(問題) 複素数体 C 上の2次全行列環 R = M2(C) の両側イデアルを全て求めよ。

(考察) 単位イデアル R と 零イデアル O は R の両側イデアルです。
この2つしかないことを示しましょう。
(解答) R の両側イデアル I が零イデアルでなければ、 零行列ではない行列 A を含みます。

A =
ab
cd
E1 =
10
00
E2 =
00
01
T =
01
10

E1, E2, T は R の元で  A は R の両側イデアル I の元なので、
E1AE1 =
a0
00
E1AE2 =
0b
00
E2AE1 =
00
c0
E2AE2 =
00
0d
は全て I の元です。
a が 0 でない場合は 1/a 倍の単位行列をかけた B、
さらに T を 右、左、左右からかけた行列も全て I の元です。

B =
10
00
BT =
01
00
TB =
00
10
TBT =
00
01

したがって、任意の2次正方行列 X
X =
xy
zw

に対して、 X = xE B + yE TB + zE BT + wE TBT も I の元となり、I = R を得ます。

b,c,d が 0 でない場合も同様に I = R が得られます。

したがって、 R の両側イデアルは零イデアルと単位イデアルだけであることが示せました。