대수적 수체

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대수적 수론에서, 대수적 수체(代數的數體, 영어: algebraic number field), 줄여서 수체(數體, 영어: number field)는 유리수체 \mathbb Q유한 확대이다. 즉, 유리수체에, 어떤 유리수 계수 다항식의 근으로 적을 수 있는 유한 개의 원소들을 첨가하여 얻는 이다.

정의[편집]

대수적 수체 K유리수체 \mathbb Q유한 확대이다. 이는 대역체의 한 종류이다.

자리[편집]

오스트롭스키 정리(Островский定理, 영어: Ostrowski’s theorem)에 따르면, 수체 K 위의 자명하지 않은 자리들은 다음과 같다.

  • 실수로의 매장 \iota\colon K\hookrightarrow\mathbb R에 대하여, |\cdot|_\iota=|\cdot|_{\mathbb R}\circ\iota. 여기서 |\cdot|_{\mathbb R}는 실수 위의 표준 절댓값이다. 이 절댓값과 동치인 자리를 실수 무한 자리(實數無限-, 영어: real infinite place)라고 한다.
  • 복소수로의 매장 \iota\colon K\hookrightarrow\mathbb R에 대하여 (\iota(K)\not\subset\mathbb R), |\cdot|_\iota=|\cdot|_{\mathbb C}\circ\iota. 여기서 |\cdot|_{\mathbb C}는 복소수 위의 표준 절댓값이다. 이 경우, \iota\bar\iota는 같은 절댓값을 정의한다. 이 절댓값과 동치인 자리를 복소수 무한 자리(複素數無限-, 영어: complex infinite place)라고 한다.
  • 대수적 정수환 \mathcal O_K소 아이디얼 \mathfrak p에 대하여, \mathfrak p진 절댓값의 자리. 이를 유한 자리(有限-, 영어: finite place)라고 한다. 무한 자리와 마찬가지로, 이들은 p진수체대수적 폐포 \bar{\mathbb Q}_p로의 매장과 대응한다. 즉, \mathfrak p\mid(p)라면, \mathfrak p진 자리는 매장 K\hookrightarrow\bar{\mathbb Q}_p을 정의하며, 절대 갈루아 군 \operatorname{Gal}(\bar{\mathbb Q}_p/\mathbb Q_p)의 작용에 의하여 관련되는 매장들은 같은 위치를 정의한다.

예를 들어, 유리수체의 자리의 목록은 다음과 같다.

  • 자명 자리 |\cdot|_0
  • 소수 p에 대하여, p진 자리 |\cdot|_p
  • 하나의 실 무한 자리 |\cdot|_\infty

수체 K에서, 실수 자리의 수를 r_1, 복소수 자리의 수를 r_2라고 한다. 이 경우, 다음이 성립한다.

[K:\mathbb Q]=r_1+2r_2

이는 K에서 복소수체로 가는 체의 확대의 수와 같다. (각 복소수 자리는 복소켤레를 취할 수 있으므로, 두 번 중복해서 센다.)

대수적 수체 K대역체이므로, 다음과 같은 곱 공식(영어: product formula)이 성립한다.[1]:185, Proposition III.1.3

\prod_v|a|_v=1\forall a\in K^\times

여기서 \textstyle\prod_vK의 모든 자리에 대한 곱이며, |-|_v는 주어진 자리에 대응하는 정규화 절댓값이다. 또한, 위 곱에서 오직 유한 개의 항을 제외한 나머지는 모두 1이어서 곱이 잘 정의된다. 예를 들어, 유리수

a=s\prod_pp^{n_p},\;s\in\{\pm1\}

의 경우

|a|_\infty=\prod_pp^{n_p}
|a|_p=p^{-n_p}

이므로

|a|_\infty|a|_2|a|_3\cdots=\prod_pp^{n_p}\cdot\prod_pp^{-n_p}=1

이다.

수체의 대수적 성질[편집]

가산 무한 체의 유한 확대이므로, 모든 대수적 수체는 가산 무한 집합이다.

모든 대수적 수체는 유리수체의 확대로서 다음 조건을 만족시킨다.

그러나 정규 확대(즉, 갈루아 확대)가 아닌 수체가 존재한다.

대수적 수체 K이산 위상을 주면, 그 덧셈군은 위상군을 이룬다. 이 경우, 그 폰트랴긴 쌍대군 \hat K는 다음과 같은 아델 환의 몫이다.

\hat K\cong\mathbb A_K/K

대수적 정수환의 덧셈 구조[편집]

대수적 수체 K대수적 정수환(代數的整數環, 영어: ring of algebraic integers) \mathcal O_K\mathbb Z\subset K의, K 속에서의 정수적 원소들의 환이다. 즉, 다음과 같다.

\mathcal O_K=\{a\in K\colon\exists p(x)\in\mathbb Z[x]\colon p(a)=0\}

이는 K부분환을 이룬다.

대수적 수체 K대수적 정수환은 모든 비아르키메데스 절댓값들에 대한 완비화들의 정수환(절댓값이 1 이하인 원소들의 집합)들의 교집합과 같다.[2]:192

모든 대수적 수체 K의 대수적 정수환 \mathcal O_K크룰 차원이 1인 데데킨트 정역이다. 즉, 다음이 성립한다.

대수기하학적 관점에서는 그 스펙트럼을 취해 1차원 아핀 스킴으로 여길 수 있다.

모든 대수적 수체 K에서, 다음이 성립한다.

\mathcal O_K\cap\mathbb Q=\mathbb Z
K=\operatorname{Frac}\mathcal O_K

여기서 \operatorname{Frac}분수체를 뜻한다.

정수 기저[편집]

대수적 수체의 대수적 정수환 \mathcal O_K의 덧셈군은 유한 생성 자유 아벨 군이며, 그 계수는 K/\mathbb Q의 차수와 같다.

\operatorname{rank}\mathcal O_K=[K:\mathbb Q]=r_1(K)+2r_2(K)

차수 n의 수체 K정수 기저(영어: integral basis)는 \mathcal O_K의 (자유 아벨 군으로서의) 기저 \{b_1,\dots,b_n\}이다. 따라서 K의 모든 대수적 정수들을

\sum_{i=1}^nk_ib_i (k_i\in\mathbb Z)

로 유일하게 나타낼 수 있고, K의 모든 원소들을

\sum_{i=1}^nr_ib_i (r_i\in\mathbb Q)

의 꼴로 유일하게 나타낼 수 있다.

일부 수체의 경우, 정수 기저가

b_i=b_1^i\forall i=1,\dots,r_1+2r_2

가 되게 잡을 수 있다. 이러한 정수 기저를 거듭제곱 정수 기저(영어: power integral basis)라고 하고, 거듭제곱 정수 기저를 갖는 수체를 단일생성체(영어: monogenic field)라고 한다. 모든 이차 수체원분체는 단일생성체이지만, 3차 수체 가운데는 단일생성체가 아닌 체가 존재한다.

정칙 표현[편집]

n차 수체 K의 정수 기저 v_1,\dots,v_n\subset\mathcal O_K가 주어졌다고 하자. 그렇다면 K의 임의의 원소 x를 다음과 같이 나타낼 수 있다.

x v_i = \sum a_{ij} v_j.

따라서 x를 곱하는 연산을 유리수 계수 정사각 행렬

X = (a_{ij})_{i,j=1,\dots,n}

로 나타낼 수 있으며, 이를 x의 기저 v1, ..., vn에 대한 정칙 표현(正則表現, 영어: regular representation)이라 한다. 행렬의 대각합이나 행렬식고유 다항식 등의 불변량x가 무엇인지에 따라 결정되며, 기저에는 의존하지 않는다.

X고유 다항식

\det(\lambda-X)=\lambda^n+c_1\lambda^{n-1}+\cdots+c_n

x를 근으로 갖는 일계수 다항식이다. 이 경우, X의 대각합과 행렬식은 다음과 같다.

\operatorname{tr}X=-c_1
\det X=(-1)^nc_n

이 경우, X의 대각합은 \operatorname T_{K/\mathbb Q}(x)로 쓰고, x대각합이라고 한다. 마찬가지로, X의 행렬식은 \operatorname N_{K/\mathbb Q}(x)로 쓰고, x노름이라 한다.

대각합과 노름은 다음의 성질들을 따른다.

  • (대각합의 선형성) \operatorname T_{K/\mathbb Q}(ax+by)=a\operatorname T_{K/\mathbb Q}(x)+b\operatorname T_{K/\mathbb Q}(y)\qquad\forall x,y\in K,\;a,b\in\mathbb Q
  • (노름의 승법성) \operatorname N_{K/\mathbb Q}(axy)=a^n\operatorname N_{K/\mathbb Q}(x)\operatorname N_{K/\mathbb Q}(y)\qquad\forall x,y\in K,\;a\in\mathbb Q

판별식[편집]

수체의 판별식(判別式, 영어: discriminant)은 그 대수적 정수가 얼마나 빽빽히 존재하는지를 측정하는 불변량이다. 즉, 가역원 기준이 작을수록 수체는 더 많은 대수적 정수들을 갖는다. 구체적인 정의는 다음과 같다.

수체 K의 대수적 정수환 \mathcal O_K의 정수 기저 \{b_1,\dots,b_r\}\subset O_K를 고르자 (r=r_1+2r_2). K의 실수 자리와 복소수 자리들이 다음과 같다고 하자.

\sigma_1^{\mathbb R},\dots,\sigma_{r_1}^{\mathbb R}\colon K\hookrightarrow\mathbb R
\sigma_1^{\mathbb C},\dots,\sigma_{r_2}^{\mathbb C}\colon K\hookrightarrow\mathbb C

그렇다면 다음과 같은 r\times r 정사각 행렬을 정의할 수 있다.


M=\begin{pmatrix}
\sigma_1^{\mathbb R}(b_1)&\cdots\sigma_{r_1}^{\mathbb R}(b_1)&\sigma_1^{\mathbb C}(b_1)&\cdots\sigma_{r_2}^{\mathbb C}(b_1)&\bar\sigma_1(b_1)&\cdots&\bar\sigma_{r_2}(b_1)\\
\vdots&&\vdots&&\vdots&&\vdots\\
\sigma_1^{\mathbb R}(b_r)&\cdots\sigma_{r_1}^{\mathbb R}(b_r)&\sigma_1^{\mathbb C}(b_r)&\cdots\sigma_{r_2}^{\mathbb C}(b_r)&\bar\sigma_1(b_r)&\cdots&\bar\sigma_{r_2}(b_r)\\
\end{pmatrix}

이 행렬의 행렬식의 제곱은 정수 기저나 자리들의 순서에 의존하지 않으며, 이를 K판별식 \Delta_K라고 한다.

\Delta_K=(\det M)^2

수체의 판별식 \Delta_K는 다음과 같은 성질을 가진다.

  • 브릴 정리(영어: Brill’s theorem): 수체의 판별식의 부호는 \operatorname{sgn}\Delta_K=(-1)^{r_2(K)}이다. (판별식은 항상 0이 아니다.)
  • 슈티켈베르거 정리(영어: Stickelberger’s theorem): 수체의 판별식은 4에 대한 나머지가 항상 0이나 1이다.
    \Delta_K\equiv 0,1\pmod 4
  • 민코프스키 하한(영어: Minkowski’s bound): 다음과 같은 부등식이 성립한다. 여기서 r=r_1+2r_2=[K:\mathbb Q]이다.
    \sqrt{|\Delta_K|}\ge\frac{r^r}{r!}\left(\frac\pi4\right)^{r_2}
  • 민코프스키 정리(영어: Minkowski’s theorem): 유리수체가 아닌 수체의 판별식의 절댓값은 항상 2 이상이다. (유리수체의 판별식은 1이다.) 이는 민코프스키 하한으로부터 바로 유도된다.
    |\Delta_K|\ge2\qquad(K\ne\mathbb Q)
  • 에르미트-민코프스키 정리(영어: Hermite–Minkowski theorem): 주어진 판별식을 가진 수체(의 동형류)의 수는 유한하다. 이 역시 민코프스키 하한으로부터 바로 유도된다.

대수적 정수환의 곱셈 구조[편집]

디리클레 가역원 정리[편집]

K에 속한 1의 거듭제곱근들로 구성된 근은 대수적 정수환의 꼬임 부분군이며, \operatorname{Tors}(\mathcal O_K^\times)라고 하자. 이는 항상 유한 순환군이다. 즉, K에 속한 1의 거듭제곱근들의 수가 w_K라고 하면

\operatorname{Tors}(\mathcal O_K^\times)=\operatorname{Cyc}(w_K)이다.

디리클레 가역원 정리(Dirichlet可逆元定理, 영어: Dirichlet unit theorem)에 따르면, K의 대수적 정수환 \mathcal O_K가역원군 \mathcal O_K^\times유한 생성 아벨 군이며, 다음과 같은 꼴이다.

\mathcal O_K^\times\cong\operatorname{Cyc}(w_k)\oplus\mathbb Z^{\oplus(r_1+r_2-1)}

즉, 가역원군의 꼬임 부분군에 대한 몫군은 유한 생성 자유 아벨 군이며, 그 계수r_1+r_2-1이다. 예를 들어, 다음과 같다.

수체 가역원군 실수 자리 수 r_1 복소수 자리 수 r_2 가역원군의 크기 차수
\mathbb Q \{\pm1\} 1 0 0 0
\mathbb Q(\sqrt d) (d는 양의 무제곱 정수) 2 0 1 2
\mathbb Q(\sqrt{-d}) (d는 양의 무제곱 정수) 0 1 0 2
\mathbb Q(i) (가우스 정수) \{\pm1,\pm i\} 0 1 0 2
\mathbb Q(\omega)/(\omega^2+\omega+1) (아이젠슈타인 정수) \{\pm1,\pm \omega,\pm\omega^2\} 0 1 0 2

가역원 기준[편집]

수체의 가역원 기준(可逆元基準, 영어: regulator 레귤레이터[*])은 수체의 가역원이 얼마나 빽빽히 존재하는지를 측정하는 불변량이다. 즉, 가역원 기준이 작을수록 수체는 더 많은 가역원들을 가진다. 가역원 기준은 유수 공식에 등장한다. 구체적인 정의는 다음과 같다.

대수적 정수환 \mathcal O_K가역원군 \mathcal O_K^\times이 주어졌다고 하자. K에 속하는 1의 거듭제곱근들의 순환군 \operatorname{Cyc}(m)=\{1,\zeta_m,\zeta_m^2,\dots\}에 대한 몫군

\mathcal O_K^\times/\operatorname{Cyc}(r)

을 생각하자. 이 군의 생성원

\mathcal O_K^\times/\operatorname{Cyc}(r)=\langle u_1,\dots,u_r\rangle

을 고르자. 디리클레 가역원 정리에 따라서, r=r_1(K)+r_2(K)-1이다 (r_1(K)은 실수 자리의 수, r_2(K)는 복소수 자리의 수).

K의 실수 자리 및 복소수 자리들이 다음과 같다고 하자.

\sigma^{\mathbb R}_1,\dots,\sigma_{r_1}^{\mathbb R}\colon K\hookrightarrow\mathbb R
\sigma_1^{\mathbb C},\dots,\sigma^{\mathbb C}_{r_2}\colon K\hookrightarrow\mathbb C

그렇다면 다음과 같은 r\times(r+1)행렬을 생각하자.

M=\begin{pmatrix}
\ln|\sigma_1^{\mathbb R}(u_1)|&\cdots&\ln|\sigma_{r_1}^{\mathbb R}(u_1)|&2\ln|\sigma_1^{\mathbb C}(u_1)|&\cdots&2\ln|\sigma_{r_2}^{\mathbb C}(u_1)|\\
\vdots&&\vdots&\vdots&&\vdots\\
\ln|\sigma_1^{\mathbb R}(u_r)|&\cdots&\ln|\sigma_{r_1}^{\mathbb R}(u_r)|&2\ln|\sigma_1^{\mathbb C}(u_r)|&\cdots&2\ln|\sigma_{r_2}^{\mathbb C}(u_r)|\\
\end{pmatrix}

M의 임의의 행의 원소들의 합은 (가역원의 체 노름절댓값은 항상 1이므로) 0이다.

\sum_jM_{i,j}=\ln\left|f_1(u_i)\cdots f_{r_1}(u_i)g_1(u_i)^2\cdots g_{r_2}(u_i)^2
\right|=\ln|\operatorname N_{K/\mathbb Q}(u_i)|=0\quad\forall i=1,\dots,r

M에서 임의의 한 열 M_{-,j}을 제거한 r\times r 정사각 행렬을 M_{-,\hat j}라고 하자. 각 행의 합이 0이므로, 행렬식 \det M_{-,\hat j}j에 의존하지 않으며, 또한 이는 생성원 u_i의 선택에 의존하지 않음을 보일 수 있다. 이를 K가역원 기준 \operatorname{Reg}_K라고 한다.

\operatorname{Reg}_K=\det M_{-,\hat j}\quad\forall j=1,\dots,r+1

유일 인수 분해의 실패[편집]

대수적 수체의 정수환은 유일 인수 분해 정역이 아닐 수 있다. 대수적 수체는 데데킨트 정역이므로, 유일 인수 분해 정역인 수체는 항상 주 아이디얼 정역이다.

유일 인수 분해가 실패하는 수체의 경우, 아이디얼 유군 H_K 및 그 크기인 유수(類數) h_K=|H_K|를 정의할 수 있다. 대수적 수체의 아이디얼 유군은 항상 유한군이며, 유수는 데데킨트 제타 함수유수(留數)로부터 유수 공식을 통해 계산할 수 있다.

분기화[편집]

대수기하학적으로, 포함 관계 \mathbb Z\hookrightarrow\mathcal O_K는 반대로 스킴 사상 \operatorname{Spec}\mathcal O_K\twoheadrightarrow\operatorname{Spec}\mathbb Z을 정의한다. 즉, 대수적 수체의 대수적 정수환은 정수환의 스펙트럼의 (분기) 피복 공간으로 볼 수 있다. 이 경우, 분기화(영어: ramification)가 나타날 수 있다. 즉, 유리정수환에서의 소수로 생성되는 주 아이디얼이 대수적 정수환에서는 소 아이디얼이 아니어 인수 분해가 존재할 수 있다.

수체 K/\mathbb Q 및 소수 p\in\mathbb Z^+가 주어졌을 때, p로 생성되는 주 아이디얼\mathcal O_K에서 다음과 같이 소 아이디얼들의 곱으로 인수 분해된다.

(p)=\mathfrak p_1^{e_1}\mathfrak p_2^{e_2}\dotsb\mathfrak p_k^{e_k}

여기서 e_iK\mathfrak p_i에서의 분기 지표(영어: ramification index)라고 한다.

이 경우, p는 다음과 같이 세 가지로 분류된다.

  • 만약 e_i>1\mathfrak p_i가 존재한다면, p분기화된다(영어: ramified).
  • 만약 모든 e_i=1이라면, p분기화되지 않는다(영어: unramified)
    • 만약 k=1이라면, p분해되지 않는다(영어: unsplit).
    • 만약 k>1이지만 e_1=e_2=\dots=e_k=1이라면, p는 (다른 소수들의 곱으로) 분해된다(영어: split).

수체 K/\mathbb Q에서, 다음 세 조건이 서로 동치이다.

판별식의 소인수의 수는 유한하므로, 따라서 오직 유한 개의 소수만이 분기화된다.

대수기하학적으로, 포함 관계 \mathbb Z\hookrightarrow\mathcal O_K는 반대로 스킴 사상 \operatorname{Spec}\mathcal O_K\twoheadrightarrow\operatorname{Spec}\mathbb Z을 정의한다. 즉, 대수적 수체의 대수적 정수환은 정수환의 스펙트럼의 (분기) 피복 공간으로 볼 수 있다. 이 경우, 분기화(영어: ramification)가 나타날 수 있다. 즉, 유리정수환에서의 소수로 생성되는 주 아이디얼이 대수적 정수환에서는 소 아이디얼이 아니어 인수 분해가 존재할 수 있다.

수체의 기타 불변량[편집]

위에 정의된 불변량 (차수, 실수 및 복소수 자리의 수, 판별식, 가역원 기준, 아이디얼 유군 등) 밖에도, 수체 K에 대응되는 주요 불변량들은 다음이 있다.

[편집]

다음과 같은 예들이 있다.

  • 유리수체 \mathbb Q
  • 이차 수체
  • 원분체
  • \mathbb Q(\sqrt[3]2)정규 확대가 아닌 수체이다. 이는 x^3-2의 3개의 근 가운데 한 개만을 포함하기 때문이다.
  • x^3-x^2-2x-8의 한 근으로 생성되는 수체는 단일생성체가 아닌 3차 수체이다.

유리수체[편집]

유리수체 \mathbb Q는 자명한 대수적 수체이다. 이는 차수가 1인 유일한 수체이다.

오스트롭스키 정리(영어: Ostrowski’s theorem)에 따르면, 유리수체 \mathbb Q는 다음과 같은 자리들을 가진다.

특히, \mathbb Q는 실수 자리 1개와 복소수 자리 0개를 갖는다.

r_1(\mathbb Q)=1
r_2(\mathbb Q)=0

유리수체의 대수적 정수환은 정수환 \mathbb Z이며, 이는 주 아이디얼 정역이다. 다시 말해, 유리수체의 대수적 정수환에서는 유일 인수 분해가 성립하며, 그 아이디얼 유군자명군이며, 그 유수는 1이다.

유리수체에서 체 대각합체 노름항등 함수이다.

\operatorname T_{\mathbb Q/\mathbb Q}(x)=\operatorname N_{\mathbb Q/\mathbb Q}(x)=x

유리수체의 대수적 정수환 \mathbb Z의 정수 기저는 \{1\}을 고를 수 있다. 이는 자명하게 거듭제곱 정수 기저를 이루며, 따라서 유리수체는 자명하게 단일생성체를 이룬다. 유리수체의 판별식은 다음과 같이 자명하게 1이며, 민코프스키 하한에 따라서 판별식이 1인 유일한 수체이다.

\Delta_{\mathbb Q}=\left(\det\begin{pmatrix}1\end{pmatrix}\right)^2=1

유리수체의 대수적 정수환의 가역원군\{\pm1\}이며, 이는 1의 거듭제곱근으로만 구성된다. 즉, 디리클레 가역원 정리가 자명하게 성립한다. 유리수체의 가역원 기준은 (0×0 행렬의 행렬식이므로) 1이다.

\operatorname{Reg}_{\mathbb Q}=1

유리수체의 데데킨트 제타 함수리만 제타 함수 \zeta(s)이다. 리만 제타 함수의 s=1에서의 유수는 1이며, 이 경우 유수 공식은 다음과 같이 성립한다.

1=\frac{2^{r_1(\mathbb Q)}(2\pi)^{r_2(\mathbb Q)}h_{\mathbb Q}\operatorname{Reg}_{\mathbb Q}}{|\operatorname{Tors}(\mathcal O_{\mathbb Q}^\times)|\sqrt{|\Delta_{\mathbb Q}|}}
=\frac{2^1\cdot(2\pi)^0\cdot1\cdot1}{2\cdot\sqrt{|1|}}=1

이차 수체[편집]

제곱 인수가 없는 정수 d에 대하여, 이차 수체

\mathbb Q(\sqrt d)=\mathbb Q+\sqrt d\mathbb Q=\mathbb Q[x]/(x^2-d)

를 정의할 수 있다. 이는 유리수체의 2차 확대이다. 이 경우, d가 양수일 경우 실수 이차 수체, 음수일 경우 허수 이차 수체라고 한다. 특수한 예로, 가우스 유리수\mathbb Q(i)=\mathbb Q+i\mathbb Q=\mathbb Q[x]/(x^2-1)가 있다. 다른 예로, \mathbb Q(\sqrt{-5})는 그 대수적 정수환이 유일 인수 분해 정역이 아닌 이차 수체이다. 예를 들어, 6=2\cdot3=(1+\sqrt5)(1-\sqrt5)이다.

기저를 \{1,\sqrt d\}로 잡으면, 각 원소

a+b\sqrt d\in\mathbb Q(\sqrt d)

는 다음과 같은 2×2 정사각 행렬로 적을 수 있다.

a+b\sqrt d\mapsto\begin{pmatrix}
a&db\\
b&a
\end{pmatrix}

이 경우 대각합과 노름은 다음과 같다.

T(a+b\sqrt d)=2a
N(a+b\sqrt d)=a^2-db^2

이차 수체의 판별식은 다음과 같다. 제곱 없는 정수 d에 대하여,

\Delta_{\mathbb Q(\sqrt d)}=\begin{cases}d&d\equiv1\pmod4\\4d&d\equiv 2,3\pmod4\end{cases}

이다. 이차 수체의 판별식과 같은 정수를 기본 판별식(영어: fundamental discriminant)이라고 한다. 양의 기본 판별식들은 다음과 같다.

1, 5, 8, 12, 13, 17, 21, 24, … (OEIS의 수열 A003658)

음의 기본 판별식들은 다음과 같다.

−3, −4, −7, −8, −11, −15, −19, −20, … (OEIS의 수열 A003657)

원분체[편집]

원분체는 유리수체에 1의 거듭제곱근 \zeta_n을 추가하여 정의한다.

\mathbb Q(\zeta_n)=\mathbb Q[x]/(x^n-1)

특수한 예로, 아이젠슈타인 유리수 \mathbb Q(\zeta_3)=\mathbb Q+\mathbb Q(\zeta_3)가 있다.

n>2일 때, 원분체 \mathbb Q(\zeta_n)의 판별식은 다음과 같다.

\Delta_{\mathbb Q(\zeta_n)} = (-1)^{\varphi(n)/2}n^{\varphi(n)}\prod_{p|n} p^{-\varphi(n)/(p-1)}

여기서

대수적 수체가 아닌 확대[편집]

다음과 같은 체의 확대들은 대수적 수체가 아니다.

  • \mathbb Q(\pi)/\mathbb Q초월 확대이므로 수체가 아니다.
  • \mathbb R/\mathbb Q\mathbb C/\mathbb Q 역시 초월 확대이므로 수체가 아니다.
  • \mathbb Q(x)/\mathbb Q 역시 초월 확대이므로 수체가 아니다.
  • 대수적 수의 체를 \bar\mathbb Q라고 하자. \bar\mathbb Q/\mathbb Q는 대수적 확대이지만, 무한 차수의 확대이므로 수체가 아니다.
  • \mathbb C/\mathbb R는 유리수체의 확대가 아니므로 수체가 아니다.

참고 문헌[편집]

  1. Neukirch, Jürgen (1999). 《Algebraic number theory》 (영어). Grundlehren der mathematischen Wissenschaften 322. Norbert Schappacher 역. Springer. doi:10.1007/978-3-662-03983-0. ISBN 978-3-540-65399-8. ISSN 0072-7830. MR 1697859. Zbl 0956.11021. 
  2. Cassels, J.W.S. (1986). 《Local fields》 (영어). London Mathematical Society Student Texts 3. Cambridge University Press. ISBN 0-521-31525-5. Zbl 0595.12006. 

바깥 고리[편집]

같이 보기[편집]