واقعیتهای کلیدی
۱. عناصر پوچتوان در حلقهٔ حاصلضرب. در R×S داریم (r,s)n=(rn,sn)، پس
N(R×S)=N(R)×N(S),
که در آن N مجموعهٔ عناصر پوچتوان (نیلرادیکال، که در حلقهٔ جابهجایی یک ایدئال است) را نشان میدهد. بنابراین تعدادها در هم ضرب میشوند.
۲. عناصر پوچتوان در Zn. بنویسید n=p1a1⋯pkak و قرار دهید rad(n)=p1p2⋯pk (رادیکال، یعنی حاصلضرب عوامل اول متمایز). آنگاه
xˉm≡0(modn) for some m ⟺ rad(n)∣x.
در واقع n∣xm ایجاب میکند که هر pi عدد x را بشمارد؛ برعکس، اگر rad(n)∣x باشد آنگاه xmaxai بر n بخشپذیر است. بنابراین
N(Zn)=rad(n)Zn,∣N(Zn)∣=rad(n)n.
بهکارگیری
عامل Z24: 24=23⋅3، پس rad(24)=2⋅3=6 و
N(Z24)={0,6,12,18},∣N(Z24)∣=624=4.
وارسی: 62=36≡12، 63=216=9⋅24≡0(mod24). ✔
عامل Z9: 9=32، پس rad(9)=3 و
N(Z9)={0,3,6},∣N(Z9)∣=39=3.
وارسی: 32=9≡0، 62=36≡0(mod9). ✔
ضرب کردن:
∣N(Z24×Z9)∣=4⋅3=12.
پس پاسخ گزینهٔ ۴ است.
وارسی متقابل با قضیهٔ باقیماندهٔ چینی
بنا بر قضیهٔ باقیماندهٔ چینی Z24≅Z8×Z3، پس
Z24×Z9≅Z8×Z3×Z9.
تعداد عناصر پوچتوان: 8/2=4 در Z8، 3/3=1 (تنها 0) در میدان Z3، و 9/3=3 در Z9، که 4⋅1⋅3=12 میدهد — همان عدد.
نکتهٔ کنکوری: در Zn تعداد عناصر پوچتوان دقیقاً n/rad(n) است، یعنی تعداد مضربهای هستهٔ خالی از مربع n؛ و برای یک حاصلضرب متناهی، تعدادها بهسادگی در هم ضرب میشوند، زیرا یک چندتایی پوچتوان است اگر و تنها اگر هر مؤلفهٔ آن پوچتوان باشد.
تلهٔ رایج: عناصر پوچتوان را با مقسومعلیههای صفر اشتباه نگیرید. Z24 مقسومعلیههای صفر فراوانی دارد (مثلاً 8⋅3=0 اما 8 پوچتوان نیست، چون 8=23 عامل اول 3 را ندارد)، و در حلقهٔ حاصلضرب، (1,0) مقسومعلیه صفر است ولی پوچتوان نیست — شمردن مقسومعلیههای صفر در اینجا عددی بهمراتب بزرگتر میداد.