域论
塔定理
假设你分两步往上构造域:从 K 到中间域 M,再从 M 到更大的域 L。塔定理说总次数就是两步次数的乘积。若第一步把规模翻倍,第二步再翻三倍,整段攀登就把它乘以六。逐层叠加域扩张的行为恰如维数相乘,这与你的直觉相符:连续做两次扩大会把它们复合起来。
形式上,对于域 K 包含于 M 包含于 L,有 [L : K] = [L : M] 乘 [M : K],包括任一因子无限的情形。证明很具体:若 {a_i} 是 L 的一组 M 基,{b_j} 是 M 的一组 K 基,则乘积 {a_i b_j} 构成 L 的一组 K 基,于是维数恰好相乘。
这一个恒等式是域论中最常用的工具之一。它迫使次数为 [L:K] 的扩张的任意中间域 M 的次数整除 [L : K],从而立刻排除了,比如,一个次数为 3 的扩张中存在次数为 2 的子域。它是尺规作图不可能性证明背后的引擎,也支撑着伽罗瓦理论的大部分内容。
对于 Q 包含于 Q(sqrt(2)) 包含于 Q(sqrt(2), sqrt(3)):[Q(sqrt(2), sqrt(3)) : Q] = 2 * 2 = 4。
两个二次步骤复合为一个 4 次扩张。
又称
另见