代數數論

整基

向量空間有基:一小列向量,由它們經標量組合可造出每個元素。數域的整數環理應享有同樣有限、剛性的坐標系——但只許用整數係數,而非任意標量。整基恰是這樣一種坐標系,讓我們把域中每個代數整數用一組唯一的普通整數寫出。

設 K 是 n 次數域。整基是 O_K 中一組元素 b_1, ..., b_n,使得 O_K 的每個元素都唯一地寫成 Z-線性組合 m_1 b_1 + ... + m_n b_n,其中 m_i 屬於 Z。這樣的基存在,因為 O_K 是秩為 n 的自由 Z-模;等價地,這些 b_i 既是 K 的 Q-基,又在 Z 上生成 O_K。

不同的整基之間相差一個 GL(n, Z) 中的矩陣,故跡形式的行列式 det([Tr(b_i b_j)]) 與選取無關——它就是 K 的判別式。求整基可能很微妙:它並不總是某個生成元 a 的 {1, a, a^2, ..., a^{n-1}},恰恰在 O_K 嚴格大於 Z[a] 時不是。

對 K = Q(sqrt(5)),由於 5 ≡ 1 (mod 4),整基是 {1, (1 + sqrt(5))/2},而非 {1, sqrt(5)}。由此基算出的判別式為 5,而 Z[sqrt(5)] 會給出更大的值 20。

比值 20/5 = 4 是指標 [O_K : Z[sqrt(5)]] = 2 的平方,說明指標與判別式如何相互作用。

又稱
Z-basis of the ring of integers整数环的 Z-基整數環的 Z-基