En matemáticas , la norma (de campo) es un mapeo particular definido en la teoría de campo , que mapea elementos de un campo más grande en un subcampo.
Definicion formal
Deje que K sea un campo y L un finito de extensión (y por lo tanto una extensión algebraica ) de K .
El campo L es entonces una dimensión finita espacio vectorial sobre K .
Multiplicación por α, un elemento de L ,
- ,
es un K - transformación lineal de este espacio vectorial en sí mismo.
La norma , N L / K ( α ), se define como el determinante de esta transformación lineal . [1]
Si L / K es una extensión de Galois , se puede calcular la norma de α ∈ L como el producto de todos los conjugados de Galois de α:
donde Gal ( L / K ) denota el grupo de Galois de L / K . [2] (Tenga en cuenta que puede haber una repetición en los términos del producto)
Para una extensión de campo general L / K , y α diferente de cero en L ,
sean σ 1 ( α ), ..., σ n ( α ) las raíces del polinomio mínimo de α sobre K (raíces enumeradas con multiplicidad y que se encuentran en algún campo de extensión de L ); luego
- .
Si L / K es separable , entonces cada raíz aparece solo una vez en el producto (aunque el exponente, el grado [ L : K (α)], aún puede ser mayor que 1).
Ejemplos de
Extensiones de campo cuadráticas
Uno de los ejemplos básicos de normas proviene de extensiones de campo cuadráticas dónde es un número entero libre de cuadrados.
Luego, el mapa de multiplicación por en un elemento es
El elemento puede ser representado por el vector
ya que hay una descomposición de suma directa como un -espacio vectorial.
La matriz de es entonces
y la norma es , ya que es el determinante de esta matriz .
Norma de Q (√2)
En este ejemplo, la norma fue el cuadrado de la norma de distancia euclidiana habitual en.
En general, la norma de campo es muy diferente de la norma de distancia habitual .
Lo ilustraremos con un ejemplo donde la norma de campo puede ser negativa.
Considere el campo numérico .
El grupo Galois de encima tiene orden y es generado por el elemento que envía a .
Entonces la norma de es:
La norma de campo también se puede obtener sin el grupo Galois .
Arreglar un -base de , decir:
- .
Luego multiplicación por el número envía
- 1 a y
- a .
Entonces, el determinante de "multiplicar por"es el determinante de la matriz que envía el vector
- (correspondiente al primer elemento base, es decir, 1) a ,
- (correspondiente al segundo elemento base, es decir, ) a ,
verbigracia.:
El determinante de esta matriz es -1.
Extensiones de campo raíz K -th
Otra clase sencilla de ejemplos proviene de las extensiones de campo del formulario. donde la factorización prima de no contiene -ésimo poderes.
El mapa de multiplicación por de un elemento es
dando la matriz
El determinante da la norma
Números complejos sobre reales
La norma de campo de los números complejos a los números reales envía
- x + iy
a
- x 2 + y 2 ,
porque el grupo de Galois de encima tiene dos elementos,
- el elemento de identidad y
- conjugación compleja,
y tomando los rendimientos del producto ( x + iy ) ( x - iy ) = x 2 + y 2 .
Campos finitos
Sea L = GF ( q n ) una extensión finita de un campo finito K = GF ( q ).
Dado que L / K es una extensión de Galois , si α está en L , entonces la norma de α es el producto de todos los conjugados de Galois de α , es decir, [3]
En esta configuración tenemos las propiedades adicionales, [4]
Propiedades de la norma
Varias propiedades de la función norma son válidas para cualquier extensión finita. [5] [6]
Homomorfismo grupal
La norma N L / K : L * → K * es un homomorfismo de grupo del grupo multiplicativo de L al grupo multiplicativo de K , es decir
Además, si a en K :
Si un ∈ K entonces
Composición con extensiones de campo
Además, la norma se comporta bien en torres de campos :
si M es una extensión finita de L , entonces la norma de M a K es solo la composición de la norma de M a L con la norma de L a K , es decir
Reducción de la norma
La norma de un elemento en una extensión de campo arbitraria se puede reducir a un cálculo más fácil si ya se conoce el grado de extensión de campo . Esto es
[6]
Por ejemplo, para en la extensión de campo , la norma de es
ya que el grado de extensión del campo es .
Detección de unidades
Un elemento es una unidad si y solo si .
Por ejemplo
dónde
- .
Entonces cualquier campo numérico conteniendo lo tiene como una unidad.
Otras propiedades
La norma de un entero algebraico es nuevamente un entero, porque es igual (hasta el signo) al término constante del polinomio característico.
En la teoría algebraica de números se definen también normas para ideales .
Esto se hace de tal manera que si I es un ideal distinto de cero de O K , el anillo de números enteros del campo numérico K , N ( I ) es el número de clases de residuos en - es decir, la cardinalidad de este anillo finito .
Por tanto, esta norma ideal es siempre un número entero positivo.
Cuando I es un ideal principal αO K entonces N ( I ) es igual al valor absoluto de la norma a Q de α , para α un entero algebraico .
Ver también
- Traza de campo
- Norma ideal
- Forma de norma
Notas
- ^ Rotman , 2002 , p. 940
- ^ Rotman , 2002 , p. 943
- ^ Lidl y Niederreiter 1997 , p. 57
- ^ Mullen y Panario , 2013 , p. 21
- ^ Roman 1995 , p. 151 (1ª ed.)
- ^ a b Oggier. Introducción a la teoría algebraica de números (PDF) . pag. 15.
Referencias
- Lidl, Rudolf; Niederreiter, Harald (1997) [1983], Finite Fields , Encyclopedia of Mathematics and its Applications, 20 (Segunda ed.), Cambridge University Press , ISBN 0-521-39231-4, Zbl 0866.11069
- Mullen, Gary L .; Panario, Daniel (2013), Manual de campos finitos , CRC Press, ISBN 978-1-4398-7378-6
- Roman, Steven (2006), Teoría de campo , Textos de posgrado en matemáticas , 158 (Segunda ed.), Springer, Capítulo 8, ISBN 978-0-387-27677-9, Zbl 1172.12001
- Rotman, Joseph J. (2002), Álgebra moderna avanzada , Prentice Hall, ISBN 978-0-13-087868-7