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域自同构


F 的域自同构是一个双射映射 sigma:F->F,它保留了 F 的所有代数性质,更准确地说,它是一个同构。例如,复共轭C复数)的域自同构,因为

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

域自同构固定包含 1 的最小域,在域特征为零的情况下,这个最小域是 Q,即有理数。

固定较小域 F^'F 的自同构集合,通过复合运算,形成一个,称为伽罗瓦群,记为 Gal(F/F^')。例如,取 F^'=Q,有理数,以及

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

它是 Q 的一个扩张。那么,F 的唯一自同构(固定 Q)是 sigma,其中 sigma(a+sqrt(2)b)=a-sqrt(2)bsqrt(2)-sqrt(2)x^2-2 的根,这绝非偶然。基本的观察是,对于任何自同构 sigma,任何系数在 F^' 中的多项式 p,以及任何域元素 alpha

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

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

有理数 Q 形成的域没有非平凡自同构。稍微复杂一点的是 Q 通过 2^(1/3) (2 的实立方根)的扩张。

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

这个扩张没有非平凡自同构,因为任何自同构都将由 sigma(2^(1/3)) 决定。但如上所述,sigma(2^(1/3)) 的值必须是 x^3-2 的根。由于 F 只有一个这样的根,自同构必须固定它,也就是说,sigma(2^(1/3))=2^(1/3),因此 sigma 必须是恒等映射


另请参阅

自同构, 扩张域, , 伽罗瓦群

此条目由 托德·罗兰 贡献

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引用为

罗兰,托德。 "域自同构。" 来自 MathWorld--沃尔夫勒姆网络资源,由 Eric W. Weisstein 创建。 https://mathworld.net.cn/FieldAutomorphism.html

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