Ringtheorie

Formeel is een ring ${\displaystyle (R,+,\,*\,)}$ een drietal waarvan ${\displaystyle (R,+)}$ een abelse groep is, voorzien van een binaire operatie ${\displaystyle *}$ die distributief is over de optelling ${\displaystyle +}$.

Als er een eenheidselement in de ring bestaat, heet de ring een unitaire ring of eenheidsring.

De ring waarin het eenheidselement gelijk is aan het nulelement (additieve identiteit), heeft slechts één element, en wordt de triviale ring of nulring genoemd.

Ringen die deel uitmaken van andere ringen worden deelringen genoemd. Afbeeldingen tussen ringen met betrekking tot de ring operaties worden ringhomomorfismen genoemd. Ringen vormen samen met hun ringhomomorfismen een categorie (de zogenaamde categorie van ringen). Nauw verwant aan ringen is het begrip van idealen, bepaalde deelverzamelingen van ringen, die ontstaan als kern van homomorfismen en die kunnen dienen om factorringen te definiëren. Basisfeiten over idealen, homomorfismen en factorringen zijn vastgelegd in de isomorfismestellingen en in de Chinese reststelling.

Een ring wordt commutatief genoemd als de operatie vermenigvuldiging voor de betreffende ring commutatief is. Commutatieve ringen lijken op de vertrouwde getallensystemen. Er zijn verschillende definities voor commutatieve ringen opgesteld met als doel om de eigenschappen, bekend van de gehele getallen te herstellen. Commutatieve ringen zijn ook belangrijk in de algebraïsche meetkunde. In de commutatieve ringtheorie, worden getallen vaak vervangen door idealen, en de definitie van priemidealen probeert de essentie van priemgetallen te vangen. Integriteitsdomeinen, niet-triviale commutatieve ringen, waar geen twee niet-nul zijnde elementen vermenigvuldigen met als resultaat nul, veralgemenen een andere eigenschap van de gehele getallen en dienen als de juiste rijk om het begrip "deelbaarheid" te bestuderen. Hoofdideaaldomeinen zijn integriteitsdomeinen, waarin elk ideaal door een enkel element kan worden gegenereerd, een ander eigenschap die wordt gedeeld met de gehele getallen. Euclidische domeinen zijn integriteitsdomeinen, waarin de algoritme van Euclides kan worden uitgevoerd. Belangrijke voorbeelden van commutatieve ringen kunnen worden geconstrueerd als ringen van veeltermen en hun factorringen.

Niet-commutatieve ringen lijken in vele opzichten op ringen van matrices. Naar het model van algebraïsche meetkunde zijn er onlangs pogingen in het werk gesteld om een niet-commutatieve meetkunde op basis van niet-commutatieve ringen te definiëren. Niet-commutatieve ringen en associatieve algebra's (ringen die tevens vectorruimten) zijn) worden vaak bestudeerd door middel van hun categorieën van modulen. Een moduul over een ring is een Abelse groep waar de ring op inwerkt als een ring van endomorfismen, nauw verwant aan de manier, waarop velden (integriteitsdomeinen, waarin elke niet-nul element inverteerbaar is) inwerken op vectorruimten. Voorbeelden van niet-commutatieve ringen worden gegeven door ringen van vierkante matrices of meer algemeen door ringen van endomorfismen van abelse groepen of modules, en door monoïde ringen.

De studie van ringen ontstond uit de theorie van de veeltermringen en de theorie van de algebraïsche getaltheorie, de algebraïsche meetkunde en de invariantentheorie. Centraal in de ontwikkeling van deze studieterreinen staan de ringen van de gehele getallen in de algebraïsche getallenlichamen en algebraïsche functievelden en de ringen van veeltermen in twee of meer variabelen.

Leonhard Euler ontdekte diofantische vergelijkingen waarvan de (gehele) oplossingen het eenvoudigst kunnen worden opgespoord met behulp van irrationale of imaginaire getallen. Carl Friedrich Gauss realiseerde zich dat die hulpgetallen zo goed werken omdat ze zich als gehele getallen gedragen, en in het bijzonder omdat ze een soort priembegrip ondersteunen waarin nog steeds de unieke ontbinding in priemgetallen geldt (zie hoofdstelling van de rekenkunde). Bij Ernst Kummer en Richard Dedekind groeide dit uit tot het ideaalbegrip.[1]

In het midden van de negentiende eeuw ondergroef de verschijning van hypercomplexe getallen de dominantie van velden in de wiskundige analyse. De niet-commutatieve ringtheorie is begonnen met pogingen om de complexe getallen uit te breiden met verschillende hypercomplexe getallensystemen. Dedekind introduceerde in 1876 als eerste het concept van een ring. De term Getallenring werd door David Hilbert bedacht in zijn artikel Die Theorie der algebraischen Zahlkörper, Jahresbericht Mathematiker Vereinigung der Deutschen, Vol. 4, 1897.

Het ontstaan van de theorieën van de commutatieve en niet-commutatieve ringen vindt weliswaar zijn oorsprong in de negentiende eeuw, haar rijpheid bereikte de ringtheorie echter pas rond 1920. De eerste axiomatische definitie van een ring werd door Adolf Fraenkel gegeven in zijn essay in Journal für die reine und angewandte Mathematik (A. L. Crelle), vol. 145, 1914. In 1921 stelde Emmy Noether het eerste axiomatische fundament voor de theorie van de commutatieve ringen op in haar invloedrijke artikel Ideaaltheorie in Ringen.

• Stelling van Artin-Wedderburn

Elke ring kan worden opgevat als een pre-additieve categorie met een enkel object. Het is daarom logisch om willekeurige pre-additieve categorieën te beschouwen als veralgemeningen van ringen. En inderdaad kunnen veel definities en stellingen, die oorspronkelijk voor de ringtheorie zijn opgesteld, worden "vertaald" naar deze meer algemene context. Optelbare functoren tussen pre-additive categorieën veralgemenen het concept van ringhomomorfismen, en idealen in additieve categorieën kunnen worden gedefinieerd als onder toevoeging gesloten verzamelingen van morfismen en onder compositie met willekeurige morfismen.

• Glossarium van de ringtheorie

1. John Stillwell, "Mathematics and Its History" 3e uitgave, Springer Undergraduate Texts in Mathematics 2010.

• (en) Geschiedenis van de ringtheorie op het MacTutor archief
• (en) Nathan Jacobson, Structure of rings (Structuur van ringen), American Mathematical Society Colloquium Publications, Vol. 37. Herziene editie American Mathematical Society, Providence, R.I. 1964 ix+299 pp.
• (en) Nathan Jacobson, The Theory of Rings (De theorie van ringen). American Mathematical Society Mathematical Surveys, vol. I. American Mathematical Society, New York, 1943. vi+150 pp.
• (en) Abstract Algebra: Theory and Applications (1997). Een inleidende tekst over groepen, ringen, integriteitsdomeinen, velden en de Galoistheorie. Gratis downloadbare PDF met open-source GFDL licentie.
• (en) Lam, T. Y., A first course in noncommutative rings (Een eerste cursus in niet-commutatieve ringen). Tweede editie. Graduate Texts in Mathematics, 131. Springer-Verlag, New York, 2001. xx+385 pp. ISBN 0-387-95183-0
• (en) Lam, T. Y., Exercises in classical ring theory (Oefeningen in de klassieke ringtheorie). Tweede editie. Problem Books in Mathematics. Springer-Verlag, New York, 2003. xx+359 pp. ISBN 0-387-00500-5
• (en) Connell, Edwin, Gratis online Textbook