שדות
שדה הוא מבנה אלגברי שבו ניתן לבצע את ארבע פעולות החשבון. בפרק זה נלמד את ההגדרה הפורמלית ונכיר דוגמאות חשובות.
הגדרת שדה
שדה הוא שלשה כאשר קבוצה לא ריקה ו- פעולות בינאריות המקיימות:
אקסיומות החיבור:
- אסוציאטיביות:
- קומוטטיביות:
- איבר נייטרלי (אפס): קיים כך ש-
- איבר נגדי: לכל קיים כך ש-
אקסיומות הכפל:
- אסוציאטיביות:
- קומוטטיביות:
- איבר יחידה: קיים , כך ש-
- איבר הופכי: לכל קיים כך ש-
קשר בין הפעולות:
- פילוג:
דוגמאות לשדות
שדות אינסופיים
| שדה | סימון | הערות |
|---|---|---|
| הממשיים | השדה המוכר ביותר | |
| הרציונליים | שברים | |
| המרוכבים | מכיל שורש ל- |
- (השלמים) - אין הופכי כפלי לכל מספר שלם
- (הטבעיים) - אין נגדי ואין הופכי
שדות סופיים
עבור ראשוני, הוא שדה עם איברים: עם פעולות מודולו .
דוגמה:
לוח חיבור:
| 0 | 1 | 2 | |
|---|---|---|---|
| 0 | 0 | 1 | 2 |
| 1 | 1 | 2 | 0 |
| 2 | 2 | 0 | 1 |
לוח כפל:
| 0 | 1 | 2 | |
|---|---|---|---|
| 0 | 0 | 0 | 0 |
| 1 | 0 | 1 | 2 |
| 2 | 0 | 2 | 1 |
ב-:
- (כי )
- (כי )
- (כי )
שדה ההרחבה
עבור שאינו ריבוע של מספר רציונלי:
מציאת הופכי כפלי
עבור :
מצאו את ההופכי של ב-:
תכונות נגזרות
בכל שדה מתקיים:
- יחידות האפס והיחידה: ו- יחידים
- אין מחלקי אפס: או
- צמצום: אם ו-, אז
- כפל באפס:
- נגדי:
- מכפלת נגדיים:
- הופכי של מכפלה:
הוכחה: אין מחלקי אפס
נניח ו-. קיים . נכפול משני הצדדים:
טיפים לפתרון
-
בבדיקה אם מבנה הוא שדה - התחילו מבדיקת קיום הופכי כפלי, זה בדרך כלל התנאי הכי קשה להוכיח
-
בשדות סופיים - זכרו שהחישוב הוא מודולו , למשל ב-:
-
במציאת הופכי ב- - השתמשו בכפל בצמוד
📺 הרחבה ויזואלית — 3Blue1Brown
ההכללה המופשטת של "מספרים" (שדה) ושל "וקטורים" (מרחב וקטורי) — בדיוק מה שגרנט מסכם בפרק האחרון של הסדרה. הכל מתלכד למשפט אחד: אם הפעולות שלך מקיימות את האקסיומות, אז אתה ב"מרחב וקטורי" — לא משנה אם הוקטורים הם חיצים, פולינומים או פונקציות.
פרק 15: Abstract vector spaces
האקסיומות של מרחב וקטורי — אותן אקסיומות שראינו בקורס, בדיוק.
מימדים גבוהים
חיבור שתי פונקציות כפעולה וקטורית — ההכללה של מרחב וקטורי לכל אובייקט עם פעולות מתאימות
קרדיט: התמונות מתוך סדרת Essence of Linear Algebra של Grant Sanderson (3Blue1Brown). השימוש בהן מותר תחת מדיניות השימוש של האתר — תמונות בודדות עם ייחוס וקישור למקור. ההסברים נכתבו עצמאית על ידי אורין; לעמיקות מלאה, צפי בסרטון ובטקסט המקורי בקישור.