正規擴張是抽象代數中的概念,屬于域擴張中的一類。一個域擴張L/K是正規擴張當且僅當擴域L是多項式環K[X]中的某個多項式的分裂域。布爾巴基學派將這類擴張稱為“準伽羅瓦擴張”。正規擴張是代數擴張的一種。
定義
正規擴張的定義不止一種,以下三個準則都可以刻畫正規擴張,是三個等價的定義。域擴張是正規擴張當且僅當它滿足以下三個等價條件中任意一個:
L是多項式環中的某一族多項式的分裂域。
設K是一個包含了L的K的代數閉包。對于L在K上的每一個嵌入σ,只要它限制在K上的部分是平凡的(即為恒等映射:),那么就有。換句話說,L在K上的每一個K-嵌入σ都是一個L上的K-自同構。
任意一個K[X]上的不可約多項式,只要它在L中有一個根,那么就可以在L[X]分解成一次因式的乘積(或者說全部的根都在L中)。
例子
是的一個正規擴張,因為它是上的多項式的分裂域。然而,并不是的一個正規擴張,因為上的不可約多項式有一個根:在里面,但它的另外兩個根:和都是復數,不在里面。只有在加入了三次單位根:后的擴域才是一個正規擴張。
也可以用正規擴張的第二個定義來證明不是的正規擴張。設域是由所有復代數數生成的擴域,則是的一個代數閉包,并且在里面。另一方面,
并且,如果記是的復根之一,那么映射:
是在上的一個嵌入,并且它限制在上的部分是平凡的(將中元素映射到自己)。但是σ并不是上的自同構。
更一般地,對每一個素數p,域擴張都是的一個正規擴張,擴張的次數是。是上的多項式的分裂域。其中的是任意一個復數p次單位根。
性質
設有域擴張,那么:
1) 如果L是K的正規擴張,并且F是一個子擴張(也就是說有擴張)那么L也是F的正規擴張。
2) 如果L的子域E和F都是K的正規擴張,那么兩者的復合擴張EF(指L的子域中同時包含E和F的最小者)以及兩者的交也都是K的正規擴張。
正規閉包
設有域擴張,那么總存在域擴張,使得是正規擴張。在同構意義上,最小的這樣的擴張是唯一。即是說,其他的域擴張N/L如果使得是正規擴張,那么總存在的子擴張,使得M'同構于M。這個唯一的“最小”正規擴張稱為域擴張的 正規閉包。
如果是有限擴張,那么它的正規閉包也是有限擴張(因此也是有限擴張)。
參考資料 >