近世代数:伽罗瓦理论及其拓展
伽罗瓦理论基本定理
在一个伽罗瓦扩张内部,通常在基域与顶层之间堆叠着许多中间域——而在它的伽罗瓦群内部又有许多子群。基本定理断言:这两个集合彼此是完美的镜像:每个中间域恰好对应一个子群,反之亦然,构成一部整洁可逆的字典。
确切地说,对伽罗瓦群为 G 的有限伽罗瓦扩张 L/K,在满足 K ⊆ F ⊆ L 的诸域 F 与 G 的诸子群 H 之间,存在一个一一的、保持包含关系反序的对应。对域 F,指派保持 F 不动的那个自同构子群;对子群 H,指派它的不动域。更大的域对应更小的子群,这正是“反序”的含义。
这部字典还带有额外结构:L 在某中间域上的次数等于其对应子群的阶;而一个中间域本身是 K 的正规(伽罗瓦)扩张,当且仅当它对应的子群是 G 的正规子群——此时较小的伽罗瓦群是一个商群。这正是伽罗瓦理论几乎所有应用背后的引擎。
对 Q(sqrt(2), sqrt(3))/Q,伽罗瓦群的阶为 4(克莱因四元群)。它的三个 2 阶子群恰好对应三个中间域 Q(sqrt(2))、Q(sqrt(3)) 与 Q(sqrt(6))。
子群与中间域一一对应。
另见