近世代數:伽羅瓦理論及其拓展
體擴張
設想你手頭只有有理數,卻很想寫下 sqrt(2),可它並不在有理數裡。於是你建構一個更大的數系,包含全部有理數,再加上 sqrt(2) 以及由它們經過加、減、乘、除所能得到的一切。這個更大的數系就是有理數體的一個體擴張:一個把你原來的體原封不動地裝在裡面的更大的體。
嚴格地說,若 K 是一個體,而更大的體 L 包含 K(且加法、乘法相同),就稱 L 是 K 的體擴張,常記作 L/K(讀作「L 在 K 之上」——這並不是除法)。K 稱為基體,L 稱為擴體。關鍵在於 L 給了你餘地,去求解那些 K 中無法求解的方程式,或容納 K 中沒有的數。
體擴張是伽羅瓦理論的核心對象。透過衡量 L 比 K 大了多少,以及 L 擁有哪些保持 K 不動的對稱性,我們就把關於方程式的問題轉化為關於群的問題。後面幾乎所有內容都是這一個想法的精細化:先把體擴大,再研究這次擴大。
複數 C 是實數 R 的體擴張:每個複數都形如 a + b·i,其中 a、b 為實數,因此 C 包含 R,並添加了滿足 i^2 = -1 的新元素 i。
C/R 是一個 2 次體擴張。
L/K 中的斜線只是「L 是 K 的擴張」的記號——切勿讀作商。擴張的大小透過把 L 看成 K 上的向量空間來衡量(其維數就是次數)。
又稱
另見