順序のついた代数系−順序環・順序体

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 定義:順序環、順序体  
 定理:
順序体の自己稠密性  
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定義:順序環 
 
[斉藤『数学の基礎:集合・数・位相』2章§1定義2.1.1 (p.38);『岩波数学辞典』項目121構造C代数系(p.327);]
(設定)
X: 集合
x+y:X上の加法 
xy :X上の乗法 
X:  加法x+y, 乗法xyという二つの二項演算を、集合X に定めてつくった代数系。
  ※
代数系を、もとの集合X 自体とは別の記号で表したほうが正確なのだろうが、慣例に従う。  
(定義)
順序環とは、
 
加法x+y, 乗法xyという二つの二項演算を、集合X に定めてつくった様々な代数系Xのなかでも特に、
 次の
4条件を満たす代数系Xのことをいう。
 
条件A. Xが環であること。
 
条件B. X上に全順序が定義されており、が全順序集合であること。
   なお、ここから、かつ
x≠yを、狭義順序x<yと定義する。  
 
条件C. X上に定められた加法と狭義順序が以下を満たすこと。
   
( ∀x, y, z ∈X ) ( x < y ⇒ x + z < y+ z )   
 
条件D. X上に定められた乗法と狭義順序が以下を満たすこと。
   
( ∀x, y, z ∈X ) ( x < y かつ 0 < z ⇒ xz < yz , zx < zy )  
※ 代数系Xが条件A-Cを満たすならば、条件Dと次の条件D'は同値であるから、
  条件
Dを、条件D'に置換えてもよい。
  
条件D'. X上に定められた乗法と狭義順序が以下を満たすこと。
    
( ∀x, y∈X ) ( 0< x かつ 0 < y ⇒ 0< xy ) 
  証明→
斉藤『数学の基礎:集合・数・位相』2章§1問題4 (p.39);略解(p.249);  
   
(例)  
 整数の集合。      
       

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定義:順序体 ordered field  
 
[斉藤『数学の基礎:集合・数・位相』2章§1定義2.1.1 (p.38);『岩波数学辞典』項目229体N(p.645);]
(設定)
X: 集合
x+y:X上の加法 
xy :X上の乗法 
X:  加法x+y, 乗法xyという二つの二項演算を、集合X に定めてつくった代数系。
  ※
代数系を、もとの集合X 自体とは別の記号で表したほうが正確なのだろうが、慣例に従う。  
(定義)
順序体とは、
 
加法x+y, 乗法xyという二つの二項演算を、集合X に定めてつくった様々な代数系Xのなかでも特に、
 次の
4条件を満たす代数系Xのことをいう。
 
条件A. Xが体であること。
 
条件B. X上に全順序が定義されており、が全順序集合であること。
   なお、ここから、かつ
x≠yを、狭義順序x<yと定義する。  
 
条件C. X上に定められた加法と狭義順序が以下を満たすこと。
   
( ∀x, y, z ∈X ) ( x < y ⇒ x + z < y+ z )   
 
条件D. X上に定められた乗法と狭義順序が以下を満たすこと。
   
( ∀x, y, z ∈X ) ( x < y かつ 0 < z ⇒ xz < yz )   
※ 代数系Xが条件A-Cを満たすならば、条件Dと次の条件D'は同値であるから、
  条件
Dを、条件D'に置換えてもよい。
  
条件D'. X上に定められた乗法と狭義順序が以下を満たすこと。
    
( ∀x, y∈X ) ( 0< x かつ 0 < y ⇒ 0< xy ) 
  証明→
斉藤『数学の基礎:集合・数・位相』2章§1問題4 (p.39);略解(p.249);  
※条件C-Dから、順序体の自己稠密性が導出される。  
(例)  
 有理数の集合。      
 
実数体。      

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定理:順序体の自己稠密性
 
[斉藤『数学の基礎:集合・数・位相』2章§5定義2.5.1 (p.52);赤『実数論講義』§2.7(pp.54-5);]
順序体は、自己稠密である。
すなわち、
 
順序体Kの任意の元x,yにたいして、x<z<yを満たすKの元zが存在する。
 すなわち、
(∃z∈K) (∀x,y∈K) ( x<z<y )
(証明)
順序体の条件
C,Dから。
詳しくは、
赤『実数論講義』§2.7(pp.54-5)。
 

定義:順序同型写像    
(設定)
X ,Y: 順序環もしくは順序体  
(定義)
XからYへの順序同型写像とは、
  
1. XからYへの代数系としての同型写像
  
かつ   
  
2. XからYへの順序集合としての順序同型写像 
 である
全単射(双射) f :X→Yのことをいう。

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Reference

日本数学会編集『岩波数学辞典(第3版)』 岩波書店、1985年、項目121構造A構造2)算法;C代数系(p.327);項目56環 (pp. 153-6), 項目104群(p.281);項目229.体 (p.643).
斉藤正彦『数学の基礎:集合・数・位相』東大出版会、2002年。第2章自然数から実数体の定義まで§1代数系(pp.35-39)
本部均『新しい数学へのアプローチ5:新しい代数』共立出版、1969年、2章2.1節半群A.二項演算。
酒井文雄『共立講座
21世紀の数学8:環と体の理論』共立出版、1997年、1.2節いろいろな代数系(p.3)。
志賀浩二『
群論への30講』朝倉書店、1989年、第3講群の定義、pp.16-18。

神谷和也・浦井憲『
経済学のための数学入門』東京大学出版会、1996年、p. 57.
杉浦光夫『解析入門I』東京大学出版会、1980年、pp.1-2.

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