¿Por qué una extensión de raíz tiene un cierre de Galois?

Los siguientes son una definición y un lema (Lemma 14.38 en " Abstract Algebra " de Dummit ).

Definición. Un elemento α puede expresarse mediante radicales o resolverse en términos de radicales si α es un elemento de un campo k que se puede obtener por una sucesión de extensiones radicales simples

F = k 0 k 1 k i k i + 1 k s = k
dónde k i + 1 = k i ( a i norte i ) para algunos a i k i y norte i norte , i = 0 , 1 , , s 1 . Aquí a i norte i denota alguna raíz del polinomio X norte i a i . tal campo k será llamada una extensión raíz de F .

Lema. Dejar F ser un campo de característica 0 . Si α está contenido en una extensión raíz k como en la definición anterior, entonces α está contenido en una extensión raíz que es Galois sobre F y donde cada extensión k i + 1 / k i es cíclico.

La prueba comienza con esto:

Prueba: Deja L ser el cierre de Galois de k encima F . ...

Pero como se que hay un cierre de Galois L ? Creo que la prueba de que hay un cierre de Galois L debería ir así.

  1. Todo k i + 1 / k i es una extensión finita.
  2. Todo k i + 1 / k i es una extensión separable.
  3. De este modo k / F es una extensión separable finita, ya que la finitud y la separabilidad de las extensiones son transitivas.
  4. Toda extensión separable finita tiene una clausura de Galois, por lo que k / F Tiene un cierre Galois.

No pude probar 2. Si k i + 1 es un campo divisorio del polinomio mínimo metro a i norte i , k i ( X ) , entonces k i + 1 / k i es Galois ya que es un campo divisorio de un polinomio separable, por lo que es separable. Pero no sé si realmente es un campo de división.

En la característica cero, cualquier extensión finita es separable, por lo que está contenida en una extensión de Galois.

Respuestas (1)

Si k es una extensión algebraica separable de un campo F , entonces su clausura de Galois es el campo de extensión más pequeño, en términos de inclusión, que contiene k y se acabó Galois F .

Si k = F ( α ) dónde α tiene un polinomio irreducible F encima F , luego el cierre Galois de k es el campo divisorio de F encima F .

Si tiene una extensión finita en la característica cero, entonces es automáticamente separable. Por lo tanto, existe un cierre de Galois.