∑

数学知识体系

Observatory Archive of Mathematics
⌕2026/8/31
概念

伽罗瓦对应

中间域与伽罗瓦群的子群之间建立一一对应(伽罗瓦基本定理),把域论问题翻译为群论问题。

所属主题:抽象代数 ↗
阅读路径

参考可汗学院 Get ready 机制:先修概念 → 当前概念 → 进阶概念,✓ 表示已读。

当前概念

伽罗瓦对应抽象代数

01定义

伽罗瓦基本定理:伽罗瓦扩张 L/KL/K 的中间域与伽罗瓦群 Gal⁡(L/K)\operatorname{Gal}(L/K) 的子群一一对应(反序)。域论问题由此翻译为群论问题——这是「对称性决定结构」的最深刻实例。
L ℚ(√2) ℚ(√3) K = ℚ ⇅ 反序对应 {e} ⟨σ⟩ ⟨τ⟩ G = C₂×C₂ 域塔越高的中间域,对应越小的子群:结构完全互译
伽罗瓦对应:中间域格与子群格反序同构

02核心要点

01

两个方向的映射

中间域 EE ↦ 固定 EE 的自同构子群 Gal⁡(L/E)\operatorname{Gal}(L/E);子群 HH ↦ 被 HH 固定的元素构成中间域 LHL^H——互逆。

02

正规子群 ⇔ 正规扩张

中间域 E/KE/K 本身是伽罗瓦扩张   ⟺  \iff 对应子群正规于 GG,此时 Gal⁡(E/K)≅G/H\operatorname{Gal}(E/K)\cong G/H——域的嵌套结构被群的商结构精确复制。

03

例子

Q(2,3)/Q\mathbb{Q}(\sqrt2,\sqrt3)/\mathbb{Q} 的伽罗瓦群是 C2×C2C_2\times C_2,三个 2 阶子群对应三个二次中间域——最小的非平凡完整示例。

03关键公式

E↔Gal⁡(L/E),[L:E]=∣Gal⁡(L/E)∣E\leftrightarrow\operatorname{Gal}(L/E),\quad[L:E]=|\operatorname{Gal}(L/E)|
E/K 正规  ⟺  Gal⁡(L/E)◃GE/K\ \text{正规}\iff\operatorname{Gal}(L/E)\triangleleft G

04历史沿革

伽罗瓦 1832 年决斗前夜的手稿中已含对应思想;戴金 19 世纪末补全严格证明;阿廷 1930 年代以纯代数方法重建理论,现代形态由此定型。

05应用与延伸

尺规作图不可能问题(倍立方、三等分角)由伽罗瓦对应一举解决;现代数论的类域论、朗兰兹纲领都是伽罗瓦对应的高维推广。

06交互演示

伽罗瓦对应:Q(√2,√3) 的子群 ↔ 中间域包含关系反转:子群越大,不动域越小

07相关概念