूर्त बीजगणित, एक अभिन्न डोमेन एक शून्य रिंग क्रमविनिमेय अंगूठी है जिसमें किसी भी दो गैर-शून्य तत्वों का उत्पाद गैर-शून्य होता है। इंटीग्रल डोमेन पूर्णांक के रिंग (गणित) के सामान्यीकरण हैं और विभाज्यता (रिंग थ्योरी) का अध्ययन करने के लिए एक प्राकृतिक सेटिंग प्रदान करते हैं। एक अभिन्न डोमेन में, प्रत्येक गैर-शून्य तत्व में रद्द करने की संपत्ति होती है, अर्थात यदि a ≠ 0, एक समानता  तात्पर्य.

इंटीग्रल डोमेन को लगभग सार्वभौमिक रूप से ऊपर के रूप में परिभाषित किया गया है, लेकिन इसमें कुछ भिन्नता है। यह लेख इस परंपरा का अनुसरण करता है कि छल्ले की गुणक पहचान होती है, जिसे आम तौर पर 1 दर्शाया जाता है, लेकिन कुछ लेखक इसका पालन नहीं करते हैं, अभिन्न डोमेन को गुणक पहचान की आवश्यकता नहीं होने के कारण। कभी-कभी गैर-अनुक्रमिक अभिन्न डोमेन स्वीकार किए जाते हैं। यह लेख, हालांकि, कम्यूटेटिव केस के लिए इंटीग्रल डोमेन शब्द को आरक्षित करने और गैर-कम्यूटेटिव रिंग्स सहित सामान्य मामले के लिए डोमेन (रिंग थ्योरी) का उपयोग करने के अधिक सामान्य सम्मेलन का अनुसरण करता है।

कुछ स्रोत, विशेष रूप से सर्ज लैंग, अभिन्न डोमेन के लिए संपूर्ण रिंग शब्द का उपयोग करते हैं। उपवर्ग (सेट सिद्धांत) की निम्नलिखित श्रृंखला के साथ कुछ विशिष्ट प्रकार के अभिन्न डोमेन दिए गए हैं:

परिभाषा
एक अभिन्न डोमेन एक शून्य सबरिंग कम्यूटेटिव रिंग है जिसमें किसी भी दो गैर-शून्य तत्वों का उत्पाद गैर-शून्य होता है। समान रूप से:
 * एक अभिन्न डोमेन एक गैर-शून्य क्रमविनिमेय वलय है जिसमें कोई गैर-शून्य शून्य विभाजक नहीं है।
 * एक अभिन्न डोमेन एक कम्यूटेटिव रिंग है जिसमें शून्य आदर्श {0} एक प्रमुख आदर्श है।
 * एक अभिन्न डोमेन एक गैर-शून्य कम्यूटेटिव रिंग है जिसके लिए प्रत्येक गैर-शून्य तत्व गुणन के तहत रद्द करने की संपत्ति है।
 * एक अभिन्न डोमेन एक अंगूठी है जिसके लिए गैर-शून्य तत्वों का सेट गुणन के तहत एक कम्यूटिव मोनॉयड है (क्योंकि गुणन के तहत एक मोनॉयड बंद होना चाहिए (गणित)।
 * एक अभिन्न डोमेन एक गैर-शून्य कम्यूटेटिव रिंग है जिसमें प्रत्येक गैर-शून्य तत्व r के लिए, फ़ंक्शन जो रिंग के प्रत्येक तत्व x को उत्पाद xr पर मैप करता है, इंजेक्शन है। इस संपत्ति वाले तत्वों को नियमित कहा जाता है, इसलिए यह आवश्यक है कि अंगूठी के प्रत्येक गैर-शून्य तत्व नियमित हों।
 * एक अभिन्न डोमेन एक अंगूठी है जो एक क्षेत्र (गणित) के एक उपसमूह के लिए समरूपी है। (एक अभिन्न डोमेन दिया गया है, कोई इसे अपने अंशों के क्षेत्र में एम्बेड कर सकता है।)

उदाहरण

 * आर्किटेपिकल उदाहरण अंगूठी है $$\Z$$ सभी पूर्णांकों का।
 * हर क्षेत्र (गणित) एक अभिन्न डोमेन है। उदाहरण के लिए, मैदान $$\R$$ सभी वास्तविक संख्याओं का एक अभिन्न डोमेन है। इसके विपरीत, प्रत्येक मतलब अंगूठी इंटीग्रल डोमेन एक क्षेत्र है। विशेष रूप से, सभी परिमित अभिन्न डोमेन परिमित क्षेत्र हैं (अधिक सामान्यतः, वेडरबर्न के छोटे प्रमेय द्वारा, परिमित डोमेन (रिंग सिद्धांत) परिमित क्षेत्र हैं)। पूर्णांकों का वलय $$\Z$$ एक गैर-आर्टिनियन अनंत अभिन्न डोमेन का एक उदाहरण प्रदान करता है जो एक क्षेत्र नहीं है, जिसमें आदर्शों के अनंत अवरोही क्रम होते हैं जैसे:


 * $$\Z \supset 2\Z \supset \cdots \supset 2^n\Z \supset 2^{n+1}\Z \supset \cdots$$


 * यदि गुणांक एक अभिन्न डोमेन से आते हैं तो बहुपदों के छल्ले अभिन्न डोमेन हैं। उदाहरण के लिए, अंगूठी $$\Z[x]$$ पूर्णांक गुणांक वाले एक चर में सभी बहुपदों का एक अभिन्न डोमेन है; तो अंगूठी है $$\Complex[x_1,\ldots,x_n]$$ सम्मिश्र संख्या गुणांक वाले n-चर में सभी बहुपदों की संख्या।


 * प्रधान आदर्शों से भागफल लेकर पिछले उदाहरण का और अधिक उपयोग किया जा सकता है। उदाहरण के लिए, अंगूठी $$\Complex[x,y]/(y^2 - x(x-1)(x-2))$$समतल दीर्घवृत्तीय वक्र के संगत एक पूर्णांकीय प्रांत है। अखंडता दिखाकर जाँच की जा सकती है $$y^2 - x(x-1)(x-2)$$एक अलघुकरणीय बहुपद है।


 * अंगूठी $$\Z[x]/(x^2 - n) \cong \Z[\sqrt{n}]$$ किसी भी गैर-वर्ग पूर्णांक के लिए एक अभिन्न डोमेन है $$n$$. यदि $$n > 0$$, तो यह वलय सदैव का उपवलय होता है $$\R$$, अन्यथा, यह का एक उपसमूह है $$\Complex.$$
 * p-adic number|p-adic पूर्णांकों का वलय $$\Z_p$$ एक अभिन्न डोमेन है।


 * यदि $$U$$ सम्मिश्र संख्या का एक जुड़ाव खुला उपसमुच्चय है $$\Complex$$, फिर अंगूठी $$\mathcal{H}(U)$$ सभी होलोमॉर्फिक कार्यों से मिलकर एक अभिन्न डोमेन है। विश्लेषणात्मक विविध के जुड़े खुले सबसेट पर विश्लेषणात्मक कार्यों के छल्ले के लिए भी यही सच है।


 * एक नियमित स्थानीय रिंग एक अभिन्न डोमेन है। वास्तव में, एक नियमित स्थानीय रिंग एक अद्वितीय गुणनखंड डोमेन है।

गैर-उदाहरण
निम्नलिखित वलय अभिन्न प्रांत नहीं हैं।


 * शून्य वलय (वह वलय जिसमें $$0=1$$).


 * भागफल की अंगूठी $$\Z/m\Z$$ जब एम एक समग्र संख्या है। वास्तव में, एक उचित गुणनखंड चुनें $$m = xy$$ (जिसका अर्थ है कि $$x$$ तथा $$y$$ के बराबर नहीं हैं $$1$$ या $$m$$). फिर $$x \not\equiv 0 \bmod{m}$$ तथा $$y \not\equiv 0 \bmod{m}$$, लेकिन $$xy \equiv 0 \bmod{m}$$.


 * दो अशून्य क्रमविनिमेय वलयों का उत्पाद वलय। ऐसे उत्पाद में $$R \times S$$, किसी के पास $$(1,0) \cdot (0,1) = (0,0)$$.


 * भागफल की अंगूठी $$\Z[x]/(x^2 - n^2)$$ किसी के लिए $$n \in \mathbb{Z}$$. के चित्र $$x+n$$ तथा $$x-n$$ अशून्य हैं, जबकि इस वलय में उनका गुणनफल 0 है।


 * n ≥ 2 होने पर किसी भी शून्य रिंग पर n × n मैट्रिक्स (गणित) का मैट्रिक्स रिंग। यदि $$M$$ तथा $$N$$ मैट्रिसेस ऐसे हैं कि की छवि $$N$$ के कर्नेल में निहित है $$M$$, फिर $$MN = 0$$. उदाहरण के लिए, ऐसा होता है $$M = N = (\begin{smallmatrix} 0 & 1 \\ 0 & 0 \end{smallmatrix})$$.


 * भागफल की अंगूठी $$k[x_1,\ldots,x_n]/(fg)$$ किसी भी क्षेत्र के लिए $$k$$ और कोई भी गैर-निरंतर बहुपद $$f,g \in k[x_1,\ldots,x_n]$$. के चित्र $f$ तथा $g$ इस भागफल वलय में शून्येतर तत्व हैं जिनका गुणनफल 0 है। यह तर्क समान रूप से यह दर्शाता है $$(fg)$$ प्रमुख आदर्श नहीं है। इस परिणाम की ज्यामितीय व्याख्या यह है कि एक समारोह का शून्य $fg$ एक संबधित बीजगणितीय सेट बनाते हैं जो सामान्य रूप से अप्रासंगिक नहीं है (अर्थात, बीजगणितीय किस्म नहीं है)। एकमात्र मामला जहां यह बीजगणितीय सेट अप्रासंगिक हो सकता है, जब $fg$ एक अलघुकरणीय बहुपद की एक शक्ति है, जो समान बीजगणितीय समुच्चय को परिभाषित करता है।


 * इकाई अंतराल पर निरंतर कार्यों की अंगूठी। कार्यों पर विचार करें
 * $$ f(x) = \begin{cases} 1-2x & x \in \left [0, \tfrac{1}{2} \right ] \\ 0 & x \in \left [\tfrac{1}{2}, 1 \right ] \end{cases} \qquad g(x) = \begin{cases} 0 & x \in \left [0, \tfrac{1}{2} \right ] \\ 2x-1 & x \in \left [\tfrac{1}{2}, 1 \right ] \end{cases}$$
 * न $$f$$ न $$g$$ हर जगह शून्य है, लेकिन $$fg$$ है।


 * बीजगणित का टेंसर उत्पाद $$\Complex \otimes_{\R} \Complex$$. इस अंगूठी में दो गैर-तुच्छ बेवकूफ (रिंग थ्योरी) हैं, $$e_1 = \tfrac{1}{2}(1 \otimes 1) - \tfrac{1}{2}(i \otimes i)$$ तथा $$e_2 = \tfrac{1}{2}(1 \otimes 1) + \tfrac{1}{2}(i \otimes i)$$. वे ओर्थोगोनल हैं, जिसका अर्थ है $$e_1e_2 = 0$$, और इसलिए $$\Complex \otimes_{\R} \Complex$$ एक डोमेन नहीं है। वास्तव में, एक समरूपता है $$\Complex \times \Complex \to \Complex \otimes_{\R} \Complex$$ द्वारा परिभाषित $$(z, w) \mapsto z \cdot e_1 + w \cdot e_2$$. इसके व्युत्क्रम द्वारा परिभाषित किया गया है $$z \otimes w \mapsto (zw, z\overline{w})$$. इस उदाहरण से पता चलता है कि इरेड्यूसिबल एफ़िन स्कीमों की योजनाओं का एक फाइबर उत्पाद इरेड्यूसिबल नहीं होना चाहिए।

विभाज्यता, प्रधान तत्व, और अलघुकरणीय तत्व
इस खंड में, R एक पूर्णांकीय प्रांत है।

R के तत्व a और b दिए गए हैं, कोई कहता है कि a, b को विभाजित करता है, या कि a, b की विभाज्यता (रिंग थ्योरी) है, या कि b, a का गुणक है, यदि R में कोई तत्व x मौजूद है जैसे कि ax = b.

R की इकाई (रिंग थ्योरी) वे तत्व हैं जो 1 को विभाजित करते हैं; ये बिल्कुल आर में उल्टे तत्व हैं। इकाइयां अन्य सभी तत्वों को विभाजित करती हैं।

यदि a, b को विभाजित करता है और b, a को विभाजित करता है, तो a और b 'सहयोगी तत्व' या 'सहयोगी' हैं। समतुल्य रूप से, ए और बी सहयोगी हैं यदि a = ub किसी इकाई के लिए (रिंग थ्योरी) यू.

एक अलघुकरणीय तत्व एक गैर-शून्य गैर-इकाई है जिसे दो गैर-इकाइयों के उत्पाद के रूप में नहीं लिखा जा सकता है।

एक गैर-शून्य गैर-इकाई पी एक प्रमुख तत्व है, जब भी पी उत्पाद एबी को विभाजित करता है, तो पी ए को विभाजित करता है या पी बी को विभाजित करता है। समतुल्य रूप से, एक तत्व p अभाज्य है यदि और केवल यदि मुख्य आदर्श (p) एक शून्येतर अभाज्य आदर्श है।

अलघुकरणीय तत्वों और प्रधान तत्वों की दोनों धारणाएं वलय में अभाज्य संख्याओं की सामान्य परिभाषा को सामान्य करती हैं $$\Z,$$ यदि कोई ऋणात्मक अभाज्यों को प्रधान मानता है।

प्रत्येक प्रमुख तत्व अप्रासंगिक है। इसका विलोम सामान्य रूप से सत्य नहीं है: उदाहरण के लिए, द्विघात पूर्णांक वलय में $$\Z\left[\sqrt{-5}\right]$$ तत्व 3 अप्रासंगिक है (यदि यह गैर-तुच्छ रूप से कारक है, तो कारकों में प्रत्येक के पास मानक 3 होना चाहिए, लेकिन कोई मानक 3 तत्व नहीं हैं क्योंकि $$a^2+5b^2=3$$ कोई पूर्णांक समाधान नहीं है), लेकिन अभाज्य नहीं है (3 विभाजन के बाद से $$\left(2 + \sqrt{-5}\right)\left(2 - \sqrt{-5}\right)$$ किसी भी कारक को विभाजित किए बिना)। एक अद्वितीय कारककरण डोमेन (या अधिक सामान्यतः, एक जीसीडी डोमेन) में, एक अलघुकरणीय तत्व एक प्रमुख तत्व है।

जबकि अंकगणित का मौलिक प्रमेय लागू नहीं होता है $$\Z\left[\sqrt{-5}\right]$$, आइडियल (रिंग थ्योरी) का अनूठा गुणनखंड है। लस्कर-नोथेर प्रमेय देखें।

गुण

 * एक कम्यूटेटिव रिंग आर एक अभिन्न डोमेन है अगर और केवल अगर आर का आदर्श (0) एक प्रमुख आदर्श है।
 * यदि R एक क्रमविनिमेय वलय है और P, R में एक आदर्श (रिंग सिद्धांत) है, तो भागफल वलय R/P एक अभिन्न डोमेन है यदि और केवल यदि P एक प्रमुख आदर्श है।
 * माना R एक पूर्णांकीय प्रांत है। फिर R पर बहुपद के छल्ले (किसी भी संख्या में अनिश्चित) अभिन्न डोमेन हैं। यह विशेष रूप से मामला है यदि आर एक क्षेत्र (गणित) है।
 * रद्दीकरण संपत्ति किसी भी अभिन्न डोमेन में होती है: किसी भी ए, बी, और सी के लिए एक अभिन्न डोमेन में, यदि ए ≠ 0 और एबी = एसी तो बी = सी। इसे बताने का दूसरा तरीका यह है कि फ़ंक्शन x ax डोमेन में किसी भी अशून्य a के लिए अंतःक्षेपी है।
 * रद्दीकरण संपत्ति किसी भी अभिन्न डोमेन में आदर्शों के लिए है: यदि xI = xJ, तो या तो x शून्य है या I = J है।
 * एक अभिन्न डोमेन अधिकतम आदर्शों पर एक अंगूठी के स्थानीयकरण के चौराहे के बराबर है।
 * अभिन्न डोमेन की आगमनात्मक सीमा एक अभिन्न डोमेन है।
 * यदि $$A, B$$ बीजगणितीय रूप से बंद फ़ील्ड k पर अभिन्न डोमेन हैं, फिर $$A \otimes_k B$$ एक अभिन्न डोमेन है। यह हिल्बर्ट के नलस्टेलनसैट्ज का परिणाम है, और, बीजगणितीय ज्यामिति में, इसका तात्पर्य इस कथन से है कि बीजगणितीय रूप से बंद क्षेत्र पर दो affine बीजगणितीय किस्मों के उत्पाद का समन्वय वलय फिर से एक अभिन्न डोमेन है।

अंशों का क्षेत्र
अभिन्न डोमेन R के भिन्न K का क्षेत्र, R में a और b के साथ भिन्न a/b का सेट है और b ≠ 0 मॉड्यूल एक उपयुक्त तुल्यता संबंध है, जो सामान्य योग और गुणन संक्रियाओं से सुसज्जित है। यह इस अर्थ में R  वाला सबसे छोटा क्षेत्र है कि एक अंतःक्षेपी वलय समरूपता है R → K ऐसा है कि कोई भी इंजेक्टिव रिंग होमोमोर्फिज्म R से K के माध्यम से एक फील्ड फैक्टर के लिए। पूर्णांकों के रिंग के अंशों का क्षेत्र $$\Z$$ परिमेय संख्याओं का क्षेत्र है $$\Q.$$ किसी क्षेत्र के अंशों का क्षेत्र स्वयं क्षेत्र के लिए समरूपता है।

बीजगणितीय ज्यामिति
इंटीग्रल डोमेन की विशेषता इस स्थिति से होती है कि वे कम रिंग वाले होते हैं (अर्थात x2 = 0 का अर्थ है x = 0) और अलघुकरणीय वलय (अर्थात् केवल एक न्यूनतम अभाज्य गुणजावली है)। पूर्व की स्थिति यह सुनिश्चित करती है कि रिंग के एक रिंग का शून्य रेडिकल शून्य है, ताकि सभी रिंग के न्यूनतम प्राइम्स का प्रतिच्छेदन शून्य हो। बाद की स्थिति यह है कि रिंग में केवल एक न्यूनतम प्राइम होता है। यह इस प्रकार है कि एक कम और अलघुकरणीय अंगूठी का अद्वितीय न्यूनतम प्रधान आदर्श शून्य आदर्श है, इसलिए ऐसे छल्ले अभिन्न डोमेन हैं। इसका विलोम स्पष्ट है: एक अभिन्न डोमेन में कोई गैर शून्य निलपोटेंट तत्व नहीं है, और शून्य आदर्श अद्वितीय न्यूनतम प्रधान आदर्श है।

यह बीजगणितीय ज्यामिति में, इस तथ्य में अनुवाद करता है कि एक एफ़िन बीजगणितीय सेट की समन्वय अंगूठी एक अभिन्न डोमेन है अगर और केवल अगर बीजगणितीय सेट एक बीजगणितीय विविधता है।

अधिक आम तौर पर, एक कम्यूटेटिव रिंग एक अभिन्न डोमेन है अगर और केवल अगर रिंग का स्पेक्ट्रम एक अभिन्न योजना एफ़िन स्कीम है।

विशेषता और समरूपता
एक अभिन्न डोमेन की विशेषता (बीजगणित) या तो 0 या एक अभाज्य संख्या है।

यदि आर प्रमुख विशेषता पी का एक अभिन्न डोमेन है, तो फ्रोबेनियस एंडोमोर्फिज्म एफ (एक्स) = एक्सp इंजेक्शन है।

यह भी देखें

 * डेडेकाइंड-हस्से मानदंड - एक अभिन्न डोमेन के प्रमुख होने के लिए आवश्यक अतिरिक्त संरचना
 * शून्य-उत्पाद संपत्ति

संदर्भ

 * B.L. van der Waerden, Algebra, Springer-Verlag, Berlin Heidelberg, 1966.
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