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Cierre perfecto es perfecto

He estado auto-estudio inseparable extensiones y hay algo que parece obvio para todo el mundo pero no para mí. Vamos a aclarar algunas definiciones que no son tan universal:

Deje $K$ ser un campo y $f\in K[X]$ un polinomio. Decimos que es separable si todas sus raíces son distintas a través de su división de campo. Decimos que es puramente inseparable si tiene sólo una raíz a través de su división de campo, y esta raíz es múltiple.

Un campo de extensión de la $F\subset K$ es puramente inseparable (resp. separables) si cada elemento de a $K$ es la raíz de una puramente inseparable (resp. *separables) polinomio en $F[X]$.

Un campo K es perfecto si cada polinomio irreducible sobre K es separable.

Deje $F\subset K$ ser un campo de extensión de la característica $p$. El cierre perfecto, o puramente inseparable de cierre de $F$ $K$ es el mayor campo intermedio que es puramente inseparable sobre $F$. Vamos a denotar por $K^p_F$

Podemos comprobar que la $K^p_F$ se compone de todos los elementos $\alpha\in K$ que no es: $n\in \mathbb{N}$ tal que $\alpha^{p^n}\in F$.

Otra propiedad que puede ser útil es que un polinomio irreducible sobre un campo de característica $p$ se divide en función de su división de campo como este: $$f(X)= a_0(X-a_1)^{p^n} \dots (X-a_r)^{p^n}$$ where the $a_1,\dots,a_r$ son pares distintos.

Ahora, ¿por qué es cierto que $K^p_F$ es un campo perfecto? Por favor, intenta demostrar que sólo el uso de estas definiciones y propiedades.

EDIT: también he demostrado que

Un campo es perfecto iff cada extensión finita es separable, iff cada algebraicas la extensión es separable.

lo que puede venir en práctico.

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Xenph Yan Puntos 20883

La respuesta a tu pregunta es, que no es necesariamente cierto que $K_F^p$ es un campo perfecto. Por ejemplo, supongamos $F$ ser cualquier no-ideal de campo (por ejemplo,$\mathbb{F}_p(T)$), y deje $K=F$, por lo que debemos tener $K_F^p=F$.

Al $K=\bar{F}$, algebraica de cierre de $F$, $K_F^p$ es el más pequeño perfecto subcampo de $K$ contiene $F$, de ahí el nombre de "cierre perfecto". Este es el Lema 3.16 en Karpilovsky de la Teoría de Campo (por alguna razón no pude encontrar esto en una forma más estándar de referencia como Lang). Como usted menciona, $K_F^p$ se compone de los $\alpha\in K$ tal que $\alpha^{p^n}\in F$ algunos $n$, y tenga en cuenta que el campo que Karpilovsky se refiere a como el cierre perfecto es $$F^{p^{-\infty}}=\{a\in\bar{F}\mid a^{p^n}\in F \text{ for some }n\geq0\}.$$

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