代數數論

類數

如果說理想類群是對唯一分解失敗方式的精確診斷,那麼類數就是最重要的頭條統計量:到底有多少個不同的理想類?當它等於 1 時,整數環的分解與普通整數一樣美好;當它很大時,算術也相應地更狂野。

數域 K 的類數 h_K 是其理想類群 Cl(O_K) 的階。它總是一個有限正整數,這一定理因閔可夫斯基界而變得可計算:該界保證每個理想類都含有一個小範數的代表元,從而把計算化為有限搜索。類數等於 1 當且僅當 O_K 是主理想整環。

類數神秘而被深入研究。高斯猜想每個類數的虛二次域只有有限多個,最終對 h = 1 得到證明(恰有九個),並由戈德費爾德、格羅斯與扎吉爾在一般情形得證。解析類數公式透過戴德金 zeta 函數在 s = 1 處的留數表達 h_K,把類數與 L-函數聯繫起來。

Q(sqrt(-1))、Q(sqrt(-2))、Q(sqrt(-3))、Q(sqrt(-7)) 的類數皆為 1,而 Q(sqrt(-5)) 的類數為 2,Q(sqrt(-23)) 的類數為 3。

九個類數為 1 的虛二次域對應於判別式 -3, -4, -7, -8, -11, -19, -43, -67, -163。