MathLabs
Định lýĐã chứng minh

Nhóm Galois tác động bắc cầu trên các nghiệm

Phát biểu

Nếu f∈K[x]f\in K[x] bất khả quy trên KK (đặc số 00) và LL là trường phân rã của nó trên KK, thì Gal(L/K)\mathrm{Gal}(L/K), khi tác động lên tập RR các nghiệm của ff trong LL bằng cách hoán vị, tác động bắc cầu: với mọi r1,r2∈Rr_1,r_2\in R tồn tại σ∈Gal(L/K)\sigma\in\mathrm{Gal}(L/K) với σ(r1)=r2\sigma(r_1)=r_2.

Vì sao đúng?

Đây là lý do vì sao ta có thể nói "nhóm Galois của đa thức" chứ không chỉ "của một mở rộng trường": nó giải thích tại sao mọi nghiệm của một đa thức bất khả quy đều không thể phân biệt được về mặt đại số với nghiệm khác — luôn có một đối xứng của LL đưa nghiệm này sang nghiệm kia.

Phác thảo chứng minh

Bước 1: Vì ff bất khả quy trên KK và r1,r2∈R⊂Lr_1,r_2\in R\subset L đều là nghiệm, tồn tại một KK-đẳng cấu φ:K(r1)→K(r2)\varphi:K(r_1)\to K(r_2) với φ(r1)=r2\varphi(r_1)=r_2, φ∣K=idK\varphi|_K=\mathrm{id}_K — tính chất cơ bản của đa thức tối tiểu: K(r1)≅K[x]/(f)≅K(r2)K(r_1)\cong K[x]/(f)\cong K(r_2) qua đẳng cấu gửi r1↦x↦r2r_1\mapsto x\mapsto r_2.

Bước 2: LL là trường phân rã của ff trên cả K(r1)K(r_1) lẫn K(r2)K(r_2) (vì LL là trường phân rã trên KK, và K⊆K(ri)⊆LK\subseteq K(r_i)\subseteq L). Theo định lý mở rộng đẳng cấu cho trường phân rã, φ\varphi mở rộng thành một đẳng cấu trường σ:L→L\sigma:L\to L.

Bước 3: Vì σ∣K=φ∣K=idK\sigma|_K=\varphi|_K=\mathrm{id}_K, ta có σ∈Gal(L/K)\sigma\in\mathrm{Gal}(L/K), và σ(r1)=φ(r1)=r2\sigma(r_1)=\varphi(r_1)=r_2. Vậy với hai nghiệm bất kỳ r1,r2r_1,r_2 luôn tồn tại σ\sigma đưa nghiệm này sang nghiệm kia — chính là định nghĩa tác động bắc cầu.

Chủ đề chứa định lý này

Chứng minh từng bước

Chưa có chứng minh từng bước cho định lý này.

Tài liệu tham khảo

  1. Ian Stewart (2015). Galois Theory (4th ed.) · DOI:10.1201/b18187
  2. David S. Dummit, Richard M. Foote (2004). Abstract Algebra (3rd ed.)