深入伽罗瓦理论

作为置换群的伽罗瓦群

伽罗瓦群抽象地说是一个域自同构群,但它有一张鲜活的具体面孔:每个自同构不过是把定义多项式的根彼此搅动。于是伽罗瓦群作为这有限多个根的置换群而作用——这是伽罗瓦最初的图景,至今仍是思考它最具计算性的方式。

精确地说,设 f 是 K 上的可分多项式,在分裂域 L 中根为 r_1, ..., r_n。每个 sigma 属于 Gal(L/K) 置换这些根(因为它固定 K,故把 f 的根送到 f 的根),而由于这些根生成 L,此置换完全决定 sigma。这给出一个忠实的单同态 Gal(L/K) -> S_n,把伽罗瓦群实现为 n 个文字上的对称群的子群。其像只在重新标记根的意义下确定,即在 S_n 中共轭意义下确定。

两个结构事实使这一图景威力巨大。其一,作用在根上可迁,恰当 f 在 K 上不可约时成立——于是不可约性翻译为可迁性。其二,判别式、预解式以及循环型信息(由 f 模诸素数分解、借助戴德金定理给出)让你能在 S_n 的可迁子群中精确定位伽罗瓦群。这正是人们如何算出,比如 x^5 - x - 1 的伽罗瓦群是 S_5,因而不可由根式求解。

x^3 - 2 在 Q 上的伽罗瓦群是 S_3:复共轭是两个非实根的对换,而一个 3 阶元素轮换全部三个根。

一个不可约三次式给出 S_3 的一个可迁子群,此处即整个 S_3。