域论

纯超越扩张

纯超越扩张是“只与形式变量打交道、别无其他”的域论版本。你向基域添加一组完全自由、互不相关的“不定元”,并取一切你能构成的有理表达式。这里没有隐藏的代数:没有元素满足由其他元素强加的任何多项式关系。它是扩大一个域的最干净、最一般的方式,顶上不带任何代数部分。

确切地说,K 的扩张 L 称为纯超越的,若 L = K(S) 对某超越基 S 成立,等价地若 L 与有理函数域 K(x_1, ..., x_n) 是 K 同构的(无限情形则为可数或更多变量的 K)。这里诸变量在 K 上代数无关,所以 K[x_1, ..., x_n] 是一个真正的多项式环,而 L 是它的分式域。

每个扩张都经过一个纯超越部分分解:取一个超越基 S,则 L 在纯超越的 K(S) 上代数。纯超越部分承载全部“自由维数”,代数部分承载其余。一个值得记住的警告:即便 L 在某纯超越子域上代数,L 本身未必纯超越——吕罗特定理仅在基域上超越次数为 1 时挽救此事。

C(x) 与 C(x, y) 在 C 上纯超越,超越次数分别为 1 与 2。相比之下,满足 y^2 = x^3 - x 的 C(x, y) 是超越次数 1 的扩张,但并非纯超越。

有理函数域是纯超越的;正亏格曲线的函数域不是。