研究具有兩個有逆運算的二元交換運算代數系的理論。代數學的基本分支之一。域論也是代數數論、代數幾何學及一些相關數學分支的基礎。稱集合F為域是指:①F上定義瞭兩個交換的且滿足結合律的運算(加法與乘法);②F至少有兩個元素(加法的零元0與乘法的單位元1);③對加法與乘法滿足分配律;④對加法成交換群(因而每一個元素都有負元),非零元對乘法成交換群群(因而每一非零元都有逆元)。全體實數R、全體有理數Q、全體復數C對通常的加乘運算分別為實數域、有理數域、復數域。{a+

為有理數}對通常的加乘運算也成域。這些域都有無窮多個元素,而當 p為 素數時 對模 p的加乘運算(運算後取被 p除的餘數)也成域,其元素數 p有限,是最基本的 有限域,也常記為 Fp或GF( p)。對域的單位元1, n·1=1+1+…+1( n個1之和)隻有兩種可能:①對一切 nn·1≠0,此時稱 F的特征為0,記為 ch F=0;②有最小的 n使 n·1=0,此時 n必為某一素數 p,稱這種域的特征為 p,記為 ch F= p。比如 ch R= ch Q= ch C=0,而 ch Z p= p

  如果F是域E的子集合且在E的運算下也成域,則稱FE子域EF擴域。最小的子域又稱為素域。特征為0的域的素域與Q同構(保持加乘運算的一一對應稱同構),特征為p的域的素域與Zp同構。對於域F,任取一集合S,一切形如f(s1,…,sn)/g(s1,…,sn)(g(s1,…,sn)≠0,f,g為系數在F中的多元多項式函數,s1,…,snS)的元素按通常的加乘運算成為一域E,稱為F添加S擴張(域),記為E=F(S)。當S隻有一個元素α時,記為E=F(α),稱為F單擴張。當S={α1,…,αm}時,記為E=F(α1,…,αm),稱為F有限生成擴張。對於F的任意擴域EE必為F上的線性空間,此空間的維數常記為[E: F],又稱為EF擴張次數。擴張次數有限時又稱為有限(次)擴張(必為有限生成擴張)。αEF上的一個非零多項式的零點時,稱αF上的代數元,否則,就稱αF上的超越元。如果F的擴域E中一切元素都是F上的代數元,則稱EF代數擴張,否則,就稱EF非代數擴張。特別地,F添加超越元的擴張稱為超越擴張。代數擴張的代數擴張仍為代數擴張。對F的任意擴域EE中全體(F上的)代數元成為FE的中間域K,又稱KFE中的代數閉包aEa"K時,a必為F上的超越元。比如取FQE=Ca為π(圓周率)或e(自然對數的底),K為(C中)Q上代數元所成的域,則a"KQ(a)為Q的超越擴張。著名的呂洛特定理指出:若E=F(a)為F的單超越擴張,則FE的中間域L(≠F時)必為F的單超越擴張。這條定理對平面曲線有著有趣的幾何意義。

  對研究一元代數方程根式解發展起來的伽羅瓦理論,域論起著重要的作用,事實上二者是互相滲透、密不可分的。

  實數(或復數)的絕對值概念推廣到域上又產生出有用的賦值論。賦值的概念是1913年J.屈而沙克提出的。設φ為域F上取非負實數值的函數,且滿足:

  ①φ(a)=0當且僅當a=0,且有aF使φ(a)≠1

  ②φ(ab)=φ(a)φ(b)

  ③φ(a+b)≤φ(a)+φ(b)則稱φF上的一個賦值絕對值。後來,A.奧斯特羅夫斯基又引進另一種賦值φ,它滿足①與②以及

  ④φ(a+b)≤max(φ(a),φ(b))且稱這種φ非阿基米德賦值(絕對值),而實數域與復數域的通常絕對值則稱為阿基米德賦值。借助於F上的賦值φ,可將分析中的一些概念引入到F中,如柯西序列。設{ai}是F的一個序列。若對任意實數ε>0,必有自然數n0,使得當mnn0時,恒有φ(aman)<ε,則稱{an}為(F,φ)的一個φ柯西序列。若對於序列{ai},有aF,使得當nn0時恒有φ(ana)<ε,則稱{ai}是φ收斂的,而a稱為它的φ極限。若(Fφ)中每個φ柯西序列都是φ收斂的,則稱F關於φ是完全的,或者說(Fφ)是完全域(complete field)。上述賦值中的“非負實數”可推廣為有序交換群Г,從而引出賦值環、賦值階的研究。當Г為無限循環群時,又稱為離散賦值

  

推薦書目

 聶靈沼, 丁石孫. 代數學引論. 2版. 北京: 高等教育出版社, 2000.

 JACOBSON N. Basic Algebra. San Francisco: W. H. Freeman, 1980.