近世代数:伽罗瓦理论及其拓展

代数闭包

有些域是“漏”的:你可以写下一个多项式,它的根在这个域里根本找不到。一个域的代数闭包就是一次性堵住所有这种漏洞的结果——一个最小的扩张,在其中每个次数至少为一的多项式终于拥有了它的全部根。一旦置身闭包之中,没有任何多项式能逃过你。

确切地说,域 K 的代数闭包是 K 的一个代数扩张,且它是代数闭的,意即其中每个非常数多项式都完全分解为一次因式。每个域都有代数闭包,且在同构意义下唯一,所以我们说“那个”代数闭包,常记作 K 上加一横。

闭包只由代数元素——K 上多项式的根——构成,因此不添加任何超越数。复数对实数扮演这个角色:代数基本定理说 C 是代数闭的。但 C 并不是有理数的代数闭包;那个闭包是更小的全体代数数构成的域,它不含像 pi 这样的超越数。

C 是 R 的代数闭包:由代数基本定理,每个实系数(乃至复系数)多项式都在 C 上完全分解,而仅仅添加 x^2 + 1 的一个根就已经一步到位。

C 是 R 的代数闭包。