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解法:阿贝尔–鲁菲尼定理与伽罗瓦可解性判据(1824年)

第 3/8 步:伽罗瓦对应把域变成群
通俗地说

伽罗瓦对应就像两种语言之间一部完美的词典:位于 FF 与大域 EE 之间的每一个中间域,都恰好翻译成一个自同构子群,而更大的域翻译成更小的群(反之亦然)。一旦把第2步的域塔这样翻译出来,整个根式塔就变成了位于 Gal(E/F)\mathrm{Gal}(E/F) 内部的一条群的塔。

E/F normal,{subfields K, F⊆K⊆E}  ⟷  {subgroups H≤Gal(E/F)}E/F \text{ normal}, \qquad \{\text{subfields } K,\ F\subseteq K\subseteq E\} \;\longleftrightarrow\; \{\text{subgroups } H \le \mathrm{Gal}(E/F)\}
详细分析

对一个正规(伽罗瓦)扩张 E/FE/F 而言,满足 F⊆K⊆EF\subseteq K\subseteq E 的中间域 KK 与 G=Gal(E/F)G=\mathrm{Gal}(E/F) 的子群 HH 之间存在一个一一对应、且反转包含关系的对应:域 KK 对应于逐点固定 KK 的自同构构成的子群 Gal(E/K)\mathrm{Gal}(E/K),而子群 HH 对应于它的不动域。把这个对应用到第2步精细化后的根式塔上,就把域链 F=K0′⊆K1′⊆⋯⊆Km′=EF=K_0'\subseteq K_1'\subseteq\cdots\subseteq K_m'=E 转化为一条子群链 G=H0≥H1≥⋯≥Hm=1G=H_0 \ge H_1 \ge \cdots \ge H_m=1,其中每个 HiH_i 都是 Hi−1H_{i-1} 的正规子群,商群 Hi−1/Hi≅Gal(Ki′/Ki−1′)H_{i-1}/H_i \cong \mathrm{Gal}(K_i'/K_{i-1}') 是循环群。

本步骤中的术语
伽罗瓦对应
对正规扩张而言,把每个中间域与伽罗瓦群的一个子群配对、且反转包含关系的那本词典。
正规子群
在共轭下不变(gNg−1=NgNg^{-1}=N 对所有 g∈Gg\in G 成立)的 GG 的子群 NN,正是这一性质使得可以构造商群 G/NG/N。
本步骤用到的知识