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Алгебра_1 / Gilbert - Modern algebra with applications.pdf
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314

 

 

 

 

 

 

 

ANSWERS TO THE ODD-NUMBERED EXERCISES

7.39.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

[ ]

[α]

 

[β]

[γ ]

[αβ]

 

[αγ ]

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

[ ]

 

 

[ ]

[α]

 

[β]

[γ ]

[αβ]

 

[αγ ]

 

 

 

 

[α]

 

[α]

[ ]

[αβ]

[αγ ]

[β]

 

[γ ]

 

 

 

 

[β]

 

[β]

[β]

[β]

[γ ]

[β]

 

[γ ]

 

 

 

 

[γ ]

 

[γ ]

[γ ]

[γ ]

[β]

[γ ]

 

[β]

 

 

 

 

[αβ]

 

[αβ]

[αβ]

[αβ]

[αγ ]

[αβ]

 

[αγ ]

 

 

 

 

[αγ ]

 

[αγ ]

[αγ ]

[αγ ]

[αβ]

[αγ ]

 

[αβ]

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

7.41.

s0

 

 

 

0

 

s1

 

7.43.

0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0, 1

 

 

 

1

 

 

 

 

s00

 

s01

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0

 

0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

s11

 

s10

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

1

{[0], [1]}. {[0], [1], [10]}. 7.45. The monoid contains 27 elements.

 

 

CF

 

 

 

Dormant R

Dormant W

Dormant W

Buds

F

Dead

1

2

3

 

 

 

 

CF

 

 

 

 

WCF

R

R

RWC

 

RWCF

CHAPTER 8

 

 

 

 

 

 

 

 

 

8.1.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

+

0

1

2

3

·

0

1

2

3

 

0

0

1

2

3

 

0

0

0

0

0

1

1

2

3

0

 

1

0

1

2

3

2

2

3

0

1

 

2

0

2

0

2

3

3

0

1

2

 

3

0

3

2

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

8.3. A ring.

8.5. Not a ring; not closed under multiplication. 8.7. Not a ring; not closed under addition.

8.9. A ring.

8.11. Not a ring; distributive laws do not hold. 8.17. A subring.

8.19. Not a subring; not closed under addition.

8.21.

Neither.

8.23.

Both.

8.25.

Integral domain.

8.29.

[2], [4], [5], [6], [8].

ANSWERS TO THE ODD-NUMBERED EXERCISES

315

8.31. Any nonempty proper subset of X. 8.33. Nonzero matrices with zero determinant.

8.37. f (x) = [x]6.

8.39. f (x, y) = (x, y), (y, x), (x, x) or (y, y).

8.47. (b) 1 and 0.

8.55.The identity is Dn(x) = (1/2π ) + (1/π )(cos x + cos 2x + · · · + cos nx). The ring is not an integral domain.

CHAPTER 9

9.1.

23 x2 + 45 x 158 and 458 x + 87 .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

9.3.

x4 + x3 + x2 + x and 1.

and 1 2i, or 4 2i

and 3 + i.

 

 

 

9.5.

3 i and 4 + 2i, or 4 i

 

 

 

9.7. gcd(a, b) = 3, s = −5, t = 4.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

9.9. gcd(a, b) = 1, s = −(2x + 1)/3, t = (2x + 2)/3.

 

 

 

 

 

 

 

9.11. gcd(a, b) = 2x + 1, s = 1, t = 2x + 1.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

9.13. gcd(a, b) = 1, s = 1, t = −1 + 2i.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

9.15. x = −6, y = 5.

9.17. x = −14, y = 5.

 

 

 

 

9.19. [23].

 

 

 

9.21. [17].

)(x4

 

x3

 

x2

 

 

 

9.23.

No solutions.

9.25. (x

1

+

+

+

x

)

(x

2

+

2)(x

2

+ 3).

9.29. x

4

 

 

 

 

+ 1 .

9.27.

 

 

 

9x + 3.

 

 

 

 

 

 

 

3

+

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

9.33.(x 2)(x + 2)(x i2)(x + i2)(x 1 i)(x 1 + i) (x + 1 i)(x + 1 + i).9.31. x 4x 1.

9.35. (x2 2)(x2 + 2)(x2 2x + 2)(x2 + 2x + 2).

+

 

+

 

+

 

 

+

 

+

 

9.37.

5

+

 

4

+ 1,2

x5

+

x2

+ 5

x5

3+

x4

2+

x3

+

x2

1, x5

x4

x3

 

1,

x5

 

x

3

 

 

 

 

 

1,

 

 

 

 

 

 

 

x

 

 

x + x + x + x + 1, x + x + x + x + 1.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

9.39. x3

+ 2.

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

9.41. Kerψ = {q(x) ·

(x

 

 

2x + 4)|q(x) Q[x]} and Im ψ

= Q(

3

i) =

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

{a + b 3i|a, b Q}.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

9.43. Irreducible by Eisenstein’s Criterion.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

9.45. Irreducible, since it has no linear factors.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

9.47. Reducible; any polynomial of degree >2 in R[x] is reducible.

 

 

 

 

 

 

9.49. No.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

9.55. No.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

9.61. x 40 mod 42.

 

 

 

 

 

 

 

 

9.63. x 22 mod 30.

 

 

 

 

 

 

 

9.67.

65.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

CHAPTER 10

10.1. ((0, 0)), ((0, 1)), ((1, 0)), Z2 × Z2. 10.3. (0) and Q.

316

ANSWERS TO THE ODD-NUMBERED EXERCISES

10.5. (p(x)) where p(x) C[x].

10.7. The quotient ring is a field.

+

(3)

 

(3) + 1

(3) + 2

(3)

(3)

 

(3) + 1

(3) + 2

(3) + 1

(3) + 1

(3) + 2

(3)

(3) + 2

(3) + 2

(3)

 

(3) + 1

 

 

 

 

 

·

(3)

(3) + 1

(3) + 2

(3)

(3)

(3)

 

(3)

 

 

(3) + 1

(3)

(3) + 1

(3) + 2

(3) + 2

(3)

(3) + 2

(3) + 1

 

 

 

 

 

 

 

10.9. The ideal ((1, 2)) is the whole ring Z3 × Z3. The quotient ring is not a field.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

+

 

 

 

((1, 2))

 

 

·

((1, 2))

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

((1, 2))

((1, 2))

 

 

 

 

 

 

((1, 2))

 

 

((1, 2))

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

10.11. 8x + 2 and 14x + 97.

10.13. x2 + x and x2.

 

 

 

 

 

 

10.17. (a) 6; (b) 36; (c) x2 1, (a) (b) = (lcm(a, b)).

 

 

 

 

 

 

10.33. No.

 

 

 

 

 

10.35. The whole ring.

 

 

 

10.37.

 

 

 

 

 

 

Z8

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

|

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

([2]8)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

|

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

([4]8)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

|

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

([0]8)

 

 

 

 

 

 

 

 

10.39. Irreducible; Z11.

 

 

 

 

10.41. Reducible.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

10.43. Irreducible; Q(

4

2).

 

 

10.45. Irreducible; Q( 2,

3).

 

 

 

10.47. Not a field; contains zero divisors.

 

 

 

 

 

 

 

 

10.49. A field by Corollary 10.16.

10.51. A field by Theorem 10.17.

10.53.

Not a field; x2 + 1 = (x + 2)(x + 3) in Z5[x].

10.55.

A field isomorphic to Q[x]/(x4 11).

10.59.

(0) and (xn) for n 0; (x) is maximal.

ANSWERS TO THE ODD-NUMBERED EXERCISES

317

CHAPTER 11

11.1. GF(5) = Z5 = {0, 1, 2, 3, 4}.

+

 

0

1

2

3

4

0

 

0

1

2

3

4

1

 

1

2

3

4

0

2

 

2

3

4

0

1

3

 

3

4

0

1

2

4

 

4

0

1

2

3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

·

 

0

1

2

3

4

0

 

0

0

0

0

0

1

 

0

1

2

3

4

2

 

0

2

4

1

3

3

 

0

3

1

4

2

4

 

0

4

3

2

1

 

 

 

 

 

 

 

11.3.

GF(9) = Z3[x]/(x2 + 1) = {+ b|a, b Z3, α2 + 1 = 0}.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

+

0

1

2

 

α

 

α + 1

α + 2

2α

 

2α + 1 2α + 2

0

0

1

 

2

α

 

α + 1

α + 2

2α

 

2α + 1 2α + 2

1

1

2

 

0

α + 1

α + 2

α

 

2α + 1 2α + 2 2α

2

2

0

 

1

α + 2

α

 

α + 1

2α + 2 2α

 

2α + 1

α

 

α

α + 1

α + 2 2α

 

2α + 1

2α + 2

 

0

 

1

2

α + 1

 

α + 1

α + 2

α

 

2α + 1 2α + 2

2α

 

 

1

 

2

0

α + 2

 

α + 2

α

α + 1 2α + 2 2α

 

2α + 1

 

2

 

0

1

2α

 

2α

2α + 1 2α + 2

 

0

 

1

 

2

α

 

α + 1

α + 2

2α + 1

 

2α + 1 2α + 2 2α

 

 

1

 

2

 

0

α + 1

α + 2

α

2α + 2

 

2α + 2 2α

2α + 1

 

2

 

0

 

1

α + 2

α

 

α + 1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

·

 

0

1

2

 

α

 

α + 1

α + 2

2α

 

2α + 1

2α + 2

0

 

0

0

0

 

0

 

0

 

0

 

0

 

0

 

0

1

 

0

1

2

 

α

 

α + 1

 

α + 2

2α

 

2α + 1

2α + 2

2

 

0

2

1

2α

 

2α + 2

2α + 1

 

α

 

α + 2

 

α + 1

α

 

0

α

2α

 

2

 

α + 2

2α + 2

 

1

 

α + 1

2α + 1

α + 1

 

0

α + 1 2α + 2

 

α + 2

2α

 

1

2α + 1

 

2

 

α

α + 2

 

0

α + 2 2α + 1

2α + 2

 

1

 

α

 

α + 1

2α

 

2

2α

 

0

2α

α

 

1

2α + 1

 

α + 1

 

2

2α + 2

 

α + 2

2α + 1

 

0

2α + 1

α + 2

 

α + 1

 

2

2α

2α + 2

 

α

 

1

2α + 2

 

0

2α + 2

α + 1

2α + 1

 

α

 

2

 

α + 2

 

1

2α

11.5.

x3

+

x

+ 4.

11.7.

Impossible.

 

2

 

 

4

16x

2

+ 16.

11.9.

x

 

6+

2.

 

11.11.

x

 

 

11.13.

8x

9.

11.17.

3.