Кіріспе
Алгебралық сандар теориясында квадраттық өріс — рационалдық сандарға қатысты 2-дәрежелі алгебралық сан өрісі. Кез келген мұндай квадраттық өріс — бұл түріндегі өріс, мұнда *d* — (бірегей анықталған) -1 және 0-ден өзге квадрат түбірі жоқ бүтін сан. Егер *d* оң болса, сәйкес квадраттық өріс нақты квадраттық өріс деп аталады, ал егер *d* теріс болса, ол жорамал квадраттық өріс немесе кешенді квадраттық өріс деп аталады, бұл нақты сандар өрісінің ішкі өрісі болып табыса ма, жоқ па, соған байланысты. Квадраттық өрістер терең зерттелді, бастапқыда бинарлық квадраттық формалар теориясының бір бөлігі ретінде. Әлі де шешілмеген мәселелер бар. Сынып санының мәселесі ерекше маңызды.
In algebraic number theory, a quadratic field is an algebraic number field of degree two over , the rational numbers. Every such quadratic field is some where is a (uniquely defined) square free integer different from and If , the corresponding quadratic field is called a real quadratic field, and, if , it is called an imaginary quadratic field or a complex quadratic field, corresponding to whether or not it is a subfield of the field of the real numbers. Quadratic fields have been studied in great depth, initially as part of the theory of binary quadratic forms. There remain some unsolved problems. The class number problem is particularly important.
Дискриминациялық
Нөлден өзгеше квадраттық еркін бүтін сан үшін, квадраттық өрістің дискриминанты егер модульге конгруэнтті болса, ал болмаса . Мысалы, егер болса, онда Гаусс рационалдарының өрісі және дискриминанты болады. Мұндай ерекшеліктің себебі, өрістің бүтін сандар сақинасы бірінші жағдайда - арқылы, ал екінші жағдайда - арқылы туындайды. Квадраттық өрістердің дискриминанттары жиыны – нақты фундаментальды дискриминанттар жиыны.
Идеалдарға негізгі факторлау
Кез келген жай сан квадраттық өрістің бүтін сандар сақинасында идеал тудырады. Галуа кеңейтулеріндегі жай идеалдардың бөлінуінің жалпы теориясына сәйкес, бұл идеал инерт болуы мүмкін. Бұл жағдайда, қалдық сақина элементтері бар шекті өріс болады: идеал екі әртүрлі жай идеалдың көбейтіндісіне бөлінеді. Бұл жағдайдағы қалдық сақина – көбейтінді болады. Идеал тармақталады – ол жай идеалдың квадраты болады. Қалдық сақинада нөлдік емес нильпотент элементтер бар. Үшінші жағдай тек және ғана дискриминантты бөлетін болса ғана пайда болады. Бірінші және екінші жағдайлар Кронекер символы тиісінше 1-ге және -1-ге тең болғанда пайда болады. Мысалы, егер p – b-ға бөлінбейтін тақ жай сан болса, онда p идеал бөлінеді, егер және тек ғана p сандың квадратына модуль бойынша конгруэнтті болса. Бірінші екі жағдай, белгілі бір мағынада, жай сандардың арасында тең мүмкіндікпен кездеседі – қараңыз, Чеботарёв тығыздық теоремасы. Квадраттық өзаралық заң квадраттық өрістегі жай санның бөліну мінез-құлқы тек модуль бойынша ғана тәуелді екенін көрсетеді, мұндағы – өріс дискриминанты.
is inert is a prime ideal. The quotient ring is the finite field with elements: splits is a product of two distinct prime ideals of The quotient ring is the product is ramified is the square of a prime ideal of The quotient ring contains non zero nilpotent elements. The third case happens if and only if divides the discriminant The first and second cases occur when the Kronecker symbol equals and , respectively. For example, if is an odd prime not dividing , then splits if and only if is congruent to a square modulo The first two cases are, in a certain sense, equally likely to occur as runs through the primes—see Chebotarev density theorem. The law of quadratic reciprocity implies that the splitting behaviour of a prime in a quadratic field depends only on modulo , where is the field discriminant.
Басты циклотомдық өрістің квадраттық қосалқы өрісі
Квадраттық өріс құрудың классикалық мысалы – бірліктің примитивті th түбірімен туындаған циклотомдық өріс ішіндегі бірегей квадраттық өрісті алу, мұнда p – тақ сан. Бірегейлік Галуа теориясының салдарынан туындайды, Галуа тобында p индексінің бірегей кіші тобы бар. Гаусс кезеңінде түсіндірілгендей, квадраттық өрістің дискриминанты p=3 үшін 3, ал p=7 үшін 7 болады. Бұл жеткілікті тармақталу теориясынан да болжауға болады. Шындығында, циклотомдық өрісте таралатын жалғыз жай сан p болып табылады, сондықтан ол квадраттық өрістің дискриминантын бөлетін жалғыз жай сан. Бұл тиісті жағдайларда "басқа" дискриминанттарды – 3 және 7-ні жоққа шығарады.
Басқа циклотомдық өрістер
Егер басқа циклотомиялық өрістерді қарастырсақ, олардың Галуа топтарында қосымша бұрылыс болады, сондықтан кем дегенде үш квадраттық өріс қамтиды. Жалпы, дискриминанты бар квадраттық өріс, бірліктің th түбірінің циклотомиялық өрісінің ішкі өрісі ретінде алынуы мүмкін. Бұл, квадраттық өрістің өткізгіші оның дискриминантының абсолюттік мәніне тең екендігін көрсетеді, бұл өткізгіш-дискриминант формуласының ерекше жағдайы.
Кіші дискриминанттың квадраттық сандар өрістерінің реті
Келесі кестеде квадраттық өрістердің кіші дискриминантының кейбір реттері көрсетілген. Алгебралық сандар өрісінің ең үлкен реті – оның бүтін сандар сақинасы, ал ең үлкен реттің дискриминанты – өрістің дискриминанты болып табылады. Максималды емес реттің дискриминанты – бұл сәйкес максималды реттің дискриминанты мен максималды емес реттің негізін максималды реттің негізі арқылы білдіретін матрицаның детерминантының квадратының көбейтіндісі. Барлық осы дискриминанттарды формула арқылы анықтауға болады. Нақты квадраттық бүтін сандар сақиналары үшін бірегей факторлаудың сәтсіздігін өлшейтін идеалдық сынып нөмірі OEIS A003649-да берілген; ал жорамал жағдайы үшін олар OEIS A000924-де берілген. Рет Дискриминант Сынып саны Бөлшектер Ескертулер Идеалдық кластар , Басты идеалдық домен, Евклидтік емес Максималды емес рет Идеалдық кластар , Максималды емес рет Евклидтік Евклидтік Клейн бүтін сандары (циклдік рет) Гаусс бүтін сандары Эйзенштейн бүтін сандары Сынып тобы циклдік емес: (норма) (норма) (норма) (норма) (норма) (норма) Максималды емес рет. Осы мысалдардың кейбіреулері Артиннің «Алгебра» (2-ші басылым), §13.8-де келтірілген.
For real quadratic integer rings, the ideal class number, which measures the failure of unique factorization, is given in OEIS A003649; for the imaginary case, they are given in OEIS A000924. Order Discriminant Class number Units Comments Ideal classes , Principal ideal domain, not Euclidean Non maximal order Ideal classes , Non maximal order Euclidean Euclidean Kleinian integers (cyclic of order )Gaussian integers Eisenstein integers Class group non cyclic: (norm ) (norm ) (norm ) (norm ) (norm ) (norm )Non maximal order
Some of these examples are listed in Artin, Algebra (2nd ed. ), §13.8.