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¿Los campos de extensión pertenecen siempre a un campo mayor?

Dejemos que $F$ sea un campo, $E_1$ y $E_2$ son dos campos de extensión distintos de $F$ . ¿Es el caso de que siempre podemos encontrar de alguna manera un campo $G$ que contiene tanto $E_1$ y $E_2$ ? En otras palabras, ¿podrían las extensiones de los campos tener diferentes "direcciones" de manera que sean incompatibles?

Edición: Me puse a pensar en este problema mientras leía una prueba. $F$ es un campo. $a$ y $b$ son algebraicas sobre $F$ . $p(x)$ y $q(x)$ son dos polinomios en $F[x]$ de grado mínimo que hacen respectivamente $a$ y $b$ un cero. La prueba afirma que hay una extensión $K$ de $F$ tal que todos los ceros distintos de $p(x)$ y $q(x)$ mienten en $K$ . Para un solo polinomio, sé que este tipo de campo existe debido a la existencia del campo de división, ¿por qué es cierto para dos polinomios?

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R) Esta es una buena pregunta. La respuesta es que siempre se puede encontrar un campo que contenga subcampos isomorfos a $E_1$ y $E_2$ pero no necesariamente como subconjuntos. El término es el compositum de los campos de extensión. Véase, por ejemplo aquí . B) ¿No sería el campo de división del producto $p(x)q(x)$ ¿dar lo que necesitas?

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Gracias. ¡Eso es exactamente lo que siempre me confundió!

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Se producen los siguientes tipos de problemas. Podría tener $F=\Bbb{R}$ , $E_1=\Bbb{C}$ , $E_2=\Bbb{R}[x]/\langle x^2+1\rangle$ . Cuando describimos $E_1$ y $E_2$ como extensiones de $\Bbb{R}$ identificamos ciertos subconjuntos dentro de ambos con $\Bbb{R}$ de la manera conocida. Pero, esas identificaciones no identifican inmediatamente todos los elementos de $E_1$ con los de $E_2$ . Sin esa identificación ampliada, es lógico que en cierto sentido $\Bbb{R}$ es la intersección $E_1\cap E_2$ . Sin embargo, es fácil demostrar que cualquier extensión $\Omega$ de $\Bbb{R}$ puede contener como máximo un único campo isomorfo a cualquiera de los dos

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Considerar las ampliaciones de campo $E_1/F$ y $E_2/F$ . Entonces el producto tensorial $A=E_1\otimes_F E_2$ es un anillo conmutativo, aunque no necesariamente un campo. Los anillos conmutativos no triviales tienen ideales máximos, por un argumento del lema de Zorn. Sea $I$ sea un ideal máximo de $A$ . Entonces $K=A/I$ es un campo. El mapa $x\mapsto \overline{x\otimes 1}\in A/I$ es un homomorfismo de anillo $E_1\to K$ . Como $E_1$ es un campo, se trata de un homomorfismo inyectivo, por lo que podemos pensar en $E_1$ estar "contenido" en $K$ . Asimismo, $E_2$ está "contenida" en $K$ .

Pero cuidado, lo ideal es $I$ puede no ser único.

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Como alternativa, factorice un ideal primario de $A$ , en lugar de una máxima, y tomar el campo de fracciones del dominio integral que se obtiene.

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Dick Kusleika Puntos 15230

Puedes incrustar $F$ en su cierre algebraico $\overline{F}$ (existe por el lema de Zorn, equivalente al axioma de elección). Entonces, tanto $E_1$ y $E_2$ son esencialmente (hasta el isomorfismo) subcampos de $\overline{F}$ y podemos tomar el subcampo mínimo de $\overline{F}$ que contiene $E_1 \cup E_2$ . Esto es asumiendo extensiones algebraicas, el caso más interesante, creo.

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Sin embargo, si somos así de cuidadosos, hay que tener en cuenta que $\bar F$ tampoco es única, sólo hasta el isomorfismo que fija $F$ .

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Y el resultado del proceso puede depender de la elección de subcampos isomorfos a $E_1$ y $E_2$ . Básicamente porque esa elección no es única a menos que $E_i/F$ son Galois. Consideremos $F=\Bbb{Q}$ , $E_1=F(\root3\of2)$ , $E_2=F[x]/\langle x^3-2\rangle$ . Si elige $E_1$ como la copia de $E_2$ sentado en el interior $\Bbb{C}$ se obtiene $F(E_1\cup E_2)=E_1$ . Por otro lado, si eliges $F(e^{2\pi i/3}\root3\of2)$ como la copia de $E_2$ se obtiene el campo de división de grado seis de $x^3-2$ dentro de $\Bbb{C}$ .

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@JyrkiLahtonen gracias por mostrarme que es más sutil de lo que pensaba.

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Balaji sb Puntos 1

Para su ejemplo concreto: Tome $F$ , entonces encuentra el campo de división de $p(x)$ . Sea el campo de división $G$ . Ahora factoriza $q(x)=\prod_{i=1}^{\ell} q_i(x)$ en $G$ en producto de polinomios irreducibles (Nótese que $q(x)$ puede ser irreducible sobre $F$ pero sobre $G$ podría factorizar)y luego ampliar $G$ a un campo de división de $q_1$ que sea $G_1$ . Ahora factoriza $\prod_{i=2}^{\ell} q_i(x)$ en producto de polinomios irreducibles sobre $G_1$ y se extienden a un campo de división y así sucesivamente. Dado que el grado de $q(x)$ es finito, este proceso se detendrá. Entonces se tiene un campo que contiene todos los ceros de $p(x),q(x)$ .

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