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¿Existe $\alpha \in \mathbb{R}$ y un campo de $F \subset \mathbb{R} $ tal que $F(\alpha)=\mathbb{R}$?

Yo estaba pensando en lo que sería el opuesto de un campo de extensión y supongo que podría ser este: Un campo de $F$ puede tener el elemento $\alpha$ eliminado si existe un subregistro $E=F$ tal que $E(\alpha)=F$. Usted podría llamar a $F\setminus(\alpha)$ algo así como una eliminación. La cosa sobre esto es que se puede deshacer cualquier extensión de campo. Es decir, $F(\alpha) \setminus (\alpha)=F$. ¿Este concepto tiene un nombre?

Así que, naturalmente, me estoy preguntando si alguno de los elementos puede ser "eliminado" en esta manera de $\mathbb{R}$. Me di cuenta de que para $\alpha=\sqrt{2}$, no existe tal campo $E$ tal que $E(\alpha)=\mathbb{R}$. Si no estaba, no iba a ser $a,b \in E$ tal que $2^{1/2}=a+b\sqrt{2}$ $\mathbb{R}$ es una extensión de $E$ y el cuarto de la raíz está en $\mathbb{R}$. El cuadrado, y con un poco de álgebra (con cuidado de evitar la división por cero), se da la contradicción de que $\sqrt{2} \in E$.

No he pensado en esto cuidadosamente, pero yo creo que para cualquier algebraica de números tenemos un fallo similar. Es decir, no es un polinomio de grado $n$, $p \in E(x)$, con $p(\alpha)=0$. A continuación, en particular, $\alpha^{1/k} = p_k(\alpha)$ $p_k$ grado $n$. Elevar a la $k$th poder llegamos $\alpha = q_k(\alpha)$ $q_k$ polinomio de grado $n$. Esto le da a un sistema lineal en $\alpha^k$ y mi corazonada es nonsingular o el singular de los casos pueden ser tratados.

El de arriba es para los números algebraicos. Creo que el de arriba se puede mostrar, por ejemplo, que el $\pi$ no puede trabajar, ya que es probable algebraicas sobre $E$ $E$ contiene muchos trascendental números. Esto es mucho más oscuro de mí, pero me hace pensar que no hay ningún elemento puede eliminar de $\mathbb{R}$.

Así que mi pregunta: ¿existe $\alpha \in \mathbb{R} \setminus \mathbb{Q}$ y un campo de $F \subset \mathbb{R}$ tal que $F(\alpha)=\mathbb{R}$? Más específicamente, quiero $F$$\alpha \notin F$.

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BenjaminBallard Puntos 111

No hay tal subcampo $F$ existe.

En primer lugar, $\mathbb{R}$ no puede ser finito de grado por encima del $F$, otra cosa $\mathbb{C}$ sería finito de grado por encima del $F$, y esto sólo es posible si $F=\mathbb{R}$ o $\mathbb{C}$ por el Artin-Schreier teorema.

Por lo tanto, si un campo existido, a continuación, $\mathbb{R}$ sería de grado infinito sobre $F$, e $a$ sería trascendental $F$. Pero entonces el campo $F(a)$ tendría muchos no trivial de automorfismos (por ejemplo, los de fijación de todos los elementos en $F$ y el envío de $a$ a $1$ polinomio en $a$); ya sabemos que el único campo automorphism de $\mathbb{R}$ es la identidad, entonces esto no es posible.

Un simple argumento señalado por el charrán ártico es que ninguno de $a$ $-a$ tienen una raíz cuadrada en $\mathbb{R}$, lo que es imposible para los elementos de $\mathbb{R}$.

6voto

Starfall Puntos 11

De hecho, $ \mathbb R $ no tiene ningún subcampo de índice finito - esto es una consecuencia directa de la Artin-Schreier teorema, que (además de otras cosas) establece que si $ C $ es algebraicamente cerrado de campo y $ F $ es un buen subcampo tales que el grado $ [C : F] $ es finito, entonces $ C = F(\sqrt{-1}) $. Suponiendo que $ \mathbb R $ tenido un adecuado subcampo $ E $ tal que $ \mathbb R = E(\alpha) $ $ \alpha $ algebraicas sobre $ E $ implica que el grado $ [\mathbb R : E] $, y por lo tanto $ [\mathbb C : E] $, es finito. Desde $ \mathbb C $ es algebraicamente cerrado, Artin-Schreier da el resultado que $ \mathbb C = E(\sqrt{-1}) $, por lo que el$ E \subset \mathbb R \subset \mathbb C $$ [\mathbb C : E] = 2 $. Esto implica $ E = \mathbb R $, lo cual es una contradicción.

Ver esta valoración crítica por Keith Conrad para obtener más detalles, y una prueba de la Artin-Schreier teorema.

El caso de al $ \alpha $ no es algebraico sobre $ E $ ha sido cubierto por Pierre-Chico Plamondon en su respuesta - no voy a repetir su argumento aquí.

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