整环

有单位元1(≠0)的无零因子的交换环
整环(英文:integral domain),[11]是有单位元1(≠0)的无零因子的交换环,如整数环、域上的多项式环等都是整环。[6][11]
环论起源于19世纪关于实数域的扩张与分类,以及戴德金(Dedekind)、哈密顿(Hamilton)等人对超复数系的建立和研究。[3]在19世纪之前,高次互反律一直占据着数论的核心,其中关键的是唯一因子分解问题。卡尔·弗里德里希·高斯(英语:Carl Friedrich Gauss,1777~1855)[2]在1829和1831年的两篇文章中阐述了双二次互反律,随后在1832年,高斯为解决四次互反律问题,引进了高斯整数(或复整数),由全部高斯整数构成的集合是高斯整环。之后,二次代数整数环和分圆整数环相继出现。1844年,库默尔(Kummer)在高斯等人研究工作的基础上,引进理想数的概念,实现了唯一因子分解,解决了高次互反律的问题。1871年,戴德金引进理想,理想成为一种集合和计算对象,是代数整数环中的特殊的子环。在环论发展过程中,较为重要的是代数数域和代数函数域中的整数环以及多项式环,数学家埃米·诺特(Emmy Noether)[17]在1921年发表的论文《环中的理想论》(Idealtheorie in Ringbereichen)中将唯一因子分解理论从多项式环、代数数域以及代数函数域的整环扩展并抽象,得出带有升链条件的抽象的交换环,称为诺特环。[4][5]
整环具有一些基本性质,如任一除环必为整环,整环的子环必为整环,一个除环的任一子环是整环。[16]常见的整环有多项式环[12]、域[13]、欧几里得整环、主理想整环和戴德金整环以及高斯整环等。与环的运算性质一样,整环满足对加法和乘法运算的封闭性,[6]并且由它的整除性可推出相伴、不可约元和素元等概念。[18][19]在离散数学中,粗糙集合理论可应用到环论上,推广得到粗糙整环及一些相关结论。[20]整环在现实世界中具有广泛的应用价值,如在密码学中,应用整数环上的同态加密机制,能实现用一个弱的初始口令建立一个有捐助的、前向保密的会话密钥的过程。[7]

定义