UNIVERSITAS GADJAH MADA FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM JURUSAN MATEMATIKA PROGRAM STUDI S1 MATEMATIKA Sekip Utara, Yogyakarta

dokumen-dokumen yang mirip
UNIVERSITAS GADJAH MADA. Bahan Ajar:

UNIVERSITAS GADJAH MADA FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM JURUSAN MATEMATIKA PROGRAM STUDI S1 MATEMATIKA Sekip Utara, Yogyakarta

UNIVERSITAS GADJAH MADA. Bahan Ajar:

UNIVERSITAS GADJAH MADA FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM JURUSAN MATEMATIKA PROGRAM STUDI S1 MATEMATIKA Sekip Utara, Yogyakarta

UNIVERSITAS GADJAH MADA. Bahan Ajar:

II. TINJAUAN PUSTAKA. Pengkajian pertama, diulas tentang definisi grup yang merupakan bentuk dasar

BAB I PENDAHULUAN. Struktur aljabar merupakan suatu himpunan tidak kosong yang dilengkapi

UNIVERSITAS GADJAH MADA. Bahan Ajar:

II. TINJAUAN PUSTAKA. Pada bab ini akan diuraikan teori grup dan teori ring yang akan digunakan dalam

UNIVERSITAS GADJAH MADA. Bahan Ajar: DAERAH IDEAL UTAMA DAN DAERAH EUCLID

UNIVERSITAS GADJAH MADA. Bahan Ajar:

G a a = e = a a. b. Berdasarkan Contoh 1.2 bagian b diperoleh himpunan semua bilangan bulat Z. merupakan grup terhadap penjumlahan bilangan.

BAB II TINJAUAN PUSTAKA

II. TINJAUAN PUSTAKA. Diberikan himpunan dan operasi biner disebut grup yang dinotasikan. (i), untuk setiap ( bersifat assosiatif);

II. TINJAUAN PUSTAKA. modul yang akan digunakan dalam pembahasan hasil penelitian.

BAB I PENDAHULUAN. A. Latar Belakang. Struktur aljabar merupakan salah satu bidang kajian dalam matematika

PENGERTIAN RING. A. Pendahuluan

BAB II TINJAUAN PUSTAKA

Volume 9 Nomor 1 Maret 2015

II. LANDASAN TEORI. Pada bagian ini akan dikaji konsep operasi biner dan ring yang akan digunakan

PROSIDING ISBN : Dzikrullah Akbar 1), Sri Wahyuni 2)

MATERI ALJABAR LINEAR LANJUT RUANG VEKTOR

BAB I PENDAHULUAN Latar Belakang Masalah

RUANG FAKTOR. Oleh : Muhammad Kukuh

SEKILAS TENTANG KONSEP. dengan grup faktor, dan masih banyak lagi. Oleh karenanya sebelum

Tujuan Instruksional Umum : Setelah mengikuti pokok bahasan ini mahasiswa dapat mengidentifikasi dan mengenal sifat-sifat dasar suatu Grup

Struktur Aljabar I. Pada bab ini disajikan tentang pengertian. grup, sifat-sifat dasar grup, ordo grup dan elemennya, dan konsep

IDEAL DAN SIFAT-SIFATNYA

DIAGONALISASI MATRIKS ATAS RING KOMUTATIF DENGAN ELEMEN SATUAN INTISARI

Buku 1: RPKPS (Rencana Program dan Kegiatan Pembelajaran Semester)

Syarat Perlu Dan Cukup Subaljabar Merupakan Ideal di Dalam Aljabar BCI

STRUKTUR ALJABAR: RING

STRUKTUR ALJABAR 1. Winita Sulandari FMIPA UNS

PENGANTAR PADA TEORI GRUP DAN RING

MODUL DAN KEUJUDAN BASIS PADA MODUL BEBAS

0,1,2,3,4. (e) Perhatikan jawabmu pada (a) (d). Tuliskan kembali sifat-sifat yang kamu temukan dalam. 5. a b c d

BAB II KERANGKA TEORITIS. komposisi biner atau lebih dan bersifat tertutup. A = {x / x bilangan asli} dengan operasi +

BAB II TINJAUAN PUSTAKA

BAB I PENDAHULUAN. Ada beberapa materi yang terdapat pada aljabar abstrak, salah satu materi

1. GRUP. Definisi 1.1 (Operasi Biner) Diketahui G himpunan dan ab, G. Operasi biner pada G merupakan pengaitan

RANK MATRIKS ATAS RING KOMUTATIF

PENGENALAN KONSEP-KONSEP DALAM RING MELALUI PENGAMATAN Disampaikan dalam Lecture Series on Algebra Universitas Andalas Padang, 29 September 2017

Analisis Fungsional. Oleh: Dr. Rizky Rosjanuardi, M.Si Jurusan Pendidikan Matematika UNIVERSITAS PENDIDIKAN INDONESIA

II. TINJAUAN PUSTAKA. Pada bab ini akan diuraikan mengenai konsep teori grup, teorema lagrange dan

NEUTROSOFIK MODUL DAN SIFAT-SIFATNYA. Jl. Prof. H. Soedarto, SH, Tembalang, Semarang 50275

BAB II KAJIAN TEORI. definisi mengenai grup, ring, dan lapangan serta teori-teori pengkodean yang

HUBUNGAN DAERAH DEDEKIND DENGAN GELANGGANG HNP

BAB II TINJAUAN PUSTAKA

SUBGRUP NORMAL. Yus Mochamad Cholily Jurusan Pendidikan Matematika Universitas Muhammadiyah Malang

RINGKASAN SKRIPSI MODUL PERKALIAN

Keberlakuan Teorema pada Beberapa Struktur Aljabar

BAB II TINJAUAN PUSTAKA. jelas. Ada tiga cara untuk menyatakan himpunan, yaitu: a. dengan mendaftar anggota-anggotanya;

BAB I PENDAHULUAN Latar Belakang Masalah

BAB I PENDAHULUAN. 1.1 Latar Belakang

Modul Perkalian. Oleh Samsul Arifin Jurusan Matematika FMIPA UGM Sekip Utara Yogyakarta 55281

MATHunesa Jurnal Ilmiah Matematika Volume 2 No.6 Tahun 2017 ISSN

Skew- Semifield dan Beberapa Sifatnya

IDENTIFIKASI STRUKTUR DASAR SMARANDACHE NEAR-RING Identification of Basic Structure on Smarandache Near-Ring

SYARAT PERLU DAN CUKUP SUBMODUL TERKOMPLEMEN. Sri Wahyuni Jurusan Matematika FMIPA UGM. Abstrak

Teorema Jacobson Density

MODUL ATAS RING MATRIKS ( ) Arindia Dwi Kurnia Universitas Jenderal Soedirman Ari Wardayani Universitas Jenderal Soedirman

BAB II TINJAUAN PUSTAKA

BAB I PENDAHULUAN Latar Belakang Masalah. Pada keseluruhan tulisan ini, ring yang digunakan merupakan ring komutatif dengan elemen satuan.

Antonius C. Prihandoko

Setiap Modul merupakan Submodul dari Suatu Modul Bersih

Aljabar Linier. Kuliah 3. 5/9/2014 Yanita FMIPA Matematika Unand

BAB II TEORI KODING DAN TEORI INVARIAN

Grup Permutasi dan Grup Siklis. Winita Sulandari

BAB 6 RING (GELANGGANG) BAHAN AJAR STRUKTUR ALJABAR, BY FADLI

BAB I PENDAHULUAN. 1.1 Latar Belakang Masalah

BAB III PERLUASAN INTEGRAL

BAB I PENDAHULUAN Latar Belakang Masalah

untuk setiap x sehingga f g

Kriteria Struktur Aljabar Modul Noetherian dan Gelanggang Noetherian

DAFTAR ISI. HALAMAN JUDUL... i HALAMAN PERSETUJUAN... II HALAMAN PENGESAHAN... III KATA PENGANTAR... IV DAFTAR ISI... V BAB I PENDAHULUAN...

II. KONSEP DASAR GRUP. abstrak (abstract algebra). Sistem aljabar (algebraic system) terdiri dari suatu

I. PENDAHULUAN. Aljabar dapat didefinisikan sebagai manipulasi dari simbol-simbol. Secara historis

A 10 Diagonalisasi Matriks Atas Ring Komutatif

Diktat Kuliah. Oleh:

STRUKTUR ALJABAR. Sistem aljabar (S, ) merupakan semigrup, jika 1. Himpunan S tertutup terhadap operasi. 2. Operasi bersifat asosiatif.

LAPORAN PENELITIAN KOMPETITIF TAHUN ANGGARAN 2017 KARAKTERISASI MODUL TIDAK TERDEKOMPOSISI ATAS DAERAH DEDEKIND

BAB II TINJAUAN PUSTAKA

TEORI GRUP SUMANANG MUHTAR GOZALI KBK ALJABAR & ANALISIS

Saman Abdurrahman. Universitas Lambung Mangkurat,

I PENDAHULUAN II LANDASAN TEORI. Latar Belakang Berawal dari definisi grup periodik yaitu misalkan grup, jika terdapat unsur (nonidentitas)

Seminar Nasional Aljabar, Pengajaran Dan Terapannya

ALJABAR ABSTRAK ( TEORI GRUP DAN TEORI RING ) Dr. Adi Setiawan, M. Sc

Sistem Bilangan Kompleks (Bagian Pertama)

TUGAS GEOMETRI TRANSFORMASI GRUP

STRUKTUR ALJABAR 1. Kristiana Wijaya

II. TINJAUAN PUSTAKA. Pada bab ini diberikan beberapa definisi mengenai teori grup yang mendukung. ke. Untuk setiap, dinotasikan sebagai di

BAB 2 LANDASAN TEORI. Pada bab ini dibahas landasan teori yang akan digunakan untuk menentukan ciri-ciri dari polinomial permutasi atas finite field.

TINJAUAN PUSTAKA. Pada bab ini akan diberikan beberapa definisi teori pendukung dalam proses

BAB II TINJAUAN PUSTAKA

SIFAT ARMENDARIZ P A D A BEBERAPA RING GRUP

BAB I PENDAHULUAN Latar Belakang Masalah

KATA PENGANTAR. Yogyakarta, November Penulis

Diagonalisasi Matriks Segitiga Atas Ring komutatif Dengan Elemen Satuan

Beberapa Sifat Modul Tersuplemen lemah (Weakly Supplemented Module)

MATRIKS BENTUK KANONIK RASIONAL DENGAN MENGGUNAKAN PEMBAGI ELEMENTER INTISARI

Transkripsi:

UNIVERSITAS GADJAH MADA FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM JURUSAN MATEMATIKA PROGRAM STUDI S1 MATEMATIKA Sekip Utara, Yogyakarta Bahan Ajar: BAB POKOK BAHASAN I MODUL ATAS RING Direncanakan Untuk Perkuliahan Minggu ke-1, 2, 3 dan 4 TEORI MODUL (Semester VI3 SKSMMM-327) Oleh: 1. Dr.rer.nat. Indah Emilia Wijayanti, M.Si. 2. Prof. Dr. Sri Wahyuni, M.S. Didanai dengan dana DIPA-UGM (BOPTN) Tahun Anggaran 213 November 213

BAB 1 MODUL ATAS RING 1.1. Latar Belakang dan Motivasi Dalam aljabar linear, sudah diketahui bahwa himpunan: { x } 1 R 3 = x 2 x 1, x 2, x 3 R x 3 merupakan grup Abelian terhadap operasi penjumlahan vektor. Selain itu, telah diketahui juga bahwa (R, +,.) merupakan lapangan. Selanjutnya, didefinisikan operasi pergandaan skalar : R R 3 R 3 dengan definisi: α v = α untuk setiap α R dan v = x 1 x 2 x 3 x 1 x 2 x 3 = R 3. αx 1 αx 2 αx 3 R 3 Grup Abelian R 3 terhadap ring R dan operasi pergandaan skalar ternyata memenuhi aksioma-aksioma sebagai berikut: 1. (α 1 + α 2 ) v 1 = α 1 v 1 + α 2 v 1 2. α 1 (v 1 + v 2 ) = α 1 v 1 + α 1 v 2 3. (α 1 α 2 ) v 1 = α 1 (α 2 v 1 ) 4. 1 v 1 = v 1 1

2 untuk setiap v 1, v 2 R 3 dan α 1, α 2 R. Dengan demikian, R 3 membentuk ruang vektor atas lapangan R terhadap operasi pergandaan skalar yang didefinisikan di atas. Kemudian, dari lapangan R dapat dibentuk ring matriks berukuran 3 3 atas R, yaitu ( M 3 3 (R), +,. ), dengan: M 3 3 (R) = { x 11 x 12 x 13 x 21 x 22 x 23 x 31 x 32 x 33 } x ij R( i, j = 1, 2, 3). Jelas bahwa ( M 3 3 (R), +,. ) merupakan ring dengan elemen satuan dan bukan merupakan lapangan. Kemudian, didefinisikan operasi pergandaan skalar: : M 3 3 (R) R 3 R 3, dengan definisi A v R 3 untuk setiap A M 3 3 (R) dan v R 3. Lebih lanjut, diperoleh bahwa R 3 terhadap M 3 3 (R) dan R 3 memenuhi aksioma-aksioma sebagai berikut: 1. (A 1 + A 2 ) v 1 = A 1 v 1 + A 2 v 1 2. A 1 (v 1 + v 2 ) = A 1 v 1 + A 1 v 2 3. (A 1 A 2 ) v 1 = A 1 (A 2 v 1 ) 4. I v 1 = v 1 untuk setiap A 1, A 2 M 3 3 (R), v 1, v 2 R 3, dan untuk suatu matriks identitas I M 3 3 (R). Karena M 3 3 (R) bukan merupakan lapangan, maka R 3 tidak membentuk ruang vektor atas M 3 3 (R) terhadap operasi pergandaan skalar yang didefinisikan di atas. Hal inilah yang melatarbelakangi pendefinisian struktur aljabar baru yang disebut modul atas ring.

3 1.2. Modul Atas Ring Sebagai Generalisasi Ruang Vektor Atas Lapangan Modal untuk membentuk modul adalah: a). Grup Abelian (M, +). b). Ring dengan elemen satuan (R, +, ). c). Operasi : R M M dengan definisi (r, m) = r m, untuk setiap r R dan m M. Pengertian modul atas ring dibedakan menjadi dua, yaitu modul kiri dan modul kanan. Berikut diberikan definisi dari modul kiri dan modul kanan atas suatu ring. Definisi 1.2.1. Diberikan grup Abelian (M, +) dan ring R dengan elemen satuan. 1. M disebut modul kiri atas ring R jika memenuhi aksioma-aksioma sebagai berikut:

4 a). (r 1 + r 2 ) m 1 = r 1 m 1 + r 2 m 1 b). r 1 (m 1 + m 2 ) = r 1 m 1 + r 1 m 2 c). (r 1 r 2 ) m 1 = r 1 (r 2 m 1 ) d). 1 m 1 = m 1 untuk setiap r 1, r 2 R dan m 1, m 2 M. 2. M disebut modul kanan atas ring R jika memenuhi aksiomaaksioma sebagai berikut: (a) (r 1 + r 2 ) m 1 = r 1 m 1 + r 2 m 1 (b) r 1 (m 1 + m 2 ) = r 1 m 1 + r 1 m 2 (c) (r 1 r 2 ) m 1 = r 2 (r 1 m 1 ) (d) 1 m 1 = m 1 untuk setiap r 1, r 2 R dan m 1, m 2 M. 3. M disebut modul atas ring R jika M merupakan modul kiri sekaligus modul kanan. Untuk lebih memperjelas definisi modul atas ring, berikut diberikan beberapa contoh modul atas suatu ring. Contoh 1.2.2. Diberikan ring R sebarang. Grup Abelian R n merupakan modul kiri sekaligus modul kanan atas ring R terhadap operasi pergandaan skalar: a(b 1, b 2,..., b n ) = (ab 1, ab 2,..., ab n ) dan (b 1, b 2,..., b n )a = (b 1 a, b 2 a,..., b n a), untuk setiap a R dan (b 1, b 2,..., b n ) R n.

5 Contoh 1.2.3. Diberikan ring R sebarang dan ideal I di R. Ring faktor R I merupakan modul kiri sekaligus modul kanana atas ring R terhadap operasi pergandaan skalar: dan R R I R I (a, b + I) ab + I R I R R I (b + I, a) ba + I, untuk setiap a R dan b + I R I. Contoh 1.2.4. Apabila diberikan ring R sebarang, maka ideal kiri I di R merupakan modul kiri atas ring R dan ideal kanan J di R merupakan modul kanan atas ring R terhadap operasi perkalian ring R. Selanjutnya, jika diberikan suatu ring dengan elemen satuan maka ring tersebut dapat dipandang sebagai modul atas dirinya sendiri. Kemudian, jika kita mempunyai grup Abelian (G, +) apakah selalu tedapat suatu ring R sehingga G merupakan modul atas R? Untuk menjawab pertanyaan tersebut, misalkan diberikan suatu grup Abelian (G, +) dan elemen g G. Misalkan n adalah suatu bilangan bulat sebarang, maka diperoleh: Jika n >, maka n.g = g + g +... + g. }{{} n suku Jika n =, maka n.g =. Jika n <, maka n.g = ( g) + ( g) +... + ( g). }{{} n suku

6 Dengan demikian, setiap grup Abelian (G, +) merupakan modul atas bilangan bulat Z terhadap operasi pergandaan skalar: untuk setiap n Z dan g G.. : Z G G (n, g) n.g Contoh 1.2.5. Grup Abelian (Z[X], +) merupakan modul atas ring Z. Begitu halnya dengan grup Abelian (Z n, +) dengan n 2 juga merupakan modul atas ring Z. Setiap ruang vektor merupakan modul atas lapangan. Oleh karena itu perlu diselidiki sifat apa saja pada ruang vektor yang berlaku atau tidak berlaku pada modul. Misalkan diberikan ruang vektor V atas lapangan F. Diberikan α F dan v V dengan αv = tetapi α. Pada ruang vektor, karena F merupakan lapangan maka terdapat α 1 sehingga memenuhi α 1 αv = 1v = v =. Namun, dalam modul sifat ini tidaklah berlaku. Selanjutnya, misalkan diberikan V ruang vektor atas lapangan F. Dari lapangan F, kita dapat membentuk ring dengan elemen satuan F [X] = {p(x) = n } a i x i ai F, i = 1, 2,.., n. Kemudian muncul i= pertanyaan, apakah dapat didefinisikan suatu operasi pergandaan skalar antara elemen di F [X] dengan elemen di V sedemikian hingga V membentuk modul atas F [X]? Ternyata hal ini dapat dilakukan dengan menggunakan bantuan suatu transformasi linear T. Sebelumnya, diperhatikan bahwa jika T merupakan transformasi linear dari ruang vektor V ke V, maka akan dapat ditunjukkan bahwa T n = T} T {{ T... T} juga merupakan transformasi linear. Kemudian, n suku didefinisikan T = I dengan I merupakan suatu transformasi linear identitas dari ruang vektor V ke V. Misalnya diberikan T suatu transformasi linear dan p(x) F X dengan p(x) = a + a 1 x +... + a n x n, maka diperoleh: p(t ) = a I + a 1 T +... + a n T n.

7 Lebih lanjut, dapat ditunjukkan bahwa p(t ) juga merupakan suatu transformasi linear dari ruang vektor V ke V. Dengan demikian, dapat didefinisikan operasi pergandaan skalar sebagai berikut: : F [X] V V (p(x), v) p(x) v = p(t )v untuk setiap p(x) F [X] dan v V. Lebih lanjut, dapat ditunjukkan bahwa ruang vektor V dapat membentuk suatu modul atas ring F [X] melalui suatu transformasi linear T : V V terhadap operasi pergandaan skalar yang didefinisikan di atas.

8 Contoh 1.2.6. Misalkan diberikan ruang vektor V = R 3 atas lapangan F = R. Didefinisikan transformasi linear T : R 3 R 3 dengan ( x ) y x definisi T y =, untuk setiap y R 3. Dapat ditunjukkan bahwa R 3 merupakan modul atas ring R[X] melalui transformasi linear T terhadap operasi pergandaan skalar sebagai berikut: p(x)v = p(t )v = (a I + a 1 T +... + a n T n )(v) x y = a y + a 1 + a 2 = = a x + a 1 y + a 2 a y + a 1 a a a 1 a 2 a a 1 a x y untuk setiap p(x) R[X] dan v R 3.. +... + a n Contoh 1.2.7. Misalkan diberikan ruang vektor V = R 3 atas lapangan F = R. Didefinisikan transformasi linear T : R 3 R 3 dengan ( x ) x definisi T y =, untuk setiap y R 3. Dapat ditunjukkan bahwa R 3 merupakan modul atas ring R[X] melalui trans-

9 formasi linear T terhadap operasi pergandaan skalar sebagai berikut: p(x)v = p(t )v = (a I + a 1 T +... + a n T n )(v) x = a y + a 1 + a 2 = = a x + a 1 a y a a a 1 a a x y untuk setiap p(x) R[X] dan v R 3.. +... + a n 1.3. Submodul Diberikan R merupakan ring dengan elemen satuan dan M merupakan suatu modul atas R. Suatu himpunan tak kosong S M disebut submodul dari M jika S merupakan subgrup dari M terhadap operasi penjumlahan serta S juga merupakan modul atas R terhadap operasi pergandaan skalar yang sama dengan yang berlaku pada M. Dengan kata lain, S merupakan submodul dalam M jika: 1). (S, +) merupakan grup Abelian terhadap operasi +, yaitu S merupakan subgrup di (M, +). 2). ( r R)( s S) r s S. Untuk memudahkan menentukan suatu himpunan merupakan submodul, muncul teorema sebagai berikut ini.

1 Teorema 1.3.1. Diberikan modul M atas ring R dan himpunan tak kosong S M. S merupakan submodul di M jika dan hanya jika memenuhi sifat: 1. ( s 1, s 2 S) s 1 s 2 S. 2. ( r R)( s S) r s S). Contoh 1.3.2. Pada Z sebagai Z-modul, himpunan nz dengan n N merupakan submodul dari Z. Contoh 1.3.3. Diberikan modul R 3 atas ring R. Himpunan S R 3 dengan S = {(a, b, ) a, b R} merupakan submodul di R 3, karena apabila diambil sebarang (a, b, ), (x, y, ) S dan r R, maka diperoleh: (a, b, ) (x, y, ) = (a x, b y, ) S dan r(a, b, ) = (ra, rb, ) S. Misalkan M merupakan modul atas R dan S 1, S 2 merupakan submodul dari M. Didefinisikan jumlahan dari submodul S 1 dan S 2 adalah

11 himpunan S 1 +S 2 = {x+y x S 1 dan y S 2 }. Seperti halnya pada grup, pada modul dapat ditunjukkan bahwa irisan dan jumlahan dari dua submodul juga membentuk submodul. Lemma 1.3.4. Diberikan modul M atas ring R. Jika S 1 dan S 2 merupakan submodul di M, maka: 1. S 1 S 2 merupakan submodul di M. 2. S 1 + S 2 merupakan submodul di M. Bukti. 1. Jelas bahwa S 1 S 2 bukan merupakan himpunan kosong, karena S 1 dan S 2 masing-masing merupakan submodul di M. Diambil sebarang r R dan a, b S 1 S 2, maka a, b S 1 dan a, b S 2. Karena S 1 dan S 2 merupakan submodul di M maka memenuhi a b S 1 dan a b S 2. Akibatnya, diperoleh a b S 1 S 2. Karena S 1 dan S 2 merupakan submodul di M maka memenuhi ra S 1 dan ra S 2. Dari sini berakibar ra S 1 S 2. Jadi terbukti bahwa S 1 S 2 merupakan submodul di M. 2. Jelas bahwa S 1 + S 2 bukan merupakan himpunan kosong, karena S 1 dan S 2 masing-masing merupakan submodul di M. Diambil sebarang r R dan a + b, x + y S 1 + S 2. Karena S 1 dan S 2 merupakan submodul di M maka memenuhi a x S 1 dan b y S 2. Akibatnya, diperoleh (a+b) (x+y) = (a x)+(b y) S 1 + S 2. Selanjutnya, karena S 1 dan S 2 merupakan submodul di M maka memenuhi ra S 1 dan rb S 2. Akibatnya, diperoleh r(a + b) = ra + rb S 1 + S 2. Jadi, terbukti bahwa S 1 + S 2 merupakan submodul di M. Berdasarkan lemma tersebut, dapat digeneralisasi bahwa irisan serta jumlahan tak hingga banyak submodul juga membentuk submodul.

12 Lemma 1.3.5. Diberikan modul M atas ring R. Jika S α merupakan submodul di M untuk setiap α Λ, maka: 1. 2. α Λ α Λ S α merupakan submodul di M. S α merupakan submodul di M. 1.4. Submodul Yang Dibangun Oleh Suatu Himpunan Jika diberikan M modul atas R dan himpunan X M, maka X bisa merupakan submodul di M atau X bukan merupakan submodul di M. Jika X bukan merupakan submodul di M, ternyata bisa dibentuk submodul yang memuat X yakni minimal adalah modul M itu sendiri. Namun, modul M merupakan submodul terbesar dan submodul yang trivial. Oleh karena itu, muncul pertanyaan bagaimana mencari submodul terkecil yang memuat X. Berikut diberikan langkah-langkah mencari submodul terkecil yang memuat X. a). Dikumpulkan semua submodul yang memuat X. Kemudian dibentuk himpunan: S X = {S i S i submodul dan X S i } = {M, S 1, S 2,...} b). Dibentuk irisan dari semua submodul di dalam S X, yaitu: S i = M S 1 S 2... S i S X Berdasarkan Lemma 1.3.5 diperoleh bahwa S i merupakan S i S X submodul di M. Karena X S i S i untuk setiap S i S i S X S X, maka diperoleh bahwa S i merupakan submodul terkecil S i S X yang memuat X.

13 Selanjutnya, muncul pertanyaan bagaimanakah bentuk elemenelemen di dalam S i? Dimisalkan X = {x 1, x 2,..., x l }. S i S X Jelas elemen-elemen dari X berada di S i, karena X S i S X S i. Dengan demikian, diperoleh x 1, x 2,..., x l S i. S i S X S i S X Mengingat S i submodul atas R, maka untuk setiap r i R S i S X diperoleh r i x i juga berada di S i. Oleh karena itu, untuk S i S X setiap r i R dan x i X diperoleh r i x i S i. S i S X Mengingat S i submodul dan r i x i S i, maka diperoleh l r i x i juga termuat di dalam S i. S i S X S i S X i=1 S i S X Dengan demikian, diperoleh untuk setiap r i R dan x i X memenuhi l r i x i S i. i=1 S i S X Jika semua bentuk l r i x i dengan r i R dan x i X dikumpulkan i=1 menjadi satu, yakni dalam himpunan X = { l r i x i r i R dan x i i=1 X}, maka akan diperoleh suatu teorema sebagai berikut. Teorema 1.4.1. Diberikan modul M atas ring R serta himpunan X M. Jika S X = {S i S i submodul dan X S i }, maka diperoleh S i S X S i = X. Dari sini, diperoleh bahwa submodul terkecil yang memuat X tidak lain merupakan himpunan semua kombinasi linear dari elemenelemen di dalam X, dinotasikan dengan X. Jelas bahwa X M. Jika X = M, maka munculah definisi modul yang dibangun oleh suatu himpunan sebagai berikut.

14 Definisi 1.4.2. Diberikan modul M atas ring R dan himpunan X M. Jika X = M, maka M disebut modul yang dibangun oleh X. Untuk memperjelas berikut diberikan contoh submodul yang dibangun oleh suatu himpunan. Contoh 1.4.3. Diberikan Z sebagai Z-modul dan himpunan bagian X = {2, 4, 6} di Z. Karena submodul di Z berbentuk nz untuk suatu n N, maka submodul-submodul dari Z yang memuat himpunan X adalah submodul 2Z dan Z sendiri. Akibatnya, diperoleh submodul yang dibangun oleh X adalah submodul 2Z Z = 2Z. Lebih lanjut, jika diberikan modul M atas ring R serta submodul S 1 dan S 2 di M maka S 1 S 2 belum tentu membentuk submodul di M. Dapat ditunjukkan bahwa S 1 S 2 = S 1 + S 2, sehingga S 1 + S 2 merupakan submodul terkecil yang memuat S 1 S 2. Dari pendefinisian modul yang dibangun oleh suatu himpunan, berikut diberikan definisi modul siklik. Definisi 1.4.4. Diberikan modul M atas ring R dan elemen a M. Jika a = M, maka M disebut modul siklik. Contoh 1.4.5. Modul Z sebagai Z-modul merupakan modul siklik karena Z = 1. 1.5. Jumlah Langsung Jika diberikan modul M atas ring R serta submodul S 1 dan S 2 di M, maka jelas bahwa S 1 +S 2 M tetapi belum tentu berlaku S 1 +S 2 = M. Selain itu, diketahui juga bahwa {} S 1 S 2 tetapi belum tentu S 1 S 2 = {}. Hal inilah yang mengantarkan kita untuk mendefinisikan jumlah langsung suatu modul. Jika S 1 dan S 2 merupakan submodul-submodul di M dengan sifat S 1 +S 2 = M dan S 1 S 2 = {}, maka modul M disebut sebagai jumlah

15 langsung (direct sum) dari S 1 dan S 2 dan biasa dinotasikan dengan M = S 1 S 2. Adapun kelebihan M = S 1 S 2 adalah untuk setiap m M terdapat dengan tunggal s 1 S 1 dan s 2 S 2 sedemikian hingga memenuhi m = s 1 + s 2. Secara umum, jika S 1, S 2,..., S k masing-masing merupakan submodul di M, maka M disebut jumlah langsung dari S 1, S 2,..., S k (dinotasikan dengan M = S 1 S 2... S k ) jika: a). M = S 1 + S 2 +... + S k b). S i ( j i S j ) = {}, untuk setiap i = 1, 2,..., k. Selanjutnya, kelebihan M = S 1 S 2... S k adalah untuk setiap m M terdapat dengan tunggal s i S i sedemikian hingga memenuhi m = k s i. i=1 Dari pendefinisian jumlah langsung suatu modul, berikut diberikan definisi dari submodul komplemen beserta contohnya. Definisi 1.5.1. Diberikan modul M atas ring R dan submodul K di M. Submodul K disebut komplemen pada M jika dan hanya jika terdapat submodul H di M sehingga memenuhi K H = M. Contoh 1.5.2. Pada Z 6Z sebagai modul faktor atas dirinya sendiri, submodul K = { + 6Z, 2 + Z, 4 + Z} merupakan komplemen pada Z 6Z, karena terdapat submodul H = { + 6Z, 3 + 6Z} sehingga: K + H = Z 6Z Akibatnya, diperoleh K H = Z 6Z. dan K H = { + 6Z}. 1.6. Modul Faktor

16 Modal dalam pembentukan modul faktor adalah modul M atas ring R dan submodul S di M. Mengingat S merupakan submodul di M maka (S, +) merupakan subgrup di dalam grup Abelian (M, +). Berarti S merupakan subgrup normal di M. Oleh karena itu, terbentuk grup faktor ( M S, +) yang juga merupakan grup Abelian. Selanjutnya, muncul pertanyaan apakah dapat dibentuk operasi : R M S M S sedemikian hingga M S juga merupakan modul atas ring R. Diambil sebarang r R dan m = m + S M S, maka diperoleh: r m = r (m + S) = rm + S = rm M S

17 Dapat ditunjukkan bahwa operasi di atas well-defined dan M S merupakan R-modul yang selanjutnya disebut dengan modul faktor dari submodul S di M. Berikut diberikan beberapa contoh modul faktor. Contoh 1.6.1. Diberikan Z sebagai Z-modul dan submodul 6Z di Z. Dapat dibentuk grup faktor Z 6Z = {+6Z, 1+6Z, 2+6Z, 3+6Z, 4+ 6Z, 5 + 6Z}. Jelas bahwa grup faktor Z 6Z merupakan grup Abelian. Dapat ditunjukkan bahwa grup Abelian Z 6Z merupakan modul atas Z terhadap operasi pergandaan skalar r(a + 6Z) = (ra) + 6Z, untuk setiap r Z dan a + 6Z Z 6Z. Lebih lanjut, grup Abelian Z 6Z disebut modul faktor dari submodul 6Z di Z. Contoh 1.6.2. Diberikan ring R dan R-modul R[X]. Jika P merupakan himpunan polinomial di R[X] dengan bentuk konstan nol, maka P jelas merupakan submodul di R[X]. Setiap elemen di dalam modul faktor R[X] P dapat dinyatakan dengan (a + a 1 X + a 2 X 2 +... + a n X n ) + P. Namun, karena a 1 X + a 2 X 2 +... + a n X n P maka setiap elemen di dalam modul faktor R[X] P dinyatakan dengan a + P dengan a R. Selanjutnya, operasi penjumlahan dan pergandaan skalar di dalam R[X] P dinyatakan sebagai berikut: (a + P ) + (b + P ) = (a + b) + P dan r(a + P ) = ra + P untuk setiap r R dan a + P, b + P R[X] P. 1.7. Latihan Soal

18 (1). Tunjukkan bahwa grup Abelian (R 3, +) merupakan modul kiri atas ring matriks ( M 3 3 (R), +,. ) terhadap operasi pergandaan skalar: : M 3 3 (R) R 3 R 3 (A, v) A v untuk setiap A M 3 3 (R) dan v R 3! (2). Tunjukkan bahwa grup Abelian (R 3, +) dengan { ( R 3 ) } = x1 x 2 x 3 x 1, x 2, x 3 R merupakan modul kanan atas ring matriks ( M 3 3 (R), +,. ) terhadap operasi pergandaan skalar: : M 3 3 (R) R 3 R 3 (A, v) v A untuk setiap A M 3 3 (R) dan v R 3! (3). Tunjukkan bahwa grup Abelian (M m n, +) merupakan modul kiri atas ring M m m serta merupakan modul kanan atas ring M n n! (4). Diberikan R-modul M, m M, dan r R. Buktikan bahwa r =, m =, dan (rm) = ( r)m = r( m)! (5). Diberikan M merupakan modul atas ring R serta submodul S 1 dan S 2 di M. Tunjukkan bahwa: a). S 1 S 2 belum tentu merupakan submodul di M! b). S 1 + S 2 = S 1 S 2! (6). Buktikan Lemma 1.3.5! (7). Diberikan R-modul M serta submodul A, B, C di M. a). Buktikan bahwa A + B = {a + b a A, b B} merupakan submodul di M!

19 b). Jika A C, buktikan bahwa A + (B C) = (A + B) C! (8). Diberikan R-modul M dan a M. Buktikan bahwa himpunan T = {ra + na r R, n Z} merupakan submodul di M! (9). Diberikan modul M atas ring R dan ideal I di R. Buktikan bahwa himpunan: { n } IM = a i m i n N, a i I, m i M i=1 merupakan submodul di M! (1). Diberikan modul M atas ring R. Jika N merupakan ( submodul ) di M dan I merupakan ideal di R, buktikan bahwa I M N = (IM + N) N! (11). Buktikan bahwa jika M merupakan R-modul yang dibangun secara hingga dan N submodul di M, maka modul faktor M N juga dibangun secara hingga! (12). Diberikan Z sebagai Z-modul. a). Tunjukkan 6Z merupakan submodul di Z! b). Deskripsikan elemen-elemen di dalam modul faktor Z 6Z atas ring Z! c). Berikan salah satu submodul S di dalam Z 6Z atas Z yang tidak trivial! d). Deskripsikan modul faktor (Z6Z) S sebagai modul atas Z untuk S pada soal c) di atas!