近世代数:伽罗瓦理论及其拓展
域扩张
设想你手头只有有理数,却很想写下 sqrt(2),可它并不在有理数里。于是你构造一个更大的数系,包含全部有理数,再加上 sqrt(2) 以及由它们经过加、减、乘、除所能得到的一切。这个更大的数系就是有理数域的一个域扩张:一个把你原来的域原封不动地装在里面的更大的域。
严格地说,若 K 是一个域,而更大的域 L 包含 K(且加法、乘法相同),就称 L 是 K 的域扩张,常记作 L/K(读作“L 在 K 之上”——这并不是除法)。K 称为基域,L 称为扩域。关键在于 L 给了你余地,去求解那些 K 中无法求解的方程,或容纳 K 中没有的数。
域扩张是伽罗瓦理论的核心对象。通过衡量 L 比 K 大了多少,以及 L 拥有哪些保持 K 不动的对称性,我们就把关于方程的问题转化为关于群的问题。后面几乎所有内容都是这一个想法的精细化:先把域扩大,再研究这次扩大。
复数 C 是实数 R 的域扩张:每个复数都形如 a + b·i,其中 a、b 为实数,因此 C 包含 R,并添加了满足 i^2 = -1 的新元素 i。
C/R 是一个 2 次域扩张。
L/K 中的斜杠只是“L 是 K 的扩张”的记号——切勿读作商。扩张的大小通过把 L 看成 K 上的向量空间来衡量(其维数就是次数)。
又称
另见