體論

不可分擴張

你遇到的大多數體擴張——任何在有理數或有限體之上的——都性態良好:每個元素都是某個根全互異的多項式的根。不可分擴張是病態的反面。它含有一個元素,其極小多項式有重根,使該元素無法乾淨地與它的「代數孿生」區分開來。這類擴張只生存於不完美體的正特徵中,它們正是伽羅瓦理論需要可分性假設的原因。

確切地說,K 的代數擴張 L 不可分,是指 L 中某元素 a 在 K 上不可分,即其極小多項式不是可分多項式——它在代數閉包中有重根。在特徵 p 下,這樣的 a 的極小多項式總形如 g(x^(p^e)),其中 g 可分、e >= 1;純不可分的情形是 a^(p^e) 落在 K 中而 a 不在。

不可分擴張行為古怪:嵌入代數閉包的方式數少於次數所暗示的數目,可分次數是全次數的真因子,且跡形式可能退化。標準例子是 F_p(t) 上的 F_p(t^(1/p)):儘管次數為 p,它到閉包的唯一 K 嵌入卻是恆等映射。

F_2(t) 上的 F_2(t^(1/2)):t^(1/2) 的極小多項式是 x^2 - t = (x - t^(1/2))^2,有重根,故該擴張是次數為 2 的純不可分擴張。

一個只有一個嵌入的純不可分 p 次擴張。

在完美體上根本不存在不可分代數擴張;這本質上就是「完美」的定義。