非専門的シンギュラリティー研究所

無限に動き続けるシステムを表す方法を AI なども使って考えていきます。

証明路開発支援システム(13)

次に「証明路開発支援システム(6) - 非専門的シンギュラリティー研究所」の「一意分解整域の別の定義」の部分の(5)から(8)までを見ていきます。

(F) 既約元の積に分解可能

 R 0 でも単元でもない任意の元  a に対して既約元  p_1, p_2, \cdots , p_n \in R \ (n \ge 1) が存在して

  •  a = p_1 p_2 \cdots p_n

と表すことができる。

(U) 既約元の積の表現は一意的

 n, m \ge 1 とし、 p_1, p_2, \cdots , p_n q_1, q_2, \cdots , q_m R の既約元とすると、 p_1 p_2 \cdots p_n = q_1 q_2 \cdots q_m ならば  n = m であり、適当に並べ替えると任意の  1 \le i \le n に対して  (p_i) = (q_i) となる。

(9) 一意分解整域ならば(F)が成り立ちます。

[証明]
(2)より成り立ちます。
[証明終わり]

(10) 一意分解整域ならば(U)が成り立ちます。

[証明]
(4)と(3)より成り立ちます。
[証明終わり]

(11) (F)かつ(U)が成り立つ整域ならば既約元は素元となります。

[証明]

  •  R を(F)かつ(U)が成り立つ整域とします。
  •  a R の既約元 とします。
  •  a R の素元であることを証明します。
    •  a \mid bc とします。
    •  a \mid b または  a \mid c が成り立つことを証明します。
      •  a \mid bc の定義より  d \in R が存在して  ad = bc となります。
      • (F)より  R の既約元  p_1, p_2, \cdots , p_n q_1, q_2, \cdots , q_m r_1, r_2, \cdots , r_k が存在して  b = p_1 p_2 \cdots p_n c = q_1 q_2 \cdots q_m d = r_1 r_2 \cdots r_k となります。
      •  a r_1 r_2 \cdots r_k = p_1 p_2 \cdots p_n q_1 q_2 \cdots q_m となります。
      • (U)より  a p_1, p_2, \cdots , p_n, q_1, q_2, \cdots , q_m のどれかと同伴となります。
        1.  a p_1, p_2, \cdots , p_n のどれかと同伴のとき
          •  a \mid b となります。
        2.  a q_1, q_2, \cdots , q_m のどれかと同伴のとき
          •  a \mid c となります。
[証明終わり]

(12) (F)かつ(U)が成り立つ整域ならば一意分解整域となります。

[証明]
(11)より成り立ちます。
[証明終わり]