切博塔列夫密度定理是代數數論中一個複雜的定理,它給出了數域 的素理想的漸近公式,這些素理想在
的代數擴張
中以某種方式分裂。當基域是有理數域
時,該定理變得簡單得多。
設 是一個首一的 不可約多項式,其次數為
,且具有整數係數,根為
,設
,設
為
的正規閉包,並設
為
的一個劃分
,即一組正整數
的有序集合,其中
。如果一個素數不除以
的判別式,則稱該素數是(在數域
上)非分歧的。設
表示非分歧素數的集合。考慮非分歧素數的集合
,對於這些素數,
模
分解為
,其中
模
是不可約的,且次數為
。 同樣定義
中素數的密度
如下
現在考慮數域 的伽羅瓦群
。由於這是對稱群
的一個子群,
的每個元素都可以表示為
個字母的排列,而排列又可以唯一地表示為不相交輪換的乘積。現在考慮
的元素集合,
由長度為
,
, ...,
的不相交輪換組成。那麼
。
作為一個例子,設 ,所以
且
,其中
是本原單位根。由於
的判別式為
,因此唯一的分歧素數是 2 和 3。
設 為一個非分歧素數。那麼
有一個根(模
)當且僅當 2 有一個立方根(模
),這發生在
(mod 3) 或
(mod 3) 且 2 的乘法階模
整除
時。第一種情況發生在所有非分歧素數的一半中,第二種情況發生在所有素數的六分之一中。在第一種情況下,2 有一個唯一的立方根模
,所以
分解為一個線性因子和一個不可約二次因子模
的乘積。在第二種情況下,2 有三個不同的立方根模
,所以
有三個線性因子模
。在剩餘的情況下,這種情況發生在所有非分歧素數的三分之一中,
模
是不可約的。現在考慮
的對應元素。第一種情況對應於 2-輪換和 1-輪換(恆等元)的乘積,其中有三個,或
元素的一半,第二種情況對應於三個 1-輪換的乘積,或恆等元,其中只有一個元素,或
元素的六分之一,剩餘的情況對應於 3-輪換,其中有兩個,或
元素的三分之一。由於在這種情況下
,切博塔列夫密度定理對於這個例子成立。
切博塔列夫密度定理通常可以用於確定給定次數為 的不可約多項式
的伽羅瓦群。為此,計數到指定界限的非分歧素數的數量,對於這些素數,
以某種方式分解,然後將結果與
的每個傳遞子群中具有相同迴圈結構的元素的比例進行比較。Lenstra 提供了一些關於此過程的很好的例子。