विभाजन क्षेत्र: Difference between revisions

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{{about|बहुपद का विभाजन क्षेत्र|सीएसए का विभाजन क्षेत्र|केंद्रीय सरल बीजगणित}}
[[अमूर्त बीजगणित]] में, किसी क्षेत्र (गणित) में गुणांक वाले [[बहुपद]] का विभाजन क्षेत्र उस क्षेत्र का सबसे छोटा क्षेत्र विस्तार होता है, जिस पर बहुपद ''विभाजित'' होता है, यानी, रैखिक कारकों में विघटित होता है।
[[अमूर्त बीजगणित]] में, किसी क्षेत्र में गुणांक वाले [[बहुपद]] का '''विभाजन क्षेत्र''' उस क्षेत्र का सबसे अल्प क्षेत्र विस्तार होता है, जिस पर बहुपद ''विभाजित'' होता है, अर्थात, रैखिक कारकों में विघटित होता है।


==परिभाषा==
==परिभाषा==
एक क्षेत्र ''K'' पर एक बहुपद ''p''(''X'') का विभाजन क्षेत्र ''K'' का एक क्षेत्र विस्तार ''L'' है जिसके ऊपर ''p'' गुणनखंड करता है रैखिक कारक
क्षेत्र ''K'' पर एक बहुपद ''p(X)'' का विभाजन क्षेत्र ''K'' का क्षेत्र विस्तार ''L'' है, जिस पर ''p'' रैखिक कारकों में गुणनखंड करता है।


:<math>p(X) = c\prod_{i=1}^{\deg(p)} (X - a_i)</math> कहाँ <math>c\in K</math> और प्रत्येक के लिए <math>i</math> अपने पास <math>X - a_i \in L[X]</math> के साथ<sub>i</sub>जरूरी नहीं कि अलग हो और ऐसा हो कि एक बहुपद का मूल हो<sub>i</sub>K पर L उत्पन्न करें। एक्सटेंशन L, K पर फ़ील्ड एक्सटेंशन की न्यूनतम डिग्री का विस्तार है जिसमें p विभाजित होता है। यह दिखाया जा सकता है कि ऐसे विभाजन क्षेत्र मौजूद हैं और समरूपता [[तक]] अद्वितीय हैं। उस समरूपता में स्वतंत्रता की मात्रा को पी के गैलोज़ समूह के रूप में जाना जाता है (यदि हम मानते हैं कि यह [[वियोज्य बहुपद]] है)।
:<math>p(X) = c\prod_{i=1}^{\deg(p)} (X - a_i)</math>  
:
:जहाँ <math>c\in K</math>और प्रत्येक i के लिए हमारे पास <math>X - a_i \in L[X]</math>विस्तार ''L'' तब ''K'' के ऊपर न्यूनतम डिग्री का विस्तार है जिसमें ''p'' विभाजित होता है। यह दिखाया जा सकता है कि ऐसे विभाजन क्षेत्र उपस्थित हैं और आइसोमोर्फिज़्म तक अद्वितीय हैं। उस समरूपता में स्वतंत्रता की मात्रा को ''p'' के गैलोइस समूह के रूप में जाना जाता है (यदि हम मानते हैं कि यह अलग करने योग्य है)।


==गुण==
==गुण==
एक एक्सटेंशन L जो एक बीजगणितीय क्लोजर है#एक बीजगणितीय क्लोजर का अस्तित्व और K के ऊपर फ़ील्ड्स p(X) को विभाजित करना फ़ील्ड एक्सटेंशन#K का सामान्य, पृथक्करणीय और गैलोइस एक्सटेंशन कहलाता है।
विस्तार ''L'' जो ''K'' के ऊपर बहुपद ''p(X)'' के समुच्चय के लिए एक विभाजक क्षेत्र है, ''K'' का सामान्य विस्तार कहलाता है।


[[बीजगणितीय रूप से बंद फ़ील्ड]] A को देखते हुए, जिसमें K शामिल है, K और A के बीच p का एक अद्वितीय विभाजन फ़ील्ड L है, जो p की जड़ों द्वारा उत्पन्न होता है। यदि K सम्मिश्र संख्याओं का क्षेत्र विस्तार है, तो अस्तित्व तत्काल है। दूसरी ओर, सामान्य रूप से [[बीजगणितीय समापन]]ों का अस्तित्व अक्सर विभाजन क्षेत्र परिणाम से 'सीमा तक जाकर' [[गणितीय प्रमाण]] होता है, इसलिए परिपत्र परिभाषा से बचने के लिए एक स्वतंत्र प्रमाण की आवश्यकता होती है।
[[बीजगणितीय रूप से बंद फ़ील्ड|बीजगणितीय रूप से बंद क्षेत्र]] ''A'' को देखते हुए, जिसमें ''K'' सम्मिलित है, ''K'' और ''A'' के बीच ''p'' का एक अद्वितीय विभाजन क्षेत्र ''L'' है, जो ''p'' की मूल द्वारा उत्पन्न होता है। यदि ''K'' सम्मिश्र संख्याओं का एक उपक्षेत्र है, तो अस्तित्व तत्काल है। दूसरी ओर, बीजीय समापन का अस्तित्व, सामान्य तौर पर, विभाजन क्षेत्र परिणाम से 'सीमा तक जाने' से सिद्ध होता है, इसलिए परिपत्र तर्क से बचने के लिए एक स्वतंत्र प्रमाण की आवश्यकता होती है।


K के एक अलग करने योग्य विस्तार K' को देखते हुए, K' का 'गैलोइस क्लोजर' L एक प्रकार का विभाजन क्षेत्र है, और K का एक [[गैलोइस विस्तार]] भी है जिसमें K' शामिल है जो स्पष्ट अर्थ में न्यूनतम है। इस तरह के गैलोइस क्लोजर में K के ऊपर सभी बहुपदों p के लिए एक विभाजन क्षेत्र होना चाहिए जो कि K' के तत्वों के K के ऊपर [[न्यूनतम बहुपद (क्षेत्र सिद्धांत)]] हैं।
''K'' के अलग करने योग्य विस्तार ''K'<nowiki/>'' को देखते हुए, ''K'<nowiki/>'' का '''गैलोज़ क्लोजर''' L एक प्रकार का विभाजन क्षेत्र है, और ''K'' का एक गैलोज़ विस्तार भी है जिसमें ''K'<nowiki/>'' सम्मिलित है जो कि एक स्पष्ट अर्थ में न्यूनतम है। इस तरह के गैलोइस क्लोजर में ''K'' के ऊपर सभी बहुपद ''p'' के लिए एक विभाजन क्षेत्र होना चाहिए जो कि ''K''' के अवयवों के ''K'' के ऊपर न्यूनतम बहुपद हैं।


==विभाजन क्षेत्रों का निर्माण==
==विभाजन क्षेत्रों का निर्माण==


===प्रेरणा===
===प्रेरणा===
प्राचीन यूनानियों के समय से ही बहुपदों के एक फलन का मूल खोजना एक महत्वपूर्ण समस्या रही है। हालाँकि, कुछ बहुपद, जैसे {{math|''x''<sup>2</sup> + 1}} ऊपर {{math|'''R'''}}, [[वास्तविक संख्या]]ओं का कोई मूल नहीं होता। ऐसे बहुपद के लिए विभाजन क्षेत्र का निर्माण करके कोई भी नए क्षेत्र में बहुपद की जड़ें पा सकता है।
प्राचीन यूनानियों के समय से ही बहुपदों के फलन का मूल खोजना महत्वपूर्ण समस्या रही है। हालाँकि, कुछ बहुपद, जैसे {{math|''x''<sup>2</sup> + 1}} ऊपर {{math|'''R'''}}, [[वास्तविक संख्या]]ओं का कोई मूल नहीं होता। ऐसे बहुपद के लिए विभाजन क्षेत्र का निर्माण करके कोई भी नए क्षेत्र में बहुपद की मूल पा सकता है।


===निर्माण===
===निर्माण===
मान लीजिए कि F एक क्षेत्र है और p(X) एक बहुपद n की घात वाले [[बहुपद वलय]] F[X] में एक बहुपद है। K के निर्माण की सामान्य प्रक्रिया, F पर p(X) का विभाजन क्षेत्र, फ़ील्ड की एक श्रृंखला का निर्माण करना है <math>F=K_0 \subset K_1 \subset \cdots \subset K_{r-1} \subset K_r=K</math> ऐसे कि के<sub>i</sub>K का विस्तार है<sub>''i''&hairsp;−1</sub> जिसमें p(X) की एक नई जड़ शामिल है। चूँकि p(X) में अधिकतम n जड़ें हैं, इसलिए निर्माण के लिए अधिकतम n एक्सटेंशन की आवश्यकता होगी। K के निर्माण के चरण<sub>i</sub>इस प्रकार दिए गए हैं:
मान लीजिए कि ''F'' क्षेत्र है और ''p(X)'' एक बहुपद ''n'' की घात वाले [[बहुपद वलय]] F[''X''] में बहुपद है। ''K'' के निर्माण की सामान्य प्रक्रिया, ''F'' पर ''p(X)'' का विभाजन क्षेत्र, क्षेत्र की श्रृंखला <math>F=K_0 \subset K_1 \subset \cdots \subset K_{r-1} \subset K_r=K</math>का निर्माण करना है। ऐसा कि Ki, Ki −1 का विस्तार है जिसमें p(X) का एक नया मूल है। चूंकि ''p(X)'' में अधिकतम ''n'' मूल हैं इसलिए निर्माण के लिए अधिकतम ''n'' एक्सटेंशन की आवश्यकता होगी। ''K<sub>i</sub>'' के निर्माण के चरण निम्नानुसार दिए गए हैं:
* बहुपदों का गुणनखंडन#बीजगणितीय विस्तारों पर गुणनखंडन (ट्रेजर विधि) पी(एक्स) के ऊपर<sub>i</sub>[[अघुलनशील बहुपद]] कारकों में <math>f_1(X)f_2(X) \cdots f_k(X)</math>.
* ''K<sub>i</sub>'' के ऊपर ''p(X)'' को अप्रासंगिक कारकों <math>f_1(X)f_2(X) \cdots f_k(X)</math>में गुणनखंडित करें।
* कोई भी अरेखीय अघुलनशील कारक f(X) = f चुनें<sub>''i''&hairsp;</sub>(एक्स)
* कोई भी अरैखिक अलघुकरणीय कारक ''f''(''X'') = ''f<sub>i</sub>''<sub> </sub>(''X'') चुनें।
* फ़ील्ड एक्सटेंशन K का निर्माण करें<sub>''i''&hairsp;+1</sub> के<sub>i</sub>भागफल वलय K के रूप में<sub>''i''&hairsp;+1</sub> = के<sub>''i''&hairsp;</sub>[X] / (f(X)) जहां (f(X)) K में [[आदर्श (रिंग सिद्धांत)]] को दर्शाता है<sub>''i''&hairsp;</sub>[एक्स] एफ(एक्स) द्वारा उत्पन्न।
* ''K<sub>i</sub>'' के क्षेत्र विस्तार''K<sub>i</sub>''<sub> +1</sub> को भागफल वलय ''K<sub>i</sub>''<sub> +1</sub> = ''K<sub>i</sub>''<sub> </sub>[''X''] / (''f''(''X'')) के रूप में बनाएं, जहां (''f''(''X'')) ''f''(''X'')) द्वारा उत्पन्न ''K<sub>i</sub>''<sub> </sub>[''X''] में आदर्श को दर्शाता है।
* K के लिए प्रक्रिया दोहराएँ<sub>''i''&hairsp;+1</sub> जब तक p(X) पूरी तरह से कारक न हो जाए।
* ''K<sub>i</sub>''<sub> +1</sub> के लिए प्रक्रिया को तब तक दोहराएँ जब तक कि ''p''(''X'') पूरी तरह से गुणनखंड न हो जाए।


अघुलनशील कारक एफ<sub>''i''&hairsp;</sub>भागफल निर्माण में प्रयुक्त (X) को मनमाने ढंग से चुना जा सकता है। यद्यपि कारकों के अलग-अलग विकल्प अलग-अलग उपक्षेत्र अनुक्रमों को जन्म दे सकते हैं, परिणामी विभाजन क्षेत्र समरूपी होंगे।
भागफल निर्माण में उपयोग किए जाने वाले अपरिवर्तनीय कारक ''f<sub>i</sub>''<sub> </sub>(''X'') को मनमाने ढंग से चुना जा सकता है। हालाँकि कारकों के विभिन्न विकल्पों के कारण अलग-अलग उपक्षेत्र अनुक्रम हो सकते हैं, परिणामी विभाजन क्षेत्र समरूपी होंगे।


चूँकि f(X) अपरिवर्तनीय है, (f(X)) K का [[अधिकतम आदर्श]] है<sub>''i''&hairsp;</sub>[एक्स] और के<sub>''i''&hairsp;</sub>[X] / (f(X)) वास्तव में एक फ़ील्ड है। इसके अलावा, अगर हम जाने दें <math>\pi : K_i[X] \to K_i[X]/(f(X))</math> फिर उसके भागफल पर वलय (गणित) का प्राकृतिक प्रक्षेपण हो
चूँकि ''f''(''X'') अप्रासंगिक है, (''f''(''X'')) ''K<sub>i</sub>''<sub> </sub>[''X''] का अधिकतम आदर्श है और ''K<sub>i</sub>''<sub> </sub>[''X''] / (''f''(''X'')) वास्तव में क्षेत्र है। इसके अलावा, अगर हम <math>\pi : K_i[X] \to K_i[X]/(f(X))</math>फिर वलय को उसके भागफल पर
:<math>f(\pi(X)) = \pi(f(X)) = f(X)\ \bmod\ f(X) = 0</math>
:<math>f(\pi(X)) = \pi(f(X)) = f(X)\ \bmod\ f(X) = 0</math>
इसलिए π(X) f(X) और p(X) का मूल है।
इसलिए π(''X'') ''f(X)'' और ''p(X)'' का मूल है।


एकल विस्तार की डिग्री <math>[K_{i+1} : K_i]</math> अपरिवर्तनीय कारक f(X) की डिग्री के बराबर है। विस्तार की डिग्री [K : F] द्वारा दी गई है <math>[K_r : K_{r-1}] \cdots [K_2 : K_1] [K_1 : F]</math> और अधिकतम n है!
एकल विस्तार की डिग्री <math>[K_{i+1} : K_i]</math>इरेड्यूसिबल फ़ैक्टर f(''X'') की डिग्री के बराबर है। विस्तार की डिग्री [K : F] द्वारा दी गई है <math>[K_r : K_{r-1}] \cdots [K_2 : K_1] [K_1 : F]</math>और अधिकतम ''n''! है।


=== फ़ील्ड K<sub>''i''&hairsp;</sub>[एक्स]/(एफ(एक्स)) ===
=== क्षेत्र ''K<sub>i</sub>''<sub> </sub>[''X'']/(''f''(''X'')) ===
जैसा कि ऊपर बताया गया है, भागफल वलय K<sub>''i''&hairsp;+1</sub> = के<sub>''i''&hairsp;</sub>[X]/(f(X)) एक ऐसा क्षेत्र है जब f(X) अपरिवर्तनीय है। इसके तत्व स्वरूप के हैं
जैसा कि ऊपर बताया गया है, भागफल वलय ''K<sub>i</sub>''<sub> +1</sub> = ''K<sub>i</sub>''<sub> </sub>[''X'']/(''f''(''X'')) क्षेत्र है जब ''f''(''X'') अप्रासंगिक है। इसके तत्त्व रूप के हैं


:<math>c_{n-1}\alpha^{n-1} + c_{n-2}\alpha^{n-2} + \cdots + c_1\alpha + c_0</math>
<math>c_{n-1}\alpha^{n-1} + c_{n-2}\alpha^{n-2} + \cdots + c_1\alpha + c_0</math>
जहां सी<sub>j</sub>के में हैं<sub>i</sub>और α = π(एक्स). (यदि कोई के पर विचार करता है<sub>''i''&hairsp;+1</sub> K के ऊपर एक सदिश समष्टि के रूप में<sub>i</sub>फिर शक्तियां α<sup>j</sup>के लिए {{nowrap|0 ≤ ''j'' ≤ ''n''−1}} एक आधार बनाएं (रैखिक बीजगणित)।)


K के तत्व<sub>''i''&hairsp;+1</sub> n से कम घात वाले α में बहुपद के रूप में माना जा सकता है। के में जोड़<sub>''i''&hairsp;+1</sub> बहुपद जोड़ के नियमों द्वारा दिया जाता है और गुणन बहुपद गुणन मॉड्यूल f(X) द्वारा दिया जाता है। अर्थात्, K में g(α) और h(α) के लिए<sub>''i''&hairsp;+1</sub> उनका उत्पाद g(α)h(α) = r(α) है जहां K में f(X) से विभाजित करने पर r(X) g(X)h(X) का शेषफल है<sub>''i''&hairsp;</sub>[एक्स]।
जहां ''c<sub>j</sub>'' ''K<sub>i</sub>'' और ''α'' = π(''X'') में हैं। (यदि कोई ''K<sub>i</sub>''<sub> +1</sub> को ''K<sub>i</sub>'' के ऊपर सदिश समष्टि मानता है तो 0 ≤ ''j'' ≤ ''n''−1 के लिए घात ''α''<sup>''j''</sup> आधार बनाता है।)


शेष r(X) की गणना बहुपदों के लंबे विभाजन के माध्यम से की जा सकती है, हालाँकि एक सीधा कमी नियम भी है जिसका उपयोग सीधे r(α) = g(α)h(α) की गणना करने के लिए किया जा सकता है। पहले चलो
''K<sub>i</sub>''<sub> +1</sub> के अवयवों को n से कम घात वाले α में बहुपद माना जा सकता है। ''K<sub>i</sub>''<sub> +1</sub> में जोड़ बहुपद जोड़ के नियमों द्वारा दिया जाता है और गुणन बहुपद गुणन मॉड्यूल ''f''(''X'') द्वारा दिया जाता है। अर्थात्, ''K<sub>i</sub>''<sub> +1</sub> में g(α) और h(α) के लिए उनका गुणनफल ''g''(''α'')''h''(''α'') = ''r''(α) है जहां ''r''(''X'') ''g''(''X'')''h''(''X'') का शेषफल है जब ''K<sub>i</sub>''<sub> </sub>[''X''] में ''f''(''X'')  से विभाजित किया जाता है।
 
शेष ''r''(''X'') की गणना बहुपदों के लंबे विभाजन के माध्यम से की जा सकती है, हालाँकि एक सीधा कमी नियम भी है जिसका उपयोग सीधे ''r''(''α'') = ''g''(''α'')''h''(''α'') की गणना करने के लिए किया जा सकता है। मान लीजिये


:<math>f(X) = X^n + b_{n-1} X^{n-1} + \cdots + b_1 X + b_0.</math>
:<math>f(X) = X^n + b_{n-1} X^{n-1} + \cdots + b_1 X + b_0.</math>
बहुपद एक क्षेत्र के ऊपर है इसलिए व्यापकता की हानि के बिना कोई f(X) को एकात्मक बहुपद मान सकता है। अब α, f(X) का मूल है, इसलिए
बहुपद क्षेत्र के ऊपर है इसलिए व्यापकता की हानि के बिना कोई ''f''(''X'') को एकात्मक बहुपद मान सकता है। अब α, ''f''(''X'') का मूल है, इसलिए


:<math>\alpha^n = -(b_{n-1} \alpha^{n-1} + \cdots + b_1 \alpha + b_0).</math>
:<math>\alpha^n = -(b_{n-1} \alpha^{n-1} + \cdots + b_1 \alpha + b_0).</math>
यदि उत्पाद g(α)h(α) का एक पद α है<sup></sup>के साथ {{nowrap|''m'' ≥ ''n''}} इसे इस प्रकार कम किया जा सकता है:
यदि उत्पाद ''g''(''α'')''h''(''α'') का पद ''α<sup>m</sup>'' है के साथ {{nowrap|''m'' ≥ ''n''}} इसे इस प्रकार कम किया जा सकता है:


:<math>\alpha^n\alpha^{m-n} = -(b_{n-1} \alpha^{n-1} + \cdots + b_1 \alpha + b_0) \alpha^{m-n} = -(b_{n-1} \alpha^{m-1} + \cdots + b_1 \alpha^{m-n+1} + b_0 \alpha^{m-n})</math>.
:<math>\alpha^n\alpha^{m-n} = -(b_{n-1} \alpha^{n-1} + \cdots + b_1 \alpha + b_0) \alpha^{m-n} = -(b_{n-1} \alpha^{m-1} + \cdots + b_1 \alpha^{m-n+1} + b_0 \alpha^{m-n})</math>.


कमी नियम के उदाहरण के रूप में, K को लें<sub>i</sub>= 'Q'[X], परिमेय संख्या गुणांक वाले बहुपदों का वलय, और f(X) = X लें<sup>7</sup> − 2. चलो <math>g(\alpha) = \alpha^5 + \alpha^2</math> और h(α) = α<sup>&hairsp;3</sup> +1 Q[''X'']/(''X'' के दो तत्व हों<sup>7</sup> − 2). f(X) द्वारा दिया गया कमी नियम α है<sup>7</sp>=2 एसपी
कमी नियम के उदाहरण के रूप में, तर्कसंगत गुणांक वाले बहुपदों की अंगूठी, Ki = Q[X] लें, और ''f''(''X'') = ''X''<sup> 7</sup> − 2 लें। मान लीजिए <math>g(\alpha) = \alpha^5 + \alpha^2</math> और ''h''(''α'') = ''α''<sup> 3</sup> +1 '''Q'''[''X'']/(''X''<sup> 7</sup> − 2 के दो अवयव हैं। ''f''(''X'') द्वारा दिया गया कमी नियम ''α''<sup>7</sup> = 2 हैै।
:<math>g(\alpha)h(\alpha) = (\alpha^5 + \alpha^2)(\alpha^3 + 1) = \alpha^8 + 2 \alpha^5 + \alpha^2 = (\alpha^7)\alpha + 2\alpha^5 + \alpha^2 = 2 \alpha^5 + \alpha^2 + 2\alpha.</math>
:<math>g(\alpha)h(\alpha) = (\alpha^5 + \alpha^2)(\alpha^3 + 1) = \alpha^8 + 2 \alpha^5 + \alpha^2 = (\alpha^7)\alpha + 2\alpha^5 + \alpha^2 = 2 \alpha^5 + \alpha^2 + 2\alpha.</math>


==उदाहरण==
==उदाहरण==


=== सम्मिश्र संख्याएँ ===
=== सम्मिश्र संख्याएँ ===
बहुपद वलय R[''x''] और अपरिवर्तनीय बहुपद पर विचार करें {{nowrap|1=''x''<sup>2</sup> + 1.}} भागफल वलय {{nowrap|1='''R'''[''x'']&thinsp;/&thinsp;(''x''<sup>2</sup> + 1)}} सर्वांगसमता संबंध द्वारा दिया गया है {{nowrap|1=''x''<sup>2</sup> ≡ −1.}} परिणामस्वरूप, के तत्व (या समतुल्य वर्ग)। {{nowrap|1='''R'''[''x'']&thinsp;/&thinsp;(''x''<sup>2</sup> + 1)}} रूप के हैं {{nowrap|1=''a'' + ''bx''}} जहां ए और बी 'आर' से संबंधित हैं। इसे देखने के लिए, उस पर ध्यान दें {{nowrap|1=''x''<sup>2</sup> ≡ −1}} यह इस प्रकार है कि {{nowrap|1=''x''<sup>3</sup> ≡ −''x''}}, {{nowrap|1=''x''<sup>4</sup> ≡ 1}}, {{nowrap|1=''x''<sup>5</sup> ≡ ''x''}}, वगैरह।; और इसलिए, उदाहरण के लिए {{nowrap|1=''p'' + ''qx'' + ''rx''<sup>2</sup> + ''sx''<sup>3</sup> ≡ ''p'' + ''qx'' + ''r''(−1) + ''s''(−''x'') = (''p'' − ''r'') + (''q'' − ''s'')''x''.}}
बहुपद वलय R[''x''] और अपरिवर्तनीय बहुपद पर विचार करें {{nowrap|1=''x''<sup>2</sup> + 1.}} भागफल वलय {{nowrap|1='''R'''[''x'']&thinsp;/&thinsp;(''x''<sup>2</sup> + 1)}} सर्वांगसमता संबंध द्वारा दिया गया है {{nowrap|1=''x''<sup>2</sup> ≡ −1.}} परिणामस्वरूप, के अवयव (या समतुल्य वर्ग)। {{nowrap|1='''R'''[''x'']&thinsp;/&thinsp;(''x''<sup>2</sup> + 1)}} रूप के हैं {{nowrap|1=''a'' + ''bx''}} जहां ए और बी 'आर' से संबंधित हैं। इसे देखने के लिए, उस पर ध्यान दें {{nowrap|1=''x''<sup>2</sup> ≡ −1}} यह इस प्रकार है कि {{nowrap|1=''x''<sup>3</sup> ≡ −''x''}}, {{nowrap|1=''x''<sup>4</sup> ≡ 1}}, {{nowrap|1=''x''<sup>5</sup> ≡ ''x''}}, वगैरह।; और इसलिए, उदाहरण के लिए {{nowrap|1=''p'' + ''qx'' + ''rx''<sup>2</sup> + ''sx''<sup>3</sup> ≡ ''p'' + ''qx'' + ''r''(−1) + ''s''(−''x'') = (''p'' − ''r'') + (''q'' − ''s'')''x''.}}


जोड़ और गुणन संचालन पहले सामान्य बहुपद जोड़ और गुणन का उपयोग करके दिया जाता है, लेकिन फिर मॉड्यूलो को कम करके दिया जाता है {{nowrap|1=''x''<sup>2</sup> + 1}}, यानी इस तथ्य का उपयोग करना {{nowrap|1=''x''<sup>2</sup> ≡ −1}}, {{nowrap|1=''x''<sup>3</sup> ≡ −''x''}}, {{nowrap|1=''x''<sup>4</sup> ≡ 1}}, {{nowrap|1=''x''<sup>5</sup> ≡ ''x''}}, आदि। इस प्रकार:
जोड़ और गुणन संचालन पहले सामान्य बहुपद जोड़ और गुणन का उपयोग करके दिया जाता है, लेकिन फिर मॉड्यूलो को कम करके दिया जाता है {{nowrap|1=''x''<sup>2</sup> + 1}}, यानी इस तथ्य का उपयोग करना {{nowrap|1=''x''<sup>2</sup> ≡ −1}}, {{nowrap|1=''x''<sup>3</sup> ≡ −''x''}}, {{nowrap|1=''x''<sup>4</sup> ≡ 1}}, {{nowrap|1=''x''<sup>5</sup> ≡ ''x''}}, आदि। इस प्रकार:
Line 68: Line 70:
:<math>(a_1,b_1) + (a_2,b_2) = (a_1 + a_2,b_1 + b_2), </math>
:<math>(a_1,b_1) + (a_2,b_2) = (a_1 + a_2,b_1 + b_2), </math>
:<math>(a_1,b_1)\cdot (a_2,b_2) = (a_1a_2 - b_1b_2,a_1b_2 + b_1a_2). </math>
:<math>(a_1,b_1)\cdot (a_2,b_2) = (a_1a_2 - b_1b_2,a_1b_2 + b_1a_2). </math>
हम दावा करते हैं कि, एक क्षेत्र के रूप में, भागफल वलय {{nowrap|1='''R'''[''x''] / (''x''<sup>2</sup> + 1)}} सम्मिश्र संख्याओं का [[समरूपी]] है, C. एक सामान्य सम्मिश्र संख्या इस प्रकार की होती है {{nowrap|1=''a'' + ''bi''}}, जहां ए और बी वास्तविक संख्याएं हैं और {{nowrap|1=''i''<sup>2</sup> = −1.}}जोड़ और गुणा द्वारा दिया जाता है
हम दावा करते हैं कि, क्षेत्र के रूप में, भागफल वलय {{nowrap|1='''R'''[''x''] / (''x''<sup>2</sup> + 1)}} सम्मिश्र संख्याओं का [[समरूपी]] है, C. सामान्य सम्मिश्र संख्या इस प्रकार की होती है {{nowrap|1=''a'' + ''bi''}}, जहां ए और बी वास्तविक संख्याएं हैं और {{nowrap|1=''i''<sup>2</sup> = −1.}}जोड़ और गुणा द्वारा दिया जाता है


:<math>(a_1 + b_1 i) + (a_2 + b_2 i) = (a_1 + a_2) + i(b_1 + b_2),</math>
:<math>(a_1 + b_1 i) + (a_2 + b_2 i) = (a_1 + a_2) + i(b_1 + b_2),</math>
Line 76: Line 78:
:<math>(a_1,b_1) + (a_2,b_2) = (a_1 + a_2,b_1 + b_2),</math>
:<math>(a_1,b_1) + (a_2,b_2) = (a_1 + a_2,b_1 + b_2),</math>
:<math>(a_1,b_1)\cdot (a_2,b_2) = (a_1a_2 - b_1b_2,a_1b_2 + b_1a_2).</math>
:<math>(a_1,b_1)\cdot (a_2,b_2) = (a_1a_2 - b_1b_2,a_1b_2 + b_1a_2).</math>
पिछली गणनाओं से पता चलता है कि जोड़ और गुणा एक ही तरह से व्यवहार करते हैं {{nowrap|1='''R'''[''x'']&thinsp;/&thinsp;(''x''<sup>2</sup> + 1)}} और सी. वास्तव में, हम देखते हैं कि बीच का नक्शा {{nowrap|1='''R'''[''x'']&thinsp;/&thinsp;(''x''<sup>2</sup> + 1)}} और सी द्वारा दिया गया {{nowrap|1=''a'' + ''bx'' → ''a'' + ''bi''}}जोड़ और गुणन के संबंध में एक [[समरूपता]] है। यह भी स्पष्ट है कि मानचित्र {{nowrap|1=''a'' + ''bx'' → ''a'' + ''bi''}} [[विशेषण]] और विशेषण दोनों है; मतलब है कि {{nowrap|1=''a'' + ''bx'' → ''a'' + ''bi''}} एक विशेषण समरूपता है, अर्थात, एक [[वलय समरूपता]]। जैसा कि दावा किया गया है, यह इस प्रकार है: {{nowrap|1='''R'''[''x'']&thinsp;/&thinsp;(''x''<sup>2</sup> + 1) ≅ '''C'''.}}
पिछली गणनाओं से पता चलता है कि जोड़ और गुणा एक ही तरह से व्यवहार करते हैं {{nowrap|1='''R'''[''x'']&thinsp;/&thinsp;(''x''<sup>2</sup> + 1)}} और ''c''. वास्तव में, हम देखते हैं कि बीच का मानचित्र {{nowrap|1='''R'''[''x'']&thinsp;/&thinsp;(''x''<sup>2</sup> + 1)}} और c द्वारा दिया गया {{nowrap|1=''a'' + ''bx'' → ''a'' + ''bi''}}जोड़ और गुणन के संबंध में एक [[समरूपता]] है। यह भी स्पष्ट है कि मानचित्र {{nowrap|1=''a'' + ''bx'' → ''a'' + ''bi''}} [[विशेषण]] और विशेषण दोनों है; मतलब है कि {{nowrap|1=''a'' + ''bx'' → ''a'' + ''bi''}} विशेषण समरूपता है, अर्थात, [[वलय समरूपता]]। जैसा कि दावा किया गया है, यह इस प्रकार है: {{nowrap|1='''R'''[''x'']&thinsp;/&thinsp;(''x''<sup>2</sup> + 1) ≅ '''C'''.}}


1847 में, [[ऑगस्टिन-लुई कॉची]] ने जटिल संख्याओं को परिभाषित करने के लिए इस दृष्टिकोण का उपयोग किया।<ref>{{Citation|last = Cauchy|first = Augustin-Louis|author-link = Augustin-Louis Cauchy|title = Mémoire sur la théorie des équivalences algébriques, substituée à la théorie des imaginaires|journal = Comptes Rendus Hebdomadaires des Séances de l'Académie des Sciences|volume = 24|year = 1847|language = fr|pages = 1120–1130}}</ref>
1847 में, [[ऑगस्टिन-लुई कॉची]] ने जटिल संख्याओं को परिभाषित करने के लिए इस दृष्टिकोण का उपयोग किया।<ref>{{Citation|last = Cauchy|first = Augustin-Louis|author-link = Augustin-Louis Cauchy|title = Mémoire sur la théorie des équivalences algébriques, substituée à la théorie des imaginaires|journal = Comptes Rendus Hebdomadaires des Séances de l'Académie des Sciences|volume = 24|year = 1847|language = fr|pages = 1120–1130}}</ref>
=== घन उदाहरण ===
=== घन उदाहरण ===
होने देना {{mvar|K}} तर्कसंगत संख्या फ़ील्ड बनें {{math|'''Q'''}} और {{math|''p''(''x'') {{=}} ''x''<sup>3</sup> − 2}}. की प्रत्येक जड़ {{mvar|p}} बराबर है {{math|{{radic|2|3}}}}[[एकता का घनमूल]] गुना। इसलिए, यदि हम एकता के घनमूलों को इससे निरूपित करते हैं
होने देना {{mvar|K}} तर्कसंगत संख्या क्षेत्र बनें {{math|'''Q'''}} और {{math|''p''(''x'') {{=}} ''x''<sup>3</sup> − 2}}. की प्रत्येक मूल {{mvar|p}} बराबर है {{math|{{radic|2|3}}}}[[एकता का घनमूल]] गुना। इसलिए, यदि हम एकता के घनमूलों को इससे निरूपित करते हैं


:<math>\omega_1 = 1,\,</math> <!-- do not delete "\,": it improves the display of formula on certain browsers. -->
:<math>\omega_1 = 1,\,</math>
:<math>\omega_2 = -\frac{1}{2} + \frac{\sqrt{3}}{2} i,</math>
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:<math>\omega_3 = -\frac{1}{2} - \frac{\sqrt{3}}{2} i.</math>
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कोई भी क्षेत्र जिसमें दो अलग-अलग जड़ें हों {{mvar|p}} में एकता के दो अलग-अलग घनमूलों के बीच का भागफल शामिल होगा। ऐसा भागफल एकता का आदिम मूल है, एकता का घनमूल - दोनों में से एक है <math>\omega_2</math> या <math>\omega_3=1/\omega_2</math>. यह एक विभाजन क्षेत्र का अनुसरण करता है {{mvar|L}} का {{mvar|p}} में ω होगा<sub>2</sub>, साथ ही 2 का वास्तविक घनमूल; [[बातचीत (तर्क)]], का कोई भी विस्तार {{math|'''Q'''}} इन तत्वों से युक्त सभी जड़ें शामिल हैं {{mvar|p}}. इस प्रकार
कोई भी क्षेत्र जिसमें दो अलग-अलग मूल हों {{mvar|p}} में एकता के दो अलग-अलग घनमूलों के बीच का भागफल सम्मिलित होगा। ऐसा भागफल एकता का आदिम मूल है, एकता का घनमूल - दोनों में से एक है <math>\omega_2</math> या <math>\omega_3=1/\omega_2</math>. यह एक विभाजन क्षेत्र का अनुसरण करता है {{mvar|L}} का {{mvar|p}} में ''ω''<sub>2</sub> होगा, साथ ही 2 का वास्तविक घनमूल; [[बातचीत (तर्क)|अलघुकरणीय]], का कोई भी विस्तार {{math|'''Q'''}} इन अवयवों से युक्त सभी मूल सम्मिलित हैं {{mvar|p}}. इस प्रकार


:<math>L = \mathbf{Q}(\sqrt[3]{2}, \omega_2) = \{ a + b\sqrt[3]{2} + c{\sqrt[3]{2}}^2 + d\omega_2 + e\sqrt[3]{2}\omega_2 + f{\sqrt[3]{2}}^2 \omega_2 \mid a,b,c,d,e,f \in \mathbf{Q} \}</math>
:<math>L = \mathbf{Q}(\sqrt[3]{2}, \omega_2) = \{ a + b\sqrt[3]{2} + c{\sqrt[3]{2}}^2 + d\omega_2 + e\sqrt[3]{2}\omega_2 + f{\sqrt[3]{2}}^2 \omega_2 \mid a,b,c,d,e,f \in \mathbf{Q} \}</math>
ध्यान दें कि पिछले भाग में उल्लिखित निर्माण प्रक्रिया को इस उदाहरण में लागू करने से शुरुआत होती है <math>K_0 = \mathbf{Q}</math> और मैदान का निर्माण करता है <math>K_1 = \mathbf{Q}[X] / (X^3 - 2)</math>. यह फ़ील्ड विभाजन फ़ील्ड नहीं है, बल्कि इसमें एक (कोई भी) रूट शामिल है। हालाँकि, बहुपद <math>Y^3 - 2</math> पर अप्रासंगिक बहुपद नहीं है <math>K_1</math> और वास्तव में:
ध्यान दें कि पिछले भाग में उल्लिखित निर्माण प्रक्रिया को इस उदाहरण में लागू करने से प्रारम्भ होती है <math>K_0 = \mathbf{Q}</math> और क्षेत्र का निर्माण करता है <math>K_1 = \mathbf{Q}[X] / (X^3 - 2)</math> यह क्षेत्र विभाजन क्षेत्र नहीं है, बल्कि इसमें एक (कोई भी) रूट सम्मिलित है। हालाँकि, बहुपद <math>Y^3 - 2</math> पर अप्रासंगिक बहुपद नहीं है <math>K_1</math> और वास्तव में:


:<math>Y^3 -2 = (Y - X)(Y^2 + XY + X^2).</math>
:<math>Y^3 -2 = (Y - X)(Y^2 + XY + X^2).</math>
ध्यान दें कि <math>X</math> यह एक [[अनिश्चित (चर)]] नहीं है, और वास्तव में इसका एक तत्व है <math>K_1</math>. अब, प्रक्रिया को जारी रखते हुए, हम प्राप्त करते हैं <math>K_2 = K_1[Y] / (Y^2 + XY + X^2)</math> जो वास्तव में विभाजन क्षेत्र है और इसके द्वारा फैला हुआ है <math>\mathbf{Q}</math>-आधार <math>\{1, X, X^2, Y, XY, X^2 Y\}</math>. ध्यान दें कि अगर हम इसकी तुलना करें <math>L</math> ऊपर से हम पहचान सकते हैं <math>X = \sqrt[3]{2}</math> और <math>Y = \omega_2</math>.
ध्यान दें कि <math>X</math> यह [[अनिश्चित (चर)]] नहीं है, और वास्तव में इसका अवयव है <math>K_1</math>. अब, प्रक्रिया को जारी रखते हुए, हम प्राप्त करते हैं <math>K_2 = K_1[Y] / (Y^2 + XY + X^2)</math> जो वास्तव में विभाजन क्षेत्र है और इसके द्वारा फैला हुआ है <math>\mathbf{Q}</math>-आधार <math>\{1, X, X^2, Y, XY, X^2 Y\}</math>. ध्यान दें कि अगर हम इसकी तुलना करें <math>L</math> ऊपर से हम पहचान <math>X = \sqrt[3]{2}</math> और <math>Y = \omega_2</math>सकते हैं।


===अन्य उदाहरण===
===अन्य उदाहरण===
* x का विभाजन क्षेत्र<sup>q</sup> − x ओवर 'F'<sub>''p''</sub> अद्वितीय [[परिमित क्षेत्र]] F है<sub>''q''</sub> क्यू = पी के लिए<sup>n</sup>.<ref>{{Cite book|title=अंकगणित में एक पाठ्यक्रम|last=Serre}}</ref> कभी-कभी इस फ़ील्ड को GF(q) द्वारा दर्शाया जाता है।
* '''F'''<sub>''p''</sub> पर  ''x<sup>q</sup>'' ''x'' का विभाजन क्षेत्र, ''q'' = ''p<sup>n</sup>'' के लिए अद्वितीय परिमित क्षेत् र'''F'''<sub>''q''</sub> है।<ref>{{Cite book|title=अंकगणित में एक पाठ्यक्रम|last=Serre}}</ref> कभी-कभी इस क्षेत्र को GF(''q'') द्वारा निरूपित किया जाता है।
 
*'''F'''<sub>7</sub> के ऊपर  ''x''<sup>2</sup> + 1 का विभाजन क्षेत्र '''F'''<sub>49</sub> है; बहुपद का '''F'''<sub>7</sub> में कोई मूल नहीं है, यानी, −1 वहां वर्ग नहीं है, क्योंकि 7, 1 मॉड्यूल 4 के सर्वांगसम नहीं है।<ref>Instead of applying this characterization of [[parity (mathematics)|odd]] [[prime number|prime]] moduli for which −1 is a square, one could just check that the set of squares in '''F'''<sub>7</sub> is the set of classes of 0, 1, 4, and 2, which does not include the class of −1&thinsp;≡&nbsp;6.</ref>
* x का विभाजन क्षेत्र<sup>2</sup>+1 ओवर एफ<sub>7</sub> एफ है<sub>49</sub>; बहुपद का F में कोई मूल नहीं है<sub>7</sub>, यानी, −1 वहां एक [[वर्ग (बीजगणित)]] नहीं है, क्योंकि 7, 1 मॉड्यूल 4 का [[मॉड्यूलर अंकगणित]] नहीं है।<ref>Instead of applying this characterization of [[parity (mathematics)|odd]] [[prime number|prime]] moduli for which −1 is a square, one could just check that the set of squares in '''F'''<sub>7</sub> is the set of classes of 0, 1, 4, and 2, which does not include the class of −1&thinsp;≡&nbsp;6.</ref>
*'''F'''<sub>7</sub> पर ''x''<sup>2</sup> 1 का विभाजन क्षेत्र '''F'''<sub>7</sub> है क्योंकि ''x''<sup>2</sup> − 1 = (''x'' + 1)(''x'' − 1) पहले से ही रैखिक कारकों में विभाजित है।
* x का विभाजन क्षेत्र<sup>2</sup> - 1 ओवर एफ<sub>7</sub> एफ है<sub>7</sub> एक्स के बाद से<sup>2</sup> − 1 = (x + 1)(x − 1) पहले से ही रैखिक कारकों में विभाजित है।
*हम '''F'''<sub>2</sub> पर ''f''(''x'') = ''x''<sup>3</sup> + ''x'' + 1 के विभाजन क्षेत्र की गणना करते हैं। यह सत्यापित करना आसान है कि ''f''(''x'') की '''F'''<sub>2</sub> में कोई जड़ नहीं है, इसलिए '''F'''<sub>2</sub>[''x''] में ''f''(''x'') अप्रासंगिक है। ''r'' = ''x'' + (''f''(''x'')) में '''F'''<sub>2</sub>[''x'']/(''f''(''x'')) डालें ताकि '''F'''<sub>2</sub>(''r'' ) क्षेत्र हो और ''x''<sup>3</sup> + ''x'' + 1 = (''x'' + ''r'')(''x''<sup>2</sup> + ''ax'' + ''b'') '''F'''<sub>2</sub>(''r'' )[''x''] में। ध्यान दें कि हम − के लिए + लिख सकते हैं क्योंकि विशेषता दो है। गुणांकों की तुलना करने से पता चलता है कि ''a'' = ''r'' और ''b'' = 1 + ''r''<sup> 2</sup>. '''F'''<sub>2</sub>(''r'' ) के अवयवों को ''c'' + ''dr'' + ''er''<sup> 2</sup> के रूप में सूचीबद्ध किया जा सकता है, जहां ''c'', ''d'', ''e'' '''F'''<sub>2</sub> में हैं। आठ अवयव हैं: 0, 1, ''r'', 1 + ''r'', ''r''<sup> 2</sup>, 1 + ''r''<sup> 2</sup>, ''r'' + ''r''<sup> 2</sup> और 1 + ''r'' + ''r''<sup> 2</sup> इन्हें ''x''<sup>2</sup> + ''rx'' + 1 + ''r''<sup> 2</sup> में प्रतिस्थापित करने पर हम (r) पर पहुंचते हैं (''r''<sup> 2</sup>)<sup>2</sup> + ''r''(''r''<sup> 2</sup>) + 1 + ''r''<sup> 2</sup> = ''r''<sup> 4</sup> + ''r''<sup> 3</sup> + 1 + ''r''<sup> 2</sup> = 0 इसलिए ''x''<sup>3</sup> + ''x'' + 1 = (''x'' + ''r'')(''x'' + ''r''<sup> 2</sup>)(''x'' + (''r'' + ''r''<sup> 2</sup>)) में ''r'' के लिए; '''F'''<sub>2</sub>[''x'']/(''f''(''x'')); ''E'' = '''F'''<sub>2</sub>(''r'' ) पर  ''x''<sup>3</sup> + ''x'' + 1 का विभाजन क्षेत्र है।
 
* हम f(x) = x के विभाजन क्षेत्र की गणना करते हैं<sup>3</sup> + x + 1 ओवर 'एफ'<sub>2</sub>. यह सत्यापित करना आसान है कि f(x) का 'F' में कोई मूल नहीं है।<sub>2</sub>, इसलिए f(x) 'F' में अप्रासंगिक है<sub>2</sub>[एक्स]'F' में r = x + (f(x)) डालें<sub>2</sub>[x]/(f(x)) तो 'F'<sub>2</sub>(r&hairsp;) एक फ़ील्ड है और x<sup>3</sup> + x + 1 = (x + r)(x<sup>2</sup> + ax + b) 'F' में<sub>2</sub>(आर&हेयरस्प;)[x]ध्यान दें कि हम − के लिए + लिख सकते हैं क्योंकि [[विशेषता (बीजगणित)]] दो है। गुणांकों की तुलना करने से पता चलता है कि a = r और b = 1 + r<sup>2</sup>. एफ के तत्व<sub>2</sub>(r&hairsp;) को c + dr + er के रूप में सूचीबद्ध किया जा सकता है<sup>2</sup>, जहां c, d, e 'F' में हैं<sub>2</sub>. आठ तत्व हैं: 0, 1, आर, 1 + आर, आर<sup>2</sup>, 1 + आर<sup>2</sup>, + <sup>2</sup>और 1++<sup>2</sup>. इन्हें x में प्रतिस्थापित करने पर<sup>2</sup> + आरएक्स + 1 + आर<sup>2</sup>हम पहुंचते हैं (आर<sup>2</sup>)<sup>2</sup> + r(r<sup>2</sup>) + 1 + आर<sup>2</sup>=आर<sup>4</sup>+आर<sup>3</sup> + 1 + आर<sup>2</sup> = 0, इसलिए x<sup>3</sup> + x + 1 = (x + r)(x + r<sup>2</sup>)(x + (r + r<sup>2</sup>)) 'F' में r के लिए<sub>2</sub>[x]/(f(x)); = 'एफ'<sub>2</sub>(r&hairsp;) x का विभाजन क्षेत्र है<sup>3</sup> + x + 1 ओवर 'एफ'<sub>2</sub>.
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==See also==
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==टिप्पणियाँ==
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==संदर्भ==
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Latest revision as of 13:58, 28 July 2023

अमूर्त बीजगणित में, किसी क्षेत्र में गुणांक वाले बहुपद का विभाजन क्षेत्र उस क्षेत्र का सबसे अल्प क्षेत्र विस्तार होता है, जिस पर बहुपद विभाजित होता है, अर्थात, रैखिक कारकों में विघटित होता है।

परिभाषा

क्षेत्र K पर एक बहुपद p(X) का विभाजन क्षेत्र K का क्षेत्र विस्तार L है, जिस पर p रैखिक कारकों में गुणनखंड करता है।

जहाँ और प्रत्येक i के लिए हमारे पास विस्तार L तब K के ऊपर न्यूनतम डिग्री का विस्तार है जिसमें p विभाजित होता है। यह दिखाया जा सकता है कि ऐसे विभाजन क्षेत्र उपस्थित हैं और आइसोमोर्फिज़्म तक अद्वितीय हैं। उस समरूपता में स्वतंत्रता की मात्रा को p के गैलोइस समूह के रूप में जाना जाता है (यदि हम मानते हैं कि यह अलग करने योग्य है)।

गुण

विस्तार L जो K के ऊपर बहुपद p(X) के समुच्चय के लिए एक विभाजक क्षेत्र है, K का सामान्य विस्तार कहलाता है।

बीजगणितीय रूप से बंद क्षेत्र A को देखते हुए, जिसमें K सम्मिलित है, K और A के बीच p का एक अद्वितीय विभाजन क्षेत्र L है, जो p की मूल द्वारा उत्पन्न होता है। यदि K सम्मिश्र संख्याओं का एक उपक्षेत्र है, तो अस्तित्व तत्काल है। दूसरी ओर, बीजीय समापन का अस्तित्व, सामान्य तौर पर, विभाजन क्षेत्र परिणाम से 'सीमा तक जाने' से सिद्ध होता है, इसलिए परिपत्र तर्क से बचने के लिए एक स्वतंत्र प्रमाण की आवश्यकता होती है।

K के अलग करने योग्य विस्तार K' को देखते हुए, K' का गैलोज़ क्लोजर' L एक प्रकार का विभाजन क्षेत्र है, और K का एक गैलोज़ विस्तार भी है जिसमें K' सम्मिलित है जो कि एक स्पष्ट अर्थ में न्यूनतम है। इस तरह के गैलोइस क्लोजर में K के ऊपर सभी बहुपद p के लिए एक विभाजन क्षेत्र होना चाहिए जो कि K के अवयवों के K के ऊपर न्यूनतम बहुपद हैं।

विभाजन क्षेत्रों का निर्माण

प्रेरणा

प्राचीन यूनानियों के समय से ही बहुपदों के फलन का मूल खोजना महत्वपूर्ण समस्या रही है। हालाँकि, कुछ बहुपद, जैसे x2 + 1 ऊपर R, वास्तविक संख्याओं का कोई मूल नहीं होता। ऐसे बहुपद के लिए विभाजन क्षेत्र का निर्माण करके कोई भी नए क्षेत्र में बहुपद की मूल पा सकता है।

निर्माण

मान लीजिए कि F क्षेत्र है और p(X) एक बहुपद n की घात वाले बहुपद वलय F[X] में बहुपद है। K के निर्माण की सामान्य प्रक्रिया, F पर p(X) का विभाजन क्षेत्र, क्षेत्र की श्रृंखला का निर्माण करना है। ऐसा कि Ki, Ki −1 का विस्तार है जिसमें p(X) का एक नया मूल है। चूंकि p(X) में अधिकतम n मूल हैं इसलिए निर्माण के लिए अधिकतम n एक्सटेंशन की आवश्यकता होगी। Ki के निर्माण के चरण निम्नानुसार दिए गए हैं:

  • Ki के ऊपर p(X) को अप्रासंगिक कारकों में गुणनखंडित करें।
  • कोई भी अरैखिक अलघुकरणीय कारक f(X) = fi(X) चुनें।
  • Ki के क्षेत्र विस्तारKi +1 को भागफल वलय Ki +1 = Ki[X] / (f(X)) के रूप में बनाएं, जहां (f(X)) f(X)) द्वारा उत्पन्न Ki[X] में आदर्श को दर्शाता है।
  • Ki +1 के लिए प्रक्रिया को तब तक दोहराएँ जब तक कि p(X) पूरी तरह से गुणनखंड न हो जाए।

भागफल निर्माण में उपयोग किए जाने वाले अपरिवर्तनीय कारक fi(X) को मनमाने ढंग से चुना जा सकता है। हालाँकि कारकों के विभिन्न विकल्पों के कारण अलग-अलग उपक्षेत्र अनुक्रम हो सकते हैं, परिणामी विभाजन क्षेत्र समरूपी होंगे।

चूँकि f(X) अप्रासंगिक है, (f(X)) Ki[X] का अधिकतम आदर्श है और Ki[X] / (f(X)) वास्तव में क्षेत्र है। इसके अलावा, अगर हम फिर वलय को उसके भागफल पर

इसलिए π(X) f(X) और p(X) का मूल है।

एकल विस्तार की डिग्री इरेड्यूसिबल फ़ैक्टर f(X) की डिग्री के बराबर है। विस्तार की डिग्री [K : F] द्वारा दी गई है और अधिकतम n! है।

क्षेत्र Ki[X]/(f(X))

जैसा कि ऊपर बताया गया है, भागफल वलय Ki +1 = Ki[X]/(f(X)) क्षेत्र है जब f(X) अप्रासंगिक है। इसके तत्त्व रूप के हैं

जहां cj Ki और α = π(X) में हैं। (यदि कोई Ki +1 को Ki के ऊपर सदिश समष्टि मानता है तो 0 ≤ jn−1 के लिए घात αj आधार बनाता है।)

Ki +1 के अवयवों को n से कम घात वाले α में बहुपद माना जा सकता है। Ki +1 में जोड़ बहुपद जोड़ के नियमों द्वारा दिया जाता है और गुणन बहुपद गुणन मॉड्यूल f(X) द्वारा दिया जाता है। अर्थात्, Ki +1 में g(α) और h(α) के लिए उनका गुणनफल g(α)h(α) = r(α) है जहां r(X) g(X)h(X) का शेषफल है जब Ki[X] में f(X) से विभाजित किया जाता है।

शेष r(X) की गणना बहुपदों के लंबे विभाजन के माध्यम से की जा सकती है, हालाँकि एक सीधा कमी नियम भी है जिसका उपयोग सीधे r(α) = g(α)h(α) की गणना करने के लिए किया जा सकता है। मान लीजिये

बहुपद क्षेत्र के ऊपर है इसलिए व्यापकता की हानि के बिना कोई f(X) को एकात्मक बहुपद मान सकता है। अब α, f(X) का मूल है, इसलिए

यदि उत्पाद g(α)h(α) का पद αm है के साथ mn इसे इस प्रकार कम किया जा सकता है:

.

कमी नियम के उदाहरण के रूप में, तर्कसंगत गुणांक वाले बहुपदों की अंगूठी, Ki = Q[X] लें, और f(X) = X 7 − 2 लें। मान लीजिए और h(α) = α 3 +1 Q[X]/(X 7 − 2 के दो अवयव हैं। f(X) द्वारा दिया गया कमी नियम α7 = 2 हैै।

उदाहरण

सम्मिश्र संख्याएँ

बहुपद वलय R[x] और अपरिवर्तनीय बहुपद पर विचार करें x2 + 1. भागफल वलय R[x] / (x2 + 1) सर्वांगसमता संबंध द्वारा दिया गया है x2 ≡ −1. परिणामस्वरूप, के अवयव (या समतुल्य वर्ग)। R[x] / (x2 + 1) रूप के हैं a + bx जहां ए और बी 'आर' से संबंधित हैं। इसे देखने के लिए, उस पर ध्यान दें x2 ≡ −1 यह इस प्रकार है कि x3 ≡ −x, x4 ≡ 1, x5x, वगैरह।; और इसलिए, उदाहरण के लिए p + qx + rx2 + sx3p + qx + r(−1) + s(−x) = (pr) + (qs)x.

जोड़ और गुणन संचालन पहले सामान्य बहुपद जोड़ और गुणन का उपयोग करके दिया जाता है, लेकिन फिर मॉड्यूलो को कम करके दिया जाता है x2 + 1, यानी इस तथ्य का उपयोग करना x2 ≡ −1, x3 ≡ −x, x4 ≡ 1, x5x, आदि। इस प्रकार:

अगर हम पहचान लें a + bx (ए,बी) के साथ तो हम देखते हैं कि जोड़ और गुणा दिए गए हैं

हम दावा करते हैं कि, क्षेत्र के रूप में, भागफल वलय R[x] / (x2 + 1) सम्मिश्र संख्याओं का समरूपी है, C. सामान्य सम्मिश्र संख्या इस प्रकार की होती है a + bi, जहां ए और बी वास्तविक संख्याएं हैं और i2 = −1.जोड़ और गुणा द्वारा दिया जाता है

अगर हम पहचान लें a + bi (ए, बी) के साथ तो हम देखते हैं कि जोड़ और गुणा दिए गए हैं

पिछली गणनाओं से पता चलता है कि जोड़ और गुणा एक ही तरह से व्यवहार करते हैं R[x] / (x2 + 1) और c. वास्तव में, हम देखते हैं कि बीच का मानचित्र R[x] / (x2 + 1) और c द्वारा दिया गया a + bxa + biजोड़ और गुणन के संबंध में एक समरूपता है। यह भी स्पष्ट है कि मानचित्र a + bxa + bi विशेषण और विशेषण दोनों है; मतलब है कि a + bxa + bi विशेषण समरूपता है, अर्थात, वलय समरूपता। जैसा कि दावा किया गया है, यह इस प्रकार है: R[x] / (x2 + 1) ≅ C.

1847 में, ऑगस्टिन-लुई कॉची ने जटिल संख्याओं को परिभाषित करने के लिए इस दृष्टिकोण का उपयोग किया।[1]

घन उदाहरण

होने देना K तर्कसंगत संख्या क्षेत्र बनें Q और p(x) = x3 − 2. की प्रत्येक मूल p बराबर है 32एकता का घनमूल गुना। इसलिए, यदि हम एकता के घनमूलों को इससे निरूपित करते हैं

कोई भी क्षेत्र जिसमें दो अलग-अलग मूल हों p में एकता के दो अलग-अलग घनमूलों के बीच का भागफल सम्मिलित होगा। ऐसा भागफल एकता का आदिम मूल है, एकता का घनमूल - दोनों में से एक है या . यह एक विभाजन क्षेत्र का अनुसरण करता है L का p में ω2 होगा, साथ ही 2 का वास्तविक घनमूल; अलघुकरणीय, का कोई भी विस्तार Q इन अवयवों से युक्त सभी मूल सम्मिलित हैं p. इस प्रकार

ध्यान दें कि पिछले भाग में उल्लिखित निर्माण प्रक्रिया को इस उदाहरण में लागू करने से प्रारम्भ होती है और क्षेत्र का निर्माण करता है यह क्षेत्र विभाजन क्षेत्र नहीं है, बल्कि इसमें एक (कोई भी) रूट सम्मिलित है। हालाँकि, बहुपद पर अप्रासंगिक बहुपद नहीं है और वास्तव में:

ध्यान दें कि यह अनिश्चित (चर) नहीं है, और वास्तव में इसका अवयव है . अब, प्रक्रिया को जारी रखते हुए, हम प्राप्त करते हैं जो वास्तव में विभाजन क्षेत्र है और इसके द्वारा फैला हुआ है -आधार . ध्यान दें कि अगर हम इसकी तुलना करें ऊपर से हम पहचान और सकते हैं।

अन्य उदाहरण

  • Fp पर xqx का विभाजन क्षेत्र, q = pn के लिए अद्वितीय परिमित क्षेत् रFq है।[2] कभी-कभी इस क्षेत्र को GF(q) द्वारा निरूपित किया जाता है।
  • F7 के ऊपर x2 + 1 का विभाजन क्षेत्र F49 है; बहुपद का F7 में कोई मूल नहीं है, यानी, −1 वहां वर्ग नहीं है, क्योंकि 7, 1 मॉड्यूल 4 के सर्वांगसम नहीं है।[3]
  • F7 पर x2 − 1 का विभाजन क्षेत्र F7 है क्योंकि x2 − 1 = (x + 1)(x − 1) पहले से ही रैखिक कारकों में विभाजित है।
  • हम F2 पर f(x) = x3 + x + 1 के विभाजन क्षेत्र की गणना करते हैं। यह सत्यापित करना आसान है कि f(x) की F2 में कोई जड़ नहीं है, इसलिए F2[x] में f(x) अप्रासंगिक है। r = x + (f(x)) में F2[x]/(f(x)) डालें ताकि F2(r ) क्षेत्र हो और x3 + x + 1 = (x + r)(x2 + ax + b) F2(r )[x] में। ध्यान दें कि हम − के लिए + लिख सकते हैं क्योंकि विशेषता दो है। गुणांकों की तुलना करने से पता चलता है कि a = r और b = 1 + r 2. F2(r ) के अवयवों को c + dr + er 2 के रूप में सूचीबद्ध किया जा सकता है, जहां c, d, e F2 में हैं। आठ अवयव हैं: 0, 1, r, 1 + r, r 2, 1 + r 2, r + r 2 और 1 + r + r 2 इन्हें x2 + rx + 1 + r 2 में प्रतिस्थापित करने पर हम (r) पर पहुंचते हैं (r 2)2 + r(r 2) + 1 + r 2 = r 4 + r 3 + 1 + r 2 = 0 इसलिए x3 + x + 1 = (x + r)(x + r 2)(x + (r + r 2)) में r के लिए; F2[x]/(f(x)); E = F2(r ) पर x3 + x + 1 का विभाजन क्षेत्र है।

टिप्पणियाँ

  1. Cauchy, Augustin-Louis (1847), "Mémoire sur la théorie des équivalences algébriques, substituée à la théorie des imaginaires", Comptes Rendus Hebdomadaires des Séances de l'Académie des Sciences (in français), 24: 1120–1130
  2. Serre. अंकगणित में एक पाठ्यक्रम.
  3. Instead of applying this characterization of odd prime moduli for which −1 is a square, one could just check that the set of squares in F7 is the set of classes of 0, 1, 4, and 2, which does not include the class of −1 ≡ 6.

संदर्भ