有限域的階為什麼一定是素數的整數次冪?

時間 2021-05-30 00:18:36

1樓:

抄一下萬哲先老師於《代數和編碼》的證明。

定理:F是個有限域,它包有乙個q個元素的有限y域F_q作為子域,那麼F的元素個數一定是q的乙個冪.

證完該定理後,F素域(F所含最小子域)\pai恰巧是含有p個元素的有限域,隨之得到有限域的階一定是素數的整數次冪.

該定理證明思想如下:如果F=F_1,即F只有1個元素,顯然成立

定理:F是個有限域,它包有乙個q個元素的有限y域F_q作為子域,那麼F的元素個數一定是q的乙個冪.i.

_1},證明如果a_1+a_2*e_2=b_1+b_2*e_2,必有a_1=b_1,a_2=b_2,從而推出F_2恰巧有q^2個兩兩不同的元素

同上往下推,倘若F的元素個數是N,而q^n≤N<q^,可以得到F的一串子集F_1,F_2,F_3...F_n,其中F_i恰好含有q^i個兩兩不同的元素.如果F≠F_n,同上可推出F含有q^個兩兩不同的元素,又F_是F子集,而F的元素個數N<q^,得出矛盾.

證明中的重要步驟有,令F_3=,假定有a_1+a_2e_2+a_3e_3=b_1+b_2e_2+b_3e_3,有(a_3-b_3)e_3=(b_1-a_1)+(b_2-a_2)e_2,如果a_3≠b_3,那麼有e_3=(a_3-b_3)^(b_1-a_1)+(a_3-b_3)^(b_2-a_2)e_2∈F_2,矛盾,因為假設了e_3F_2

2樓:

有限域又必定是非0特徵的,而乙個域的特徵要麼是0要麼是素數,所以存在乙個素數p,Zp可以擴張為該有限域。

擴張的域又可以作為Zp上的線性空間,而且一定是有限維數的。比如k。

所以有限域的階數為p^k。

3樓:yuyu

設是有限域,那麼的特徵一定是某個素數(因為如果特徵為,那麼包含素域,這與相矛盾。),因此包含素域作為子域,這樣可以看成上的向量空間。

這個問題要用到

定理.域上的每個非零的向量空間都有乙個基。證明要用到Zorn引理。

根據這個定理,我們可以斷定的次數是定義良好的。由於是有限域,因此是有限的,設,那麼向量空間線性同構於向量空間。的基數為,因此的基數是,這樣的基數也是。

注.如果向量空間是有限的集合,那麼不用Zorn引理也可以證明一定有乙個基,只要考慮的線性無關子集中的最大元(依包含偏序),這個最大元一定存在,因為的子集只有有限個。

4樓:

有限域的基域是Z/pZ, 其中p是素數。有限域同時也是Z/pZ上的線性空間,如果維度是k的話,那麼有限域的元素個數就是p^k了。

5樓:

數學證明還能怎麼通俗易懂……整出來就好了啊

引理對於有限abelian group G,|G|=n,則對n的任意素因子p,G中存在p階元.

利用數學歸納法證明,需要用到子群和商群的概念。證明不是很困難,有需要的話再貼出來。

回來看有限域F,假設有兩個不同的素數p,q都整除|F|.考慮F的加法群,根據引理,存在a,b非零,但是pa=0,qb=0.而a,b可逆,因此p*e=0,q*e=0,其中e是F的乘法單位元.

而由p,q互素,存在整數A,B,滿足Ap+Bq=1,則e=1*e=(Ap+Bq)*e=0.矛盾!

因此|F|只能有至多乙個素因子,也就是F的階一定是素數冪.

6樓:chuqu da

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