Zの元は何故±1だけなのか?

このQ&Aのポイント
  • Zの元はなぜ{±1}だけなのか疑問です。Zは多分剰余類のことで、Z1(={amod1;aは整数})と考えています。
  • Zの元について調べていたところ、Z1={1mod1}となることに気づきました。これは{x;x≡-1(mod1)}={x;x≡1(mod1)}と同じということです。
  • Zの元の中で{x;x≡-1(mod1)}と{x;x≡1(mod1)}の集合が等しいことが分かりました。つまり、Zの元は{±1}だけで表現されるのです。
回答を見る
  • ベストアンサー

Zの元は何故±1だけ?

本に書いてあったのですが Zの元は何故{±1}だけなのでしょうか? Zは多分剰余類の事だと思いますので ZはZ1(={amod1;aは整数})のことだと思います。 -1mod1,1mod1∈Z1で 1mod1={x;x≡1(mod1)} -1mod1={x;x≡-1(mod1)} ∀x∈{x;x≡-1(mod1)}を採ると合同式の定義から x+1=1・k (kは整数)と書け、 ∀x'∈{x;x≡1(mod1)}を採ると合同式の定義から x'-1=1・k' (k'は整数)と書けると思います。 前者は x-1+2=1・k x-1=1・k-2 x-1=1・k-1・2 x-1=1・(k-2) と書け、k-2も整数なので x=1(mod1)で x∈{x;x≡1(mod1)} よって、 {x;x≡-1(mod1)}⊂{x;x≡1(mod1)} {x;x≡-1(mod1)}⊃{x;x≡1(mod1)} も同様に示せて、 {x;x≡-1(mod1)}={x;x≡1(mod1)} が成立つ。 更に同様にして {x;x≡2(mod1)}={x;x≡1(mod1)} も言えるので最終的には Z1={1mod1} つまり、Z={1mod1} となったのですが勘違いしてますでしょうか?

質問者が選んだベストアンサー

  • ベストアンサー
回答No.1

Zは整数環でしょうか。 そうしたらZ^*(Zの可逆元全体の集合)ではないでしょうか。 そうでしたらZ^*={±1}となりますが。

giefgk
質問者

お礼

有り難うございます。 > Zは整数環でしょうか。 > そうしたらZ^*(Zの可逆元全体の集合)ではないでしょうか。 > そうでしたらZ^*={±1}となりますが。 つまり、本のZはZ^*の事ではないかと仰るのですね。 どうもそのようです。 Z5に対しては1,2,3,4 と書いてありますので Zの単元は{±1} という事みたいです。 ZはZ1の事ですはなくてただのZなのですね。 そしたら、Zの単元は±1だけですものね。

関連するQ&A

  • well-definedについて

    ある問題集に以下のことが書かれていました。 「整数aのmを法とする剰余類は [a]={x|x≡a(mod m)}とする。 また、Z/mZ={[x]m|x∈Z}とする。 a,b∈Z、剰余類に加法+を定義する: [a]+[b]=[a+b] これは代表元の選び方に依存しない。 すなわち演算+はwell-definedである。」 ここで何故「これは代表元の選び方に依存しない。 すなわち演算+はwell-definedである。」 といえるのですか? よく意味が分かりません。教えてください。

  • 巡回群の生成元について

    お世話になります。よろしくお願いします。 「加法群Z、整数n≧0の時 商群Z/nZは、1を含む剰余類によって生成される位数nの有限巡回群である。(代数系入門 松坂和夫著 p.78)」 とあるのですが、 商群Z/nZの1を含む剰余類は{1,1±n,1±2n,・・・}、 2を含む剰余類は{2,2±n,2±2n,・・・}であり、 1を含む剰余類{1,1±n,1±2n,・・・}を ある整数kでk倍しても2を含む剰余類{2,2±n,2±2n,・・・} にはならないと思うので、 全ての元が生成元aの整数k倍で表される(加法の場合)という巡回群の定義に合わず、 「商群Z/nZは、1を含む剰余類によって生成される」というのがおかしいとおもうのですが、どうでしょうか? どなたか私の考えの間違いをご指摘ください。 よろしくお願いします。

  • 剰余類について

    整数全体Zの同地関係Rを、 R={(a.b)|aとbは31を法として合同} と定める。 このとき、「k^15の剰余類は1の剰余類と等しくなく、 k^kの剰余類は1の剰余類と等しくなる」ような剰余類kを求めなさい。 という問題なのですが、答えがk=3となるらしいです。 どうやって求めるのかさっぱりです。どなたか回答お願いします。

  • 線形合同式と数列周期

    a,b,kを a≡1(mod4)、bと2との最大公約数が1、k>=2 を満たす自然数とすると、 線形合同式 x_(n+1)≡a*(x_n)+b mod 2^k ただし 0<= (x_n) <2^k で定義される0から(2^k)-1の間の整数による数列{x_n} は、任意の初期値x_0 に対して 周期が2^kであることを示せ。 わかりません。。よろしくお願いします!!

  • オイラーの定理(整数)

    nは自然数、aは整数とする。aとnが互いに素な時、a^{φ(n)}≡1( mod n)が成り立つ。 ここでφ(n)は「n以下の自然数でnと互いに素なものの個数を表す」"オイラーの関数"である。 この定理の例証で、例えばn=45=3^(2)*5のときa=7として考えます。 φ(45)=φ(3^2)*φ(5)となり、φ(3^2)=6、φ(5)=4です。 フェルマーの小定理よりmod 5 で、7^φ(45)={7^φ(5)}^φ(3^2)は {7^φ(5)}≡1 (mod 5)より、7^φ(45)≡1 (mod 5 )・・・(1)になり。 次に7^φ(3^2)≡1(mod 3^2)をしるします。フェルマーの小定理より mod 3 で 7^(3-1)≡1なので7^(3-1)=3k+1、 7^φ(3^2)={7^(3-1)}^3=(3k+1)^3=(3k)^3+3C1(3k)^2+3C2(3k)+1 3C1、3C2は3の倍数なので、7^φ(3^2)≡1(mod 3^2)・・・(2)です。 よって、7^φ(45)={7^φ(3^2)}^φ(5)≡1(mod 3^2)となります。 ここからが分からない箇所なのですが、中国の剰余定理から、 (1)かつ(2)⇔7^φ(45)≡■(mod 3^(2)*5)となる■が、1つだけ存在します。と書いてありますが、自分は中国の剰余定理は、m、nを互いに素な自然数とする。 x≡a(mod m)かつ x≡b(mod n)を満たす整数xはmnを法として、ただ1つ存在する。と書いてあることから、割る数が違えば、a,bのように余りもちがう場合に、整数xはmnを法として、ただ1つ存在する。と思っていたのですが、 この例証では、■≡7^φ(45) (mod 5)かつ■≡7^φ(45) (mod 3^2)のような余りが 一緒の場合を同時に満たす■を求めているような気がして、中国の剰余定理があてはまるか不安です。 自分の考えの間違いや、余りが一緒の場合でも中国の剰余定理が使えるかを教えてください。お願いします。 本では、■=1のとき(1)、(2)が成り立つので、■=1だとわかります。 よって7^φ(45)≡1(mod 45 )となることがしるされました。としめくくっています。

  • ZnがZのイデアルである事を示したいのです。

    ZnがZのイデアルである事を示したいのです。 イデアルの定義は (i)x,y∈Znが和に関して閉じている (ii) r∈Zの時、rx∈Zn、xr∈Zn だと思います。 (i)を示す ∀(a)mod(n),(b)mod(n)∈Zn (a)mod(n)+(b)mod(n)=(a+b)mod(n)∈Zn (∵Znは群なので) (ii)を示す 次にZはZ1の事なので ∀(z)mod(1)∈Zをとると (a)mod(n)・(z)mod(1)=????? とここから先に進めません。 積はどう書けるのでしょうか?

  • 二次合同方程式の解法過程について

    Mr_Holland さんが以前回答された過程で、 「x≡±1 (mod 3)・・・・(1) ∴x=3n±1」・・・・・・(2) と 「±2n≡2 (mod 3)・・・・(3)  この合同式は ±n=1 のとき成立するので・・・(4)  ±n=3m+1 (m:整数)とおける。」・・・・・(5) の2つの展開が異なっているのが、よくわかりませんのでご教授願います。 【補足】 前者は展開が納得できるのですが、 後者は、 ±n=1(mod 3)から ⇔n=±1(mod 3)と同じだから、 ⇔n=3m±1と展開できるので、 (5)式±n=3m+1と異なります。 後者の妥当性が知りたいです。 以下、Mr_Holland さんからの 回答 2010-11-17 10:57:57 回答No.2 Mr_Holland  ANo.1は煩雑でした。  もう少しスマートに計算することができましたので、以下に示します。  x^2≡7 (mod 27) ⇒x^2≡7 (mod 9) ⇒x^2≡1 (mod 3) ⇔x≡±1 (mod 3) ∴x=3n±1 (n:整数)とおける。  以下、複号同順とします。  x^2=(3n±1)^2= 9n^2±6n+1 だから   x^2≡±6n+1≡7 (mod 9)  ∴±6n≡6 (mod 9)  ∴±2n≡2 (mod 3)  この合同式は ±n=1 のとき成立するので ±n=3m+1 (m:整数)とおける。  x^2=9(3m+1)^2+6(3m+1)+1 =81m^2+72m+16 だから   x^2≡18m+16≡7 (mod 27)  ∴18m+9≡0 (mod 27)  ∴2m+1≡0 (mod 3)  この合同式は m=1 のとき成立するので m=3k+1 (k:整数)とおける。   x=3n±1=±(±3n+1)=±{3(3m+1)+1}=±(9m+4)=±{9(3k+1)+4}=±(27k+13)  ∴x≡±13 (mod 27)  ∴x≡13,14 (mod 27)

  • (矛盾?)群Z_8000000で位数が8であるような元を全て求めよ

    [問] 群Z_8000000で位数が8であるような元を全て求めよ。 という問題に下記例題を参考に取り組んでいます。 [例題] 群Z_40で位数が10であるような元を全て求めよ。 [解]10x≡0(mod40)で10より小さいものでは0にならないのだから 4aという形aが40と互いに素. aは40と互いに素で10(4a)≡0(mod40)を満たし,且つ9(4a)≡0(mod40),…,(4a)≡0(mod40)を満たさない。という事は a=1の時,10・4≡0(mod40)つまり,40≡0(mod 40)を満たし,且つ 36≡0(mod40),…,4≡0(mod40)を満たさない。 はOK.よって類はC(4). a=2の時,10・8≡0(mod40)つまり,80≡0(mod 40)を満たし,且つ 72≡0(mod40),…,8≡0(mod40)を満たさない。 は"40≡0(mod 40)を満たさない"が途中に現れてしまいのでNG.(実際,gcd(2,40)=2≠1) a=3の時,10・12≡0(mod40)つまり,120≡0(mod 40)を満たし,且つ 108≡0(mod40),…,12≡0(mod40)を満たさない。はOK.よって類はC(12). a=4の時,10・16≡0(mod40)つまり,160≡0(mod 40)を満たし,且つ 144≡0(mod40),…,16≡0(mod40)を満たさない。 は"80≡0(mod 40)を満たさない"が途中に現れてしまいのでNG.(実際,gcd(4,40)=4≠1) a=5の時,10・20≡0(mod40)つまり,200≡0(mod 40)を満たし,且つ 180≡0(mod40),…,20≡0(mod40)を満たさない。 は"40≡0(mod 40)を満たさない"が途中に現れてしまいのでNG.(実際,gcd(5,40)=5≠1) a=6の時,10・24≡0(mod40)つまり,240≡0(mod 40)を満たし,且つ 216≡0(mod40),…,24≡0(mod40)を満たさない。 は"120≡0(mod 40)を満たさない"が途中に現れてしまいのでNG.(実際,gcd(6,40)=2≠1) a=7の時,10・28≡0(mod40)つまり,280≡0(mod 40)を満たし,且つ252≡0(mod40),…,28≡0(mod40)を満たさない。はOK.よって類はC(28). a=8の時,10・32≡0(mod40)つまり,320≡0(mod 40)を満たし,且つ288≡0(mod40),…,32≡0(mod40)を満たさない。 は"160≡0(mod 40)を満たさない"が途中に現れてしまいのでNG.(実際,gcd(8,40)=4≠1) a=9の時,10・36≡0(mod40)つまり,360≡0(mod 40)を満たし,且つ324≡0(mod40),…,36≡0(mod40)を満たさない。はOK.よって類はC(36). a=10の時,10・40≡0(mod40)つまり,400≡0(mod 40)を満たし,且つ360≡0(mod40),…,40≡0(mod40)を満たさない。 は"40≡0(mod 40)を満たさない"が途中に現れてしまいのでNG.(実際,gcd(10,40)=10≠1) a=11の時,10・44≡0(mod40)つまり,440≡0(mod 40)を満たし,且つ396≡0(mod40),…,44≡0(mod40)を満たさない。 はOK.よって類はC(44).しかし,C(44)=C(4). 即ち,ここでは既に一周しているのでこれ以上は調べる必要は ない。 以下現れる類は上記のC(4),C(12),C(28),C(36)に等しい。 となっています。所でこの「4a」とは何処から来たのでしょう か? [問] 群Z_8000000で位数が8であるような元を全て求めよ。 そして,求めた元が本当に正しいか説明してみせよ。 [解] 8x≡0 (mod 8000000) and 7x≠0 (mod 8000000), 6x≠0(mod8000000),…, x≠0 (mod 8000000)を満たせばいいのでgcd(a,8000000)=1で 0≦1000000a<8000000なるaを吟味してみればよい。.何故なら d=gcd(a,8000000)≠1 なら m(1000000a)=8000000なるm=1,2,…,7がどうしても現れてしまうからである。. 従ってa=1,3,7.即ち C(1),C(3),C(7). 実際,a=1なら,8・1000000≡0(mod8000000) つまり8000000≡0(mod8000000) が成立ち. 7000000≡0(mod8000000),…,1000000≡0(mod8000000)らが成立たない。 従って,a=1はOK. ∴その類はC(1000000). a=2なら,8・2000000≡0(mod8000000)即ち16000000≡0(mod8000000)が成立ち. 14000000≡0(mod8000000),…,2000000≡0(mod8000000)が成立たない. 然し"8000000≡0(mod8000000)は成立たない"が14000000≡0(mod8000000),…,2000000≡0(mod8000000)の中に現れる。.従って,a=2は NG,しかもgcd(2,8000000)=2≠1. : a=5なら,8・5000000≡0(mod8000000) つまり40000000≡0(mod8000000) が成立ち. 35000000≡0(mod8000000),…,5000000≡0(mod8000000)らが成立たない。 従って,a=5はOK. ∴その類はC(5000000). しかし,gcd(5,8000000)=5≠1 という風に,a=5の場合は5は8000000に互いに素ではないにもかかわらず,C(5000000)は位数8になり,題意を満たしてしまいます。 この矛盾はどうしてなのでしょうか?

  • 【代数学】位数2の元

    代数学の本を読んでいて、練習問題の解説に以下のような記述がありました: pを素数とするとき、Z/pZは体だから、x^2≡1(mod p)なる元はpを法として-1ただ1つ。乗法群(Z/pZ)*において、先にみたように位数2の元はただ1つだから…(以下省略。Zは整数全体のなす環) この解説で「Z/pZは体だから、x^2≡1(mod p)なる元はpを法として-1ただ1つ」(*)という部分が理解できません。ただし、その後の文で「乗法群の位数2の元はただ1つ」とあるので、(*)は1以外でそのようなxは-1だけ(mod p)という意味ではないかと考えています。そこで以下の質問をさせていただきたいです。 1.一般に、体の乗法群には位数2の元は1つだけあるといえるでしょうか。その場合、なぜそういえるのかの説明またはヒントをいただけないでしょうか。 2.1の答えがnoの場合、反例があれば教えていただきたいです。 よろしくお願いいたします。

  • 合同式の証明

    5^2^x≡1{mod2^(x+2)},≡/[合同でない]1{mod2^(x+3)} であることをxに関する数学的帰納法で示しなさい。なおxは自然数とする。 m=1のとき 略 成り立つ m=kのとき与式が成り立つと仮定すると、 5^2^k≡1{mod 2^(k+2)},≡/[合同でない]1{mod2^(k+3)} これを等式で書くと最初の式から5^2^k=2^(k+2)・t+1 (tは整数) m=k+1のとき 5^2^(k+1)={2^(k+2)・t+1}^2=2^(k+3)・t{2^(k+1)・t+1}+1 と示してきたのですが、等式を5^2^k=2^(k+2)・t+1 (tは整数) として後の式を考えると、このtは何と言えるのでしょうか? これがわからなくて困っています。どなたかアドバイスください。 よろしくお願いします。