深入伽罗瓦理论

线性不交扩张

一个域的两个扩张称为线性不交的,当它们除基域之外不共享任何隐藏的代数关系——它们是“独立的方向”。于是把它们合并既不损失什么也不重复什么:维数直接相乘,正如独立向量空间之积的维数是各维数之积。

形式地说,设 L 与 M 是 K 的两个扩张,位于一个公共域内。称它们在 K 上线性不交,若 L 的任一 K-基在 M 上仍线性无关(等价地,自然映射 L tensor_K M -> LM 是单射,从而把张量积与合成域等同)。对有限扩张,一个干净的推论是次数公式 [LM : K] = [L : K] 乘以 [M : K];事实上,在适当的可分性假设下,对有限扩张而言线性不交等价于次数恰好相乘。

一个有用的充分条件:若 L/K 是伽罗瓦的,M/K 是同一闭包内的任意扩张,则 L 与 M 在 K 上线性不交当且仅当 L cap M = K,此时 Gal(LM/M) 通过限制同构于 Gal(L/K)。需注意:对一般(非伽罗瓦)扩张,仅有 L cap M = K 不足以迫使线性不交——立方根的例子(两个非伽罗瓦的三次域可在 Q 中相交却无法干净地相乘次数)是标准的告诫。

Q(sqrt(2)) 与 Q(sqrt(3)) 在 Q 上线性不交:它们的交是 Q,且 [Q(sqrt(2), sqrt(3)) : Q] = 2 x 2 = 4。

独立的二次扩张使次数相乘,得到 4 次合成域。