深入伽羅瓦理論

不動域

設想一群對稱變換在攪動一個域中的元素。有些元素被挪來挪去;另一些則無論你施加哪個對稱變換都紋絲不動。那些永不移動的元素構成了不動域——所有對稱變換都一致同意不去觸碰的「不變核心」。

形式地說,設 L 是一個域,H 是 L 的一個自同構群。H 的不動域常記作 L^H,是所有滿足 sigma(x) = x(對每個 sigma 屬於 H)的 x 屬於 L 的集合。由於自同構保持加法、乘法和求逆,這個集合對這些運算封閉,故 L^H 是 L 的一個子域,且包含素域。整套伽羅瓦理論的機制正是建立在子群 H 與其不動域 L^H 之間的來回穿梭之上。

不動域會反轉包含關係:更大的對稱群施加更多約束,因而固定的元素更少,給出更小的不動域。在最乾淨的情形下(阿廷定理),若 H 有限,則 L 在 L^H 上是伽羅瓦的,伽羅瓦群恰為 H,且 [L : L^H] = |H|。正是這一點使伽羅瓦對應成為真正的雙射,而非鬆散的配對。

在 L = Q(sqrt(2)) 中,群 H = {id, sigma}(其中 sigma(sqrt(2)) = -sqrt(2))的不動域為 L^H = Q,因為 a + b*sqrt(2) 不動當且僅當 b = 0。

共軛恰好固定有理數。

又稱
invariant field固定域固定域