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In der abstrakten Algebra ist ein Hauptideal
ein Ideal I eines Ringes R, das von einem einzelnen Element a von
R erzeugt wird.
Formal definiert man für einen Ring R:
- Ein Haupt-Linksideal ist eine Teilmenge der Form
,
- ein Haupt-Rechtsideal ist eine Teilmenge der Form
,
- ein (beidseitiges) Hauptideal ist eine Teilmenge der Form
,
mit einem Ringelement a.
Ist R ein kommutativer Ring, dann stimmen alle drei Begriffe überein. In diesem Fall schreibt man meist
(a) oder für das von
a erzeugte Ideal.
Nicht alle Ideale sind Hauptideale. Betrachte zum Beispiel den kommutativen Ring C[X, Y] aller Polynome in zwei Unbestimmten mit komplexen Koeffizienten. Das von X und Y erzeugte Ideal, (X, Y), besteht aus allen Polynomen aus
C[X, Y], deren Absolutglied gleich 0 ist. Dieses Ideal ist kein Hauptideal, denn wäre ein Polynom p ein
Erzeuger von (X, Y), dann müssten X und Y Vielfache von p sein; dies
ist unmöglich, wenn p nicht konstant ist. Das einzige konstante Polynom in (X, Y) ist aber das Nullpolynom, und wir
haben einen Widerspruch.
Ein Integritätsring, in dem jedes Ideal ein Hauptideal ist,
heißt Hauptidealring (engl. principal ideal domain, PID).
Jeder Hauptidealring ist ein faktorieller Ring (engl.
unique factorization domain, UFD); der von den ganzen Zahlen bekannte Beweis der Primfaktorzerlegung (der Fundamentalsatz der Arithmetik) funktioniert in
jedem Hauptidealring.
Jeder euklidische Ring ist ein Hauptidealring; der euklidische Algorithmus zur Bestimmung des größten gemeinsamen Teilers (ggT) liefert den
Erzeuger eines vorgegebenen Ideals.
Allgemeiner haben je zwei Hauptideale in einem beliebigen kommutativen Ring einen größten gemeinsamen Teiler im Sinne der
Idealmultiplikation. In Hauptidealringen erlaubt dies die Bestimmung des ggT zweier Ringelemente, eindeutig bis auf
Multiplikation mit Einheiten. Wir können also den ggT
von a und b definieren als einen Erzeuger des Ideals (a, b).
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