Bourbaki

Google 翻译生成的粗略草稿,质量较低。术语依照术语表,但句子可能有误;之后会由仔细的译文取代。

§ 13。 pp-高度延伸≤1\leq 1

在本段中,pp表示质数数。所有考虑的域都具有特征pp。

1. pp无子集和p碱基

定义 1 06QX

设KK为域,LL为KK高度≤1\leq 1的pp根式延伸。 LL 元素的家庭 (xi)i∈I(x_i)_{i \in I} 据说在 KK 上没有 pp(分别是 LL KK 的 pp 基础),如果 xi∉Kx_i \notin K 对于所有 i∈Ii \in I 并且从典范嵌入 ui:K(xi)→Lu_i : K(x_i) \to L 导出的 ⨂i∈IK(xi)\bigotimes_{i \in I} K(x_i) 到 LL 的同态是单射(或双射)。

引用了 1

引用了 命题 9, III § 4

如果aa是L−KL - K的元素,它是pp高度为1的根式,所以它在KK上的最小多项式是Xp−apX^p - a^p(VV,p. 24,命题1);因此,{1,a,…,ap−1}\{1, a, \ldots, a^{p-1}\} 是K(a)K(a) 中的基超过KK。令(xi)i∈I(x_i)_{i \in I}为L−KL - K的元素和N(I)\mathbf{N}^{(I)}由……组成的AA子集为有限支撑a=(αi)i∈Ia = (\alpha_i)_{i \in I}的所有族,使得αi<p\alpha_i < p对于所有i∈Ii \in I;命题 9(III、p. 471)表明,元素 ⨂i∈Ixiαi\bigotimes_{i \in I} x_i^{\alpha_i} 与 aa 相比,向量空间 ⨂i∈IK(xi)\bigotimes_{i \in I} K(x_i) 超过 KK 的AA 形式基。此外,⨂i∈IK(xi)\bigotimes_{i \in I} K(x_i)到LL的典范同态有像K(xi)i∈IK(x_i)_{i \in I}(VV,p. 18,Cor.1),因此我们有以下命题:

命题 1 06QY

令KK为域,LL为KK和x=(xi)i∈Ix = (x_i)_{i \in I}高度≤1\leq 1的pp激进延伸,LL的元素族。然后AA中的aa通过乘积x′′=∏i∈Ixiαix'' = \prod_{i \in I} x_i^{\alpha_i}生成KK上的向量空间K(xi)i∈IK(x_i)_{i \in I}。为了使(xi)i∈I(x_i)_{i \in I}没有pp(或以pp为基础),家庭(xa)a∈A(x^a)_{a \in A}应该在KK上自由(或LL的基在KK上)是必要且充分的。

被以下引用 6

被以下引用 推论, 注, 命题 2, 命题 3, 命题 4, 定理 3, V § 16

推论 06QZ

— 令 L' 为域 K 的扩张,由两个线性不相交的子扩展 K' 和 L 生成。假设L是K上高度为≤1\leq 1的p根; 那么 L' 是 K' 上高度为 ≤1\leq 1 的 p 根式。此外,对于L的元素族在K上无p(分别在K上有LL的p基),它在K'上无p(分别在K'上有L'的p基)是必要且充分的。

引用了 2

引用了 命题 1, 命题 5, V § 2

我们有L′p⊂K⊂K′{L'}^p \subset K \subset K'和L′=K′(L)L' = K'(L),从而L′p=K′p(L′p)⊂K′{L'}^p = {K'}^p({L'}^p) \subset K'。在其他字中,L'是K'的高度≤1\leq 1的p根延伸。推论的其他断言立即由命题 1 和V、p. 14、命题 5 得出。

注 06R0

设K为域,L是K的高度≤1\leq 1的p根延伸,(xi)i(x_i)_i是L的元素族。令 A 为多项式代数 K[(Xi)i∈I]K[(X_i)_{i \in I}],a 由多项式 Xip−xipX_i^p - x_i^p 和 φ:A→L\varphi : A \to L K-代数同态生成的 A 的理想值,使得每个 i∈Ii \in I 都有 φ(Xi)=xi\varphi(X_i) = x_i。当且仅当φ\varphi的核等于a时,族(xi)i(x_i)_i是无p的。对于 K[(Xi)]/aK[(X_i)]/a 可以用代数 ⨂i∈IK[Xi]/(Xip−xip)\bigotimes_{i \in I} K[X_i]/(X_i^p - x_i^p) 来识别。

令 L 为域 K 的高度 ≤1\leq 1 的 p 根延伸。如果由 S 的恒等映射定义的族本身是 p 无的(或 p 基),则 LL 的子集 S 被称为是 p 无的(或 p 基)。对于(xi)i(x_i)_i,元素或LL是无p的(分别是p基础),映射i↦xii \mapsto x_i应该是I的双射,在无p的子集(分别是p基础)上是必要且充分的L。根据命题 1,无 p 的集合中的每个子集都是无 p 的;相反,如果 S 是 L 中的子集,且所有有限子集都是 p-free,则 S 是 p-free。最后,K 上 L 的 p 基是无 p 子集 B,使得 L=K(B)L = K(B)。

引用了 1

引用了 命题 1

命题 2 06R1

— 令 K 为域,LL K 的高度 ≤1\leq 1 和 S 子集 L 的 p 根延伸。为了使 S 是无 p 的,对于 S 的每个子集 T≠ST \neq S,K(T)≠K(S)K(T) \neq K(S) 是必要且充分的。

引用了 1 · 被以下引用 1

引用了 命题 1

被以下引用 定理 1

首先假设 S 是无 p 的,并令 T≠ST \neq S 为 S 的子集。用 A 集合表示整数的有限支撑 a=(αs)s∈Sa = (\alpha_s)_{s \in S} 在 0 和 p−1p-1 之间;令A′A'为a=(αs)s∈Sa = (\alpha_s)_{s \in S}族的由……组成的子集,使得as=0a_s = 0适用于S−TS - T中的所有s。我们还将 ua=∏s∈Ssαsu_a = \prod_{s \in S} s^{\alpha_s} 替换为 a∈Aa \in A。那么(V,p. 98,命题1)族(ua)a∈A′(u_a)_{a \in A'}在K上是K(S)K(S)的基,亚族(ua)a∈A′(u_a)_{a \in A'}在K上是K(T)K(T)的基。从A′≠AA' \neq A开始,我们有K(T)≠K(S)K(T) \neq K(S)。

现在假设 S 不是无 p 的。那么 S 的元素 x1,...,xnx_1, ..., x_n 存在整数 n≥1n \geq 1 和序列,使得 (x1,...,xn−1)(x_1, ..., x_{n-1}) 是 p 自由的,但 (x1,...,xn)(x_1, ..., x_n) 不是。我们有[K(x1,...,xn−1):K]=pn−1[K(x_1, ..., x_{n-1}):K] = p^{n-1}和[K(x1,...,xn):K]<pn[K(x_1, ..., x_n):K] < p^n。由于[K(x1,...,xn):K][K(x_1, ..., x_n):K]是[K(x1,...,xn−1):K][K(x_1, ..., x_{n-1}):K]的倍数,因此我们有

[K(x1,...,xn):K]=[K(x1,...,xn−1):K]. [K(x_1, ..., x_n):K] = [K(x_1, ..., x_{n-1}):K].

从而xn∈K(x1,...,xn−1)x_n \in K(x_1, ..., x_{n-1})。这表明K(S−{xn})=K(S)K(S - \{x_n\}) = K(S)。

命题 3 06R2

— 令 K 为域,L K 和 S 的高度≤1\leq 1 的 p 根延伸,T 为 L 的两个子集。以下条件是等效的: a) 子集 S 在 K 上无 p,T 在 K(S) 上无 p。 b) S∩T=∅S \cap T = \varnothing 并且 S U T 在 K 上是无 p 的。 如果 T 在 K(S) 上是无 p 的,则我们有 T∩K(S)=∅T \cap K(S) = \varnothing 和更不必说 S∩T=∅S \cap T = \varnothing。因此我们可以假设 S 和 T 不相交的。令A为所有a=(ax)x∈S∪Ta = (a_x)_{x \in S \cup T}家庭的N(S∪T)N^{(S \cup T)}由……组成的子集,所有x∈S∪Tx \in S \cup T的ax<pa_x < p,以及N(S)N^{(S)}的定义子集A′A'和A′′A'' N(T)N^{(T)} 以类似的方式。我们可以很自然地将认同N(S∪T)N^{(S \cup T)}与N(S)×N(T)N^{(S)} \times N^{(T)}进行比较,然后将A与A′×A′′A' \times A''进行识别。对于a∈Aa \in A,输入ua=∏x∈S∪Txαxu_a = \prod_{x \in S \cup T} x^{\alpha_x},类似地,对于β∈A′\beta \in A'和γ∈A′′\gamma \in A'',输入定义、uβ′u'_\beta和uγ′′u''_\gamma。我们在 A=A′×A′′A = A' \times A'' 中有 ua=uβ′uγ′′u_a = u'_\beta u''_\gamma 对应 a=(β,γ)a = (\beta, \gamma)。此外还有(uβ′)β∈A′(u'_\beta)_{\beta \in A'}生成向量K空间K(S)(V,p. 94,命题1)。为了使 S U T 在 K 上无 p,族 (uβ′uγ′′)β∈A′,γ∈A′′(u'_\beta u''_\gamma)_{\beta \in A', \gamma \in A''} 在 K 上无 p 是必要且充分的(V,p. 98,命题 1);假设族 (uβ′)β∈A′(u'_\beta)_{\beta \in A'} 在 K 上是自由的,族 (uγ′′)γ∈A′′(u''_\gamma)_{\gamma \in A''} 在 K(S) 上是自由的,则得到相同的 (II, p. 222)。现在,a) 和 b) 的等价由命题 1 得出(V,p. 98)。

引用了 2

引用了 II § 1. 。 模, 命题 1

推论 06R3

— 令 L 为 K 的高度 ≤1\leq 1 的 p 根延伸,M 为 L 的子延伸。那么 L 是 M 上高度为 ≤1\leq 1 的 p 基,M 是 K 上高度为 ≤1\leq 1 的 p 基。此外,如果 B 是 M 在 K 上的 p 基,C 是 M 上L 的 p 基,则 B∩C=∅B \cap C = \varnothing 和 B∪CB \cup C 是p-基础为 K 上的 L。

令 K 为域。 A family (xi)i∈I(x_i)_{i \in I}, is said to be a (absolute) p-basis of K if it is a p-basis of K over KpK^p. 对于每个整数n≥1n \geq 1,我们用所有a=(αi)i∈Ia = (\alpha_i)_{i \in I}的N(I)N^{(I)}由……组成中的Λ(n)\Lambda(n)子集表示,这样αi<pn\alpha_i < p^n代表所有i∈Ii \in I。

命题 4 06R4

— 令 x=(xi)i∈Ix = (x_i)_{i \in I} 为 K 的 p 基。对于每个整数 n≥1n \geq 1,族 (xu)u∈Λ(n)(x^u)_{u \in \Lambda(n)} 是 K 的基超过 KpnK^{p^n}。

引用了 2

引用了 命题 25, II § 1, 命题 1

对于 n=1n = 1 断言约化到提案 1 (V、p. 98)。 集合Λ(n)\Lambda(n)由形式a=β+pn−1γa = \beta + p^{n-1}\gammaN(I)N^{(I)}元素与β∈Λ(n−1)\beta \in \Lambda(n-1)和γ∈Λ(1)\gamma \in \Lambda(1)组成。这样的分解是独一无二的,我们有xα=xβ(xγ)pn−1x^\alpha = x^\beta (x^\gamma)^{p^{n-1}}。此外,族(xipn−1)i∈I(x_i^{p^{n-1}})_{i \in I}显然是Kpn−1K^{p^{n-1}}超过KpnK^{p^n}的p基,因此族(xγ)pn−1(x^\gamma)^{p^{n-1}}是Kpn−1K^{p^{n-1}}的基超过KpnK^{p^n}。因此,我们利用II、p. 222、命题25得出归纳的结论。

2. 差异和p碱基

令 K 为域(特征 p)且 V 向量空间超过 K。我们记得 (III, p. 552) K 到 V 的推导是 K 到 V 满足关系的映射 D

D(x+y)=D(x)+D(y)D(xy)=xD(y)+yD(x) \begin{align*} D(x + y) &= D(x) + D(y) \\ D(xy) &= xD(y) + yD(x) \end{align*}

对于x, y∈Kx,\ y \in K。由此可见,D(1)=0D(1) = 0和D(xn)=nxn−1D(x)D(x^n) = nx^{n-1}D(x)适用于所有x≠0x \neq 0和所有n∈Zn \in \mathbf{Z}(III、p. 557和558)。由于KK具有特征pp,因此我们对于所有x∈Kx \in K

D(xp)=0. D(x^p) = 0 .

此外,对于 (III, p. 558),我们有x, y∈K, y≠0x,\ y \in K,\ y \neq 0,

D(x/y)=(yD(x)−xD(y))/y2 D(x/y) = (yD(x) - xD(y))/y^2

由上式,DD的公式核为KK包含KpK^p的子域EE。设MM为KK的子域;如果 MM 是线性的,我们就说 DD 是 MM 的导数;由(2)可知,假设DD到MM中的限制是零。

我们定义了(III,p. 570)MM的模ΩM(K)\Omega_M(K)-KK的微分以及规范的MM-从KK到ΩM(K)\Omega_M(K)的推导d=dK/Md = d_{K/M}。 dK/Md_{K/M}生成向量KK-空间ΩM(K)\Omega_M(K)的像。为了使KK到VV的映射DD成为MM导数,存在KK线性映射u:ΩM(K)→Vu : \Omega_M(K) \to V使得D=u∘dK/MD = u \circ d_{K/M}是必要且充分的;这个映射uu是唯一确定的。

命题 5 06R5

令 KK 为域和由元素 xx 生成的 KK 的 LL 扩张,使得 x∉K, xp∈Kx \notin K,\ x^p \in K。令VV为向量空间除以LL,并将KK的AA推导代入VV,使得Δ(xp)=0\Delta(x^p) = 0。那么存在一个唯一的推导DD,将LL延伸到VV,延伸AA,使得D(x)=0D(x) = 0。

被以下引用 1

被以下引用 推论 1

根据VV、p. 24、第 1 条,{1, x, …, xp−1}\{1,\ x,\ \ldots,\ x^{p-1}\} 是 LL 中的基,超过KK。对于LL的每个元素u=a0+a1x+…+ap−1xp−1u = a_0 + a_1x + \ldots + a_{p-1}x^{p-1}(a0, …, ap−1a_0,\ \ldots,\ a_{p-1}在KK中),我们放入D(u)=A(a0)+xΔ(a1)+…+xp−1Δ(ap−1)D(u) = A(a_0) + x\Delta(a_1) + \ldots + x^{p-1}\Delta(a_{p-1})。显然DD扩展AA且满足(1);所以建立关系就足够了

D(uv)=u⋅D(v)+v⋅D(u) D(uv) = u \cdot D(v) + v \cdot D(u)

当uu为形式axiax^i且vv为形式bxjbx^j且a, ba,\ b为K, 0≤i<pK,\ 0 \leq i < p及0≤j<p0 \leq j < p时。

当i+j<pi + j < p时,我们有uv=xi+jabuv = x^{i+j}ab,从而D(uv)=xi+jΔ(ab)D(uv) = x^{i+j}\Delta(ab)。否则我们有0≤i+j−p<p0 \leq i + j - p < p,所以uv=xi+j−p(abxp)uv = x^{i+j-p}(abx^p),还有abxp∈Kabx^p \in K,但是从A(xp)=0A(x^p) = 0开始,我们有A(abxp)=xpA(ab)A(abx^p) = x^pA(ab),从而,还有D(uv)=xi+jΔ(ab)D(uv) = x^{i+j}\Delta(ab)。所以我们在所有情况下都有

D(uv)=xi+jΔ(ab)=xixj(a⋅A(b)+b⋅Δ(a))=(axi)xj⋅Δ(b)+(bxj)xi⋅Δ(a)=u⋅D(v)+v⋅D(u). \begin{align*} D(uv) &= x^{i+j}\Delta(ab) = x^i x^j (a \cdot A(b) + b \cdot \Delta(a)) \\ &= (ax^i)x^j \cdot \Delta(b) + (bx^j)x^i \cdot \Delta(a) = u \cdot D(v) + v \cdot D(u) . \end{align*}

推论 1 06R6

令KK为域,LL是pp高度≤1\leq 1对KK和VV向量空间在LL上的径向延伸。每KK的推导AA进入VV消失在LpL^p扩展到推导的LL进入VV。

引用了 1 · 被以下引用 3

引用了 命题 5

被以下引用 推论, 推论 2, 定理 1

根据 Zorn 的引理 (E, III, p. 20),存在最大扩张为 AA 到推导 D0:L0→VD_0 : L_0 \to V,其中 L0L_0 为子域为 LL 包含 KK。设 x∈Lx \in L;我们有xp∈L0x^p \in L_0和A(xp)=0A(x^p) = 0,从而D0(xp)=0D_0(x^p) = 0。根据提案 5,

D_0 扩展到推导定义在 L_0(x) 上;通过 D_0 的最大值特征标,我们有 L_0(x) = L,从而 x ∈ L_0。由于 x 是任意的,我们结论 L_0 = L。

推论 2 06R7

—令 L 为域 K 的高度 ≤ l 的 p 根延伸,并令 E 为 L 的子延伸。设 U 是由 E 的元素微分生成的 Ω_K(L) 的子空间。则 E 由 L 的元素组成,其与 U 的微分属于。特别是,对于所有 x ∈ L − K,我们有 d_{L/K}x ≠ 0。

引用了 1 · 被以下引用 3

引用了 推论 1

被以下引用 引理 3, 推出, 定理 1

令 x 为 L 的元素而不是属于到 E。则 {1, x, ..., x^{p^{l-1}}} 为 E(x) 在 E 上的基。令 A 为 E(x) 到 L 的 E 线性映射,使得 Δ(x^i) = ix'(0 ≤ i < p)。我们立即验证 A 是 E(x) 到 L 的 E 导数,特别是 K 导数。由科.从命题1到命题5,存在L到L延伸A的K-导数D。通过Ω_K(L)的泛性质,在向量L空间上存在线性形式u,使得D = u∘ d_{L/K}。我们有 D(x) = x 且 D|E = 0;因此,我们有 u(d_{L/K}x) ≠ 0 且 u|U = 0,从而 d_{L/K}x ∉ U。

最后一个断言是特殊情况 E = K;那么我们有 U = 0。

定理 1 06R8

—令 L 为域 K 的高度 ≤ l 的 p 根扩展, (a_i)_{i ∈ I},元素 L 的族。

引用了 3 · 被以下引用 3

引用了 命题 2, 推论 2, 推论 1

被以下引用 推论, 推出, 定理 2

a) 对于 (x_i)_{i ∈ I} 在 K 上是 p-free 的,族 (dx_i)_{i ∈ I} 在向量 L-空间 Ω_K(L) 中是自由的是必要且充分的。

b) 对于 K 上的 (x_i)_{i I} 到生成 L,族 (dx_i)_{i I} 应该生成向量 L-空间 Ω_K(L) 是充分必要的。

c) 为了使 (x_i)_{i I} 成为 K 上 L 的 p 基,族 (dx_i)_{i I} 应该是向量 L 空间 Ω_K(L) 的基是充分必要的。

首先让我们注,域 K((x_i)_{i ∈ I}) 的元素的微分dx为线性组合,系数在微分dx_i、i I的L中。对于族 (x_i)_{i ∈ I} 是 p-free 的,对于所有 i ∈ I,x_i ∉ K(x_j)_{j ∈ I - {i}} 是必要且充分的(V,p. 99,命题 2)。由科.根据 Prop. 5 的 2,这意味着 dx_i 不是 dx_j 的线性组合,因为 I 中 j ≠ i。 断言 a) 由此得出。现在 b) 立即从 Cor. 开始。提案 2 至提案 5 和 c) 由 a) 和 b) 得出。

以下推论使得 Cor.提案 5 中的第 1 条更具体:

推论 06R9

—设 (x_i)_{i ∈ I} 为 L 在 K 上的 p 基。设 V 为 L 上的向量空间,K 的 A 推导进入 V,其在 L^p 和 (u_i)_{i ∈ 上消失I} V 元素的家庭。那么V中存在L的唯一推导D,其中扩展A和映射x_i到u_i,对于所有i∈I。

引用了 2

引用了 推论 1, 定理 1

由科.根据命题 5 的 1,存在 L 的推导 D_0 延伸至 V 延伸 A。V 延伸 A 中的L 推导恰好是形式 D 的映射 = D_0 + u ∘ d_{L/K}其中 u 是 Ω_K(L) 到 V 的 L 线性映射。我们有 D(x_i) = u_i 当且仅当线性映射 u 满足条件 u(dx_i) = u_i − D_0(x_i)。由于族 dx_i 是 Ω_K(L) 的基,因此确定 u 是唯一的,推论如下。

设 L 为 K 的高度 ≤1\leq 1 的 p 根延伸,(xi)i∈I(x_i)_{i \in I} 为 L 在 K 上的 p 基。至 Th。 1 对于每个i∈Ii \in I,存在L到L的K-导数DiD_i,其特征为Di(xj)=δijD_i(x_j) = \delta_{ij}(克罗内克符号); DiD_i 是有时,称为*推导相对于*xix_i的部分。当II是*有限*时,(Di)i∈I(D_i)_{i \in I}族是向量空间的基超过L由……组成的L到L的K-导数。

Th。 1 允许对 p 碱基的研究简化为对基或向量空间的研究。对于例,我们有以下结果:

定理 2 06RA

— 令 L 为≤1\leq 1 域 K 的 p 根延伸。 a) 在 K 上存在 L 的 p 基。更准确地说,如果 S 是 K 上 L 的无 p 子集和 L 的 T 子集,使得 S⊂TS \subset T 和 L=K(T)L = K(T),则在 K 上存在L 的 p 基 B,使得S⊂B⊂TS \subset B \subset T. b) K 上 L 的两个 p 碱基具有相同的基数。 c) *要使[L:K][L:K]是有限的,向量空间ΩK(L)\Omega_K(L)超过L应该是有限维超过L,然后我们有

[L:K]=p[ΩK(L):L] [L : K] = p^{[\Omega_K(L) : L]}
引用了 2 · 被以下引用 4

引用了 II § 7. 。 向量空间, 定理 1

被以下引用 习题 1, § 13, 引理 3, 推出, 推出 3, V § 16

断言 a) 和 b) 为直接的 (II, p. 292)。 如果 [L:K][L : K] 是有限的,则 a) 存在 KK 上 LL 的有限 p 基 (x1,...,xn)(x_1, ..., x_n);那么LL的单项式x1α1...xnαnx_1^{\alpha_1} ... x_n^{\alpha_n}和0≤αi<p0 \leq \alpha_i < p超过KK的1≤i≤n1 \leq i \leq n形式基以及ΩK(L)\Omega_K(L)的微分dx1,...,dxndx_1, ..., dx_n形式基超过LL。 因此我们有[L:K]=pn[L : K] = p^n和[ΩK(L):L]=n[\Omega_K(L) : L] = n。 相反,如果 ΩK(L)\Omega_K(L) 是 LL 上的有限维,则存在 K 上 L 的有限 p 基(V、p. 102、Th.1),且 [L:K][L : K] 是有限的。

推出 06RB

— *对于每个 x∈L−Kx \in L - K,存在 L 超过 K 包含 X 的 p 基。

引用了 3

引用了 定理 2, 推论 2, 定理 1

因为{x}\{x\}是LL超过KK的无p子集,因此应用Th就足够了。 2、*a)*。

令 K 为 K 的域和 LL 扩张。如果 DD 是 L 的 K 导数,值在向量 L 空间中,那么对于所有 x∈Lx \in L,我们有 D(xp)=0D(x^p) = 0,依此类推DD是K(Lp)K(L^p)的导数;由此可见ΩK(L)=ΩK(Lp)(L)\Omega_K(L) = \Omega_{K(L^p)}(L)。由于LL是≤1\leq 1高度K(Lp)K(L^p)的p根延伸,我们可以应用上面的结果。对于例,从 Th 开始。 1, c) 我们推论如下:设(xi)i∈I(x_i)_{i \in I}是LL的元素的族;为了使(dxi)i∈I(dx_i)_{i \in I}成为向量L-空间ΩK(L)\Omega_K(L)的基,(xi)i∈I(x_i)_{i \in I}应该是L在K(Lp)K(L^p)上的p基是充分必要的。同样,科。提案 5 的第 2 条意味着:

命题 6 06RC

— 令 K 为域(特征 p)和 K 的 L 扩张。 a) 令 x∈Lx \in L;当且仅当 x 属于到 K(Lp)K(L^p) 时,微分 dL/Kxd_{L/K}x 消失。 b) ΩK(L)=0\Omega_K(L) = 0当且仅当L=K(Lp)L = K(L^p)。* c) *假设L是K上有限高度的p根;那么 ΩK(L)=0\Omega_K(L) = 0 当且仅当 L=KL = K.

被以下引用 1

被以下引用 注 1, V § 16

3. 推导的子域和李代数之间的对应

我们将 E 的所有推导表示为 E 域并用 g 集合表示为自身。我们记得 g 是 E 上的向量空间,其中运算定义为

(D+D′)(x)=D(x)+D′(x),(aD)(x)=a⋅D(x)(D + D')(x) = D(x) + D'(x), \quad (aD)(x) = a \cdot D(x)

对于gg中的D,D′D, D'和EE中的a,xa, x。此外,如果DD和D′D'是E入E的推导,[D,D′]=DD′−D′D[D, D'] = DD' - D'D(III,p. 554)也是如此。最后,莱布尼茨的公式 (III, p. 556) 给出

Dp(xy)=x⋅Dp(y)+∑j=1p−1(pj)Dj(x)Dp−j(y)+Dp(x)⋅yD^p(xy) = x \cdot D^p(y) + \sum_{j=1}^{p-1} \binom{p}{j} D^j(x) D^{p-j}(y) + D^p(x) \cdot y

(EE中的x,yx, y);由于1≤j≤p−11 \leq j \leq p-1的二项式系数(pj)\binom{p}{j}可被pp整除(VV、p. 4、引理 1),我们看到DpD^p是E到E中的推导。我们立即找到关系(对于a,a′∈Ea, a' \in E)

[aD,a′D′]=aa′⋅[D,D′]+(aD(a′))⋅D′−(a′D′(a))⋅D.[aD, a'D'] = aa' \cdot [D, D'] + (aD(a')) \cdot D' - (a'D'(a)) \cdot D.

特别是,g×gg \times g到gg的映射(D,D′)↦[D,D′](D, D') \mapsto [D, D']是EpE^p线性的。

我们用子域KK或EE的C\mathscr{C}集合表示,使得Ep⊂KE^p \subset K和[E:K][E : K]是有限的;对于每个 K∈CK \in \mathscr{C},我们用 E 的 K 导数的 g(K)g(K) 集合表示。 Further, we denote by L\mathscr{L} the set of vector subspaces ll of gg of finite dimension over E and such that [D,D′]∈h[D, D'] \in h and Dp∈hD^p \in h for any D,D′D, D' in hh; for each h∈Lh \in \mathscr{L} we denote by I(h)I(h) the set of x∈Ex \in E such that D(x)=0D(x) = 0 for all D∈hD \in h.

定理 3(雅各布森) 06RD

— 映射K↦g(K)K \mapsto g(K)和l↦I(h)l \mapsto I(h)分别是C\mathscr{C}到L\mathscr{L}的双射和L\mathscr{L}到C\mathscr{C}的双射,它们是互逆的。如果 K∈CK \in \mathscr{C} 和 h∈Lh \in \mathscr{L} 对应彼此成立,则 [E:K]=p[h:E][E : K] = p^{[h : E]}。

证明需要几个初步的引理。

引理 1 06RE

— *令 L 为域,V 向量空间超过 L,且 u 自同态为 V,使得 up=uu^p = u。对于每个i∈Fpi \in \mathbf{F}_p,令ViV_i为u−iu - i的核。然后我们有

V=⨁i∈FpVi.\mathbf{V} = \bigoplus_{i \in \mathbf{F}_p} V_i.
被以下引用 2

被以下引用 引理 2, 引理 3

对于每个i∈Fpi \in \mathbf{F}_p,用Pi(X)P_i(X)表示多项式−∏j≠i(X−j)- \prod_{j \neq i} (X - j)。我们有

(X−i)Pi(X)=X−Xp(X - i) P_i(X) = X - X^p

由公式 (2) (VV, p. 94)。在推导引用的公式 (2) 时,我们发现

∑i∈FpPi(X)=1\sum_{i \in \mathbf{F}_p} P_i(X) = 1

公式 (8) 和 (9) 表明VV 映射 VV 的自同态 Pi(u)P_i(u) 进入ViV_i 以及∑i∈FpPi(u)=1\sum_{i \in \mathbf{F}_p} P_i(u) = 1、从而 V=∑i∈FpViV = \sum_{i \in \mathbf{F}_p} V_i。 仍有待证明和是直接的。 对于每个 i∈Fpi \in \mathbf{F}_p 让 vi∈Viv_i \in V_i;很明显,对于所有 j≠ij \neq i,Pi(u)P_i(u) 会消灭 vjv_j,并且我们有 P(u)vi=aviP(u)v_i = av_i 和 a=−∏n∈Fp∗n≠0a = -\prod_{n \in \mathbf{F}_p^*} n \neq 0。 因此,关系∑i∈Fpvi=0\sum_{i \in \mathbf{F}_p} v_i = 0意味着vi=0v_i = 0对于所有i∈Fpi \in \mathbf{F}_p,因此和是直接的。

引理 2 06RF

设 D 为 E 的推导,使得 Dp=DD^p = D,并令 K 为 D 的核。假设 E 中存在一个非零 x,使得 D(x)=xD(x) = x。那么 K 是 E 包含 EpE^p 的子域,我们有 [E:K]=p[E : K] = p。

引用了 1

引用了 引理 1

显然,K 是 E 包含 EpE^p 的子域。用D−iD - i的KiK_i核表示i∈Fpi \in \mathbf{F}_p。我们有 K0=KK_0 = K 和引理 1 表明E=⨁i∈FpKiE = \bigoplus_{i \in \mathbf{F}_p} K_i。令i∈Fpi \in \mathbf{F}_p且uu在KiK_i中;我们有

D(xu)=D(x)⋅u+x⋅D(u)=xu+x(iu)=(i+1)xu D(xu) = D(x) \cdot u + x \cdot D(u) = xu + x(iu) = (i + 1)xu
从而xu∈Ki+1xu \in K_{i+1}。由于x非零,所以x的乘法是向量K空间E的自同构,其中对于所有i∈Fpi \in \mathbf{F}_p,映射KiK_i到Ki+1K_{i+1}。从 [K0:K]=1[K_0 : K] = 1 开始,我们为所有 i∈Fpi \in \mathbf{F}_p 从而 [E:K]=p[E : K] = p 提供了 [Ki:K]=1[K_i : K] = 1。

引理 3 06RG

设 h∈L\mathfrak{h} \in \mathscr{L} 是 E 上的维数 s。然后 I(h)I(\mathfrak{h}) 属于到 C\mathscr{C},我们有 [E:I(h)]=ps[E : I(\mathfrak{h})] = p^s。

引用了 4

引用了 定理 7, II § 7, 引理 1, 定理 2, 推论 2

显然,I(h)I(\mathfrak{h})是EE包含EpE^p中的子域。对于每个x∈Ex \in E,令fxf_x为I上的E线性形式D↦D(x)D \mapsto D(x))。由于这些线性形式的 kcrncl 的交等于 0,因此它们生成向量空间对偶于 h\mathfrak{h} (II, p. 301, Th. 7);因此,EE中存在x1,…,xsx_1, \ldots, x_s,使得这个对偶的线性形式fx1,…,fxsf_{x_1}, \ldots, f_{x_s}形式基。令 (Δ1,…,Δs)(\Delta_1, \ldots, \Delta_s) 为由 Δi(xj)=fxj(Δi)=δij\Delta_i(x_j) = f_{x_j}(\Delta_i) = \delta_{ij} 表征的 h\mathfrak{h} 的基。把Di=xiΔiD_i = x_i \Delta_i,然后(D1,…,Ds)(D_1, \ldots, D_s)是基/I)在E上,我们有Di(xj)=xiδijD_i(x_j) = x_i \delta_{ij}。 推导Dip−DiD_i^p - D_i和[Di,Dj][D_i, D_j](i,j=1,…,si, j = 1, \ldots, s属于至I)并消灭x1,…,xsx_1, \ldots, x_s;因此我们有

Dip=Di,[Di,Dj]=0 D_i^p = D_i , \quad [D_i, D_j] = 0
对于 0 到 s 范围内的 i,我们用 KiK_i 交或核或推导 DjD_j 来表示 1≤j≤i1 \leq j \leq i。那么KiK_i是E的子域,我们有
E=K0⊃K1⊃…⊃Ks−1⊃Ks=I(h). E = K_0 \supset K_1 \supset \ldots \supset K_{s-1} \supset K_s = I(\mathfrak{h}) .
令i在0和s−1s-1之间;那么KiK_i在Di+1D_{i+1}下是稳定的,因为Di+1D_{i+1}与D1,…,DiD_1, \ldots, D_i通勤。此外,我们还有Di+1p=Di+1D_{i+1}^p = D_{i+1}、Di+1(xi+1)=xi+1≠0D_{i+1}(x_{i+1}) = x_{i+1} \neq 0和xi+1∈Kix_{i+1} \in K_i。因此引理 1 意味着[Ki:Ki+1]=p[K_i : K_{i+1}] = p,从而最后[E:K]=[K0:Ks]=ps[E : K] = [K_0 : K_s] = p^s。

现在我们来到证明/定理。设 I) ∈L\in \mathscr{L} 为 E 上的维数 s,并放入 K=I(h)K = I(\mathfrak{h});然后[E:K]=ps[E : K] = p^s乘引理3,从而[ΩK(E):E]=s[\Omega_K(E) : E] = s乘

Th。 2、c) (V、p. 103)。通过微分映射u↦u∘dE/Ku \mapsto u \circ d_{E/K}的模的泛性质是ΩK(E)\Omega_K(E)对偶g(K)g(K)的同构,因此[g(K):E]=s[g(K):E] = s。现在我们有[h:E]=s[\mathfrak{h}:E] = s和h⊂g(K)\mathfrak{h} \subset g(K),从而h=g(K)\mathfrak{h} = g(K),即h=g(I(h))\mathfrak{h} = g(I(\mathfrak{h}))。

相反,对于每个域K∈CK \in \mathscr{C},很明显g(K)g(K)属于到L\mathscr{L}(V,p. 103,Th.2,c))。 如果xx属于到I(g(K))I(g(K)),我们在ΩK(E)\Omega_K(E)、从而dE/Kx=0d_{E/K}x = 0上为每个线性形式uu有u(dE/Kx)=0u(d_{E/K}x) = 0,所以最后x∈Kx \in K由Cor.提案 5 中的第 2 条(V、p. 102)。因此我们有K=I(g(K))K = I(g(K))。

注 06RH

— 1) 逆双射 K↦g(K)K \mapsto g(K) 和 h↦I(h)\mathfrak{h} \mapsto I(\mathfrak{h}) 互为包含反转;因此,h↦I(h)\mathfrak{h} \mapsto I(\mathfrak{h})是有序集合L\mathscr{L}的同构到与C\mathscr{C}相反的有序集合上。因此,我们在L\mathscr{L}中得到h,h′\mathfrak{h}, \mathfrak{h}'的关系I(h∩h′)=Ep(I(h),I(h′))I(\mathfrak{h} \cap \mathfrak{h}') = E^p(I(\mathfrak{h}), I(\mathfrak{h}')),因为h∩h′\mathfrak{h} \cap \mathfrak{h}'是h\mathfrak{h}和h′\mathfrak{h}'中包含的L\mathscr{L}的最大的元素。

2) 可以证明,在映射D↦DpD \mapsto D^p下稳定的gg的有限维中的每一个子空间在运算下也稳定。

习题

参见习题为 § 13。

Google 翻译生成的粗略草稿,质量较低。术语依照术语表,但句子可能有误;之后会由仔细的译文取代。