Конечные поля (часть 1) (Конечные поля)
Описание файла
Файл "Конечные поля (часть 1)" внутри архива находится в папке "Конечные поля". PDF-файл из архива "Конечные поля", который расположен в категории "". Всё это находится в предмете "прикладная алгебра" из 5 семестр, которые можно найти в файловом архиве МГУ им. Ломоносова. Не смотря на прямую связь этого архива с МГУ им. Ломоносова, его также можно найти и в других разделах. .
Просмотр PDF-файла онлайн
Текст из PDF
ÏÐÈÊËÀÄÍÀß ÀËÃÅÁÐÀ. ×àñòü I. Êîíå÷íûå ïîëÿ èëè ïîëÿ Ãàëóà×àñòü IÊîíå÷íûå ïîëÿ èëè ïîëÿ Ãàëóà1 / 95ÏÐÈÊËÀÄÍÀß ÀËÃÅÁÐÀ. ×àñòü I. Êîíå÷íûå ïîëÿ èëè ïîëÿ ÃàëóàÏîëÿ âû÷åòîâ ïî ìîäóëþ ïðîñòîãî ÷èñëàÐàçäåëû1234567Ïîëÿ âû÷åòîâ ïî ìîäóëþ ïðîñòîãî ÷èñëàÂû÷èñëåíèå ýëåìåíòîâ â êîíå÷íûõ ïîëÿõÂåêòîðíàÿ àëãåáðà íàä êîíå÷íûì ïîëåìÊîðíè ìíîãî÷ëåíîâ íàä êîíå÷íûì ïîëåìÑóùåñòâîâàíèå è åäèíñòâåííîñòü ïîëÿ GF (pn)Öèêëè÷åñêèå ïîäïðîñòðàíñòâàÇàäà÷è ñ ðåøåíèÿìè2 / 95ÏÐÈÊËÀÄÍÀß ÀËÃÅÁÐÀ. ×àñòü I.
Êîíå÷íûå ïîëÿ èëè ïîëÿ Ãàëóà3 / 95Ïîëÿ âû÷åòîâ ïî ìîäóëþ ïðîñòîãî ÷èñëàÏîëå GF (p)Z êîëüöî öåëûõ ÷èñåë åâêëèäîâî (öåëîñòíîå óíèòàëüíîå +âîçìîæíî äåëåíèå ñ îñòàòêîì⇒ñóùåñòâîâàíèå ÍÎÄ!),p ïðîñòîå ÷èñëî.(p) = { np | n ∈ Z } = pZ = { 0, ±p, ±2p, . . . } èäåàëZ/(p) = Z/pZ = 0, 1, . . . , p − 1 êîëüöî âû÷åòîâ ïîìîäóëþ ýòîãî èäåàëà = êëàññû îñòàòêîâ îò äåëåíèÿ íà p:0= 0 + (p) ,1= 1 + (p) ,⇒ Z = 0 ∪ 1 ∪ .
. . ∪ p − 1.········· ×åðòó íàä ñèìâîëàìè êëàññîâp − 1 = p − 1 + (p) .âû÷åòîâ ÷àñòî íå ñòàâÿò.ÏÐÈÊËÀÄÍÀß ÀËÃÅÁÐÀ. ×àñòü I. Êîíå÷íûå ïîëÿ èëè ïîëÿ Ãàëóà3 / 95Ïîëÿ âû÷åòîâ ïî ìîäóëþ ïðîñòîãî ÷èñëàÏîëå GF (p)Z êîëüöî öåëûõ ÷èñåë åâêëèäîâî (öåëîñòíîå óíèòàëüíîå +âîçìîæíî äåëåíèå ñ îñòàòêîì⇒ñóùåñòâîâàíèå ÍÎÄ!),p ïðîñòîå ÷èñëî.(p) = { np | n ∈ Z } = pZ = { 0, ±p, ±2p, .
. . } èäåàëZ/(p) = Z/pZ = 0, 1, . . . , p − 1 êîëüöî âû÷åòîâ ïîìîäóëþ ýòîãî èäåàëà = êëàññû îñòàòêîâ îò äåëåíèÿ íà p:0= 0 + (p) ,1= 1 + (p) ,⇒ Z = 0 ∪ 1 ∪ . . . ∪ p − 1.········· ×åðòó íàä ñèìâîëàìè êëàññîâp − 1 = p − 1 + (p) .âû÷åòîâ ÷àñòî íå ñòàâÿò.Ïîñêîëüêóp ïðîñòîå, òîZ/(p) íå ïðîñòî êîëüöî, à ïîëå(âîçìîæíî äåëåíèå áåç îñòàòêà íà ëþáîé íåíóëåâîé ýëåìåíò).Ýòîïðîñòîå ïîëå Ãàëóà, îáîçíà÷åíèåmod p.îïåðàöèè â í¼ì ïîFp èëè GF (p); âñåÏÐÈÊËÀÄÍÀß ÀËÃÅÁÐÀ. ×àñòü I. Êîíå÷íûå ïîëÿ èëè ïîëÿ Ãàëóà4 / 95Ïîëÿ âû÷åòîâ ïî ìîäóëþ ïðîñòîãî ÷èñëàÏîëå F3 = Z/(3) è ôàêòîðêîëüöî Z/(4)F3 :+012001211202201×012000010122021ÏÐÈÊËÀÄÍÀß ÀËÃÅÁÐÀ.
×àñòü I. Êîíå÷íûå ïîëÿ èëè ïîëÿ Ãàëóà4 / 95Ïîëÿ âû÷åòîâ ïî ìîäóëþ ïðîñòîãî ÷èñëàÏîëå F3 = Z/(3) è ôàêòîðêîëüöî Z/(4)F3 :+012001211202201Z/(4) :+012300123112302230133012×012000010122021×012300000101232020230321Äâàæäû äâà ðàâíî íóëþ!ÏÐÈÊËÀÄÍÀß ÀËÃÅÁÐÀ. ×àñòü I. Êîíå÷íûå ïîëÿ èëè ïîëÿ Ãàëóà4 / 95Ïîëÿ âû÷åòîâ ïî ìîäóëþ ïðîñòîãî ÷èñëàÏîëå F3 = Z/(3) è ôàêòîðêîëüöî Z/(4)F3 :+012001211202201Z/(4) :+012300123112302230133012×012000010122021×012300000101232020230321Äâàæäû äâà ðàâíî íóëþ!Îäíàêî ïîëå èç4ýëåìåíòîâ ñóùåñòâóåò...ÏÐÈÊËÀÄÍÀß ÀËÃÅÁÐÀ. ×àñòü I.
Êîíå÷íûå ïîëÿ èëè ïîëÿ ÃàëóàÏîëÿ âû÷åòîâ ïî ìîäóëþ ïðîñòîãî ÷èñëàÕàðàêòåðèñòèêà ïîëÿÏóñòük ïðîèçâîëüíîå ïîëå, 1 åäèíèöà k. Ñêëàäûâàåìåäèíèöû:1 = 1,1 + 1 = 2,. . ..5 / 95ÏÐÈÊËÀÄÍÀß ÀËÃÅÁÐÀ. ×àñòü I. Êîíå÷íûå ïîëÿ èëè ïîëÿ Ãàëóà5 / 95Ïîëÿ âû÷åòîâ ïî ìîäóëþ ïðîñòîãî ÷èñëàÕàðàêòåðèñòèêà ïîëÿÏóñòük ïðîèçâîëüíîå ïîëå, 1 åäèíèöà k. Ñêëàäûâàåìåäèíèöû:1 = 1,1 + 1 = 2,.
. .. êîíå÷íîì ïîëå âñåãäà íàéä¼òñÿ ïåðâîåkòàêîå, ÷òî1| + .{z. . + 1} = 0.k ðàçÒîãäàkïîðÿäîê àääèòèâíîé ãðóïïû ïîëÿ k == õàðàêòåðèñòèêà ïîëÿ k = char kdef{ 0, 1, 2, . . . , char k − 1 } ìèíèìàëüíîå ïîäïîëå ïîëÿk.ÏÐÈÊËÀÄÍÀß ÀËÃÅÁÐÀ. ×àñòü I.
Êîíå÷íûå ïîëÿ èëè ïîëÿ Ãàëóà5 / 95Ïîëÿ âû÷åòîâ ïî ìîäóëþ ïðîñòîãî ÷èñëàÕàðàêòåðèñòèêà ïîëÿÏóñòük ïðîèçâîëüíîå ïîëå, 1 åäèíèöà k. Ñêëàäûâàåìåäèíèöû:1 = 1,1 + 1 = 2,. . .. êîíå÷íîì ïîëå âñåãäà íàéä¼òñÿ ïåðâîåkòàêîå, ÷òî1| + .{z. . + 1} = 0.k ðàçÒîãäàkïîðÿäîê àääèòèâíîé ãðóïïû ïîëÿ k == õàðàêòåðèñòèêà ïîëÿ k = char kdef{ 0, 1, 2, . . . , char k − 1 }Åñëè âñå ñóììû âèäàÏðèìåðû: ìèíèìàëüíîå ïîäïîëå ïîëÿ1 + ... + 1ðàçëè÷íû, òîchar k = 0.Q, R ïîëÿ íóëåâîé (èëè áåñêîíå÷íîé :))õàðàêòåðèñòèêè.k.ÏÐÈÊËÀÄÍÀß ÀËÃÅÁÐÀ. ×àñòü I. Êîíå÷íûå ïîëÿ èëè ïîëÿ ÃàëóàÏîëÿ âû÷åòîâ ïî ìîäóëþ ïðîñòîãî ÷èñëàÁåñêîíå÷íîå ïîëå ñ ïîëîæèòåëüíîé õàðàêòåðèñòèêîé6 / 95ÏÐÈÊËÀÄÍÀß ÀËÃÅÁÐÀ.
×àñòü I. Êîíå÷íûå ïîëÿ èëè ïîëÿ ÃàëóàÏîëÿ âû÷åòîâ ïî ìîäóëþ ïðîñòîãî ÷èñëàÁåñêîíå÷íîå ïîëå ñ ïîëîæèòåëüíîé õàðàêòåðèñòèêîék ïðîèçâîëüíîå (êîíå÷íîå èëè áåñêîíå÷íîå) ïîëå. Ïîñòðîèì:1k[x] êîëüöî ìíîãî÷ëåíîâ îò ôîðìàëüíîé ïåðåìåííîé x:{ P (x) = a0 + a1 x + . . . + an xn | a0 , . . .
, an ∈ k, an 6= 0 };k[x] ↔ { (a0 , . . . , an ) ∈ kn | n ∈ N0 }.6 / 95ÏÐÈÊËÀÄÍÀß ÀËÃÅÁÐÀ. ×àñòü I. Êîíå÷íûå ïîëÿ èëè ïîëÿ ÃàëóàÏîëÿ âû÷åòîâ ïî ìîäóëþ ïðîñòîãî ÷èñëàÁåñêîíå÷íîå ïîëå ñ ïîëîæèòåëüíîé õàðàêòåðèñòèêîék ïðîèçâîëüíîå (êîíå÷íîå èëè áåñêîíå÷íîå) ïîëå. Ïîñòðîèì:12k[x] êîëüöî ìíîãî÷ëåíîâ îò ôîðìàëüíîé ïåðåìåííîé x:{ P (x) = a0 + a1 x + . . . + an xn | a0 , . .
. , an ∈ k, an 6= 0 };k[x] ↔ { (a0 , . . . , an ) ∈ kn | n ∈ N0 }.k(x) ïîëå ðàöèîíàëüíûõ ôóíêöèé íàä k6 / 95ÏÐÈÊËÀÄÍÀß ÀËÃÅÁÐÀ. ×àñòü I. Êîíå÷íûå ïîëÿ èëè ïîëÿ Ãàëóà6 / 95Ïîëÿ âû÷åòîâ ïî ìîäóëþ ïðîñòîãî ÷èñëàÁåñêîíå÷íîå ïîëå ñ ïîëîæèòåëüíîé õàðàêòåðèñòèêîék ïðîèçâîëüíîå (êîíå÷íîå èëè áåñêîíå÷íîå) ïîëå. Ïîñòðîèì:12k[x] êîëüöî ìíîãî÷ëåíîâ îò ôîðìàëüíîé ïåðåìåííîé x:{ P (x) = a0 + a1 x + . .
. + an xn | a0 , . . . , an ∈ k, an 6= 0 };k[x] ↔ { (a0 , . . . , an ) ∈ kn | n ∈ N0 }.k(x) ïîëå ðàöèîíàëüíûõ ôóíêöèé íàä k; â í¼ì:ýëåìåíòû P/Q (Q 6= 0)P, Q ∈ k[x]óìíîæåíèå (P/Q) · (U/V ) = (P U )/(QV )ýêâèâàëåíòíîñòü P1/Q1 = P2/Q2P1 Q2 = P2 Q1ñëîæåíèå äðîáèåñëè, ãäå;;, åñëè;äðîáè ìîæíî ïðèâîäèòü ê îáùåìóçíàìåíàòåëþ è ñêëàäûâàòü:P/Q + U/V = (P V + QU )/(QV );ïîñêîëüêó k[x] ⊂ k(x), òî êàæäûé ìíîãî÷ëåíP îòîæäåñòâëÿåòñÿ ñ P/1.âêëþ÷åíèå ÏÐÈÊËÀÄÍÀß ÀËÃÅÁÐÀ.
×àñòü I. Êîíå÷íûå ïîëÿ èëè ïîëÿ Ãàëóà6 / 95Ïîëÿ âû÷åòîâ ïî ìîäóëþ ïðîñòîãî ÷èñëàÁåñêîíå÷íîå ïîëå ñ ïîëîæèòåëüíîé õàðàêòåðèñòèêîék ïðîèçâîëüíîå (êîíå÷íîå èëè áåñêîíå÷íîå) ïîëå. Ïîñòðîèì:12k[x] êîëüöî ìíîãî÷ëåíîâ îò ôîðìàëüíîé ïåðåìåííîé x:{ P (x) = a0 + a1 x + . . . + an xn | a0 , . . . , an ∈ k, an 6= 0 };k[x] ↔ { (a0 , .
. . , an ) ∈ kn | n ∈ N0 }.k(x) ïîëå ðàöèîíàëüíûõ ôóíêöèé íàä k; â í¼ì:ýëåìåíòû P/Q (Q 6= 0)P, Q ∈ k[x]óìíîæåíèå (P/Q) · (U/V ) = (P U )/(QV )ýêâèâàëåíòíîñòü P1/Q1 = P2/Q2P1 Q2 = P2 Q1ñëîæåíèå äðîáèåñëè, ãäå;;, åñëè;äðîáè ìîæíî ïðèâîäèòü ê îáùåìóçíàìåíàòåëþ è ñêëàäûâàòü:P/Q + U/V = (P V + QU )/(QV );ïîñêîëüêó k[x] ⊂ k(x), òî êàæäûé ìíîãî÷ëåíP îòîæäåñòâëÿåòñÿ ñ P/1.âêëþ÷åíèå k âçÿòü êîíå÷íîå ïîëå Fp , òîFp (x) áåñêîíå÷íîå ïîëå ïîëîæèòåëüíîé õàðàêòåðèñòèêè p.Åñëè â êà÷åñòâåÏÐÈÊËÀÄÍÀß ÀËÃÅÁÐÀ. ×àñòü I. Êîíå÷íûå ïîëÿ èëè ïîëÿ ÃàëóàÏîëÿ âû÷åòîâ ïî ìîäóëþ ïðîñòîãî ÷èñëàÂû÷èñëåíèÿ â ïîëå ïîëîæèòåëüíîé õàðàêòåðèñòèêèËåììà (îá óïðîùåíèå âû÷èñëåíèé) ïîëå õàðàêòåðèñòèêè p > 0 âûïîëíåíî òîæäåñòâî(a + b)p = ap + bp .7 / 95ÏÐÈÊËÀÄÍÀß ÀËÃÅÁÐÀ. ×àñòü I.
Êîíå÷íûå ïîëÿ èëè ïîëÿ Ãàëóà7 / 95Ïîëÿ âû÷åòîâ ïî ìîäóëþ ïðîñòîãî ÷èñëàÂû÷èñëåíèÿ â ïîëå ïîëîæèòåëüíîé õàðàêòåðèñòèêèËåììà (îá óïðîùåíèå âû÷èñëåíèé) ïîëå õàðàêòåðèñòèêè p > 0 âûïîëíåíî òîæäåñòâî(a + b)p = ap + bp .Äîêàçàòåëüñòâî ëþáîì êîììóòàòèâíîì êîëüöå âåðíà ôîðìóëà äëÿ áèíîìà(a + b)p = ap + Cp1 ap−1 b + . . . + Cpp−1 abp−1 +bp ,|{z}=0à ïðè i = 1, .
. . , p − 1 ÷èñëèòåëü êîýôôèöèåíòà Cpi =äåëèòñÿ íà p, à çíàìåíàòåëü íåò, îòêóäà Cpi ≡p 0.p!i!(p−i)!ÏÐÈÊËÀÄÍÀß ÀËÃÅÁÐÀ. ×àñòü I. Êîíå÷íûå ïîëÿ èëè ïîëÿ Ãàëóà7 / 95Ïîëÿ âû÷åòîâ ïî ìîäóëþ ïðîñòîãî ÷èñëàÂû÷èñëåíèÿ â ïîëå ïîëîæèòåëüíîé õàðàêòåðèñòèêèËåììà (îá óïðîùåíèå âû÷èñëåíèé) ïîëå õàðàêòåðèñòèêè p > 0 âûïîëíåíî òîæäåñòâî(a + b)p = ap + bp .Äîêàçàòåëüñòâî ëþáîì êîììóòàòèâíîì êîëüöå âåðíà ôîðìóëà äëÿ áèíîìà(a + b)p = ap + Cp1 ap−1 b + . . . + Cpp−1 abp−1 +bp ,|{z}=0à ïðè i = 1, .
. . , p − 1 ÷èñëèòåëü êîýôôèöèåíòà Cpi =äåëèòñÿ íà p, à çíàìåíàòåëü íåò, îòêóäà Cpi ≡p 0.Ñëåäñòâèånp!i!(p−i)!nn ïîëå õàðàêòåðèñòèêè p > 0 ñïðàâåäëèâî (a + b)p = ap + bp .ÏÐÈÊËÀÄÍÀß ÀËÃÅÁÐÀ. ×àñòü I. Êîíå÷íûå ïîëÿ èëè ïîëÿ Ãàëóà8 / 95Ïîëÿ âû÷åòîâ ïî ìîäóëþ ïðîñòîãî ÷èñëàÌóëüòèïëèêàòèâíàÿ ãðóïïà è ïðèìèòèâíûé ýëåìåíò ïîëÿ FpF∗pdef=Fp r {0} ìóëüòèïëèêàòèâíàÿ ãðóïïà ïîëÿ Fp .ÏÐÈÊËÀÄÍÀß ÀËÃÅÁÐÀ. ×àñòü I. Êîíå÷íûå ïîëÿ èëè ïîëÿ Ãàëóà8 / 95Ïîëÿ âû÷åòîâ ïî ìîäóëþ ïðîñòîãî ÷èñëàÌóëüòèïëèêàòèâíàÿ ãðóïïà è ïðèìèòèâíûé ýëåìåíò ïîëÿ FpF∗pdef=Fp r {0} ìóëüòèïëèêàòèâíàÿ ãðóïïà ïîëÿ Fp .ÓòâåðæäåíèåF∗p öèêëè÷åñêàÿ ãðóïïà ïîðÿäêàp−1ÏÐÈÊËÀÄÍÀß ÀËÃÅÁÐÀ. ×àñòü I.
Êîíå÷íûå ïîëÿ èëè ïîëÿ Ãàëóà8 / 95Ïîëÿ âû÷åòîâ ïî ìîäóëþ ïðîñòîãî ÷èñëàÌóëüòèïëèêàòèâíàÿ ãðóïïà è ïðèìèòèâíûé ýëåìåíò ïîëÿ FpF∗pdef=Fp r {0} ìóëüòèïëèêàòèâíàÿ ãðóïïà ïîëÿ Fp .ÓòâåðæäåíèåF∗p öèêëè÷åñêàÿ ãðóïïà ïîðÿäêàp − 1 (ïî óìíîæåíèþ).ÏÐÈÊËÀÄÍÀß ÀËÃÅÁÐÀ. ×àñòü I. Êîíå÷íûå ïîëÿ èëè ïîëÿ Ãàëóà8 / 95Ïîëÿ âû÷åòîâ ïî ìîäóëþ ïðîñòîãî ÷èñëàÌóëüòèïëèêàòèâíàÿ ãðóïïà è ïðèìèòèâíûé ýëåìåíò ïîëÿ FpF∗pdef=Fp r {0} ìóëüòèïëèêàòèâíàÿ ãðóïïà ïîëÿ Fp .ÓòâåðæäåíèåF∗p öèêëè÷åñêàÿ ãðóïïà ïîðÿäêàp − 1 (ïî óìíîæåíèþ).Êàê ëþáàÿ êîíå÷íàÿ öèêëè÷åñêàÿ ãðóïïà,ãåíåðàòîð = ïðèìèòèâíûé ýëåìåíòF∗pñîäåðæèòα:F∗ëþáîé ýëåìåíò β ∈ p ÿâëÿåòñÿ íåêîòîðîé åãîiíàòóðàëüíîé ñòåïåíüþ β = α , i ∈ { 1, .
. . , pïðè÷¼ì1 = αp−1 ò.å.αi 6= 1äëÿ− 1};1 6 i 6 p − 2.ÏÐÈÊËÀÄÍÀß ÀËÃÅÁÐÀ. ×àñòü I. Êîíå÷íûå ïîëÿ èëè ïîëÿ Ãàëóà8 / 95Ïîëÿ âû÷åòîâ ïî ìîäóëþ ïðîñòîãî ÷èñëàÌóëüòèïëèêàòèâíàÿ ãðóïïà è ïðèìèòèâíûé ýëåìåíò ïîëÿ FpF∗pdef=Fp r {0} ìóëüòèïëèêàòèâíàÿ ãðóïïà ïîëÿ Fp .ÓòâåðæäåíèåF∗p öèêëè÷åñêàÿ ãðóïïà ïîðÿäêàp − 1 (ïî óìíîæåíèþ).Êàê ëþáàÿ êîíå÷íàÿ öèêëè÷åñêàÿ ãðóïïà,ãåíåðàòîð = ïðèìèòèâíûé ýëåìåíòF∗pñîäåðæèòα:F∗ëþáîé ýëåìåíò β ∈ p ÿâëÿåòñÿ íåêîòîðîé åãîiíàòóðàëüíîé ñòåïåíüþ β = α , i ∈ { 1, . . . , pïðè÷¼ì1 = αp−1ÓòâåðæäåíèåÃðóïïàF∗p ò.å.αi 6= 1äëÿ− 1};1 6 i 6 p − 2.èìååò ϕ(p − 1) ïðèìèòèâíûõ ýëåìåíòîâ.ÏÐÈÊËÀÄÍÀß ÀËÃÅÁÐÀ.