Question
upstudy study bank question image url

2. Jika \( R \) adalah sebuah Ring bilangan kompleks dan \( M \) adalah Ring matriks berordo \( 2 \times 2 \). Pemetaan \( \varphi: R \rightarrow M \) didefiniskan oleh \( \varphi(x+y i)=\left[\begin{array}{cc}a & b \\ -b & a\end{array}\right] \) dengan \( (x+y i) \in R \). Tunjukan bahwa \( \varphi \) adalah suatu isomorfisma.

Ask by Rojas Weber. in Indonesia
Jan 21,2025

Real Tutor Solution

Tutor-Verified Answer

Answer

\(\varphi\) adalah isomorfisma antara ring bilangan kompleks \(R\) dan ring matriks \(2 \times 2\) \(M\).

Solution

Untuk menunjukkan bahwa pemetaan \(\varphi: R \rightarrow M\) didefinisikan oleh \(\varphi(x + y i) = \begin{bmatrix} x & y \\ -y & x \end{bmatrix}\) adalah isomorfisma, kita perlu membuktikan bahwa \(\varphi\) adalah homomorfisma ring yang bijektif. Berikut adalah langkah-langkah pembuktiannya: ### 1. **Homomorfisma Ring** Kita harus menunjukkan bahwa \(\varphi\) mempertahankan operasi penjumlahan dan perkalian, serta elemen identitas. #### a. **Penjumlahan** Untuk dua elemen \(z_1 = x_1 + y_1 i\) dan \(z_2 = x_2 + y_2 i\) di \(R\): \[ \varphi(z_1 + z_2) = \varphi((x_1 + x_2) + (y_1 + y_2)i) = \begin{bmatrix} x_1 + x_2 & y_1 + y_2 \\ - (y_1 + y_2) & x_1 + x_2 \end{bmatrix} \] Sementara itu: \[ \varphi(z_1) + \varphi(z_2) = \begin{bmatrix} x_1 & y_1 \\ -y_1 & x_1 \end{bmatrix} + \begin{bmatrix} x_2 & y_2 \\ -y_2 & x_2 \end{bmatrix} = \begin{bmatrix} x_1 + x_2 & y_1 + y_2 \\ -y_1 - y_2 & x_1 + x_2 \end{bmatrix} \] Maka, \(\varphi(z_1 + z_2) = \varphi(z_1) + \varphi(z_2)\). #### b. **Perkalian** Untuk dua elemen \(z_1 = x_1 + y_1 i\) dan \(z_2 = x_2 + y_2 i\) di \(R\): \[ z_1 \cdot z_2 = (x_1 x_2 - y_1 y_2) + (x_1 y_2 + x_2 y_1)i \] Sehingga: \[ \varphi(z_1 \cdot z_2) = \begin{bmatrix} x_1 x_2 - y_1 y_2 & x_1 y_2 + x_2 y_1 \\ - (x_1 y_2 + x_2 y_1) & x_1 x_2 - y_1 y_2 \end{bmatrix} \] Sementara itu: \[ \varphi(z_1) \cdot \varphi(z_2) = \begin{bmatrix} x_1 & y_1 \\ -y_1 & x_1 \end{bmatrix} \begin{bmatrix} x_2 & y_2 \\ -y_2 & x_2 \end{bmatrix} = \begin{bmatrix} x_1 x_2 - y_1 y_2 & x_1 y_2 + y_1 x_2 \\ -y_1 x_2 - x_1 y_2 & x_1 x_2 - y_1 y_2 \end{bmatrix} \] Maka, \(\varphi(z_1 \cdot z_2) = \varphi(z_1) \cdot \varphi(z_2)\). #### c. **Elemen Identitas** Elemen identitas di \(R\) adalah \(1 + 0i\), dan: \[ \varphi(1 + 0i) = \begin{bmatrix} 1 & 0 \\ 0 & 1 \end{bmatrix} \] Yang merupakan elemen identitas di \(M\). ### 2. **Bijektivitas** Untuk menunjukkan bahwa \(\varphi\) adalah bijektif, kita harus menunjukkan bahwa \(\varphi\) adalah injektif dan surjektif. #### a. **Injektif** Misalkan \(\varphi(z_1) = \varphi(z_2)\), dimana \(z_1 = x_1 + y_1 i\) dan \(z_2 = x_2 + y_2 i\). Maka: \[ \begin{bmatrix} x_1 & y_1 \\ -y_1 & x_1 \end{bmatrix} = \begin{bmatrix} x_2 & y_2 \\ -y_2 & x_2 \end{bmatrix} \] Dari sini, kita peroleh \(x_1 = x_2\) dan \(y_1 = y_2\), sehingga \(z_1 = z_2\). Oleh karena itu, \(\varphi\) adalah injektif. #### b. **Surjektif** Ambil sembarang matriks \(A = \begin{bmatrix} a & b \\ c & d \end{bmatrix} \in M\). Untuk \(A\) berada dalam citra \(\varphi\), harus ada \(z = x + y i \in R\) sehingga: \[ A = \begin{bmatrix} x & y \\ -y & x \end{bmatrix} \] Hal ini mensyaratkan bahwa \(c = -b\) dan \(a = d\). Karena setiap matriks di citra \(\varphi\) memenuhi kondisi ini, dan untuk setiap \(a, b \in \mathbb{C}\), terdapat \(z = a + b i \in R\) yang dipetakan ke \(A\), maka \(\varphi\) adalah surjektif. ### 3. **Kesimpulan** Karena \(\varphi\) adalah homomorfisma ring yang bijektif, maka \(\varphi\) adalah isomorfisma ring antara \(R\) (ring bilangan kompleks) dan \(M\) (ring matriks berordo \(2 \times 2\)).

Reviewed and approved by the UpStudy tutoring team

error msg
Explain
Simplify this solution

The Deep Dive

Untuk menunjukkan bahwa \( \varphi \) adalah suatu isomorfisma, kita perlu membuktikan dua hal: bahwa \( \varphi \) adalah homomorfisme (menghormati operasi penjumlahan dan perkalian) dan bahwa \( \varphi \) bijektif (yaitu, injektif dan surjektif). **Homomorfisme:** Untuk penjumlahan, misalkan \( z_1 = x_1 + y_1 i \) dan \( z_2 = x_2 + y_2 i \) di \( R \): \[ \varphi(z_1 + z_2) = \varphi((x_1 + x_2) + (y_1 + y_2)i) = \begin{bmatrix} x_1 + x_2 & y_1 + y_2 \\ -(y_1 + y_2) & x_1 + x_2 \end{bmatrix} \] Sedangkan, \[ \varphi(z_1) + \varphi(z_2) = \begin{bmatrix} x_1 & y_1 \\ -y_1 & x_1 \end{bmatrix} + \begin{bmatrix} x_2 & y_2 \\ -y_2 & x_2 \end{bmatrix} = \begin{bmatrix} x_1 + x_2 & y_1 + y_2 \\ -(y_1 + y_2) & x_1 + x_2 \end{bmatrix} \] Jadi, \( \varphi(z_1 + z_2) = \varphi(z_1) + \varphi(z_2) \). Untuk perkalian, kita punya: \[ \varphi(z_1 z_2) = \varphi((x_1 + y_1 i)(x_2 + y_2 i)) = \varphi((x_1 x_2 - y_1 y_2) + (x_1 y_2 + x_2 y_1)i) = \begin{bmatrix} x_1 x_2 - y_1 y_2 & x_1 y_2 + x_2 y_1 \\ -(x_1 y_2 + x_2 y_1) & x_1 x_2 - y_1 y_2 \end{bmatrix} \] Sedangkan: \[ \varphi(z_1) \varphi(z_2) = \begin{bmatrix} x_1 & y_1 \\ -y_1 & x_1 \end{bmatrix} \begin{bmatrix} x_2 & y_2 \\ -y_2 & x_2 \end{bmatrix} = \begin{bmatrix} x_1 x_2 - y_1 y_2 & x_1 y_2 + x_2 y_1 \\ -(x_1 y_2 + y_2 x_1) & x_1 x_2 - y_1 y_2 \end{bmatrix} \] Maka, \( \varphi(z_1 z_2) = \varphi(z_1) \varphi(z_2) \). **Bijektif:** Pemetaan \( \varphi \) adalah injektif, jika \( \varphi(z_1) = \varphi(z_2) \) maka \( \begin{bmatrix} x_1 & y_1 \\ -y_1 & x_1 \end{bmatrix} = \begin{bmatrix} x_2 & y_2 \\ -y_2 & x_2 \end{bmatrix} \), yang mengarah pada \( x_1 = x_2 \) dan \( y_1 = y_2 \), sehingga \( z_1 = z_2 \). Surjektif, setiap matriks bentuk \( \begin{bmatrix} a & b \\ -b & a \end{bmatrix} \) dapat dihasilkan dari elemen \( a + b i \) di \( R \). Dengan demikian, \( \varphi \) adalah isomorfisma antara \( R \) dan \( M \).

Related Questions

Latest Algebra Questions

Try Premium now!
Try Premium and ask Thoth AI unlimited math questions now!
Maybe later Go Premium
Study can be a real struggle
Why not UpStudy it?
Select your plan below
Premium

You can enjoy

Start now
  • Step-by-step explanations
  • 24/7 expert live tutors
  • Unlimited number of questions
  • No interruptions
  • Full access to Answer and Solution
  • Full Access to PDF Chat, UpStudy Chat, Browsing Chat
Basic

Totally free but limited

  • Limited Solution
Welcome to UpStudy!
Please sign in to continue the Thoth AI Chat journey
Continue with Email
Or continue with
By clicking “Sign in”, you agree to our Terms of Use & Privacy Policy