JURUSAN TADRIS MATEMATIKA
INSTITUT AGAMA ISLAM NEGERI (IAIN)
SYEKH NURJATI CIREBON
DIKTAT
ALJABAR ABSTRAK (TEORI RING)
(Kode MK: MAT720)
PRAKATA
Puji syukur kehadirat Allah SWT atas perkenaan-Nya sehingga penyusunan dan penulisan
Diktat Aljabar Abstrak ini dapat terselesaikan dengan baik dan tepat waktu. Salam dan doa tak
lupa pula penulis haturkan kepada suri tauladan kita, Nabi Muhammad SAW. Diktat ini
bertujuan untuk mendapatkan pengertian yang lebih mendalam mengenai materi kuliah Aljabar
Abstrak yang diberikan.
Diktat ini berisi materi mata kuliah Aljabar Abstrak yaitu ring dan subring, daerah integral
dan lapangan, ideal dan faktor ring, dan homomorfisma ring. Diktat ini juga memuat contoh soal
dan latihan soal yang diharapkan dapat membantu pembaca memahami materi.
Penyusun menyadari sepenuhnya bahwa diktat ini masih banyak kekurangan. Untuk itu,
penyusun mengharapkan masukan dari semua pihak terkait untuk perbaikan penuntun ini. Akhir
kata, semoga buku ini bermanfaat bagi pengguna, khususnya para mahasiswa S-1 Jurusan Tadris
Matematika IAIN Syekh Nurjati Cirebon.
Cirebon, September 2018
Penyusun
ii
DAFTAR ISI
I. RING DAN SUBRING ................................................................................................................... 1
A. RING ................................................................................................................................................... 1
B. SUBRING ......................................................................................................................................... 12
II. DAERAH INTEGRAL (INTEGRAL DOMAIN) DAN LAPANGAN (FIELD) ......................... 15
A. DAERAH INTEGRAL ................................................................................................................... 15
B. LAPANGAN .................................................................................................................................... 17
C. KARAKTERISTIK RING .............................................................................................................. 19
D. ELEMEN NILPOTEN DAN IDEMPOTEN .............................................................................. 23
III. IDEAL DAN FAKTOR RING ...................................................................................................... 24
A. IDEAL ............................................................................................................................................... 24
B. RING FAKTOR ............................................................................................................................... 29
IV. HOMOMORFISMA RING ........................................................................................................... 35
A. HOMOMORFISMA RING ............................................................................................................ 35
B. KERNEL ........................................................................................................................................... 39
C. ISOMORFISMA .............................................................................................................................. 41
DAFTAR PUSTAKA ....................................................................................................................................... 43
1
I. RING DAN SUBRING
A. RING
DEFINISI I.1Ring
Sebuah himpunan tak kosong R dengan dua operasi biner penjumlahan (a+b) dan
perkalian (ab) disebut ring jika :
1. R merupakan grup komutatif terhadap penjumlahan
2. R bersifat asosiatif terhadap perkalian
3. Memenuhi hukum distributif
(R,+) merupakan grup komutatif jika untuk semua
a,b,c β R berlaku
1. Tertutup
2. a+b = b+a
3. (a+b) + c = a + (b+c)
4. Ada 0 di R sehingga a+0 = 0+a = a.
5. Ada βa di R sehingga a+(-a) = 0
DEFINISI I.2. Hukum Distributif
Suatu struktur aljabar (R,+,.) disebut memenuhi hukum distributif jika untuk
setiap π, π, π β π berlaku:
1. π π + π = ππ + ππ
2. π + π π = ππ + ππ
CONTOH RING
1. (β, +, .) 6. (β€n, +, .)
2. (β, +, .) 7. (M 2x2 (β), +, .)
3. (β, +, .) 8. (β 2, +, .) dengan β 2 = π + π 2 π, π β β}
4. (β€, +, .) 9. (β€ 2, +, .) dengan β€ 2 = π + π 2 π, π β β€}
5. (nβ€, +, .)
2
CONTOH I.1
Tunjukkan bahwa (β€3, +, .) sebuah ring
Langkah pembuktian: 1. Buktikan bahwa (β€ 3 , +) grup komutatif
2. Buktikan (β€ 3 ,.) bersifat asosiatif
3. Buktikan Z3 bersifat distributif
Bukti:
β€3 = {0,1,2)
+ 0 1 2
0 0 1 2
1 1 2 0
2 2 0 1
. 0 1 2
0 0 0 0
1 0 1 2
2 0 2 1
1. Akan dibuktikan (β€3 , +) grup komutatif
a. Dari tabel cayley penjumlahan pada β€3, terlihat bahwa β€3 tertutup pada
penjumlahan.
β π, π β β€3, π + π β β€3
b. Ambil π, π, π β β€3
dengan π = 3π + π₯, π = 3π + π¦, π = 3π + π§; π, π, π, π₯, π¦, π§, β β€
x, y, z sisa pembagian a, b, c jika dibagi 3.
π + π + π = (3π + π₯) + ( 3π + π¦ + 3π + π§ )
= (3π + π₯) + (3 π + π + π¦ + π§)
= (3π + π₯) + (3 π + π + π¦ + π§)
= 3 π + π + π + (π₯ + π¦ + π§)
= 3 π + π + 3π + ((π₯ + π¦) + π§)
= (3π + 3π + (π₯ + π¦)) + 3π + π§
= 3π + π₯ + 3π + π¦ + (3π + π§)
= (π + π) + π
Dari tabel cayley penjumlahan β€3 jelas bahwa
0 + (1 + 2) = (0 + 1) + 2 = 0
1 + (1 + 2) = (1 + 1) + 2 = 1
2 + (2 + 1) = (2 + 2) + 1 = 2
2 + (0 + 2) = (2 + 0) + 2 = 1
Jadi β€3 bersifat asosiatif terhadap penjumlahan.
3
c. Ambil 0,1,2 β β€3
0 + 1 = 1 + 0 = 1
1 + 2 = 2 + 1 = 0
2 + 0 = 0 + 2 = 2
Jadi β€3 bersifat komutatif terhadap penjumlahan.
d. (β€3, +) mempunyai elemen identitas yaitu 0 sehingga π + 0 = 0 + π =
π, βπ β β€3 .
Dari tabel cayley diperoleh:
0 + 0 = 0 + 0 = 0
0 + 1 = 1 + 0 = 1
0 + 2 = 2 + 0 = 2
e. βπ β β€3 , β βπ β β€3 β π + βπ = 0.
Dari tabel cayley diperoleh:
0 + 0 = 0 invers dari 0 adaalah 0
1 + 2 = 0 invers dari 1 adaalah 2
2 + 1 = 0 invers dari 2 adaalah 1
2. Akan dibuktikan (β€3 , . ) bersifat asosiatif
Dari tabel cayley jelas bahwa β€3 bersifat asosiatif terhadap perkalian
Ambil 0,1,2 β β€3
0. (1.2) = (0.1).2 = 0
1. (1.2) = (1.1).2 = 2
2. (1.2) = (2.1).2 = 1
2. (0.2) = (2.0).2 = 0
3. Akan dibuktikan (β€3 , +, . ) bersifat distributif
Dari tabel cayley jelas bahwa β€3 bersifat distributif
Ambil 0,1,2 β β€3
0. (1 + 2) = 0.1 + 0.2 = 0
0. (2 + 2) = 0.2 + 0.2 = 0
1. (1 + 2) = 1.1 + 1.2 = 0
1. (0 + 2) = 1.0 + 1.2 = 2
1. (1 + 0) = 1.1 + 1.0 = 1
2. (1 + 2) = 2.1 + 2.2 = 0
2. (0 + 2) = 2.0 + 2.2 = 1
2. (1 + 0) = 2.1 + 2.0 = 2
4
DEFINISI I.3
Misalkan (R, +, Β·) suatu ring.
a. Ring R disebut ring komutatif jika R komutatif terhadap perkalian
π. π = π. π, β π, π π π
b. Ring R disebut ring dengan elemen satuan (identitas) jika R mempunyai
identitas terhadap perkalian.
c. Ring R disebut ring komutatif dengan elemen satuan jika R komutatif dan
mempunyai identitas terhadap perkalian.
d. Sebuah ring kesatuan R disebut ring pembagian jika β aβ 0 di R, terdapat a-1 β R
sehingga a. a-1 = a-1.a = 1R.
1R adalah elemen satuan atau identitas terhadap perkalian di R.
a kemudian disebut unit
e. Unit adalah elemen tak nol dari suatu ring komutatif dengan elemen kesatuan
yang mempunyai invers terhadap perkalian
CONTOH I.2
Buktikan bahwa 2β€ = 2π₯ π₯ β β€} dengan operasi penjumlahan dan perkalian
adalah sebuah ring komutatif.
Bukti:
1. Akan dibuktikan (2β€, +) grup komutatif
a. Ambil sebarang a = 2x dan b = 2y β 2β€, dimana x,y β β€
Akan ditunjukkan a+b β 2β€.
a+b = 2x + 2y
= 2(x+y) sifat distributif pada β€
Karena x,y β β€, maka x+y β β€. Jadi a+b = 2(x+y) β 2β€
Jadi 2β€ tertutup terhadap penjumlahan.
b. Ambil sembarang a = 2x, b = 2y, dan c = 2z β 2β€, dimana x,y,z β β€
Akan ditunjukkan a+(b+c) = (a+b)+c
a + (b + c) = 2x + (2y + 2z)
5
= 2x + 2(y + z) sifat distributif pada β€
= 2(x + (y + z)) sifat distributif pada β€
= 2((x + y) + z) sifat asosiatif pada β€
= 2(x + y) + 3z sifat distributif pada β€
= (2x + 2y) + 2z sifat distributif pada β€
= (a + b) + c
Jadi 2β€ bersifat asosiatif terhadap penjumlahan
c. (2β€, +) mempunyai elemen identitas 0 sehingga π + 0 = 0 + π = π, βπ β 2β€
Ambil sebarang a = 2x β 2β€, dimana x β β€
a + 0 = 2x + 2.0
= 2(x + 0)
= 2x
= a
0 + a = 2.0 + 2x
= 2(0 + x)
= 2x
= a
Jadi 0 adalah unsur identitas penjumlahan pada 2β€
d. Ambil sebarang a = 2x β 2β€, dimana x β β€
2x + (β2x) = 0
Pilih b = 2(β x).
Akan ditunjukkan 2(βx) = β2x
2x + 2(βx) = 2(x+(βx)) sifat distributif pada β€
= 2.0
= 0
Jadi 2(βx) = β(2x) 2(βx) adalah invers dari 2x
Jadi βπ β 2β€, β βπ β 2β€ β π + βπ = 0
e. Ambil sebarang a = 2x dan b = 2y β 2β€, dimana x,y β β€
Akan ditunjukkan a+b = b+a
a+b = 2x + 2y
= 2(x + y) sifat distributif pada β€
= 2(y + x) sifat komutatif pada β€
= 2y + 2x
= b + a
Jadi 2β€ bersifat komutatif terhadap penjumlahan
6
2. Ambil sebarang a = 2x, b = 2y, dan c = 2z β 2β€, dimana x,y,z β β€
Akan ditunjukkan a(b.c) = (a.b)c
a (b.c) = 2x (2y.2z)
= 2x (2(2yz)) sifat asosiatif pada β€
= 2.2.2 (x(yz)) sifat asosiatif pada β€
= 2.2.2 ((xy)z) sifat asosiatif pada β€
= 2.2 (xy). 2z sifat asosiatif pada β€
= (2x . 2y). 2z sifat asosiatif pada β€
= (a.b). c
Jadi 2β€ bersifat asosiatif terhadap perkalian
3. Ambil sebarang a = 2x, b = 2y, dan c = 2z β 2β€, dimana x,y,z β β€
Akan ditunjukkan a.(b + c) = ab + ac dan (a + b).c = ac + bc
a (b + c) = 2x (2y + 2z)
= 2x (2(y + z))
= 2.2 (x(y + z))
= 2.2 (xy + xz)
= 2.2.xy + 2.2.xz
= 2x.2y + 2x.2z
= ab + ac
(a + b).c = (2x + 2y). 2z
= ((x + y) 2). 2z
= ((x + y) z). 2.2
= (xz + yz). 2.2
= 2.2.xz + 2.2.yz
= 2x.2z + 2y.2z
= a.c + b.c
Jadi 2β€ bersifat distributif terhadap perkalian dan penjumlahan.
4. Ambil sebarang a = 2x dan b = 2y β 2β€, dimana x,y β β€
Akan ditunjukkan a.b = b.a
a .b = 2x. 2y
= 2.2.xy sifat komutatif pada β€
= 2.2.yx sifat komutatif pada β€
7
= 2y. 2x sifat asosiatif pada β€
= b.a
Jadi 2β€ bersifat komutatif terhadap perkalian.
Jadi 2β€ adalah ring komutatif.
CONTOH I.3
Tentukan unit-unit pada β€ dan β€6
Penyelesaian:
a. Elemen identitas pada β€ adaalah 1. Namun, tidak semua anggota (β€, +, . )
mempunyai invers di β€. Elemen (β€, +, . ) yang mempunyai invers hanya 1 dan -1
karena:
1.1 = 1 dan (-1)(-1) = 1.
Jadi unit dari (β€, +, . ) adalah : π β€ = {1, β1}
b. Untuk menentukan unit pada β€6, dibuat tabel cayley perkalian pada β€6
. 0 1 2 3 4 5
0 0 0 0 0 0 0
1 0 1 2 3 4 5
2 0 2 4 0 2 4
3 0 3 0 3 0 3
4 0 4 2 0 4 2
5 0 5 4 3 2 1
Dari tabel cayley di atas, terlihat identitas dari (β€6, +, . ) adalah 1. Unit dari
(β€6, +, . ) adalah elemen-elemen β€6 yang memiliki invers. Elemen-elemen
tersebut jika dikalikan dengan inversnya hasilnya 1. Dari tabel cayley, didapat
bahwa elemen yang punya invers adalah 1 dan 5.
Invers dari 1 adalah 1 1.1 = 1
Invers dari 5 adalah 5 5.5 = 1
Jadi : π β€6 = {1,5}
8
CONTOH I.4
1. (2β€, +, Β·)
Merupakan ring komutatif karena π. π = π. π, β π, π π 2β€
Tidak mempunyai unsur satuan atau identitas perkalian e
Bukan termasuk ring pembagian karena tidak punya identitas e sehingga
β aβ 0 β 2β€, tidak terdapat a-1 β 2β€ sehingga a. a-1 = a-1.a = e.
2. π2π₯2 β , +, .
Bukan merupakan ring komutatif karena π΄. π΅ = π΅. π΄, β π΄, π΅ π π2π₯2 β
Mempunyai unsur satuan atau identitas perkalian yaitu πΌ = 1 00 1
Bukan ring pembagian karena tidak semua π΄ β π2π₯2 β mempunyai invers.
Matriks π΄ β π2π₯2 β mempunyai invers hanya jika det β 0.
3. (β€, +, . )
Merupakan ring komutatif karena a. b = b. a, β a, b Ο΅ β€
Mempunyai unsur satuan atau identitas perkalian yaitu 1.
Bukan ring pembagian karena tidak semua a β 0 β β€ mempunyai invers.
4. (β, +, . )
Merupakan ring komutatif karena π. π = π. π, β π, π π β€
Mempunyai unsur satuan atau identitas perkalian yaitu 1.
Termasuk ring pembagian karena β aβ 0 β β, terdapat a-1 β β sehingga a. a-1
= a-1.a = 1.
5. (β, +, . )
Merupakan ring komutatif karena a. b = b. a, β a, b Ο΅ β€
Mempunyai unsur satuan atau identitas perkalian yaitu 1.
Termasuk ring pembagian karena β aβ 0 β β, terdapat a-1 β β sehingga a. a-1
= a-1.a = 1.
6. (β, +, . )
Merupakan grup komutatif karena a. b = b. a, β a, b Ο΅ β€
Mempunyai unsur satuan atau identitas perkalian yaitu 1.
Termasuk ring pembagian karena β aβ 0 β β, terdapat a-1 β β sehingga a. a-1
= a-1.a = 1.
9
SIFAT-SIFAT RING
TEOREMA I.1. Aturan operasi perkalian
Jika (R,+,.) merupakan ring, βa, b, c β R berlaku:
a. a. 0R = 0R .a = 0R (0R adalah identitas penjumlahan di R)
b. a(β b) = (β a)b = β (ab)
c. (β a)(β b) = ab
d. a(b β c) = ab β ac dan (a β b)c = ac β bc
Akibat dari sifat (b) dan sifat (c)
e. (β1)a = βa
f. (β1) (β1) = 1
Bukti:
a. Ambil aβR.
0 bisa ditulis sebagai (0+0) karena 0+0 = 0.
a (0+0) = a. 0
a.0 + a. 0 = a.0 hukum distributif
a.0 + a.0 = a.0 + 0 penambahan elemen netral 0
a.0 = 0 hukum kanselasi kanan
(0+0).a = 0.a
0.a + 0.a = 0.a hukum distributif
0.a + 0.a = 0.a + 0 penambahan elemen netral 0
0.a = 0 hukum kanselasi kanan
Jadi a.0 = 0.a = 0
b. β π, π β π , β βπ , βπ β π sehingga βπ + π = 0 dan βπ + π = 0
Jelas β ππ + ππ = 0
Akan dibuktikan bahwa π βπ = βπ π = β(ππ)
a(βb) + ab = a(βb+b) hukum distributif
= a.0
= 0 teorema (a)
10
(βa)b + ab = (βa+a)b hukum distributif
= 0.b
= 0 teorema (a)
Jadi a(βb) dan (βa)b masing-masing merupakan invers dari (ab). Karena elemen
invers itu tunggal, maka a(βb) = (βa)b = β (ab)
c. Ambil a,bβR
(βa)( βb) = β (a(βb))
= β( β(ab))
= ab
d. Ambil a,bβR
a(b β c) = a(b + (βc)) definisi b β c = b+(βc)
= ab + a(βc) hukum distributif
= ab + (βac) teorema (b)
= ab β ac definisi b β c = b+(βc)
(b β c)a = (b + (βc)).a definisi b β c = b+(βc)
= ba + (βc)a hukum distributif
= ba + (βca) teorema (b)
= ba β ca definisi b β c = b+(βc)
TEOREMA I.2. Keunikan elemen identitas dan Invers
a. Unsur kesatuan/ identitas dari sebuah ring adalah unik/tunggal.
b. Invers setiap elemen ring pada operasi perkalian adalah unik/tunggal.
Bukti:
a. Misal π1 dan π2 adalah elemen identitas pada ring R.
π1. π2 = π2 (karena π1 adalah identitas dari R)
dan π1. π2 = π1 (karena π2 adalah identitas dari R)
Jadi π1 = π1. π2 = π2.
βΊ π1 = π2
Jadi identitas sebuah ring adalah tunggal.
11
b. Misal π adalah elemen identitas pada ring R.
Misal π1β1 dan π2
β1 adalah invers dari π β π .
maka π. π1β1 = π1
β1. π = π dan π. π2β1 = π2
β1π = π
π1β1 = π1
β1. π
= π1β1. (π. π2
β1)
= (π1β1. π). π2
β1)
= π. π2β1
= π2β1
Jadi π1β1 = π2
β1
Jadi invers setiap elemen ring pada operasi perkalian adalah unik/tunggal.
LATIHAN SOAL
1. Misalkan (R,+,.) didefinisikan operasi β dan β pada R sbb:
a β b = a + b + 1 dan a β b = ab + a + b.
Tunjukan apakah merupakan suatu ring komutatif.
2. Tunjukkan apakah himpunan bilangan ganjil yg ditunjukkan oleh:
1 + 2β€ = {2n + 1 | n β β€ } sebuah ring atau bukan.
3. Ring {0,2,4,6,8} β β€10 mempunyai unsur satuan (identitas) dan unit. Carilah
unsur kesatuan dan unit dari ring tersebut.
4. Buktikan bahwa jika R suatu ring, maka βa, b β R, (a+b) 2 = a2 + b2 + a.b + b.a
Keterangan:
Misalkan R suatu ring, ππ dengan π β β€ dan π β β didenisikan sebagai berikut:
a.a.a. ... .a (perkalian n buah a), jika n>0
1 , jika n=0
5. Buktikan bahwa jika R suatu ring abelian, maka βa, b β R, (a+b) (aβb) = a2 β b2
ππ=
12
B. SUBRING
DEFINISI I.4. Subring
Misal S himpunan bagian tak kosong dari ring R.
S adalah subring dari R jika S juga merupakan ring terhadap operasi penjumlahan
dan perkalian yang sama pada ring R.
Dengan kata lain, S adalah subring dari R jika S memenuhi semua aksioma/syarat
ring R, yaitu:
1. S merupakan grup komutatif terhadap penjumlahan
2. S bersifat asosiatif terhadap perkalian
3. Memenuhi hukum distributif
TEOREMA I.3. Uji Subring
Misal S himpunan bagian tak kosong dari ring R.
S adalah subring dari R jika dan hanya jika
1. S tertutup terhadap operasi pengurangan βπ, π β π, (π β π) β π
2. S tertutup terhadap operasi perkalian βπ, π β π, (ππ) β π
Bukti
(β) Diketahui S himpunan bagian tak kosong dari ring R.
S subring R
Akan dibuktikan (1) βπ, π β π, π β π β π
(2) βπ, π β π, (ππ) β π
(1) Karena S adalah subring R, maka S tertutup terhadap penjumlahan dan
setiap elemen di S mempunyai invers pada penjumlahan.
Ambil a dan (βb) di S
a + (βb) β S βΊ a β b β S
Jadi S tertutup terhadap pengurangan.
(2) Karena S adalah subring R, maka S tertutup terhadap perkalian.
Jadi jika S subring R maka S tertutup terhadap pengurangan dan perkalian.
13
(β) Diketahui S himpunan bagian tak kosong dari ring R.
βπ, π β π, π β π β π
βπ, π β π, (ππ) β π
Akan dibuktikan S subring R.
Karena S himpunan tak kosong maka S mempunyai paling sedikit satu elemen,
misalkan x.
Ambil a = x dan b = x di S
(π β π) β π βΊ (π₯ β π₯ ) β π
βΊ 0 β π
Jadi ada identitas penjumlahan di S, yaitu 0.
Ambil a = 0 dan b = x di S
(π β π) β π βΊ (0 β π₯ ) β π
βΊ 0 + (βπ₯ ) β π
βΊ βπ₯ β π
Jadi untuk setiap π₯ β π terdapat βπ₯ β π (terdapat invers penjumlahan untuk
setiap elemen S)
Untuk sembarang y di S, maka βy juga di S
Ambil a = x dan b = βy di S
(π β π) β π βΊ (π₯ β (βπ¦ ) β π
βΊ π₯ + (β βπ¦ ) β π
βΊ (π₯ + π¦) β π
Jadi S tertutup terhadap penjumlahan.
Sifat komutatif, asosiatif, dan distributif pada penjumlahan dan perkalian di S
menurun dari sifat ring R, karena S merupakan himpunan bagian dari R.
Ambil a , b , c di S
Karena S adalah himpunan bagian dari ring R, maka pada S berlaku pula sifat
komutatif dan asosiatif penjumlahan seperti yang berlaku di R.
π + π = π + π
π + π + π = (π + π) + π
Ambil a , b , c di S
Karena S adalah himpunan bagian dari ring R, maka pada S berlaku pula sifat
asosiatif perkalian dan distributif seperti yang berlaku di R.
14
π π. π = (π. π)π
π π + π = ππ + ππ dan π + π π = ππ + ππ
Karena S memenuhi semua aksioma ring, maka S merupakan subring R.
Dari hasil pembuktian (β) dan (β) maka teorema 3 terbukti dan bisa digunakan
untuk uji subring.
CONTOH I.5
β’ {0} dan R adalah subring dari ring R
{0} disebut subring trivial, dan R disebut subring tak sejati. Subring selain {0}
dan R disebut subring sejati.
β’ {0,2,4} adalah subring dari ring β€6
β’ Himpunan πβ€ = {0, Β±n, Β±2n, Β±3n, ...}, dengan n adalah bilangan bulat positif,
adalah subring dari ring β€.
β’ Himpunan matriks segitiga atas dan matriks diagonal merupakan subring dari
M2x2 (R)
LATIHAN SOAL
1. Diketahui R sebuah ring dan a ada di R. Jika π = ππ₯ = 0 π₯ β π }, tunjukkan
apakah S subring R atau bukan.
2. Diketahui π = π π + π
π + π π | π, π β β€ . Tunjukkan apakah S subring dari
M2x2(β€) atau bukan
3. Diketahui β 2 = π + π 2 π, π β β}. Buktikan bahwa β 2 adalah subring
dari β.
4. Prove that T = π π
β2π π |π, π β β€ is a subring of M2x2(β€).
If T has a unity, determine the unity, and find the units.
15
II. DAERAH INTEGRAL (INTEGRAL DOMAIN) DAN LAPANGAN (FIELD)
A. DAERAH INTEGRAL
DEFINISI II.1. Pembagi Nol
Misalkan R ring.
Elemen π β 0 β π dikatakan pembagi nol jika terdapat π β 0 β π sehingga ππ = 0.
CONTOH II.1
a. Perhatikan ring (β€, +, . )
Ambil π β 0 β β€.
Jika ππ = 0, maka π = 0.
Jadi (β€, +, . ) tidak mempunyai pembagi nol karena tidak ada π β 0 β β€ sehingga
ππ = 0.
b. Perhatikan ring π2π₯2(β)
Ambil matriks tak nol π΄π΄ = 1 01 0
β π2π₯2(β)
Terdapat π΅ = 0 01 1
β π2π₯2(β)
sehingga π΄. π΅ = 1 01 0
0 01 1
= 0 00 0
β π2π₯2(β)
Jadi 0 01 1
adalah pembagi nol.
DEFINISI II.2. Daerah Integral (Integral Domain)
Misalkan R ring komutatif yang mempunyai elemen satuan (identitas perkalian).
R disebut daerah integral jika R tidak memuat pembagi nol.
Karena daerah integral tidak memuat integral nol, jika ππ = ππ = π maka
a = 0 atau b = 0.
16
CONTOH II.2
a. (β€, +, . ) adalah daerah integral
b. Ring π2π₯2(β) bukan daerah integral
c. Ring β€π adalah daerah integral jika n adalah bilangan prima.
Ring β€π bukan daerah integral jika n bukan bilangan prima.
CONTOH II.3
Tunjukkan apakah β€4 daerah integral atau bukan.
Penyelesaian:
β€4 = {0,1,2,3}
Tabel Cayley dari (β€4, . )
. 0 1 2 3
0 0 0 0 0
1 0 1 2 3
2 0 2 0 2
3 0 3 2 1
Dari tabel terlihat bahwa β€4 mempunyai pembagi nol yaitu 2, karena 2.2 = 0.
Jadi β€4 bukan merupakan daerah integral.
TEOREMA II.1
Misal a, b, c adalah anggota daerah integral R. Jika π β 0 dan ππ = ππ, maka π = π.
Bukti:
Diketahui a, b, c adalah anggota daerah integral R, π β 0
ππ = ππ
ππ β ππ = ππ β ππ
ππ β ππ = 0
π π β π = 0
Karena R adalah daerah integral dan π β 0, maka π β π = 0.
Jadi π = π.
17
B. LAPANGAN
DEFINISI II.3. Lapangan (Field)
Ring komutatif R disebut lapangan (field) jika ring tersebut mempunyai elemen
satuan (identitas perkalian) dan setiap anggotanya yang tak nol mempunyai invers.
Dari definisi di atas dapat ditarik kesimpulan bahwa syarat sebuah ring R dikatakan
lapangan (field) adalah:
1. R komutatif
2. R mempunyai elemen satuan (identitas perkalian)
3. R merupakan ring pembagian
TEOREMA II.2
Jika R adalah lapangan, maka R merupakan daerah integral.
Bukti:
Field ring komutatif
mempunyai elemen satuan (identitas perkalian)
Daerah integral ring komutatif
mempunyai elemen satuan (identitas perkalian)
tidak memuat pembagi nol
Untuk membuktikan R suatu integral, maka akan dibuktikan R tidak mempunyai
pembagi nol.
Ambil π, π β lapangan R, dengan π β 0 dan ππ = 0.
Jelas πβ1 β ππππππππ π
ππ = 0
πβ1. (ππ) = πβ1. 0 (kalikan kedua ruas dengan πβ1)
πβ1. π π = 0
1. π = 0
π = 0
Jadi jika π β 0 diperoleh π = 0. Ini berarti R tidak mempunyai pembagi nol.
Jadi R merupakan daerah integral.
18
TEOREMA II.3
Setiap daerah integral berhingga merupakan lapangan.
Bukti:
Daerah integral ring komutatif
mempunyai elemen satuan (identitas perkalian)
Field ring komutatif
mempunyai elemen satuan (identitas perkalian)
ring pembagian (setiap elemen tak nol mempunyai invers)
Akan dibuktikan bahwa setiap elemen tak nol pada daerah integral mempunyai
invers
Misalkan D adalah daerah integral dengan identitas 1 yang semua elemennya
berbeda.
π· = {0,1, π1, π2, π3, β¦ , ππ}
Ambil π β π·, π β 0.
Akan ditunjukkan bahwa βπ β 0 β π·, β π β 0 β π· β ππ = 1.
Dengan mengalikan π dengan semua anggota D, diperoleh
π. π· = {0, π, ππ1, ππ2, ππ3, β¦ , πππ}
Andaikan π. ππ = π. ππ maka ππ = ππ
kontradiksi dengan yang diketahui bahwa D memiliki elemen-elemen yang berbeda.
Jadi pengandaian salah, yang benar adalah π. ππ β π. ππ .
Jadi elemen-elemen π. π· adalah elemen-elemen yang berbeda dan tak nol.
Karena D berhingga dan π. π· β π·, jadi haruslah π. π· = π·
Jadi π. π· juga memuat elemen satuan 1.
Akibatnya, diantara anggota-anggota π. π· ada yang sama dengan 1.
Jika π = 1 maka invers dari a = 1 adalah 1.
Untuk π β 1,
πππ = 1 jadi terdapat ππ yang merupakan invers dari a.
Jadi D adalah lapangan.
19
Akibat:
Ring ππ adalah sebuah lapangan jika n adalah bilangan prima.
Bukti:
Akan dibuktikan bahwa ππ adalah daerah integral (tidak punya pembagi nol).
Misal π, π β ππ dan ππ = 0.
Maka ab = nk untuk π β β€.
Lemma Euclid, βjika bilangan prima p membagi ab, maka p membagi a atau p membagi bβ
n|a βΊ a = 0 mod n βΊ a = 0
n|b βΊ b = 0 mod n βΊ b = 0
jadi ππ adalah sebuah daerah integral.
CONTOH II.4
a. (β€, +, . ) bukan lapangan karena tidak semua elemen di β€ mempunyai invers di β€
b. (β, +, . ) adalah lapangan
c. Ring β€π adalah lapangan jika n adalah bilangan prima.
LATIHAN SOAL
1. Tunjukkan bahwa ring R = {0,2,4,6,8} dengan operasi penjumlahan dan
perkalian modulo 10 merupakan sebuah field.
2. Tunjukkan bahwa ring β€ 2 = π + π 2 π, π β β€} adalah daerah integral dan
juga field.
C. KARAKTERISTIK RING
DEFINISI II.4. Karakteristik Sebuah Ring
Diketahui ring (R,+,.)
Karakteristik sebuah ring R adalah bilangan bulat positif terkecil n sehingga
ππ = 0π untuk semua π β π .
Jika tidak ada n yang memenuhi, maka dikatakan R mempunyai karakteristik 0.
20
CONTOH II.5
Diketahui ring (β€3, +, . ).
Untuk setiap π β β€3, 3π = 0.
Jadi karakteristik ring β€3 adalah 3.
Karakteristik ring β€ adalah 0 karena tidak ada bilangan bulat positif n sehingga
ππ = 0 untuk π β β€.
TEOREMA II.4. Karakteristik Ring dengan Elemen Satuan
Misalkan R adalah ring yang mempunyai elemen satuan 1.
Jika 1 mempunyai orde tak hingga terhadap penjumlahan, maka karakteristik R
adalah 0.
Jika 1 mempunyai orde n terhadap penjumlahan, maka karakteristik R adalah n.
Bukti:
Jika 1 memiliki orde tah hingga, maka tidak ada bilangan bulat positif n sehingga
n.1=0.
Jadi R mempunyai karakteristik 0.
Misal 1 memiliki orde n, maka n.1 = 0 dimana n adalah bil. bulat positif terkecil.
Jadi untuk setiap π₯ β π ,
ππ₯ = π₯ + π₯ + β― + π₯ = 1π₯ + 1π₯ + β― + 1π₯ = 1 + 1 + β― + 1 π₯ = 0π₯ = 0
sebanyak n sebanyak n sebanyak n
Oleh karena itu, karakteristik R adalah n.
TEOREMA II.5
Karakteristik sebuah daerah integral adalah 0 atau bilangan prima.
Bukti:
Misal 1 memiliki orde berhingga terhadap penjumlahan.
Misal 1 = π dan π = π . π‘ dengan 1 β€ π . π‘ β€ π.
21
Ingat Lemma: Jika π, π β β€ dan π, π β π πππ π , maka (m.a)(n.b) = (mn).(ab)
0 = n.1 = (st).1 = (s.1)(t.1)
Karena R sebuah daerah integral, maka s.1 = 0 atau t.1 = 0.
Karena n adalah bilangan bulat positif terkecil sehingga n.1 = 0, maka haruslah s = n
atau t = n.
Jadi n bilangan prima.
Teori pembagi nol dalam ring memberikan alternatif penyelesaian yang berbeda
pada suku banyak yang koefisiennya adalah anggota ring.
Contoh.
Tentukan penyelesaian dari persamaan π₯2 β 6π₯ + 8 = 0.
π₯2 β 6π₯ + 8 = π₯ β 2 π₯ β 4 = 0
Dalam bilangan bulat, penyelesaian persamaan tersebut adalah x = 2 atau x = 4.
Jika kita menyelesaikan persamaan tersebut di β€8, maka x = 2 atau x = 4 juga
merupakan penyelesaian persamaan tersebut. Namun, ada penyelesaian selain x = 2
atau x = 4. Untuk mendapatkan penyelesaian di β€8 yang lain, kita bisa
mensubstitusi setiap anggota β€8 ke persamaan π₯2 β 6π₯ + 8 = 0.
β€8 = {0,1,2,3,4,5,6,7}
x = 0 02 β 6.0 + 8 = 0 mod 8
x = 1 12 β 6.1 + 8 = 3 mod 8
x = 2 22 β 6.2 + 8 = 0 mod 8
x = 3 32 β 6.3 + 8 = β1 = 7 mod 8
x = 4 42 β 6.4 + 8 = 0 mod 8
x = 5 52 β 6.5 + 8 = 3 mod 8
x = 6 62 β 6.6 + 8 = 0 mod 8
x = 7 72 β 6.7 + 8 = 7 mod 8
Jadi, solusi persamaan tersebut di β€8 adalah {0, 2, 4, 6}
22
Jika kita mencari solusi persamaan tersebut di β€5, solusi yang didapatkan akan
berbeda. Karena β€5 adalah integral domain, maka π₯ β 2 π₯ β 4 akan nol jika
π₯ β 2 = 0 atau π₯ β 4 = 0. Jadi solusi persamaan π₯2 β 6π₯ + 8 = 0 di β€5 adalah
{2,4}.
Jadi, jika β€π adalah integral domain, maka dengan pemfaktoran kita bisa
mendapatkan semua solusi persamaan suku banyak tersebut karena dalam integral
domain jika ab = 0, maka a = 0 atau b = 0.
Berikut adalah rangkuman ring dan sifat-sifatnya.
Tabel 1. Ring dan Sifat-Sifatnya
No Ring Elemen
satuan
Ring
komutatif
Ring
pembagian
Pembagi
nol
Daerah
Integral Lapangan
Karak
teristik
1 β€ 1 β x Tdk ada β x 0
2 β 1 β β Tdk ada β β 0
3 β 1 β β Tdk ada β β 0
4 β 1 β β Tdk ada β β 0
5 β€π ,
n bil. komposit 1 β x Ada x x n
6 β€π ,
n bil. prima 1 β β Tdk ada β β n
7 πβ€ , n>1 Tdk
punya β x Tdk ada x x 0
8 π2π₯2(β€) 1 00 1
x x Ada x x 0
9 π2π₯2(2β€) Tdk
punya x x Ada x x 0
10
β€[ 2]
π + π 2 | π, π β β€
1 + 0 2 β x Tdk ada β x 0
11
β[ 2]
π + π 2 | π, π β β
1 + 0 2 β β Tdk ada β β 0
23
D. ELEMEN NILPOTEN DAN IDEMPOTEN
DEFINISI II.5. Elemen Nilpoten
Misal R ring dengan elemen satuan, dan a anggota R.
a adalah elemen nilpoten jika an = 0 untuk n bilangan bulat positif.
CONTOH II.6
Di β€24 , π₯π = 0 (πππ 24) jika dan hanya jika 3|π₯ dan 2|π₯.
Jadi, elemen nilpoten dari β€24 adalah {0, 6, 12, 18}
DEFINISI II.6. Elemen Idempoten
Misal R ring dan a anggota R. π adalah elemen idempoten jika π2 = π.
CONTOH II.7
1. Contoh elemen idempoten di π2π₯2(β): 0 00 0
, 1 00 1
, 1 00 0
, 0 00 1
Karena 0 00 0
. 0 00 0
= 0 00 0
1 00 1
. 1 00 1
= 1 00 1
1 00 0
. 1 00 0
= 1 00 0
0 00 1
. 0 00 1
= 0 00 1
2. Contoh elemen idempoten di β€12
β€12 = {0,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11}
Cari elemen π β β€12 , sehingga π2 = π
π2 = π β π2 β π = 12π , π β β€.
Setelah diperiksa, diperoleh elemen idempoten dari β€12 adalah {0,1,4,9}
3. Elemen idempoten di β yaitu {0,1} karena 0.0 = 0 dan 1.1 = 1
4. Carilah elemen idempoten di β€11
24
III. IDEAL DAN FAKTOR RING
A. IDEAL
DEFINISI III.1. Ideal
Misal A subring R.
A disebut ideal (dua sisi) R jika untuk setiap π β π dan π β π΄ maka ππ, ππ β π΄.
A disebut ideal kiri jika hanya memenuhi ππ β π΄ untuk setiap π β π dan π β π΄.
A disebut ideal kanan jika hanya memenuhi ππ β π΄ untuk setiap π β π dan π β π΄.
CONTOH III.1
Diketahui 3β€ = 3π π β β€} subring dari β€.
Ambil 3π β 3β€, dan π β β€
π 3π = 3π π = 3(ππ) β 3β€
Jadi 3β€ adalah ideal (dua sisi) dari β€.
CONTOH III.2
Diketahui πΎ = 0 π₯0 π¦
|π₯, π¦ β β subring dari π2π₯2(β)
Ambil 0 π₯0 π¦
β πΎ dan π ππ π
β π2π₯2(β)
π ππ π
. 0 π₯0 π¦
= 0 ππ₯ + ππ¦0 ππ₯ + ππ¦
β πΎ
Jadi πΎ = 0 π₯0 π¦
|π₯, π¦ β β adalah ideal kiri dari π2π₯2(β)
CONTOH III.3
Diketahui πΏ = π π0 0
|π, π β β subring dari π2π₯2(β)
Ambil π π0 0
β πΏ dan π ππ π
β π2π₯2(β)
π π0 0
. π ππ π
= ππ + ππ ππ + ππ
0 0 β πΏ
Jadi πΏ = π π0 0
|π, π β β adalah ideal kanan dari π2π₯2(β).
25
CONTOH III.4
β[π] ring polinomial dengan koefisien bilangan riil dan A himpunan bagian dari
polinomial dengan konstanta 0. A adalah ideal dari β[π].
(π₯3 + 5π₯2 β 2π₯ + 7) β β[π] dan (2π₯2 + 7π₯) β π΄
(π₯3 + 5π₯2 β 2π₯ + 7)(2π₯2 + 7π₯) β π΄ dan
(2π₯2 + 7π₯)(π₯3 + 5π₯2 β 2π₯ + 7) β π΄
β€[π] ring polinomial dengan koefisien bilangan bulat dan I himpunan bagian dari
polinomial dengan konstanta bilangan genap. I adalah ideal dari β€[π].
Pada ring R, {0} dan R merupakan ideal dari R. {0π } disebut ideal trivial, dan R
disebut ideal tak sejati. Ideal selain itu disebut ideal sejati.
Pada definisi disebutkan bahwa A subring R. Oleh karena itu, A haruslah memenuhi
teorema uji subring yaitu A tertutup terhadap pengurangan dan perkalian.
TEOREMA III.1. Uji Ideal
Sebuah himpunan tak kosong A adalah ideal dari R jika:
1. π β π β π΄ jika π, π β π΄ (tertutup terhadap pengurangan)
2. ππ, ππ β π΄ dimana π β π΄ dan π β π
CONTOH III.5
Buktikan 3β€ = 3π π β β€} ideal dari β€.
1) Akan dibuktikan 3π β 3π β 3β€ untuk setiap 3π, 3π β 3β€
3π β 3π = 3(π β π)
Karena (π β π) β β€ maka 3(π β π) β 3β€
Jadi, 3π β 3π β 3β€ untuk setiap 3π, 3π β 3β€ (tertutup terhadap pengurangan)
2) Akan dibuktikan π 3π = 3π π β 3β€ dimana 3π β 3β€, dan π β β€
Ambil 3π β 3β€, dan π β β€
π 3π = 3π π = 3(ππ) β 3β€
Jadi 3β€ adalah ideal (dua sisi) dari β€.
26
Tunjukkan apakah β€ ideal dari β atau bukan
Tunjukkan apakah β€ ideal dari β atau bukan
TEOREMA III.2
Diketahui A ideal dari ring R. Jika ideal A memuat 1, maka A = R.
Bukti:
Diketahui π΄ β π . Misalkan 1 β π΄.
Ambil sembarang π β π .
Karena A ideal, maka berdasarkan definisi ideal, berlaku:
π. 1 β π΄ β π β π΄
Karena r adalah sembarang elemen di R, maka π β π΄.
Karena π΄ β π dan π β π΄, maka π = π΄
TEOREMA III.3
Jika A1 dan A2 adalah ideal dari R, maka π΄1 β© π΄2 juga merupakan ideal R.
Bukti:
π΄1 adalah ideal dari ring R, maka π΄1 subgrup R terhadap operasi yang pertama.
π΄2 adalah ideal dari ring R, maka π΄2 subgrup R terhadap operasi yang kedua.
Jadi π΄1 β© π΄2 adalah subgrup dari R.
Sehingga berlaku βπ, π β π΄1 β© π΄2 berlaku (π β π) β π΄1 β© π΄2 .
Ambil sembarang π β π΄1 β© π΄2 , maka π β π΄1 dan π β π΄2
Ambil π β π , maka
ππ β π΄1 dan ππ β π΄1 karena π΄1 ideal dari R.
ππ β π΄2 dan ππ β π΄2 karena π΄2 ideal dari R.
Karena ππ β π΄1 dan ππ β π΄2 maka ππ β π΄1 β© π΄2
Karena ππ β π΄1 dan ππ β π΄2 maka ππ β π΄1 β© π΄2
Jadi π΄1 β© π΄2 adalah ideal dari R.
27
Ada sebuah cara untuk menemukan ideal dari sebuah himpunan. Salah satunya
adalah dengan himpunan yang dibangun oleh a, atau disimbolkan dengan <a>.
DEFINISI III.2. Ideal Utama
Diketahui R ring komutatif dengan elemen satuan dan π β π . Ideal π΄ = ππ π β π }
disebut ideal utama (principal ideal) yang dibangun oleh a dan disimbolkan dengan
< π >.
Dengan kata lain < π > adalah kelipatan dari semua a dengan sebarang elemen π β π
CONTOH III.6
Diketahui β€ merupakan ring komutatif dengan elemen satuan.
< 3 > = π§. 3 π§ β β€ } = 3β€ merupakan ideal utama dalam β€.
Secara umum, πβ€ adalah ideal β€ untuk π β₯ 1. Jadi πΌ = < π > adalah ideal utama
yang dibangun oleh n
CONTOH III.7
Diketahui β€6 merupakan ring komutatif dengan elemen satuan. Ideal-ideal dari
β€6 yaitu:
< 0 > = {0}
< 1 > = {0, 1, 2, 3, 4, 5}
< 2 > = π§. 2 π§ β β€6 } = {0,2,4}
< 3 > = π§. 3 π§ β β€6 } = {0, 3}
< 4 > = < 2 >
< 5 > = < 1 >
CONTOH III.8
Diketahui β€4 x β€6 ring. Tentukan ideal yang dibangun oleh < 2,2 >
< 2,2 >= π. (2,2) π β β€4 x β€6}
Jika (π, π) β β€4 x β€6 maka π, π π₯ 2,2 = (2π, 2π)
< 2,2 >= { 0,0 , 2,2 , 0,4 , 2,0 , 0,2 , 2,4 }
28
DEFINISI III.3. Ideal Prima dan Ideal Maksimal
1. Misalkan R adalah ring komutatif. Ideal sejati A disebut ideal prima di R jika
β π, π β π , ππ β π΄ β π β π΄ atau π β π΄.
2. Misalkan R adalah ring komutatif dan A adalah ideal sejati dari R. A disebut ideal
maksimal jika ada ideal B dan π΄ β π΅ β π maka π΅ = π΄ atau π΅ = π .
Dengan kalimat lain:
Misalkan R adalah ring komutatif dan A adalah suatu ideal dari R dengan A β R.
A disebut ideal maksimal dari R, jika tidak ada ideal yang memuat A selain A dan
R sendiri.
CONTOH III.9
1. Ideal <3> = {3x | x β β€ } adalah ideal maksimal dalam β€, sebab <3> tidak
termuat dalam ideal lainnya kecuali <3> sendiri dan β€.
2. Ideal <6> = {6x | x β β€ } bukan ideal maksimal dalam Z, sebab <6> termuat
dalam ideal <2> = {2x | x β β€ } dan dalam ideal <3> = {3x | x β β€ } di β€.
3. Ideal <5> = {5x | x β β€ } adalah ideal prima dalam β€, sebab jika a.b β <5>, maka
5|ab dan karenanya 5|a atau 5|b (ingat bahwa 5 adalah prima).
4. Ideal <6> = {6x | x β β€ } adalah bukan ideal prima di β€ karena β 12 β β€ dan 12 =
3 x 4, sedangkan 3 β β€ dan 4 β β€
< π > = π. π π β β€} adalah ideal prima dan ideal maksimal dari β€ jika π bil. prima.
Dalam ring komutatif disertai elemen satuan, setiap ideal maksimal adalah ideal
prima.
5. Ideal sejati dari ring β€12 adalah:
<2> = {0, 2, 4, 6, 8, 10}
<3> = {0, 3, 6, 9}
<4> = {0, 4, 8}
<6> = {0, 6}
<2> dan <3> merupakan ideal prima dan ideal maksimal (jelaskan alasannya!)
<4> dan <6> bukan merupakan ideal prima dan ideal maksimal (jelaskan
alasannya!)
29
B. RING FAKTOR
DEFINISI III.4 β Koset
Diketahui R ring dan A ideal dari R. Jika π β π , maka koset πΉ/π¨ (dibaca R mod A)
didefinisikan oleh π /π΄ = π + π΄ π β π }.
Anggota-anggota π /π΄ berbentuk π + π΄ dan disimbolkan dengan π
CONTOH III.10
Diketahui ring β€ dan ideal 5β€. Koset β€/5β€ = π + 5β€ π β β€}
0 = 0 + 5β€
1 = 1 + 5β€
2 = 2 + 5β€
3 = 3 + 5β€
4 = 4 + 5β€
Jadi, koset β€/5β€ = {0 + 5β€, 1 + 5β€, 2 + 5β€, 3 + 5β€, 4 + 5β€} = {0 , 1 , 2 , 3 , 4 } sama
dengan kelas ekuivalensi modulo 5.
DEFINISI III.5. Ring Faktor
Misal A adalah ideal dari ring R. Himpunan koset π /π΄ = π + π΄ π β π } dengan
operasi penjumlahan dan perkalian yang didefinisikan sebagai berikut:
1. π + π΄ + π + π΄ = π + π + π΄
β π + π΄ , (π + π΄) β π /π΄
2. π + π΄ π + π΄ = ππ + π΄,
β π + π΄ , (π + π΄) β π /π΄
disebut ring faktor dari R oleh ideal A.
Bukti:
Untuk membuktikan apakah π /π΄ sebuah ring, maka π /π΄ harus memenuhi semua
sifat-sifat ring.
a. Penjumlahan koset π /π΄ bersifat tertutup
Ambil π + π΄ , (π + π΄) β π /π΄
30
π + π΄ π + π΄ = (π + π ) + π΄
Karena π, π β π , maka (π + π ) + π΄ β π /π΄
b. Penjumlahan koset π /π΄ bersifat komutatif
Ambil π + π΄ , (π + π΄) β π /π΄
π + π΄ π + π΄ = (π + π ) + π΄
= (π + π) + π΄
= π + π΄ π + π΄
c. π /π΄ bersifat asosiatif terhadap penjumlahan (diturunkan dari sifat ring R)
Ambil π + π΄ , π + π΄ , (π‘ + π΄) β π /π΄
π + π΄ + π + π΄ + π‘ + π΄ = π + π + π΄ + (π‘ + π΄)
= π + π + π‘ + π΄
= π + π + π‘ + π΄
= π + π΄ + [ π + π‘) + π΄ ]
= π + π΄ + [ π + π΄ + (π‘ + π΄)]
d. π /π΄ mempunyai identitas penjumlahan, yaitu (0 + π΄).
Ambil π + π΄ β π /π΄
π + π΄ + 0 + π΄ = π + 0 + π΄
= π + π΄
e. Semua (π + π΄) β π /π΄ mempunyai invers pada penjumlahan yaitu (βπ + π΄).
π + π΄ + βπ + π΄ = π + βπ + π΄
= 0 + π΄
f. π /π΄ bersifat asosiatif terhadap perkalian (diturunkan dari sifat ring R)
Ambil π + π΄ , π + π΄ , (π‘ + π΄) β π /π΄
π + π΄ π + π΄ . π‘ + π΄ = π. π + π΄ . (π‘ + π΄)
= π. π . π‘ + π΄
= π. π . π‘ + π΄
= π + π΄ [ π . π‘) + π΄ ]
= π + π΄ [ π + π΄ . (π‘ + π΄)]
g. π /π΄ bersifat distributif (diturunkan dari sifat ring R)
Ambil π + π΄ , π + π΄ , (π‘ + π΄) β π /π΄
π + π΄ + π + π΄ . π‘ + π΄ = π + π + π΄ . (π‘ + π΄)
= π + π . π‘ + π΄
31
= π. π‘ + π . π‘ + π΄
= (π. π‘) + π΄ + ( π . π‘ + π΄)
= π + π΄ π‘ + π΄ + π + π΄ (π‘ + π΄)
π + π΄ . π + π΄ + π‘ + π΄ = π + π΄ . π + π‘ + π΄
= π. π + π‘ + π΄
= π. π + π. π‘ + π΄
= (π. π ) + π΄ + ( π. π‘ + π΄)
= π + π΄ π + π΄ + [ π + π΄ π‘ + π΄ ]
Dari poin (a) sampai (g), jadi disimpulkan bahwa π /π΄ membentuk sebuah ring.
CONTOH III.11
Diketahui β€ adalah ring, dan 5β€ merupakan ideal dari β€.
Terbentuk ring faktor β€/5β€ = π + 5β€ π β β€}
= {0 + 5β€, 1 + 5β€, 2 + 5β€, 3 + 5β€, 4 + 5β€}
= {0 , 1 , 2 , 3 , 4}
CONTOH III.12
Diketahui 2β€ adalah ring, dan 6β€ merupakan ideal dari β€.
0 + 6β€ = {0, Β±6, Β±12, β¦ }
2 + 6β€ = {β¦ , β4, 2, 8, 14, β¦ }
4 + 6β€ = {β¦ , β2, 4, 10, 16, β¦ }
Terbentuk ring faktor 2β€/6β€ = 2π + 6β€ 2π β 2β€}
= {0 + 6β€, 2 + 6β€, 4 + 6β€}
CONTOH III.13
Himpunan β€8 = { 0, 1, 2, β¦, 7} merupakan ring terhadap operasi penjumlahan dan
perkalian modulo 8. Ideal-ideal dalam Z8 adalah
<0> = { 0 }
<1> = <3> = <5> = <7> = {0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7}
32
<2> = { 0, 2, 4, 6 }
<4> = { 0, 4 }.
Ideal I = <2> merupakan ideal sejati dari β€8. Ring faktor β€8/πΌ yang terbentuk
adalah β€8/πΌ = π + π΄ π β β€8}
0 + I = {0, 2, 4, 6}
1 + I = {1, 3, 5, 7}
2 + I = {0, 2, 4, 6} = 0 + I
3 + I = {1, 3, 5, 7} = 1 + I
4 + I = {0, 2, 4, 6} = 0 + I
5 + I = {1, 3, 5, 7} = 1 + I
6 + I = {0, 2, 4, 6} = 0 + I
7 + I = {1, 3, 5, 7} = 1 + I
Hal itu berarti β€8/πΌ hanya berisi 2 elemen, yaitu β€8/πΌ = {0 + πΌ, 1 + πΌ}
CONTOH III.14
Jika πΎ = {0,2,4} adalah ideal dari β€6. Tentukan β€6/πΎ dan buktikan bahwa β€6/πΎ ring
faktor.
Penyelesaian:
0 + K = {0, 2, 4} = 2 + K = 4 + K
1 + K = {1, 3, 5} = 3 + K = 5 + K
Jadi β€6/πΎ = { 0+ K, 1 + K}
Bukti bahwa β€6/πΎ adalah sebuah ring:
Tabel cayley β€6/πΎ
+ K 1+K . K 1+K
K K 1+K K K K
1+K 1+K K 1+K K 1+K
(i) Dari tabel cayley, dapat disimpulkan β€6/πΎ tertutup terhadap penjumlahan
β πΎ, πΎ + 1 β β€6/πΎ
πΎ + πΎ = 0 + 0 + πΎ = πΎ
πΎ + 1 + πΎ = 0 + 1 + πΎ = 1 + πΎ
1 + πΎ + 1 + πΎ = 1 + 1 + πΎ = πΎ
33
(ii) β€6/πΎ asosiatif terhadap penjumlahan
β πΎ, πΎ + 1 β β€6/πΎ
[K + (1+K)] + (1+K) = [(0+1)+K] + (1+K)
= ((0+1)+1) + K
= (0+(1+1)) + K
= (0+K) + [(1+1) + K]
= K + [(1+K) + (1+K)]
(iii) β€6/πΎ mempunyai identitas terhadap penjumlahan, yaitu (0+K)
β πΎ, πΎ + 1 β β€6/πΎ
0 + πΎ + 0 + πΎ = 0 + 0 + πΎ = 0 + πΎ
1 + πΎ + 0 + πΎ = 1 + 0 + πΎ = 1 + πΎ
(iv) β€6/πΎ mempunyai invers terhadap penjumlahan
Perhatikan tabel cayley penjumlahan.
Invers dari K adalah K karena K + K = K
Invers dari (1+K) adalah (1+K) karena (1+K) + (1+K) = K
(v) β€6/πΎ komutatif terhadap penjumlahan
β πΎ, πΎ + 1 β β€6/πΎ
πΎ + 1 + πΎ = 0 + 1 + πΎ
= 1 + 0 + πΎ
= 1 + πΎ + πΎ
(vi) β€6/πΎ asosiatif terhadap perkalian
β πΎ, πΎ + 1 β β€6/πΎ
[K . (1+K)] . (1+K) = [(0.1)+K] . (1+K)
= ((0.1).1) + K
= (0.(1.1)) + K
= (0+K) . [(1.1) + K]
= K . [(1+K) . (1+K)]
(vii) β€6/πΎ distributif
K . [(1+K) + (1+K)] = K. [(1+1)+K]
= (0.(1+1)) + K
= ((0.1)+(0.1)) + K
= K.(1+K) + K.(1+K)
Jadi β€6/πΎ adalah sebuah ring.
34
TEOREMA III.4
1. Jika ring R komutatif dan A ideal dari R, maka R/A juga komutatif.
2. Jika ring R mempunyai elemen satuan e, maka R/A memiliki elemen satuan
(e+R)
3. Misalkan R suatu ring komutatif dan A ideal dari R. Maka ring faktor R/A
membentuk suatu lapangan jika dan hanya jika A merupakan ideal maksimal.
4. Misalkan R suatu ring komutatif dan A ideal dari R. Maka ring faktor R/A
membentuk suatu daerah integral jika dan hanya jika A merupakan ideal prima.
LATIHAN SOAL
1. Tunjukkan apakah β ideal dari R atau bukan.
2. Tentukan ideal utama ring π2π₯2(β) yang dibangun oleh π΄ = 1 00 0
3. Diketahui ring π = π π0 0
| π, π β β€ adalah ring komutatif. Tunjukkan bahwa
π΄ = 0 π₯0 0
| π₯ β β€ adalah ideal dalam M.
4. Diketahui ring πΎ = π π0 π
| π, π, π β β€ adalah ring. Tunjukkan apakah
π = π π0 π
| π₯ β β€ adalah ideal (kiri/kanan/dua sisi) dalam N.
5. Tentukan semua ideal sejati dari β€12 dan tentukan mana yang merupakan ideal
prima dan ideal maksimal.
6. Diketahui π = 2π₯ π₯ β β€} adalah subring dari β€ 2 = π + π 2 π, π β β€}.
Tunjukkan apakah S ideal dari β€ 2 atau bukan.
7. Tentukan ring faktor β€10/πΌ dan β€10/π½ dimana I = <2> dan J = <5>.
a. Tentukan apakah β€10/πΌ dan β€10/π½ daerah integral?
b. Tentukan apakah β€10/πΌ dan β€10/π½ lapangan?
8. 3β€ adalah ring terhadap operasi penjumlahan dan perkalian bilangan bulat, dan
12β€ adalah ideal dari 3β€. Tentukan ring faktor 3β€/12β€.
a. Tentukan apakah 3β€/12β€ daerah integral?
b. Tentukan apakah 3β€/12β€ lapangan?
35
IV. HOMOMORFISMA RING
A. HOMOMORFISMA RING
DEFINISI IV.1. Homomorfisma
Misal R dan S adalah ring.
Sebuah homomorfisma ring π dari ring R ke ring S adalah sebuah fungsi dari R ke S
yang mengawetkan dua operasi berikut.
β π, π β π π π + π = π π + π(π)
π ππ = π π . π(π)
Catatan:
1. Operasi di ruas kiri, yaitu π π + π dan π ππ , adalah operasi pada R.
Operasi di ruas kanan, yaitu π π + π(π) dan π π . π(π), adalah operasi pada S.
2. Operasi pada R dan S tidak harus sama, baik penjumlahan maupun
perkaliannya.
3. Untuk membuktikan π homomorfisma, haruslah dibuktikan dulu π suatu
fungsi, jika belum diketahui fungsi.
π : R S disebut fungsi jika a, b R , (a = b) π(a) = π(b)
CONTOH IV.1
(β€, +, . ) adalah ring terhadap operasi penjumlahan dan perkalian bilangan bulat.
(2β€, +, . ) adalah ring terhadap operasi penjumlahan bilangan bulat dan operasi (.)
yang didefinisikan oleh: β π, π β 2β€, π. π =ππ
2
Pemetaan π: β€ β 2β€ didefinisikan oleh π π₯ = 2π₯, β π₯ β β€
Akan ditunjukkan π sebuah homomorfisma dari β€ ke 2β€.
Ambil sembarang π, π β β€, maka
π π + π = 2(π + π)
= 2π + 2π
π π + π π = 2π + 2π
Jadi π π + π = π π + π π
36
π π. π = 2ππ
π π . π π =2π .2π
2= 2ππ
Jadi π π. π = π π . π π
Jadi π sebuah homomorfisma dari β€ ke 2β€.
CONTOH IV.2
πΌ = π + ππ π, π β β} adalah ring terhadap operasi penjumlahan dan perkalian bil.
kompleks
π = π π
βπ π | π, π β β adalah ring terhadap operasi penjumlahan dan perkalian
matriks.
Pemetaan π: πΌ β π didefinisikan oleh π π + ππ = π π
βπ π , β π, π β β
Akan ditunjukkan π homomorfisma dari πΌ ke π.
Ambil β π , π‘ β πΌ dengan π = π + ππ dan π‘ = π + ππ
π π + π‘ = π π + ππ + π + ππ
= π π + π + π + π π
= π + π π + π
βπ β π π + π
π π + π π‘ = π π
βπ π +
π πβπ π
= π + π π + π
βπ β π π + π
Jadi π π + π‘ = π π + π π‘
π π . π‘ = π π + ππ . π + ππ
= π ππ β ππ + ππ + ππ π
= ππ β ππ ππ + ππ
βππ β ππ ππ β ππ
π π . π(π‘) = π π
βπ π .
π πβπ π
= ππ β ππ ππ + ππ
βππ β ππ ππ β ππ
Jadi π π . π‘ = π π . π π‘
Jadi π sebuah homomorfisma dari πΌ ke π.
37
CONTOH IV.3
β€ adalah ring terhadap operasi penjumlahan dan perkalian bilangan bulat.
β€π adalah ring terhadap operasi penjumlahan dan perkalian bil. bulat modulo n.
Pemetaan π: β€ β β€π didefinisikan oleh π π₯ = π₯ πππ π , β π₯ β β€
Akan ditunjukkan π sebuah homomorfisma dari β€ ke β€π .
Ambil sembarang π, π β β€, maka
π π + π = π + π πππ π
= π πππ π + π πππ π
= π π + π π
π π. π = ππ πππ π
= π πππ π . π πππ π
= π π . π π
Jadi π sebuah homomorfisma dari β€ ke β€π .
CONTOH IV.4
Diketahui β€4 dan β€6 ring.
Pemetaan π: β€4 β β€6 didefinisikan oleh π π₯ = 3π₯ πππ 6, β π₯ β β€4
Akan ditunjukkan π homomorfisma dari β€4 ke β€6.
Ambil sembarang π, π β β€4 , maka π + π = 4π1 + π1 dan π. π = 4π2 + π2.
β π1 = π + π β 4π1 dan π2 = π. π β 4π2
Jadi π + π = π1 πππ 4 dan π. π = π2 πππ 4
π π + π = π π1 = 3π1
= 3(π + π β 4π1)
= 3π + 3π β 12π1 πππ 6
= 3π + 3π πππ 6
= π π + π π
π π. π = π π2 = 3π2
= 3(ππ β 4π2)
= 3ππ β 12π2 πππ 6
= 3ππ πππ 6
= 9ππ πππ 6
= 3π. 3π πππ 6
= π π π π
Jadi π sebuah homomorfisma dari β€4 ke β€6.
38
CONTOH IV.5
Pemetaan π: β€ β β€ dengan π π = 2π, βπ β β€
Akan ditunjukkan π sebuah homomorfisma dari β€ ke β€.
Ambil sembarang π, π β β€, maka
π π + π = 2(π + π)
= 2π + 2π
π π + π π = 2π + 2π
Jadi π π + π = π π + π π
π π. π = 2ππ
π π . π π = 2π. 2π = 4ππ
Jadi π π. π β π π . π π
Jadi π merupakan sebuah homomorfisma dari β€ ke β€.
CONTOH IV.6
Tentukan semua homomorfisma ring dari β€ ke β€6
Jelas β€ dibangun oleh 1.
Misalkan π: β€ β β€6 homomorfisma, maka βπ β β€, π π = π. π, dimana π = π(1).
Jelas π π + π = π + π π = ππ + ππ = π(π) + π(π) βπ, π β β€
Dan π ππ = π π . π(π) βπ, π β β€
π ππ β π π . π π = 0
πππ β ππ. ππ = 0
ππ π β π2 = 0
Jika ππ β 0, maka π β π2 πππ 6 = 0πππ 6
0 β 02 = 0
1 β 12 = 0
2 β 22 = β2 πππ 6 = 4
3 β 32 = β6 πππ 6 = 0
4 β 42 = β12 πππ 6 = 0
5 β 52 = β20 πππ 6 = 4
Jadi nilai m yang mungkin adalah 0, 1, 3, dan 4.
Jadi semua homomorfisma yang mungkin adalah:
π π = 0, βπ β β€
π π = π, βπ β β€
π π = 3π, βπ β β€
π π = 4π, βπ β β€
39
TEOREMA IV.1 Sifat-Sifat Homorfisma
Misal π sebuah ring homomorfisma dari ring R ke ring S.
1. π 0π = 0π dengan π adalah identitas pada R, dan πβ² adalah identitas pada S.
2. π 1π = 1π dimana 1 adalah elemen satuan R, 1β adalah elemen satuan S, dan π
adalah fungsi onto
3. π βπ = βπ π , β π β π
4. Jika R komutatif, maka π π juga komutatif.
5. Jika A subring R, π π΄ = π π π β π΄} adalah subring dari S
6. Jika R mempunyai elemen satuan 1, π β 0, dan π adalah fungsi onto, maka π 1
adalah elemen satuan dari S.
7. Untuk setiap π β π dan n bilangan bulat positif, berlaku π ππ = π. π(π) dan
π ππ = π π π
8. Jika A adalah ideal dan π adalah fungsi onto terhadap S, maka π π΄ adalah ideal.
B. KERNEL
DEFINISI IV.2. Kernel
Misal π: π β π adalah suatu homomorfisma, inti atau kernel dari π didefinisikan
πΎππ π = π β π π π = 0π }
Dimana 0π adalah identitas penjumlahan pada S.
Kernel dari sebuah homomorfisma tidak mungkin sebuah himpunan kosong.
Dan jika π adalah fungsi injektif, maka πΎππ π = {0π }
TEOREMA IV.2
Jika π: π β π adalah suatu homomorfisma, maka πΎππ π adalah ideal dari R.
40
CONTOH IV.7
Diketahui homomorfisma π: β€ β β€5 dengan π π = ππππ 5, βπ β β€.
πΎππ π = π β β€ π π = 0πππ 5}
= π β β€ ππππ 5 = 0πππ 5}
ππππ 5 = 0πππ 5 β π = 5π β π = 5β€
Jadi πΎππ π = 5β€
CONTOH IV.8
Dari contoh IV.2,
Diketahui ring πΌ = π + ππ π, π β β} dan ring
π = π π
βπ π | π, π β β
Homomorfisma π: πΌ β π dengan π π + ππ = π π
βπ π , β π, π β β
Ambil π₯ = π + ππ β πΌ
πΎππ π = π₯ β πΌ π π₯ = 0}
= π + ππ β πΌ π π + ππ = 0}
Jelas π π
βπ π =
0 00 0
β π = 0 πππ π = 0
Jadi πΎππ π = 0 + 0π = {0}
CONTOH IV.9
Dari contoh IV.4,
Homomorfisma π: β€4 β β€6 didefinisikan oleh π π₯ = 3π₯ πππ 6, β π₯ β β€4
Ambil π₯ β β€4
πΎππ π = π₯ β β€4 π π₯ = 0}
= π₯ β β€4 (3π₯)πππ 6 = 0}
Nilai π₯ β β€ yang memenuhi (3π₯)πππ 6 = 0 adalah 2β€
Pada β€4, nilai 2β€ senilai dengan {0, 2}
Jadi πΎππ π = {0,2}
41
C. ISOMORFISMA
DEFINISI IV.3
Misal R dan S ring.
Fungsi π: π β π disebut isomorfisma jika π adalah suatu fungsi bijektif.
Jika π: π β π suatu isomorfisma, maka R dikatakan isomorfik dengan S.
Untuk membuktikan suatu homomorfisma π adalah suatu isomorfisma, maka harus
dibuktikan bahwa π merupakan fungsi injektif dan fungsi surjektif.
π βΆ π π disebut injektif jika β π, π π , (π β π) π(π) β π(π)
π βΆ π π disebut surjektif jika β π¦ π, β π₯ π sehingga π π₯ = π¦
DEFINISI IV.4
Misal R dan S ring, dan π: π β π suatu homomorfisma.
1. π disebut monomorfisma jika π adalah fungsi injektif
2. π disebut epimorfisma jika π adalah fungsi surjektif
3. π disebut endomorfisma jika π = π
4. π disebut automorfisma jika π = π dan π adalah fungsi bijektif
CONTOH IV.10
πΌ = π + ππ π, π β β} adalah ring dan π = π π
βπ π | π, π β β adalah ring.
Pemetaan π: πΌ β π didefinisikan oleh π π + ππ = π π
βπ π , β π, π β β
Akan ditunjukkan π isomorfisma.
Ambil π + ππ , π + ππ β πΌ.
Misal π π + ππ = π π + ππ
β π π
βπ π =
π πβπ π
β π = π πππ π = π
Jadi π + ππ = π + ππ
Jadi π injektif.
42
Ambil sembarang π π
βπ π β π.
Akan dibuktikan β π₯ πΌ sehingga π π₯ = π π
βπ π
Pilih π₯ = π + ππ, maka jelas π π + ππ = π π
βπ π
Jadi untuk setiap π π
βπ π β π, β (π + ππ) πΌ sehingga π π + ππ =
π πβπ π
.
Jadi π surjektif.
Jadi π sebuah isomorfisma.
LATIHAN SOAL
1. Tunjukkan apakah fungsi π merupakan homomorfisma atau bukan.
a. π: β€ β β€ dengan π π = 4π, βπ β β€
b. π: β€ β β€6 dengan π π = 4π, βπ β β€
c. π: β€ β β dengan π π = 2π , βπ β β
d. π: β€6 β β€5 dengan π π = 3π, βπ β β€6
e. π: β€6 β β€3 dengan π π = π + 1, βπ β β€6
f. π: β β β dengan π π = π3, βπ β β
g. π: β β β dengan π π = ππ , βπ β β
h. π: β β β dengan π π + ππ = π β ππ, βπ β β
i. π: β 2 β β 2 dengan π π + π 2 = π β π 2, βπ, π β β
j. π: β€[π] β β€2 dengan π π + ππ = (π + π)πππ 2, βπ, π β β€
k. π: β 2 β π dengan π = π 2ππ π
π, π β β dan π π + π 2 = π 2ππ π
, βπ, π β β
2. Manakah diantara fungsi di atas yang merupakan isomorfisma?
3. Tentukan kernel-kernel dari fungsi di atas.
4. π = π π
βπ π | π, π β β adalah ring.
Buktikan pemetaan π: π β β yang didefinisikan oleh
π π π
βπ π = π + ππ , β π, π β β€ adalah suatu homomorfisma.
5. Misal π: β€12 β β€20 dengan π π = 5π, βπ β β€12 .
a. Tentukan πΎππ(π)
b. Buktikan bahwa π adalah homomorfisma.
43
DAFTAR PUSTAKA
Gallian, J.A. 2013. Contemporary Abstract Algebra, Eighth Edition. USA: Brooks/Cole.
Isnarto. 2008. Buku Ajar Pengantar Struktur Aljabar. FMIPA UNNES.
Setiawan, Adi. 2014. Dasar-Dasar Aljabar Modern: Teori Grup dan Teori Ring. Salatiga: Tisara
Grafika.
Subiono. 2016. Aljabar sebagai Suatu Pondasi Matematika. Jurusan Matematika ITS.
Suryanti, Sri. 2018. Teori Ring. UMG Press.
Wahyuni, S., Wijayanti, I.E., Palupi, D.J.E. 2013. Pengantar Struktur Aljabar 2. FMIPA UGM.
Top Related