代数数论

数域的判别式

数域在几何上是坐落于实或复空间中的一个整数格,如同任何格一样,它有体积以及“拉伸”程度的概念。判别式是单个整数,它打包了这一几何数据,并且非凡地同时记录下恰好哪些素数分歧。它是数域的算术指纹。

设 O_K 有整基 b_1, ..., b_n,并设 s_1, ..., s_n 是 K 到 C 的 n 个嵌入。判别式为 d_K = det([s_j(b_i)])^2,即嵌入作用于基所成矩阵的行列式之平方。它是与所选基无关的整数,等于迹形式矩阵 [Tr(b_i b_j)] 的行列式。其绝对值是 O_K 作为格的余体积之平方。

判别式的素因子恰好就是在 K 中分歧的素数(戴德金判别定理),故一个素数分歧当且仅当它整除 d_K。闵可夫斯基定理迫使 |d_K| 随次数增长,由此推出 Q 是唯一判别式绝对值为 1 的数域,且只有有限多个判别式有界的数域。

对 Q(sqrt(d))(d 无平方因子),判别式为:若 d ≡ 1 (mod 4) 则为 d,否则为 4d。故 Q(sqrt(5)) 的判别式为 5,而 Q(sqrt(2)) 的判别式为 8,Q(sqrt(-1)) 的判别式为 -4。

2 整除 Q(sqrt(2)) 与 Q(sqrt(-1)) 的判别式而不整除 Q(sqrt(5)) 的判别式,恰恰反映出 2 在前两者中分歧而在第三者中不分歧。