Кіріспе

Субөрістер мен субтоптар арасындағы сәйкестік. Математикада Галуа теориясының негізгі теоремасы – топтармен байланысты белгілі бір типтегі өріс кеңейтімдерінің құрылымын сипаттайтын нәтиже. Оны Эварист Галуа, Галуа теориясын жасау барысында дәлелдеген. Теореманың ең қарапайым түрінде, егер E/F өріс кеңейтімі шекті және Галуалық болса, онда оның аралық өрістері мен Галуа тобының кіші топтары арасында бір-бірге сәйкестік бар деп тұжырымдалады. (Аралық өрістер – F ⊆ K ⊆ E шартын қанағаттандыратын K өрістері; оларды E/F кеңейтімінің кіші кеңейтімдері деп те атайды.)

Хат-хабардың нақты сипаттамасы

Шекті кеңейтулер үшін сәйкестікті келесідей сипаттауға болады. Gal(E/F) кез келген H кіші тобы үшін, сәйкес келетін бекітілген өріс, EH деп белгіленеді, ол H-дегі барлық автоморфизмдермен бекітілген E элементтерінің жиынтығы. E/F аралық кез келген K өрісі үшін, сәйкес келетін кіші топ – Aut(E/K), яғни K-ның барлық элементтерін бекітетін Gal(E/F) автоморфизмдерінің жиынтығы. Негізгі теорема бұл сәйкестіктің бір-бірге сәйкестік екенін айтады, егер және тек қана E/F Галуа кеңейтуі болса. Мысалы, ең жоғарғы E өрісі Gal(E/F) тривиалды кіші тобына сәйкес келеді, ал негізгі F өрісі – бүкіл Gal(E/F) тобына сәйкес келеді. Gal(E/F) белгісі тек Галуа кеңейтулері үшін қолданылады. Егер E/F Галуа болса, онда Gal(E/F) = Aut(E/F). Егер E/F Галуа болмаса, онда «сәйкестік» тек инъективті (бірақ сюръективті емес) бейнелеуді береді, ал кері бағытта сюръективті (бірақ инъективті емес) бейнелеуді береді. Атап айтқанда, егер E/F Галуа болмаса, онда F, Aut(E/F) кез келген кіші тобының бекітілген өрісі емес.

Хат-хабардың қасиеттері

Хат-хабардың келесі пайдалы қасиеттері бар. Ол инклюзияны кері қайтарады. H1 ⊆ H2 кіші топтарының кіріктірілуі, тек және ғана EH1 ⊇ EH2 өрістерінің кіріктірілуі болса ғана орындалады. Көбейту дәрежелері топтардың ретімен сәйкес келеді, бұл инклюзияны кері қайтару қасиетіне ұғысқандай. Атап айтқанда, егер H, Gal(E/F) кіші тобы болса, онда |H| = [E:EH] және |Gal(E/F)|/|H| = [EH:F]. EH өрісі F-тің нормаль кеңейтілуі болып табылады (немесе, эквивалентті түрде, Галуа кеңейтілуі, себебі ажыратылатын кеңейтудің кез келген ішкі кеңейтілуі ажыратылатын болады) тек және ғана H, Gal(E/F) нормаль кіші тобы болса. Бұл жағдайда, Gal(E/F) элементтерін EH-ге шектеу, Gal(EH/F) мен коэффициенттік топ Gal(E/F)/H арасында изоморфизм тудырады.

Қолданбалар

Теорема топ теориясы тұрғысынан E/F аралық өрістерін жіктейді. Аралық өрістер мен кіші топтар арасындағы бұл сәйкестік жалпы бесінші дәрежелі теңдеудің радикалдар арқылы шешілмейтінін көрсетуде маңызды рөл атқарады (Абель-Руффини теоремасын қараңыз). Алдымен радикалдық кеңейтімдердің Галуа топтарын анықтайды (F(α) түріндегі кеңейтімдер, мұнда α – F элементінің n-ші түбірі), содан кейін негізгі теореманы қолданып, шешілгіш кеңейтімдер шешілгіш топтарға сәйкес екенін көрсетеді. Куммер теориясы және кластық өріс теориясы сияқты теориялар негізгі теоремаға негізделген.