Ciało skończone
Z Wikipedii
Ciało skończone, ciało Galois to ciało o skończonej liczbie elementów.
Ciała skończone o tej samej liczbie elementów są izomorficzne. Ciała o pn elementach (gdzie p to liczba pierwsza) oznaczamy przez GF(pn) lub . Notacja GF pochodzi od ang. Galois field – ciało Galois, nazwane tak na cześć Évariste'a Galois, matematyka francuskiego, który przyczynił się do znacznego rozwoju badań ciał skończonych i związanych z nimi teorii.
Spis treści |
[edytuj] Własności
Charakterystyka ciała skończonego jest zawsze liczbą pierwszą, zatem każde ciało o charakterystyce p > 0 zawiera w sobie jako podciało ciało Fp. Co więcej: istnieją wyłącznie ciała skończone o liczbie elementów będącej liczbą pierwszą lub dowolną potęgą liczby pierwszej. Konkretnie ciało mające pn elementów jest ciałem rozkładu wielomianu nad ciałem Fp.
Dlatego też skoro ciało F ma charakterystykę p, to zbiór
- K = {0,1,2,...,p − 1},
z określonymi naturalnie działaniami jest podciałem ciała F, zaś F jest przestrzenią liniową nad K. Jeśli wymiar , to F musi mieć pn elementów.
Jeżeli F jest ciałem charakterystyki p, to zachodzi
- .
Potoczna, żartobliwa nazwa tego wzoru to marzenie licealisty.
Jeśli p jest liczbą pierwszą, to ciało mające pn elementów ma po jednym podciele pd-elementowym dla każdego dzielnika d liczby n.
J. Wedderburn udowodnił, że skończony pierścień z dzieleniem jest ciałem. Zatem przemienność mnożenia wynika z pozostałych aksjomatów i skończoności.
[edytuj] Przykład
1. Najprostszym ciałem skończonym jest zbiór dwuelementowy - {0,1} z działaniami dodawania i mnożenia określonymi następująco:
+ | 0 1 · | 0 1 --+---- --+---- 0 | 0 1 0 | 0 0 1 | 1 0 1 | 0 1
Oznaczamy to ciało przez F2. Charakterystyka tego ciała wynosi dwa.
2. Ciałem skończonym o czterech elementach F4 jest zbiór {0,1,A,B} z działaniami określonymi następująco:
+ | 0 1 A B · | 0 1 A B --+-------- --+-------- 0 | 0 1 A B 0 | 0 0 0 0 1 | 1 0 B A 1 | 0 1 A B A | A B 0 1 A | 0 A B 1 B | B A 1 0 B | 0 B 1 A
Warto zauważyć, że elementy A i B są pierwiastkami wielomianu o współczynnikach z podciała F2 = {0,1}.
Każde ciało czteroelementowe jest izomorficzne z F4.
3. Pierścień z działaniami dodawania i mnożenia modulo 4 nie jest ciałem, bo , więc 2 nie ma elementu odwrotnego.
[edytuj] Zobacz też
[edytuj] Linki zewnętrzne
[edytuj] Literatura
- Jerzy Browkin Teoria ciał, PWN 1978,
- Rudolf Lidl, Harald Niederreiter Finite Fields, Addison-Wesley 1983.