主題
Search

有限域


有限域是一個具有有限域序(即,元素數量)的,也稱為伽羅瓦域。有限域的階總是素數素數(Birkhoff 和 Mac Lane 1996)。對於每個素數冪,都存在恰好一個(通常的警告是“恰好一個”意味著“直到同構為止恰好一個”)有限域 GF(p^n),在當前用法中通常寫作 F_(p^n)

GF(p) 稱為階為 p素域,並且是模 p剩餘類,其中 p 個元素表示為 0, 1, ..., p-1。GF(p) 中的 a=ba=b (mod p) 具有相同的含義。但是請注意,在模 4 的中,2×2=0 (mod 4),因此 2 沒有倒數,並且模 4 的與具有四個元素的有限域不同。因此,為了清晰起見,有限域表示為 GF(p^n),而不是 GF(k),其中 k=p^n

有限域 GF(2) 由元素 0 和 1 組成,它們滿足以下加法和乘法表。

+01
001
110
×01
000
101

如果有限域 F 的元素子集 S 使用與 F 相同的運算子滿足上述公理,則 S 稱為子域。有限域廣泛用於糾錯碼的研究。

n>1 時,GF(p^n) 可以表示為多項式等價類,這些多項式係數屬於 GF(p)。任何不可約多項式的次數 n 都會產生相同的,直到同構為止。例如,對於 GF(2^3),模數可以取為 x^3+x^2+1x^3+x+1。使用模數 x^3+x+1,GF(2^3) 的元素(寫為 0,x^0x^1,...)可以表示為次數小於 3 的多項式。例如,

x^3=-x-1=x+1
(1)
x^4=x(x^3)=x(x+1)=x^2+x
(2)
x^5=x(x^2+x)=x^3+x^2=x^2-x-1=x^2+x+1
(3)
x^6=x(x^2+x+1)=x^3+x^2+x=x^2-1=x^2+1
(4)
x^7=x(x^2+1)=x^3+x=-1=1=x^0.
(5)

現在考慮下表,其中包含有限域元素的幾種不同表示形式。列分別是冪、多項式表示、多項式表示的係數三元組(向量表示)以及對應於向量表示的二進位制整數(常規表示)。

多項式向量常規
00(000)0
x^01(001)1
x^1x(010)2
x^2x^2(100)4
x^3x+1(011)3
x^4x^2+x(110)6
x^5x^2+x+1(111)7
x^6x^2+1(101)5

第二列中多項式的集合在模 x^3+x+1加法乘法下是封閉的,並且集合上的這些運算滿足有限域的公理。這個特定的有限域被稱為 GF(2) 的 3 次擴充套件域,寫作 GF(2^3),並且域 GF(2) 稱為 GF(2^3) 的基域。如果不可約多項式以這種方式生成所有元素,則它稱為本原多項式。對於任何素數素數 q 和任何正整數 n,都存在次數為 n 的 GF(q) 上的本原不可約多項式。

對於 GF(q) 的任何元素 cc^q=c,並且對於 GF(q) 的任何非零元素 dd^(q-1)=1。存在一個最小的正整數 n,滿足對於 GF(q) 中的某個元素 e 的和條件 e+e+...+e_()_(n times)=0。這個數字稱為有限域 GF(q) 的域特徵域特徵是每個有限域的素數,並且以下是成立的

 (x+y)^p=x^p+y^p
(6)

在特徵為 p 的有限域上。


參見

, 域特徵, 阿達瑪矩陣, 不可約多項式, 本原多項式, , 子域 在 課堂中探索此主題

使用 探索

參考文獻

Ball, W. W. R. 和 Coxeter, H. S. M. 數學娛樂與散文,第 13 版。 紐約: Dover, pp. 73-75, 1987.Birkhoff, G. 和 Mac Lane, S. 現代代數概覽,第 5 版。 紐約: Macmillan, p. 413, 1996.Derbyshire, J. 素數之戀:伯恩哈德·黎曼與數學中最偉大的未解之謎。 紐約: Penguin, pp. 266-268, 2004.Dickson, L. E. 數論史,卷 1:可除性和素性。 紐約: Dover, p. viii, 2005.Dummit, D. S. 和 Foote, R. M. "有限域。" §14.3 在 抽象代數,第 2 版。 Englewood Cliffs, NJ: Prentice-Hall, pp. 499-505, 1998.Lidl, R. 和 Niederreiter, H. 有限域及其應用導論,修訂版。 英國劍橋: Cambridge University Press, 1994.Lidl, R. 和 Niederreiter, H. (Eds.). 有限域,第 2 版。 英國劍橋: Cambridge University Press, 1997.

在 上被引用

有限域

請這樣引用

Weisstein, Eric W. “有限域。” 來自 Web 資源。 https://mathworld.tw/FiniteField.html

主題分類