深入伽羅瓦理論

作為置換群的伽羅瓦群

伽羅瓦群抽象地說是一個域自同構群,但它有一張鮮活的具體面孔:每個自同構不過是把定義多項式的根彼此攪動。於是伽羅瓦群作為這有限多個根的置換群而作用——這是伽羅瓦最初的圖景,至今仍是思考它最具計算性的方式。

精確地說,設 f 是 K 上的可分多項式,在分裂域 L 中根為 r_1, ..., r_n。每個 sigma 屬於 Gal(L/K) 置換這些根(因為它固定 K,故把 f 的根送到 f 的根),而由於這些根生成 L,此置換完全決定 sigma。這給出一個忠實的單同態 Gal(L/K) -> S_n,把伽羅瓦群實現為 n 個文字上的對稱群的子群。其像只在重新標記根的意義下確定,即在 S_n 中共軛意義下確定。

兩個結構事實使這一圖景威力巨大。其一,作用在根上可遷,恰當 f 在 K 上不可約時成立——於是不可約性翻譯為可遷性。其二,判別式、預解式以及循環型信息(由 f 模諸素數分解、藉助戴德金定理給出)讓你能在 S_n 的可遷子群中精確定位伽羅瓦群。這正是人們如何算出,比如 x^5 - x - 1 的伽羅瓦群是 S_5,因而不可由根式求解。

x^3 - 2 在 Q 上的伽羅瓦群是 S_3:複共軛是兩個非實根的對換,而一個 3 階元素輪換全部三個根。

一個不可約三次式給出 S_3 的一個可遷子群,此處即整個 S_3。