IV. HASIL DAN PEMBAHASAN. Pada bab ini akan dikaji beberapa karakteristik ring dan ring faktor serta suatu

Transkripsi

1 IV. HASIL DAN PEMBAHASAN Pada bab ini akan dikaji beberapa karakteristik ring dan ring faktor serta suatu struktur ring yang mempunyai sifat Armendariz. Teorema 4.1 Jika R adalah daerah ideal utama yang komutatif dan A ideal di R maka R/A merupakan ring Armendariz. Diketahui R adalah daerah ideal utama yang komutatif dan A ideal di R. Misalkan A = x 0 yaitu ideal A yang dibangun oleh unsur x 0. Diberikan sebarang dua polinomial f (x) = n i=0 a ix i, g (x) = m j=0 b jx j R/A[x] dimana a i, b j untuk setiap i dan j merupakan elemen ring faktor R/A ={a = a + A a R}. Akan ditunjukkan ring faktor R/A merupakan ring Armendariz dengan kata lain jika f (x)g (x) = 0 maka a i b j 0. Diasumsikan f (x)g (x) = 0 (a 0 + a x 1 + a 2 x a n x n )(b 0 + b 1 x + b 2 x b m x m ) = 0 (a 0 b ) 0 + (a 0 b 1 +a 1 b )x (a 0 b m + a 1 b m a n b ) 0 x n+m = 0 a 0 b 0 + (a )x+ 0 b b 0 + (a ) 0 b m + 1 b m n b 0 x n+m = 0. 17

2 Akibatnya a 0 b 0 = 0 (4.1) a 0 b b 0 = 0 (4.2) a 0 b b b 0 = 0 (4.3) dan seterusnya. Dari persamaan (4.1) didapat bahwa a 0 b 0 = 0 dapat ditulis a 0 b 0 + A = 0 + A dimana a 0 b 0 R. Karena R daerah ideal utama, maka a 0 dapat dinyatakan sebagai a 0 = x 0 r 0 x 0 R = A suatu elemen ideal utama yang dibangun oleh x 0 A yang mengakibatkan a 0 b 0 + A = 0 + A (x 0 r 0 )b 0 + A = 0 + A r 0 x 0 b 0 + A = 0 + A (R komutatif) r 0 (x 0 b 0 ) + A = 0 + A. Karena x 0 A dan A ideal utama maka diperoleh x 0 b 0 + A = 0 + A. Dari persamaan (4.2) didapat bahwa a 0 b b 0 = 0 dapat ditulis a 0 b 1 + a 1 b 0 + A = 0 + A dimana a 0 b 1 + a 1 b 0 R. a 0 b 1 + a 1 b 0 + A = 0 + A (x 0 + A)(a 0 b 1 + a 1 b 0 + A ) = 0 + A (dikali x 0 + A) x 0 (a 0 b 1 + a 1 b 0 ) + A x 0 a 0 b 1 + x 0 a 1 b 0 + A = 0 + A = 0 + A x 0 a 0 b 1 + a 1 x 0 b 0 + A = 0 + A (R komutatif) x 0 a 0 b A = 0 + A (x 0 b 0 + A = 0 + A) 18

3 x 0 (a 0 b 1 ) + A = 0 + A. Karena x 0,a 0 A dan A ideal utama maka diperoleh a 0 b 1 + A = 0 + A dan x 0 b 1 + A = 0 + A. Selanjutnya subtitusikan a 0 b 1 + A = 0 + A ke persamaan (4.2) dan diperoleh a 1 b 0 + A = 0 + A. Sehingga terbukti a 0 b 1 + a 1 b 0 + A = 0 + A dengan kata lain a 0 b b 0 = 0. Dari persamaan (4.3) didapat bahwa a 0 b b b 0 = 0. Dapat ditulis a 0 b 2 + a 1 b 1 + a 2 b 0 + A = 0 + A dimana a 0 b 2 + a 1 b 1 + a 2 b 0 R. a 0 b 2 + a 1 b 1 + a 2 b 0 + A = 0 + A (x 0 + A)(a 0 b 2 + a 1 b 1 + a 2 b 0 + A) = 0 + A (dikali x 0 + A) x 0 a 0 b 2 + x 0 a 1 b 1 + x 0 a 2 b 0 + A = 0 + A x 0 a 0 b 2 + a 1 x 0 b 1 + a 2 x 0 b 0 + A = 0 + A (R komutatif) x 0 a 0 b 2 + a 1 x 0 b A = 0 + A (x 0 b 0 + A = 0 + A) x 0 a 0 b A = 0 + A (x 0 b 1 + A = 0 + A) x 0 a 0 b 2 + A = 0 + A. Karena x 0,a 0 A dan A ideal utama maka diperoleh a 0 b 2 + A = 0 + A dan x 0 b 2 + A = 0 + A. Selanjutnya subtitusikan a 0 b 2 + A = 0 + A ke persamaan (4.3) sehingga diperoleh a 1 b 1 + a 2 b 0 + A = 0 + A. Karena R daerah ideal utama maka haruslah memenuhi sifat tertutup pada operasi penjumlahan, sehingga diperoleh a 1 b 1 + A = 0 + A dan a 2 b 0 + A = 0 + A. Dengan kata lain terbukti a 0 b 2 + a 1 b 1 + a 2 b 0 + A = 0 + A atau a 0 b b b 0 = 0. 19

4 Berdasarkan persamaan (4.1), (4.2), (4.3) dan dapat dilanjutkan dengan langkah yang serupa sehingga didapat a = i b j 0 untuk setiap i dan j. Oleh karena itu R/A merupakan ring Armendariz. Untuk selanjutnya akan diselidiki suatu struktur ring memenuhi sifat Armendariz namun dibuktikan terlebih dahulu bahwa struktur ring memenuhi aksiomaaksioma ring. Lemma 4.2 Diberikan R ring dan didefinisikan dua operasi pada struktur ring R R/A maka memenuhi aksioma-aksioma ring. Dua operasi biner didefinisikan sebagai berikut: (a,u ) + (b,v ) = (a + b, u + v ) dan (a,u ) (b,v ) = ab,av. + ub Akan ditunjukkan < R R/A, +, > ring. 1. Terhadap operasi +, (i) Tertutup, yaitu untuk setiap (a,u ),(b,v ) R R/A berlaku (a,u ) + (b,v ) = (a + b, u + v ) (a,u ) + (b,v ) R R/A. = (a + b, u ). + v Karena a + b R dan u + v R/A maka (a,u ) + (b,v ) R R/A. (ii) Asosiatif, yaitu untuk setiap (a,u ),(b,v ),(c,w ) R R/A berlaku ((a,u ) + (b,v )) + (c,w ) = (a,u ) + ((b,v ) + (c,w )). 20

5 ((a,u ) + (b,v )) + (c,w ) = (a + b,u + v ) + (c,w ) = (a + b,u ) + v + (c,w ) = (a + b + c,u + v + ) w = (a + b + c,u ) + v + w = (a + b + c,u + v ) + w = (a,u ) + (b + c,v ) + w = (a,u ) + (b + c,v + w ) = (a,u ) + ((b,v ) + (c,w )). (iii) Mempunyai elemen identitas, yaitu terdapat (y,e ) R R/A sedemikian sehingga untuk setiap (a,u ) R R/A berlaku (y,e ) + (a,u ) = (a,u ) + (y,e ) = (a,u ). Misalkan (y,e ) elemen identitas untuk + dari R R/A, maka : (y,e ) + (a,u ) = (a,u ) (y+a,e + u ) = (a,u ) (y+a,e ) + u - (a,u ) = (a,u ) - (a,u ) (y+a-a,e ) + u u - (a,u ) = (0,0 ) (y,e ) = (0,0 ). Oleh karena itu (y,e ) = (0,0 ) merupakan elemen identitas untuk + dari R R/A. (iv) Setiap elemen dari R R/A mempunyai invers, yaitu untuk setiap (a,u ) R R/A terdapat (x, d ) R R/A sedemikian sehingga (a,u ) + (x, d ) = (x, d ) + (a,u ) = (0,0 ). 21

6 (a,u ) + (x, d ) = (0,0 ) (a + x,u + d ) = (0,0 ) (a + x,u + d ) - (a,u ) = (0,0 ) - (a,u ) (a + x -a,u + d -u ) = (-a,-u ) (x,d ) = (-a,-u ). Jadi (x,d ) = (-a,-u ) merupakan invers untuk setiap (a,u ) R R/A. (v) Komutatif, yaitu untuk setiap (a,u ),(b,v ) R R/A berlaku (a,u ) + (b,v ) = a + b, u v 2. Terhadap operasi, = a + b, uv = b + a, v u (a,u ) + (b,v ) = (b,v ) + (a,u ). = (b,v ) + (a,u ). (i) Tertutup, yaitu untuk setiap (a,u ),(b,v ) R R/A berlaku (a,u ) (b,v ) = ab,av. + ub (a,u ) (b,v ) R R/A. Karena ab R dan av + ub R/A maka (a,u ) (b,v ) R R/A. (ii) Asosiatif, yaitu untuk setiap (a,u ),(b,v ),(c,w ) R R/A berlaku ((a,u ) (b,v )) (c,w ) = (a,u ) ((b,v ) (c,w )). ((a,u ) (b,v )) (c,w ) = (ab,av ) + ub (c,w ) 22

7 = abc,abw + (av + ub)c = abc,abw + avc + ubc = abc,a(bw + vc) + ubc = (a,u ) (bc, bw ) + vc = (a,u ) ((b,v ) (c,w )). 3. Pada operasi + dan, (i) Distribusi kanan, yaitu untuk setiap (a,u ),(b,v ),(c,w ) R R/A berlaku (a,u ) ((b,v ) + (c,w )) = (a,u ) (b,v ) + (a,u ) (c,w ). (a,u ) ((b,v ) + (c,w )) = (a,u ) (b+c,v w ) = (a,u ) (b+c,v ) + w = a(b+c),a(v + w) + u(b + c) = ab+ac,av + aw + ub + uc = ab+ac,av + ub + aw + uc = ab+ac,av + ub + aw + uc = (ab,av ) + ub + (ac,aw ) + uc = (a,u ) (b,v ) + (a,u ) (c,w ). (ii) Distribusi kiri, yaitu untuk setiap (a,u ), (b,v ), (c,w ) R R/A berlaku ((a,u ) +(b,v )) (c,w ) = (a,u ) (c,w ) + (b,v ) (c,w ). ((a,u ) + (b,v )) (c,w ) = (a+b,u +v ) (c,w ) = (a+b,u ) + v (c,w ) = (a+b)c,(a + b)w + (u + v)c = ac+bc,aw + bw + uc + vc 23

8 = ac+bc,aw + uc + bw + vc = ac+bc,aw + uc + bw + vc = (ac,aw ) + uc + (bc,bw + vc = (a,u ) (c,w ) + (b,v ) (c,w ). Dari aksioma diatas maka terbukti < R R/A, +, > ring. Berikut ini akan disajikan teorema suatu struktur ring yang memenuhi sifat Armendariz. Teorema 4.3 Diketahui R daerah integral. Jika A ideal di R dan ring faktor R/A merupakan Armendariz maka ring R R/A adalah Armendariz. Diketahui R adalah daerah integral dengan A ideal di R dan ring R/A merupakan Armendariz. Diberikan sebarang dua polinomial yang koefisiennya merupakan elemen ring R R/A = {(a, u ) a R dan u R/A }. Diberikan sebarang f(x) = n i=0 (a i, u i)x i, g(x) = m j=0 (b j, v j)x j (R R/A)[x], dimana (a i, u i), (b j, v j) R R/A untuk setiap i dan j. Akan ditunjukkan ring R R/A adalah Armendariz dengan kata lain jika f(x)g(x) = (0,0 ) = 0 maka (a i, u i)(b j, v j) = (a i b j,a ) i v j + u i b j = 0. Selanjutnya untuk mempermudah pembuktian, digunakan notasi sebagai berikut : f(x) = (f 0 (x), f 1 (x)) dan g(x) = (g 0 (x), g (x)). 1 Diasumsikan f(x)g(x) = 0 24

9 ((a 0, u 0) + (a 1, u 1)x + (a 2, u 2)x (a n, u n)x n )((b 0, v 0) + (b 1, v 1)x + (b 2, v 2)x (b m, v m) x m ) = 0 ((a 0, u 0)(b 0, v 0)) + ((a 0, u 0)(b 1, v 1) + (a 1, u 1)(b 0, v 0))x + + ((a 0, u 0)(b m, v m + (a 1, u 1)(b m 1, v m 1) + + (a n, u n)(b 0, v 0)) x n+m = 0 (a 0 b 0, a ) 0 v 0 + u 0 b 0 + ((a 0 b 1, a ) 0 v 1 + u 0 b 1 + (a 1 b 0, a ))x... 1 v 0 + u 1 b 0 = 0 (a 0 b 0, a ) 0 v 0 + u 0 b 0 + (a 0 b 1 + a 1 b 0, a )x... 0 v 1 + u 0 b v 0 + u 1 b 0 = 0 a 0 b 0 + (a 0 b 1 + a 1 b 0 )x+, a 0 v 0 + u 0 b 0 + (a )x 1 v 0 + u 1 b v 0 + u 1 b 0 + = 0 f 0 (x)g 0 (x), f 0 (x)g 1 (x) + 1 (x)g 0 (x) = 0. Akibatnya f 0 (x)g 0 (x) = 0 (4.4) f 0 (x)g 1 (x) + 1 (x)g 0 (x) = 0. (4.5) Karena R adalah daerah integral maka terdapat dua kemungkinan, yaitu : a) f 0 (x) = 0, Jika f 0 (x) = 0, maka dari persamaan (4.5) diperoleh : f 0 (x)g 1 (x) + 1 (x)g 0 (x) 0g 1 (x) + f 1 (x)g 0 (x) 0 + f 1 (x)g 0 (x) = 0 = 0 = 0 f 1 (x)g 0 (x) = 0. Karena R/A adalah Armendariz, f 1 (x)g 0 (x) = 0 berakibat u i b j = 0 untuk setiap i dan j dan f 0 (x) = 0 berakibat a i = 0 untuk setiap i. Selanjutnya dapat disimpulkan sebagai berikut : 25

10 (a i, u i)(b j, v j) = (a i b j,a ) i v j + u i b j b) g 0 (x) = 0, = (0b j,0v ) j + 0 = (0,0 ) = 0. Jika g 0 (x) = 0, maka dari persamaan (4.5) diperoleh : f 0 (x)g 1 (x) + 1 (x)g 0 (x) f 0 (x)g 1 (x) + 1 (x)0 f 0 (x)g 1 (x) + 0 = 0 = 0 = 0 f 0 (x)g 1 (x) = 0. Karena R/A adalah Armendariz, f 0 (x)g 1 (x) = 0 berakibat a i v j = 0 untuk setiap i dan j dan g 0 (x) = 0 berakibat b j = 0 untuk setiap j. Selanjutnya dapat disimpulkan sebagai berikut : (a i, u i)(b j, v j) = (a i b j,a ) i v j + u i b j = (a i 0,0 ) + u i 0 = (0,0 ) = 0. Dari a) dan b) terbukti bahwa (a i, u i)(b j, v j) = (a i b j,a ) i v j + u i b j = 0 untuk setiap i dan j. Oleh karena itu ring R R/A merupakan ring Armendariz. Pada Teorema 4.3, bahwa jika R daerah integral dengan A ideal di R dan ring R/A merupakan Armendariz maka ring R R/A merupakan ring Armendariz. 26

11 Pembahasan selanjutnya akan dikaji karakterisasi ring reduced pada suatu struktur ring yang juga mempunyai sifat Armendariz. Berikut ini akan disajikan terlebih dahulu beberapa lemma yang mendukung. Lemma 4.4 Diketahui ring R reduced. Untuk setiap a,b R, ab = 0 jika dan hanya jika ba = 0. bukti : ( ) Diberikan R merupakan ring reduced. Diambil sebarang a,b R dengan ab = 0. Akan ditunjukkan ba = 0. Andaikan ba 0, karena R ring reduced maka ba bukan elemen nilpoten yang artinya (ba) n 0 untuk suatu n. Ambil n = 2 sehingga diperoleh (ba) 2 = baba 0. Diketahui bahwa ab = 0 sehingga (ba) 2 = baba = b0a = 0 yang berarti ba merupakan elemen nilpoten. Hal ini kontradiksi dengan ba 0. Sehingga haruslah ba = 0. ( ) Diberikan R merupakan ring reduced. Diambil sebarang a,b R dengan ba = 0. Akan ditunjukkan ab = 0. Andaikan ab 0, karena R ring reduced maka ab bukan elemen nilpoten yang artinya (ab) n 0 untuk suatu n. Ambil n = 2 sehingga diperoleh (ab) 2 = abab 0. Diketahui bahwa ba = 0 sehingga (ab) 2 = abab = a0b = 0 yang berarti ab merupakan elemen nilpoten. Hal ini kontradiksi dengan ab 0. Sehingga, haruslah ab = 0. Lemma 4.5 Jika R ring reduced maka R ring Armendariz. 27

12 Diketahui R ring reduced. Diberikan f(x) = n i=0 a i x i, g(x) = m j=0 b j x j R[x], dimana a i, b j R untuk setiap i dan j. Akan ditunjukkan jika f(x)g(x) = 0 maka a i b j = 0. Diasumsikan f(x)g(x) = 0 (a 0 + a 1 x + a 2 x a n x n )(b 0 + b 1 x + b 2 x b m x m ) = 0 a 0 b 0 + (a 0 b 1 + a 1 b 0 )x + + (a 0 b m + a 1 b m a n b 0 ) x n+m = 0. Akibatnya a 0 b 0 = 0 (4.6) a 0 b 1 + a 1 b 0 = 0 (4.7) dan seterusnya. Dari persamaan (4.6) didapat bahwa a 0 b 0 = 0. Karena R merupakan ring reduced, maka b 0 a 0 = 0. Selanjutnya perhatikan persamaan (4.7). a 0 b 1 + a 1 b 0 = 0 (dikali b 0 ) b 0 a 0 b 1 + b 0 a 1 b 0 = 0 (b 0 a 0 = 0) 0 + b 0 a 1 b 0 = 0 b 0 a 1 b 0 = 0. Karena (a 1 b 0 ) 2 = a 1 b 0 a 1 b 0 = a 1 0 = 0, artinya a 1 b 0 adalah elemen nilpoten. Karena R ring reduced maka a 1 b 0 = 0. Selanjutnya subtitusikan a 1 b 0 = 0 ke persamaan (4.7) sehingga diperoleh a 0 b 1 = 0. Untuk persamaan selanjutnya dengan langkah yang serupa sehingga didapat a i b j = 0 untuk setiap i dan j. Oleh karena itu R merupakan ring Armendariz. 28

13 Pada Lemma 4.5, tidak berlaku sebaliknya. Dengan kata lain jika diketahui R ring Armendariz maka belum tentu R ring reduced. Ring faktor Z/nZ merupakan contoh ring Armendariz tetapi bukan ring reduced. Lemma 4.6 Jika R ring reduced maka R[x] ring reduced. Diketahui R ring reduced dengan kata lain berlaku a n = 0 untuk suatu n Z + maka a = 0. Diberikan sebarang f(x) = n i=0 a i x i R[x] dimana a i R untuk setiap i. Akan ditunjukkan jika {f(x) } n = 0 maka f(x) = 0 dengan kata lain a i = 0. m n {f(x) } n = { a i x i } i=0 {a 0 + a 1 x 1 + a 2 x a m x m } n a n 0 + (ma 0 a 1 )x + + a n m x m+m 0 n + 0x + + 0x m+m 0. Karena R ring reduced maka a n 0 = a n 1 1 = = a n m = 0 untuk suatu n Z + sehingga berakibat a 0 = a 1 = = a m = 0. Dengan kata lain terbukti a i = 0. Teorema 4.7 Jika R ring reduced dengan A ideal di R dan ring faktor R/A ring reduced, maka ring R R/A = {(a, u ) a R dan u R/A } merupakan Armendariz. 29

14 Diketahui R ring reduced dengan A ideal di R dan ring R/A juga ring reduced. diberikan sebarang f(x) = n i=0 (a i, u i)x i, g(x) = m j=0 (b j, v j)x j (R R/A )[x], dimana (a i, u i), (b j, v j) R R/A untuk setiap i dan j. Akan ditunjukkan jika f(x)g(x) = 0 maka (a i, u i)(b j, v j) = (a i b j,a ) i v j + u i b j = 0. Selanjutnya untuk mempermudah pembuktian, digunakan notasi sebagai berikut : f(x) = (f 0 (x), f 1 (x)) dan g(x) = (g 0 (x), g (x)). 1 Diasumsikan f(x)g(x) = 0 ((a 0, u 0) + (a 1, u 1)x + (a 2, u 2)x (a n, u n)x n )((b 0, v 0) + (b 1, v 1)x + (b 2, v 2)x (b m, v m) x m ) = 0 ((a 0, u 0)(b 0, v 0)) + ((a 0, u 0)(b 1, v 1) + (a 1, u 1)(b 0, v 0))x + + ((a 0, u 0)(b m, v m + (a 1, u 1)(b m 1, v m 1) + + (a n, u n)(b 0, v 0)) x n+m = 0 (a 0 b 0, a ) 0 v 0 + u 0 b 0 + ((a 0 b 1, a ) 0 v 1 + u 0 b 1 + (a 1 b 0, a ))x... 1 v 0 + u 1 b 0 = 0 (a 0 b 0, a ) 0 v 0 + u 0 b 0 + (a 0 b 1 + a 1 b 0, a )x... 0 v 1 + u 0 b v 0 + u 1 b 0 = 0 a 0 b 0 + (a 0 b 1 + a 1 b 0 )x+, a 0 v 0 + u 0 b 0 + (a )x 1 v 0 + u 1 b v 0 + u 1 b 0 + = 0 f 0 (x)g 0 (x), f 0 (x)g 1 (x) + 1 (x)g 0 (x) = 0. Akibatnya f 0 (x)g 0 (x) = 0 (4.8) f 0 (x)g 1 (x) + 1 (x)g 0 (x) = 0. (4.9) Karena R ring reduced maka persamaan (4.8) berakibat g 0 (x)f 0 (x) = 0. Pada persamaan (4.9) f 0 (x)g 1 (x) + 1 (x)g 0 (x) = 0 (dikali g ) 0 (x) 30

15 g 0 (x)f 0 (x)g 1 (x) + 0 (x)f 1 (x)g 0 (x) = g 0 (x)f 1 (x)g 0 (x) = 0 (g 0 (x)f 0 (x) = 0) g 0 (x)f 1 (x)g 0 (x) = 0. Karena (f )2 1 (x)g 0 (x) = f 1 (x)g 0 (x)f 1 (x)g 0 (x) = f. 1 (x) 0 ( g = 0 (x)f 1 (x)g 0 (x) 0 ) = 0, artinya f 1 (x)g 0 (x) adalah elemen nilpoten dan R/A[x] adalah ring reduced maka diperoleh f 1 (x)g 0 (x) = 0. Selanjutnya subtitusikan f 1 (x)g 0 (x) = 0 ke persamaan(4.9) sehingga diperoleh f 0 (x)g 1 (x) = 0. Karena R Armendariz maka persamaan (4.8) dan (4.9) menghasilkan (a i, u i)(b j, v j) = (a i b j,a ) i v j + u i b j = 0. Oleh karena itu, terbukti bahwa R R/A merupakan ring Armendariz. Berdasarkan Teorema 4.7, struktur ring R R merupakan ring Armendariz jika diambil A = 0. Berikut ini diberikan akibatnya secara lengkap. Akibat 4.8 Diketahui R ring reduced. Jika sebarang dua polinomial yang koefisiennya merupakan elemen ring R R = {(a,u) a,u R}, maka struktur ring R R merupakan Armendariz. 31