近世代數:伽羅瓦理論及其拓展

正規擴張

正規擴張是一種沒有「只抓到一半」的根的擴張。規則是全有或全無:如果基體上某個不可約多項式只要偷偷把哪怕一個根帶進擴張,那麼這個擴張就被迫包含該多項式的全部根。沒有任何一個根被孤零零地落在外面。

確切地說,代數擴張 L/K 稱為正規擴張,如果 K[x] 中每個在 L 中至少有一個根的不可約多項式都在 L 上完全分裂為一次因式。等價地,L 是某族多項式在 K 上的分裂體。所以正規性恰好是「對同胞根封閉」這一條件。

正規性是伽羅瓦擴張的兩種成分之一,另一種是可分性。沒有正規性,伽羅瓦群可能太小,看不到全貌,因為某些本應置換根的對稱性無處安放它們的像。把 2 的一個立方根添加到有理數上,是經典的非正規例子:另外兩個(複的)立方根缺席了。

Q(sqrt(2))/Q 是正規的:被帶入的唯一不可約多項式是 x^2 - 2,它的另一個根 -sqrt(2) 已經在內。但 Q(cbrt(2))/Q 不是正規的:x^3 - 2 在那裡有一個根,可它的兩個複根卻缺席。

Q(sqrt(2)) 正規;Q(cbrt(2)) 不正規。