任意选取两个这样的数进行加减乘除运算,其结果也永远是上面这种形式的数。由此可知,所有具有这种形式的数构成了域。
2. 最小的有限域以上举出的域只不过是无数个域中的两三个实例,这些域中都包含着无穷多个数。不过,并不是所有域中都一定包含无穷多个数,也存在一些由有限多个数构成的域。
由有限多个数构成的域叫作「有限域」。由于最初研究有限域的数学家为伽罗瓦,所以我们也将有限域称为“伽罗瓦域”。
在有限域中,数的个数最少为 2。
这个域就是用 (mod 2) 对整数进行分类时的剩余类。
用 (mod 2) 进行分类后,整数将被分为两类,一是包含 0 的类,即偶数;二是包含 1 的类,即奇数。我们在此假设,所有偶数用 0 表示,所有奇数用 1 表示。
大家可能觉得 1 1 = 0 有些奇怪,但只要把它看作是奇 奇 = 偶的意思就很好理解了,或者也可以认为它的意思等同于 1 1 ≡ 0 (mod 2)。
乘法运算的情况如下。
具有上述 和 × 的计算规则的 0 和 1 的集合就构成了域。
根据"同余式与等式"一节介绍可知,利用 (mod n) 对整数分类后,- 和 × 等各种运算规则仍然成立。
当然,对于 (mod 2) 应该也成立。
另外,对于非 0 的“数”,也就是 1 而言,其逆元*为 1 本身,所以 ÷1 和 ×1 的结果相同。
* 通常在数学领域它与“倒数”的意思相同,指该“数”乘以“某数”等于 1 时的“某数”。
也就是说,{0, 1} 这个“数”的集合构成了域。
3. 用 (mod 3) 进行分类时的有限域下面我们来看看 (mod 3) 的情况。
剩余类包含 0,1,2 这三类。加法运算和乘法运算如下表所示。