שדות
מה נלמד בפרק זה?
שדה הוא מבנה אלגברי שבו ניתן לבצע את ארבע פעולות החשבון. בפרק זה נלמד את ההגדרה הפורמלית ונכיר דוגמאות חשובות.
הגדרת שדה
הגדרה
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- |
מה לא שדה?
- (השלמים) - אין הופכי כפלי לכל מספר שלם
- (הטבעיים) - אין נגדי ואין הופכי
שדות סופיים
הגדרה
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 |
הופכיים ב-
ב-:
- (כי )
- (כי )
- (כי )
שדה ההרחבה
הגדרה
עבור שאינו ריבוע של מספר רציונלי:
מציאת הופכי כפלי
עבור :
דוגמה
מצאו את ההופכי של ב-:
תכונות נגזרות
משפט: תכונות שדה
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