局部域








數學上局部域是一類特別的域,它有非平凡的絕對值,此絕對值賦予的拓撲是局部緊的。局部域可粗分為兩類:一種的絕對值滿足阿基米德性質(稱作阿基米德局部域),另一種的絕對值不滿足阿基米德性質(稱作非阿基米德局部域)。在數論中,數域的完備化給出局部域的典型例子。



非阿基米德局部域


F{displaystyle F}F為非阿基米德局部域,而|⋅|{displaystyle |cdot |}|cdot |為其絕對值。關鍵在下述對象:



  • 閉單位球:{a∈F:|a|≤1}{displaystyle {ain F:|a|leq 1}}{displaystyle {ain F:|a|leq 1}},或其整數環O{displaystyle {mathcal {O}}}mathcal{O},這是個緊集。

  • 整數環裡的單位元素={a∈F:|a|=1}{displaystyle {mathcal {O}}^{times }={ain F:|a|=1}}{displaystyle {mathcal {O}}^{times }={ain F:|a|=1}}

  • 開單位球:{a∈F:|a|<1}{displaystyle {ain F:|a|<1}}{displaystyle {ain F:|a|<1}},這同時是其整數環裡唯一的極大理想,也記作m{displaystyle {mathfrak {m}}}{mathfrak {m}}


上述對象與賦值環的構造相呼應;事實上,可證明必存在實數0<c<1{displaystyle 0<c<1}0<c<1及離散賦值v:F×Z{displaystyle v:F^{times }rightarrow mathbb {Z} }{displaystyle v:F^{times }rightarrow mathbb {Z} },使得



a∈Fcv(a)=|a|{displaystyle forall ain F;c^{v(a)}=|a|}{displaystyle forall ain F;c^{v(a)}=|a|}.

可取唯一的c{displaystyle c}c使得v{displaystyle v}v為滿射,稱之為正規化賦值


從此引出非阿基米德局部域的另一個等價定義:一個域F{displaystyle F}F,帶離散賦值v:F×Z{displaystyle v:F^{times }rightarrow mathbb {Z} }{displaystyle v:F^{times }rightarrow mathbb {Z} },使得F{displaystyle F}F成為完備的拓撲域,而且剩餘域有限。


這類局部域的行為可由局部類域論描述。



分類


局部域的完整分類如次:




  • R,C{displaystyle mathbb {R} ,mathbb {C} }{displaystyle mathbb {R} ,mathbb {C} }。這些是阿基米德局部域。


  • p進數域Qp{displaystyle mathbb {Q} _{p}}mathbb{Q}_p的有限擴張。這些是特徵為零的非阿基米德局部域。


  • Fq((T)){displaystyle mathbb {F} _{q}((T))}{displaystyle mathbb {F} _{q}((T))}的有限擴張(其中Fq{displaystyle mathbb {F} _{q}}{displaystyle mathbb {F} _{q}}表有q個元素的有限域)。這些是特徵非零的非阿基米德局部域。



文獻



  • Milne, James, Algebraic Number Theory.


  • Serre, Jean-Pierre. Corps locaux. Hermann. 1968. 





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