代數數論

數域

從普通的有理數出發,添入一個或幾個代數數——比如根號 2,或一個單位根——然後對四則運算取封閉。你便得到一個小巧自足的數的世界,它仍坐落於複數之內,卻比有理數豐富得多。當只添入了有限多新材料時,這個世界就是一個數域。

精確地說,數域 K 是有理數 Q 的一個有限次域擴張:[K : Q] 是一個有限數 n,意指 K 是 Q 上的 n 維向量空間。每個數域都由單個代數數生成(本原元定理),故 K = Q(a),其中代數數 a 的極小多項式次數為 n。數域是超越普通整數進行算術運算的天然舞台。

數域攜帶豐富的結構:一個整數環,扮演 Z 在 Q 中的角色;一個有限的理想類群,度量唯一分解失敗的程度;一個判別式;以及一族到複數中的嵌入。整套代數數論的機器都是為了逐素數地研究這些域而建立的。

Q(i) = {a + bi : a, b 屬於 Q},即高斯有理數,是 Q 上的 2 次數域,由 x^2 + 1 = 0 的一個根生成。其整數環是高斯整數 Z[i]。

因為 [Q(i) : Q] = 2,每個元素都唯一地寫成 1 與 i 的 Q-線性組合。

又稱
algebraic number field代数数域代數數域