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域自同構


F 的域自同構是一個雙射對映 sigma:F->F,它保留了 F 的所有代數性質,更準確地說,它是一個同構。例如,複共軛C複數)的域自同構,因為

0^_=0
(1)
1^_=1
(2)
a+b^_=a^_+b^_
(3)
ab^_=a^_b^_.
(4)

域自同構固定包含 1 的最小域,在域特徵為零的情況下,這個最小域是 Q,即有理數。

固定較小域 F^'F 的自同構集合,透過複合運算,形成一個,稱為伽羅瓦群,記為 Gal(F/F^')。例如,取 F^'=Q,有理數,以及

F=Q(sqrt(2))
(5)
={a+sqrt(2)b:a,b in Q},
(6)

它是 Q 的一個擴張。那麼,F 的唯一自同構(固定 Q)是 sigma,其中 sigma(a+sqrt(2)b)=a-sqrt(2)bsqrt(2)-sqrt(2)x^2-2 的根,這絕非偶然。基本的觀察是,對於任何自同構 sigma,任何係數在 F^' 中的多項式 p,以及任何域元素 alpha

 sigma(p(alpha))=p(sigma(alpha)).
(7)

所以,如果 alphap 的根,那麼 sigma(alpha) 也是 p 的根。

有理數 Q 形成的域沒有非平凡自同構。稍微複雜一點的是 Q 透過 2^(1/3) (2 的實立方根)的擴張。

 F=Q(2^(1/3))={a+2^(1/3)b+2^(2/3)c:a,b,c in Q}.
(8)

這個擴張沒有非平凡自同構,因為任何自同構都將由 sigma(2^(1/3)) 決定。但如上所述,sigma(2^(1/3)) 的值必須是 x^3-2 的根。由於 F 只有一個這樣的根,自同構必須固定它,也就是說,sigma(2^(1/3))=2^(1/3),因此 sigma 必須是恆等對映


另請參閱

自同構, 擴張域, , 伽羅瓦群

此條目由 託德·羅蘭 貢獻

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引用為

羅蘭,託德。 "域自同構。" 來自 --沃爾夫勒姆網路資源,由 Eric W. Weisstein 建立。 https://mathworld.tw/FieldAutomorphism.html

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