Локальное поле
В математике поле , K называется неархимедовым локальным полем если оно полно относительно метрики, индуцированной дискретным нормированием v , и если его поле вычетов k конечно. [1] В общем, локальное поле — это локально компактное топологическое поле относительно недискретной топологии . [2] Действительные числа R и комплексные числа C (с их стандартной топологией) являются архимедовыми локальными полями. Учитывая локальное поле, определенная на нем оценка может быть любого из двух типов, каждый из которых соответствует одному из двух основных типов локальных полей: тем, в которых оценка является архимедовой , и тем, в которых она не является архимедовой. В первом случае локальное поле называют архимедовым локальным полем , во втором случае — неархимедовым локальным полем . [3] Локальные поля естественным образом возникают в теории чисел как пополнения глобальных полей . [4]
Хотя архимедовы локальные поля были довольно хорошо известны в математике уже по крайней мере 250 лет, первые примеры неархимедовых локальных полей — поля p -адических чисел для положительного простого целого числа p — были введены Куртом Хензелем в конце 19 век.
Каждое локальное поле изоморфно (как топологическое поле) одному из следующих: [3]
- Архимедовы локальные поля ( нулевая характеристика : действительные числа R и комплексные числа C. )
- Неархимедовы локальные поля нулевой характеристики: конечные расширения Q p -адических чисел p ( где p — любое простое число ).
- Неархимедовы локальные поля характеристики p (для p любое заданное простое число): поле Лорана F q (( T )) над конечным полем F q , где q - степень p формального ряда .
В частности, что важно в теории чисел, классы локальных полей проявляются как пополнения полей алгебраических чисел относительно их дискретного нормирования, соответствующего одному из их максимальных идеалов . В исследовательских работах по современной теории чисел часто рассматривается более общее понятие, требующее только того, чтобы поле вычетов было совершенным и имело положительные характеристики, а не обязательно конечное. [5] В этой статье используется первое определение.
Индуцированное абсолютное значение
[ редактировать ]Учитывая такое абсолютное значение в поле K можно определить следующую топологию , на K : для положительного действительного числа m определите подмножество B m поля K следующим образом:
Тогда b+B m составляют базис окрестности b в K .
И наоборот, топологическое поле с недискретной локально компактной топологией имеет абсолютное значение, определяющее его топологию. Его можно построить, используя меру Хаара аддитивной группы поля.
Основные особенности неархимедовых локальных полей
[ редактировать ]Для неархимедова локального поля F (с абсолютным значением, обозначаемым |·|) важны следующие объекты:
- его кольцо целых чисел которое является кольцом дискретного нормирования , является замкнутым единичным шаром F и компактно ;
- единицы в кольце целых чисел которая образует группу и является сферой F единичной ;
- уникальный ненулевой простой идеал в своем кольце целых чисел, которое является его открытым единичным шаром ;
- генератор из называется униформизатором ;
- его поле вычетов который конечен (поскольку компактен и дискретен ).
Каждый ненулевой элемент a из F можно записать как a = ϖ н u , где u — единица измерения, а n — уникальное целое число.Нормализованная оценка F F — это сюръективная функция v : ∪ {∞}, определенная путем → Z перевода ненулевого a в уникальное целое число n, такое что a = ϖ н u с u единицей и отправив 0 на ∞. Если q — мощность поля вычетов, абсолютное значение поля F, индуцированное его структурой как локального поля, определяется формулой: [6]
Эквивалентное и очень важное определение неархимедова локального поля состоит в том, что это поле, полное относительно дискретного нормирования и поле вычетов которого конечно.
Примеры
[ редактировать ]- p - числа : кольцо целых чисел Qp адические кольцом целых p -адических чисел Zp является . Его первичный идеал — p Z p а поле вычетов — Z / p Z. , Каждый ненулевой элемент Q p можно записать как u p н где u — единица в Z p , а n — целое число, то v ( u p н ) = n для нормированной оценки.
- Формальный ряд Лорана над конечным полем : кольцо целых чисел F q (( T )) является кольцом формальных степенных рядов F q [[ T ]]. Его максимальный идеал — ( T ) (т.е. степенной ряд которого , постоянный член равен нулю), а его поле вычетов — F q . Его нормализованная оценка связана с (нижней) степенью формального ряда Лорана следующим образом:
- (где a − m не равно нулю).
- Формальный ряд Лорана по комплексным числам не является локальным полем. Например, его поле вычетов — C [[ T ]]/( T ) = C , которое не является конечным.
Высшие группы единиц
[ редактировать ]Затем й группа высшей единицы неархимедова локального поля F равна
при n ≥ 1. Группа U (1) называется группой главных единиц , а любой ее элемент — главной единицей . Полная группа юнитов обозначается U (0) .
Высшие группы единиц образуют убывающую фильтрацию группы единиц.
чьи отношения определяются выражением
для n ≥ 1. [7] (Здесь " " означает неканонический изоморфизм.)
Структура группы подразделений
[ редактировать ]Мультипликативная группа ненулевых элементов неархимедова локального поля F изоморфна
где q — порядок поля вычетов, а µ q −1 — группа корней ( q −1)-й степени из единицы (в F ). Ее структура как абелевой группы зависит от ее характеристики :
- Если F имеет положительную характеристику p , то
- где N обозначает натуральные числа ;
- Если F т.е. является конечным расширением Qp имеет нулевую характеристику ( степени d ), то
- где a ≥ 0 определено так, что группа корней из единицы p -степени в F равна . [8]
Теория локальных полей
[ редактировать ]Эта теория включает в себя изучение типов локальных полей, расширений локальных полей с использованием леммы Гензеля , расширений Галуа локальных полей, групп ветвления групп Галуа локальных полей, поведения отображения нормы на локальных полях, локального гомоморфизма взаимности и теорема существования в локальной теории полей классов , локальное соответствие Ленглендса , теория Ходжа-Тейта (также называемая p -адической теорией Ходжа ), явные формулы для символа Гильберта в локальной теории полей классов, см., например, [9]
Локальные поля более высокой размерности
[ редактировать ]Локальное поле иногда называют одномерным локальным полем .
Неархимедово локальное поле можно рассматривать как поле частных пополнения локального кольца одномерной арифметической схемы ранга 1 в ее неособой точке.
Для неотрицательного целого числа n -мерное n локальное поле представляет собой полное поле дискретных оценок, поле вычетов которого является ( n - 1)-мерным локальным полем. [5] В зависимости от определения локального поля нульмерное локальное поле является либо конечным полем (в соответствии с определением, используемым в этой статье), либо совершенным полем положительной характеристики.
С геометрической точки зрения n -мерные локальные поля с последним конечным полем вычетов естественно сопоставляются с полным флагом подсхем n -мерной арифметической схемы.
См. также
[ редактировать ]Цитаты
[ редактировать ]- ^ Кассельс и Фрелих 1967 , с. 129, гл. VI, Введение..
- ^ Потому что 1995 , с. 20.
- ↑ Перейти обратно: Перейти обратно: а б Милн 2020 , с. 127, замечание 7.49.
- ^ Нойкирх 1999 , с. 134, разд. 5.
- ↑ Перейти обратно: Перейти обратно: а б Fesenko & Vostokov 2002 , Def. 1.4.6.
- ^ Вейль 1995 , гл. I, Теорема 6.
- ^ Нойкирх 1999 , с. 122.
- ^ Нойкирх 1999 , Теорема II.5.7.
- ^ Fesenko & Vostokov 2002 , Chapters 1-4, 7.
Ссылки
[ редактировать ]- Касселс, JWS ; Фрелих, Альбрехт , ред. (1967), Алгебраическая теория чисел , Academic Press , Zbl 0153.07403
- Фесенко Иван Борисович ; Востоков, Сергей В. (2002), Локальные поля и их расширения , Переводы математических монографий, том. 121 (второе изд.), Провиденс, Род-Айленд: Американское математическое общество , ISBN. 978-0-8218-3259-2 , г-н 1915966
- Милн, Джеймс С. (2020), Алгебраическая теория чисел (изд. 3.08)
- Нойкирх, Юрген (1999). Алгебраическая теория чисел . Том 322. Перевод Шаппахера, Норберта. Берлин: Springer Verlag . ISBN 978-3-540-65399-8 . МР 1697859 . Збл 0956.11021 .
- Вейль, Андре (1995), Основная теория чисел , Классика математики, Берлин, Гейдельберг: Springer-Verlag , ISBN 3-540-58655-5
- Серр, Жан-Пьер (1979), Местные поля , Тексты для выпускников по математике, том. 67 (первое издание), Нью-Йорк: Springer-Verlag, ISBN. 0-387-90424-7
Внешние ссылки
[ редактировать ]- «Локальное поле» , Математическая энциклопедия , EMS Press , 2001 [1994]