近世代數:伽羅瓦理論及其拓展

有限體

你遇到的大多數體——有理數、實數、複數——都有無窮多個元素。有限體是一個只有有限多個元素的完整數系,但你仍然可以像預期那樣進行加、減、乘、除(除了不能除以零)。最簡單的例子是以一個質數為小時數的鐘錶算術。

確切地說,有限體是元素個數有限的體。一個出色的分類成立:元素個數總是某個質數冪 p^n,對每個這樣的冪恰好存在一個有限體,且任意兩個大小相同的有限體都同構。具有 p^n 個元素的體記作 GF(p^n) 或 F(p^n)——其中 GF 是為紀念伽羅瓦。

最小的有限體是整數模質數 p,其中算術在 p 處循環。更大的、大小為 p^n(n > 1)的有限體,則作為這些體的擴體來建構。有限體不只是趣味擺設:它們支撐著糾錯碼、密碼學以及大量的數位通訊。

含 2 個元素的體 GF(2) = {0, 1},其中 1 + 1 = 0,正是位元的算術。體 GF(4) 有 4 個元素,作為 GF(2) 的 2 次擴張建構而成。

GF(2) 是兩元素的位元體。

不存在元素個數為 6 或 10 的有限體,因為 6 和 10 不是質數冪。任何有限體的乘法群(它的全體非零元素)都是循環群。

又稱
Galois field伽罗瓦域伽羅瓦體