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Exercícios sobre Teoria de Anéis, Exercícios de Álgebra

Este documento contém uma lista de exercícios sobre teoria de anéis, abordando temas como anéis, ideais, homomorfismos, quatérnios reais e anéis euclidianos. Os exercícios abrangem provas de teoremas básicos e aplicações práticas.

Tipologia: Exercícios

2021

Compartilhado em 20/01/2022

vicente-ferreira-rezende-filho
vicente-ferreira-rezende-filho 🇧🇷

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Lista de Exerc´ıcios
Teoria de An´eis
Prof. Paulo Henrique
1. An´
eis
1. Mostre que Z[2] = {m+n2|m, n Z}´e um anel com a adi¸ao e multiplica¸ao
usuais de umeros reais.
2. Mostre que Q(2) = {a+b2|a, b Q}´e um corpo com a adi¸ao e multiplica¸ao
usuais de umeros reais.
3. Se um anel Rsatisfaz x2=x, ent˜ao R´e comutativo.
4. Se R´e um dom´ınio de caracter´ıstica positiva, ent˜ao a caracter´ıstica de R´e um umero
primo.
5. Um anel comutativo R´e um dom´ınio se, e somente se, para a, b, c R,a6= 0, temos
ab =ac =b=c.
6. Considere o conjunto Q={a+bi +cj +dk |a, b, c, d R}, onde dois elementos
a+bi +cj +dk, a0+b0i+c0j+d0k Q ao iguais se, e o se, a=a0,b=b0,c=c0e
d=d0. Mostre que, munido das seguintes opera¸oes
(a+bi +cj +dk)+(a0+b0i+c0j+d0k)=(a+a0)+(b+b0)i+ (c+c0)j+ (d+d0)k
(a+bi +cj +dk)·(a0+b0i+c0j+d0k) = (aa0bb0cc0dd0)+(ab0+ba0+cd0dc0)i
+(ac0+ca0+db0bd0)j+ (ad0+da0+bc0cb0)k
o conjunto Q´e um anel de divis˜ao ao-comutativo, chamado de anel dos quat´ernios
reais, onde valem as rela¸oes
i2=j2=k2=1 e ij =ji =k, jk =jk =i, ki =ki =j.
2. Homomorfismos de an´
eis e ideais
1. Mostre que se I´e ideal de Re 1 I, ent˜ao R=I.
2. Mostre que os ´unicos ideais de um corpo Fao {0}eF.
3. Mostre que todo homomorfismo de an´eis φ:FR, onde F´e um corpo, ou ´e injetor
ou leva todo elemento em 0.
4. Mostre que para R´e um anel comutativo e aR, o conjunto (a) = {ar |rR}´e um
ideal de R, chamado de ideal principal de Rgerado por a.
5. Para Ium ideal de um anel R, mostre que r(I) = {xR|xa = 0,para todo aI}
´e um ideal de R.
pf3

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Lista de Exerc´ıcios Teoria de An´eis Prof. Paulo Henrique

  1. An´eis
  2. Mostre que Z[

2] = {m + n

2 | m, n ∈ Z} ´e um anel com a adi¸c˜ao e multiplica¸c˜ao usuais de n´umeros reais.

  1. Mostre que Q(
  1. = {a + b

2 | a, b ∈ Q} ´e um corpo com a adi¸c˜ao e multiplica¸c˜ao usuais de n´umeros reais.

  1. Se um anel R satisfaz x^2 = x, ent˜ao R ´e comutativo.
  2. Se R ´e um dom´ınio de caracter´ıstica positiva, ent˜ao a caracter´ıstica de R ´e um n´umero primo.
  3. Um anel comutativo R ´e um dom´ınio se, e somente se, para a, b, c ∈ R, a 6 = 0, temos

ab = ac =⇒ b = c.

  1. Considere o conjunto Q = {a + bi + cj + dk | a, b, c, d ∈ R}, onde dois elementos a + bi + cj + dk, a′^ + b′i + c′j + d′k ∈ Q s˜ao iguais se, e s´o se, a = a′, b = b′, c = c′^ e d = d′. Mostre que, munido das seguintes opera¸c˜oes (a + bi + cj + dk) + (a′^ + b′i + c′j + d′k) = (a + a′) + (b + b′)i + (c + c′)j + (d + d′)k (a + bi + cj + dk) · (a′^ + b′i + c′j + d′k) = (aa′^ − bb′^ − cc′^ − dd′) + (ab′^ + ba′^ + cd′^ − dc′)i +(ac′^ + ca′^ + db′^ − bd′)j + (ad′^ + da′^ + bc′^ − cb′)k o conjunto Q ´e um anel de divis˜ao n˜ao-comutativo, chamado de anel dos quat´ernios reais, onde valem as rela¸c˜oes i^2 = j^2 = k^2 = − 1 e ij = −ji = k, jk = −jk = i, ki = −ki = j. 2. Homomorfismos de an´eis e ideais
  2. Mostre que se I ´e ideal de R e 1 ∈ I, ent˜ao R = I.
  3. Mostre que os ´unicos ideais de um corpo F s˜ao { 0 } e F.
  4. Mostre que todo homomorfismo de an´eis φ : F → R, onde F ´e um corpo, ou ´e injetor ou leva todo elemento em 0.
  5. Mostre que para R ´e um anel comutativo e a ∈ R, o conjunto (a) = {ar | r ∈ R} ´e um ideal de R, chamado de ideal principal de R gerado por a.
  6. Para I um ideal de um anel R, mostre que r(I) = {x ∈ R | xa = 0, para todo a ∈ I} ´e um ideal de R.

2

  1. Para I um ideal de um anel R, mostre que J = {x ∈ R | rx ∈ I, para todo r ∈ R} ´e um ideal de R que cont´em I.
  2. Sejam R e R′^ an´eis. Mostre que se R tem elemento unidade 1 e φ : R → R′^ ´e um homomorfismo de an´eis sobrejetivo, ent˜ao φ(1) ´e um elemento unidade de R′.
  3. Seja R um anel com elemento unidade 1 e R′^ um dom´ınio. Mostre que se φ : R → R′ ´e um homomorfismo de an´eis tal que ker(φ) 6 = R, ent˜ao φ(1) ´e um elemento unidade de R′. 3. Mais sobre ideais
  4. Seja R um anel e I, J ideais de R. Mostre que: i) I ∩ J ´e o maior ideal de R com rela¸c˜ao `a inclus˜ao contido em I e J; ii) se I ∩ J = { 0 }, ent˜ao xy = 0, para quaisquer x ∈ I e y ∈ J; iii) I + J = {x + y | x ∈ I, y ∈ J} ´e o menor ideal de R que cont´em I e J; iv) IJ = {x 1 y 1 + · · · xnyn | n ∈ N, xi ∈ I, yi ∈ J, para i = 1,... , n} ´e ideal de R; v) IJ ⊆ I ∩ J.
  5. Seja p um n´umero primo. Mostre que o anel quociente Z/(p) ´e um corpo, que ´e isomorfo a Zp.
  6. Mostre que se R ´e um anel finito, comutativo com unidade, ent˜ao todo ideal primo de R ´e maximal.
  7. Para R um anel comutativo, mostre que N = {x ∈ R | xn^ = 0, para algum n ∈ Z} ´e um ideal de R. Em R/N , se (x + N )n^ = N , para algum n, ent˜ao x + N = N.
  8. Para R um anel comutativo e I um ideal de R, mostre que

N (I) = {x ∈ R | xn^ ∈ I, para algum n ∈ Z} ´e um ideal de R que cont´em I, chamado ideal radical de I. Mostre ainda que vale N (N (I)) = N (I).

  1. Prove que se um corpo K cont´em um dom´ınio R, ent˜ao K cont´em uma c´opia isomorfa do corpo de fra¸c˜oes de R.
  2. Encontre o corpo de fra¸c˜oes do dom´ınio Z[

2].

  1. An´eis euclidianos
  2. Seja R um anel d-euclidiano. Mostre que: a) R ´e tamb´em euclidiano com as fun¸c˜oes d + k e kd, onde k ´e um inteiro positivo; b) se d(a + b) ≤ max{d(a), d(b)}, para todo a, b ∈ R \ { 0 }, ent˜ao q e r devem ser ´unicos na divis˜ao de a por b.
  3. Mostre que todo corpo F ´e um anel euclidiano com a fun¸c˜ao d(a) = 0, para todo a ∈ F \ { 0 }.