近世代數:伽羅瓦理論及其拓展

自同構

自同構是一個數學結構的對稱性:一種把它的元素重新洗牌、卻讓整個結構看起來和原來一模一樣的方式。就像把正方形旋轉後又落回自身一樣,自同構給元素重新貼標籤,卻保持每一種運算和關係,以致從內部根本看不出有什麼動過。

確切地說,自同構是從一個結構到它自身的同構——一個尊重該結構全部運算的雙射(一一對應且滿)。對於體,自同構是一個雙射 f,對所有 a、b 滿足 f(a + b) = f(a) + f(b) 與 f(a·b) = f(a)·f(b);它自動保持 0 和 1 不動,並與每一種代數運算可交換。

一個結構的全體自同構在複合下構成一個群:兩個對稱性複合得到另一個對稱性,恆等映射是對稱性,且每個自同構都可還原。在伽羅瓦理論中,我們關注保持基體不動的體自同構,而那個對稱性的群正是開啟整個理論的鑰匙。

複共軛,把 a + b·i 映為 a - b·i,是 C 的一個自同構,它保持每個實數不動。它交換 x^2 + 1 的兩個根 i 與 -i,同時保持全部加法與乘法。

複共軛是 C 的一個保持 R 不動的自同構。