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Un campo que es un campo ordenado en dos formas distintas

Pregunta: Explicar la construcción a continuación (tomado directamente de Contador en los Ejemplos de Análisis):

Una orden de campo es un campo de $F$ que contiene un subconjunto $P$ tal que $P$ es cerrado con respecto a la suma y la multiplicación y exactamente uno de los siguientes son verdaderas: $$x \in P; x = 0; -x \in P$$

El conjunto $F$ de todos los números de la forma $r + s\sqrt{2}$ donde $r$ $s$ son racionales y las operaciones de la adición y la multiplicación son los de la real sistema de número R de que $F$ es un subconjunto, es un orden de campo. Deje $P$, definido anteriormente, el conjunto de todos los miembros de $F$ que son miembros positivos de R. Una segunda manera en que $F$ es un orden de campo es proporcionada por el subconjunto $B$ define: $$ r+s\sqrt{2} \in B \iff r - s\sqrt{2} \in P.$$

Basado en cómo me lo he leído estas pocas preguntas, en particular se destacan para mí.

Q1. No es la inversa de la adición destruido por la selección de sólo los miembros positivos de $P$?

Q2. Podemos decir que esta construcción es, efectivamente, demostrando que existe dos automorfismos para la extensión de campo ${\mathbf Q}[\sqrt{2}], {\mathbf Q}\rightarrow {\mathbf R}$? (${\mathbf Q}$ siendo los racionales)

Q3. ¿Cuáles son las consecuencias prácticas para tener estas dos maneras distintas? Si hay muchos, se puede resumir su tema? (Lea: ¿por qué es este un ejemplo contrario, excepto a las racionales y irrationals, o por qué es este contador ejemplo importante?)

Nota: soy nuevo en los campos, si es fácil o poco frecuentes pregunta que me haga saber. Me voy a borrar y pedir de nuevo después de que he leído más, aunque me gustaría estar agradecido por una pista en la dirección correcta.

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Bryan Roth Puntos 3592

Q1. No es la inversa de la adición destruido por la selección de sólo los miembros positivos de P?

Si te refieres a que el conjunto $P$ no es cerrado bajo tomando inversos aditivos, sí, eso es cierto. Por ejemplo, $P$ no es un subgrupo del grupo aditivo de el campo de $F$. Su lenguaje ("destruido"), hace de este sonido como una mala cosa, pero no lo es. Si ayuda, el subconjunto $P$ no es el "ordenado", campo en sí, es el extra de la estructura sobre el terreno, lo que permite ver como encargado de campo, es decir,$x < y \iff y-x \in P$. A menudo, $P$ se llama el positivo de cono de la realización del pedido, y este lenguaje es el más sugerente, ya que en ambos los congelados de la industria de productos lácteos y matemáticas superiores, los conos no están obligados a ser cerrado bajo de inversión.

Q2. Podemos decir que esta construcción es, efectivamente, demostrando que existe dos automorfismos para el campo de extensión de la $\mathbb{Q}(\sqrt{2})/\mathbb{Q}$?

Yo diría que la construcción es, efectivamente, el uso de la trivial automorphism $a+ b \sqrt{2} \mapsto a- b\sqrt{2}$$\mathbb{Q}(\sqrt{2})$: la lógica de que va en la otra dirección. Es decir, cuando se tiene un orden $<$ en un campo de $K$ y un automorphism $\sigma$$K$, se puede recuperar el orden por el automorphism para obtener un orden $<_{\sigma}$ definido por $a <_{\sigma} b \iff \sigma(a) < \sigma(b)$. En el caso de $K = \mathbb{Q}(\sqrt{2})$, esto es exactamente lo que consigue el segundo pedido de la primera (que a su vez proviene de la norma de `incrustar" en $\mathbb{R}$: en otras palabras, el segundo pedido de $<_\sigma$ $\mathbb{Q}(\sqrt{2})$ se caracteriza por $a+b\sqrt{2} >_\sigma 0$ si $a-b\sqrt{2} > 0$.

Es fácil comprobar que en todos los casos, $<_{\sigma}$ es un orden en el campo de $K$. No analizamos en general que $<_{\sigma}$ es una diferente ordenación de $<$. En el ejemplo anterior, esto era claro: por ejemplo, $\sqrt{2}$ es considerado como positivo en exactamente uno de los dos ordenamientos. Sin embargo, es posible que $<_{\sigma}$ $<$ coincidiendo: esto sucede (en lugar tautologically) exactamente al $\sigma$ no es sólo un automorphism de el campo $K$ pero de la orden de campo $(K,<)$. Aquí es lo que creo que es la más sencilla ejemplo:

Deje $K = \mathbb{Q}(t)$ ser la función racional de campo en una variable. A continuación, el automorphism grupo de $K$$\operatorname{PGL}_2(\mathbb{Q}) = \{t \mapsto \frac{at+b}{ct+d} \ | a,b,c,d \in \mathbb{Q}, \ ad \neq bc\}$. A continuación, se hace un buen ejercicio para mostrar:

(i) No es exactamente un pedido de $<$ $\mathbb{Q}(t)$ que $n < t$ todos los $n \in \mathbb{Z}$: uno dice que el elemento $t$ es infinitamente grande.
(ii) La automorphism $t \mapsto t+1$ preserva el orden.

En general, el conjunto de $X(K)$ de todos los órdenes en un campo de $K$ puede ser naturalmente dotado de la estructura de un espacio topológico: ver, por ejemplo, $\S 15.8$ de estas notas. Esto ya es una interesante estructura, y como hemos visto tiene un natural, pero no necesariamente libre-acción en el marco del grupo de $\operatorname{Aut}(K)$. (Es fácil ver que la acción es gratis al $K$ es un campo de número. Más allá de eso no sé mucho y estaría interesado para obtener más información).

Q3. ¿Cuáles son las consecuencias prácticas para tener estas dos maneras distintas? Si hay muchos, se puede resumir su tema? (Lea: ¿por qué es este un ejemplo contrario, excepto a las racionales y irrationals, o por qué es este contador ejemplo importante?)

En el análisis real yo no sé de ningún consecuencias reales de las consideraciones anteriores, y por encima de contraejemplo parece más bien periférica a mí: yo estaba un poco sorprendido al ver que en Gelbaum y Olstead del libro.

Sin embargo, el ejemplo es muy importante para la cultura en general y de la perspectiva. En general, cuando dos objetos están conjugadas en un grupo de acción, es a menudo difícil para preferir una sobre la otra: que implica una cierta ruptura de la simetría. Un efecto de esto es hacer algebraists los campos de la vista de manera más abstracta: no es totalmente útil para ver $\mathbb{Q}(\sqrt{2})$ como un subcampo de la $\mathbb{R}$, ya que rompe la simetría entre las $\sqrt{2}$$-\sqrt{2}$. Una más sofisticados (y en última instancia más útil) perspectiva es empezar con algo más intrínseco de la definición de $\mathbb{Q}(\sqrt{2}$) -- por ejemplo, como $\mathbb{Q}[t]/(t^2-2)$ -- y, a continuación, darse cuenta de que tiene exactamente dos incrustaciones en $\mathbb{R}$. La realización de esta idea, un campo de número de $K$ es de un número finito de grados de extensión de campo de $\mathbb{Q}$. No es difícil mostrar que cualquier número de campo puede ser embebido en el complejo los números de $\mathbb{C}$, por lo que se podría definir un campo de número como un subcampo de $\mathbb{C}$ con dimensión finita sobre $\mathbb{Q}$. Pero esta definición es sutilmente antinatural en la teoría de números: es mucho mejor para el seguimiento del conjunto de incrustaciones de $K$ a $\mathbb{C}$...

2voto

ALI Puntos 6

Otra respuesta a la Q3: ¿Qué consecuencias prácticas están ahí para tener estas dos maneras.

Los números reales tienen exactamente un orden en el que se respeta el campo de las operaciones (es decir, un subconjunto de P como en la definición que ustedes están utilizando). Los números complejos tienen NINGÚN pedido que se respete el campo de las operaciones (es decir, no se puede ordenar los números complejos en forma tal que

  1. $a>b \implies a+c\geq b+c$,
  2. $a>0 $ $ b>c \implies ab\geq ac$

para todos los $a,b,c$ números complejos, consulte "ordenada" de la wiki o google reales de campo').

Por lo tanto: el campo de $Q(\sqrt{2})$ descrito anteriormente, donde los elementos parecen a $a+b\sqrt{2}$, tiene (al menos!) los dos reales órdenes, los reales, los números han exactamente uno, y los números complejos no tienen ninguno. Resulta que los campos que tienen esta segunda propiedad son 'muy bueno' para estudiar de manera abstracta, y estos tipos de campos son llamados real cerrada.

Mostrando que $Q(\sqrt{2})$ tiene al menos dos órdenes, vemos que no puede ser real cerrada.

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