商環(或稱剩餘環)是環對一個理想的商結構。
定義
設R為一環,為一雙邊理想。定義下述等價關係
令R/I為其等價類,其中的元素記作a+I,其中a是該元素在R上任一代表元。我們可以在R/I上定義環結構:
(a+I)+(b+I)=(a+b)+I
以上運算是明確定義的(在第二式中須用到I是雙邊理想)。集合R/I配合上述運算稱作R對I的商環。根據定義,商映射是滿的環同態,I為此同態的核。
如果R含單位元1,則1+I是R/I的單位元。
註:若條件弱化為I是左(或右)理想,上述兩式仍可賦予集合R/I左(或右)R-模結構。
例子
最平凡的例子是I=(0),I=R,此時分別得到R/I=R,R/I=(0)。
取,商環可視為模運算的代數框架,其中的元素即模n的剩餘類。
商環是構造代數擴張的主要工具。例如取實係數多項式環,,則商環與複數域同構(考慮映射)。一般而言,設F為一個域,為F上的不可約多項式,則商環F[X]/p(X)的意義在於抽象地在F上加進p(X)的一個根。
性質
商環由下述泛性質唯一決定(至多差一個同構):
設為商同態;對任何環同態,若,則存在唯一的同態,使得。
事實上,若更設Ker(φ)=(0),則是單射。準此,R的同態像無非是R的商環。
理想的性質常與其商環相關,例如當R是交換含么環時,I是素理想(或極大理想)若且唯若R/I是整環(或域);R中包含I的理想一一對應於R/I中的所有理想,此對應由商映射的逆像給出。