Введение

Измеряет размер кольца целых чисел алгебраического поля Чисел В математике дискриминант алгебраического поля чисел - это числовая инвариантка, которая, свободно говоря, измеряет размер (кольца целых чисел) алгебраического поля чисел. Более конкретно, он пропорционален квадрату объема фундаментального домена кольца целых чисел и регулирует, какие простые числа разветвлены. Дискриминант является одним из самых основных инвариантов числового поля и встречается в нескольких важных аналитических формулах, таких как функциональное уравнение дедекиндовой зеттовой функции K и аналитическая формула числа класса для K. Теорема Гермита гласит, что существует только конечно много числовых полей ограниченного дискриминанта, однако определение этой величины все еще является открытой проблемой и предметом текущих исследований. Дискриминант K можно назвать абсолютным дискриминантом K, чтобы отличить его от относительного дискриминанта расширения K/L числовых полей. Последний является идеалом в кольце целых чисел L и, как и абсолютный дискриминант, указывает, какие простые числа разветвлены в K/L. Это обобщение абсолютного дискриминанта, позволяющее L быть больше Q; фактически, когда L = Q, относительный дискриминант K/Q является основным идеалом Z, генерируемым абсолютным дискриминантом K.

Определение

Пусть K будет алгебраическим числовым полем, а OK - кольцом целых чисел. Пусть b1, , bn является интегральным основанием ОК (т. е. основанием в качестве модуля Z), и пусть {σ1, , σn} является множеством встраиваний K в комплексные числа (т. е. инъективные кольцевые гомоморфизмы K → C). Символически, эквивалентно, можно использовать след от K до Q. В частности, определите форму следа как матрицу, в которой (i, j) запись TrK/Q ((bibj). Эта матрица равна BTB, так что квадрат дискриминанта K является детерминантой этой матрицы. Дискриминант порядка в K с интегральным основанием b1, bn определяется таким же образом.

История

Определение дискриминанта общего алгебраического поля чисел, K, было дано Дедекиндом в 1871 году. Теорема Эрмита предшествует общему определению дискриминанты, а Чарльз Эрмит опубликовал доказательство этого в 1857 году. В 1877 году Александр фон Брилл определил знак дискриминанта. Леопольд Кронекер впервые заявил теорему Минковского в 1882 году, хотя первое доказательство было дано Германном Минковским в 1891 году. В том же году Минковский опубликовал свою работу о дискриминанте. Ближе к концу девятнадцатого века Людвиг Стикльбергер получил свою теорему о остатке дискриминанта модуля четыре.

Относительный дискриминант

Дискриминанту, определенному выше, иногда называют абсолютным дискриминантом K, чтобы отличить его от относительного дискриминанта ΔK/L расширения числовых полей K/L, который является идеалом в ОЛ. Относительный дискриминант определяется аналогично абсолютному дискриминанту, но должен учитывать, что идеалы в ОЛ могут не быть основными и что не может быть основы ОЛ ОК. Пусть {σ1, , σn} представляет собой множество встраиваний K в C, которые являются тождественными на L. Если b1, , bn является любой основой K над L, пусть d(b1, , bn) является квадратом детерминанты матрицы n на n, вход которой (i,j) - σi(bj). Тогда относительный дискриминант K/L является идеалом, полученным d(b1, , bn), поскольку {b1, , bn} варьируется по всем интегральным основаниям K/L. (т.е. основания с свойством, что bi ∈ OK для всех i.) В качестве альтернативы относительная дискриминанта K/L является нормой различного K/L. Когда L = Q, относительный дискриминант ΔK/Q является главным идеалом Z, полученным абсолютным дискриминантом ΔK В башне полей K/L/F относительные дискриминанты связаны где обозначает относительную норму.

Разделение

Относительный дискриминант регулирует данные разветвления расширения поля K/L. Первичный идеал p L разветвляется в K, если и только если он делит относительный дискриминант ΔK/L. Расширение неразветвлено, если и только если дискриминант является идеалом единицы. Отношение между относительными дискриминантами в башне полей показывает, что корневой дискриминант не меняется в неразветвленном расширении.

Асимптотические верхние границы

С другой стороны, существование бесконечной башни поля класса может дать верхние границы значений α (((ρ, σ). Например, бесконечная башня поля класса над Q с m = 3·5·7·11·19 производит поля произвольно большой степени с корневым дискриминантом 2 ≈ 296.276,

Отношение к другим количествам

При встраивании в , объем фундаментальной области ОК (иногда используется другая мера и получается объем , где r2 - число комплексных мест K). Из-за своего появления в этом томе, дискриминант также появляется в функциональном уравнении дедекиндовой функции zeta K, а следовательно, в аналитической формуле числа класса и теореме Брауера-Сигеля. Относительным дискриминантом К/Л является артинский проводник регулярного представления группы Галуа К/Л. Это обеспечивает связь с Артинскими проводниками символов группы Галуа К/Л, называемой формулой дискриминанта проводника.