มาตรฐานภาคสนาม
ในทางคณิตศาสตร์นอร์ม(ฟิลด์)คือการแมปแบบเฉพาะอย่างหนึ่งที่กำหนดไว้ในทฤษฎีฟิลด์ซึ่งแมปองค์ประกอบของฟิลด์ ที่ใหญ่กว่า ไปยังฟิลด์ย่อย
คำจำกัดความอย่างเป็นทางการ
ให้Kเป็นฟิลด์ และLเป็นส่วนขยายจำกัด (และด้วยเหตุนี้จึงเป็นส่วนขยายเชิงพีชคณิต ) ของK
ดังนั้น ฟิลด์Lจึงเป็นปริภูมิเวกเตอร์มิติจำกัด เหนือK
การคูณด้วยαซึ่งเป็นสมาชิกของL
- ,
เป็นการแปลงเชิงเส้น K ของปริภูมิเวกเตอร์นี้ไปยังตัวมันเอง
บรรทัดฐานN L ( α ) ถูกกำหนดให้เป็นดีเทอร์มิแนนต์ของแปลงเชิงเส้นนี้[ 1 ]
ถ้าL / Kเป็นส่วนขยายแบบกาโลอิสเราสามารถคำนวณค่าบรรทัดฐานของα ∈ L ได้ โดยใช้ผลคูณของค่าสังยุคกาโลอิส ทั้งหมด ของα :
โดยที่ Gal( L / K )หมายถึงกลุ่มกาโลอิสของL / K [ 2 ] (โปรดทราบว่าอาจมีการซ้ำกันในเงื่อนไขของผลคูณ)
สำหรับฟิลด์ส่วนขยายทั่วไปL / Kและα ที่ไม่เป็นศูนย์ ในLให้σ ( α ), ..., σ ( α ) เป็นรากของพหุนามขั้นต่ำของαเหนือK (รากที่ระบุพร้อมความซ้ำซ้อนและอยู่ในฟิลด์ส่วนขยายบางส่วนของL ); แล้ว
- .
ถ้าL / Kเป็นเมทริกซ์แยกส่วนได้รากแต่ละตัวจะปรากฏเพียงครั้งเดียวในผลคูณ (ถึงแม้ว่าเลขชี้กำลังหรือดีกรี [ L : K ( α )] อาจจะยังมากกว่า 1 ก็ตาม)
ตัวอย่าง
การขยายฟิลด์กำลังสอง
หนึ่งในตัวอย่างพื้นฐานของบรรทัดฐานมาจากส่วนขยายของฟิลด์กำลังสองที่ไหนเป็นจำนวนเต็มที่ไม่มีตัวประกอบกำลังสอง
จากนั้น แผนที่การคูณโดยบนองค์ประกอบเป็น
องค์ประกอบสามารถแสดงได้ด้วยเวกเตอร์
เนื่องจากมีการแยกส่วนผลรวมโดยตรงในฐานะ-ปริภูมิเวกเตอร์
เมทริกซ์ของแล้ว
และบรรทัดฐานคือเนื่องจากเป็นตัวกำหนดของเมทริกซ์นี้
นอร์มของ Q(√2)
พิจารณาฟิลด์ตัวเลข.
กลุ่มกาลัวส์เกินมีคำสั่งและถูกสร้างขึ้นโดยองค์ประกอบที่ส่งมาถึงดังนั้นบรรทัดฐานของเป็น:
ค่ามาตรฐานของสนามสามารถหาได้โดยไม่ต้องใช้กลุ่มกาโลอิสด้วยเช่นกัน
แก้ไข-พื้นฐานของ, พูด:
- .
จากนั้นคูณด้วยตัวเลขส่ง
- ถึงและ
- ถึง.
ดังนั้นตัวกำหนดของ "การคูณด้วย"" คือดีเทอร์มิแนนต์ของเมทริกซ์ที่ส่งเวกเตอร์
- (ซึ่งสอดคล้องกับองค์ประกอบพื้นฐานแรก คือ 1) ถึง,
- (ซึ่งสอดคล้องกับองค์ประกอบพื้นฐานที่สอง กล่าวคือ) ถึง,
เช่น:
ค่าดีเทอร์มิแนนต์ของเมทริกซ์นี้คือ −1
ส่วนขยายฟิลด์รากที่p
ตัวอย่างง่ายๆ อีกประเภทหนึ่งมาจากการขยายฟิลด์ในรูปแบบโดยที่การแยกตัวประกอบเฉพาะของไม่มีเลขยกกำลัง -th สำหรับจำนวนเฉพาะคี่คงที่
แผนที่การคูณโดยขององค์ประกอบคือ
การให้เมทริกซ์
ตัวกำหนดจะให้บรรทัดฐาน
จำนวนเชิงซ้อนบนจำนวนจริง
ค่ามาตรฐานของฟิลด์จากจำนวนเชิงซ้อนไปยังจำนวนจริงส่ง
- x + iy
ถึง
- x 2 + y 2 ,
เนื่องจากกลุ่มกาโลอิสของเกินประกอบด้วยสององค์ประกอบ
- องค์ประกอบเอกลักษณ์และ
- การคอนจูเกชันเชิงซ้อน
และเมื่อนำผลคูณมาจะได้( x + iy )( x − iy ) = x 2 + y 2
ฟิลด์จำกัด
ให้L = GF( q n ) เป็นส่วนขยายจำกัดของฟิลด์จำกัดK = GF( q )
เนื่องจากL / Kเป็นส่วนขยายของ Galois ถ้าαอยู่ในLแล้วค่าปกติของαคือผลคูณของ Galois conjugates ทั้งหมดของαนั่นคือ[ 3 ]
ในการตั้งค่านี้เรามีคุณสมบัติเพิ่มเติม[ 4 ]
คุณสมบัติของบรรทัดฐาน
คุณสมบัติหลายประการของฟังก์ชันบรรทัดฐานใช้ได้กับส่วนขยายจำกัดใดๆ[ 5 ] [ 6 ]
โฮโมมอร์ฟิซึมกลุ่ม
นอร์มN : L * → K * คือโฮโมมอร์ฟิซึมของกลุ่มจากกลุ่มการคูณของLไปยังกลุ่มการคูณของKนั่นคือ
นอกจากนี้ หาก:
- และ
องค์ประกอบที่มีส่วนขยายของฟิลด์
นอกจากนี้ ค่ามาตรฐานยังทำงานได้ดีในหอคอยของสนามต่างๆ :
ถ้าMเป็นส่วนขยายจำกัดของLแล้ว ค่าบรรทัดฐานจากMไปยังKก็คือการประกอบกันของค่าบรรทัดฐานจากMไปยังLกับค่าบรรทัดฐานจากLไปยังKกล่าวคือ
การลดมาตรฐาน
ค่ามาตรฐานขององค์ประกอบในส่วนขยายฟิลด์ใดๆ สามารถลดทอนให้เหลือการคำนวณที่ง่ายขึ้นได้ หากทราบระดับของส่วนขยายฟิลด์นั้นแล้ว นี่คือ
[ 6 ]
ตัวอย่างเช่น สำหรับในการขยายสาขาบรรทัดฐานของเป็น
เนื่องจากระดับของการขยายขอบเขตสนามเป็น.
การตรวจจับหน่วย
สำหรับวงแหวนของจำนวนเต็มของฟิลด์จำนวนพีชคณิตองค์ประกอบหนึ่งถือเป็นหน่วยก็ต่อเมื่อ.
ตัวอย่างเช่น
ที่ไหน
- .
ดังนั้น ฟิลด์ตัวเลขใดๆวงแหวนของจำนวนเต็มประกอบด้วยมีเป็นหน่วยหนึ่ง
คุณสมบัติเพิ่มเติม
ค่ามาตรฐานของจำนวนเต็มพีชคณิตก็เป็นจำนวนเต็มเช่นกัน เนื่องจากมีค่าเท่ากับ (โดยไม่คำนึงถึงเครื่องหมาย) ค่าคงที่ของพหุนามลักษณะเฉพาะ
ในทฤษฎีจำนวนเชิงพีชคณิตเรายังกำหนดบรรทัดฐานสำหรับไอเดียล ด้วย โดยทำในลักษณะที่ว่า ถ้าIเป็นไอเดียลที่ไม่เป็นศูนย์ของO ซึ่งเป็นวงแหวนของจำนวนเต็มของฟิลด์จำนวนKแล้วN ( I ) คือจำนวนของชั้นเศษเหลือใน – กล่าวคือ จำนวนสมาชิกของวงแหวนจำกัด นี้ ดังนั้นค่ามาตรฐานของไอเดียล นี้ จึงเป็นจำนวนเต็มบวกเสมอ
เมื่อIเป็นไอเดียลหลักαO แล้วN ( I ) จะเท่ากับค่าสัมบูรณ์ของนอร์มของQของαโดยที่αเป็นจำนวนเต็มพีชคณิต
ดูเพิ่มเติม
หมายเหตุ
- ↑ Rotman 2002 , หน้า 940
- ↑ Rotman 2002 , หน้า 943
- ↑ลิดล์แอนด์นีเดอร์ไรเตอร์ 1997 , p. 57
- ↑มัลเลน&พานาริโอ 2013 , หน้า. 21
- ↑โรมัน 2006 หน้า151
- 1 2 Oggier. บทนำสู่ทฤษฎีจำนวนเชิงพีชคณิต (PDF)หน้า 15. เก็บถาวรจากต้นฉบับ(PDF)เมื่อ 2014-10-23 สืบค้นเมื่อ2020-03-28