分岐群_(数学)
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数論、特に局所類体論(英語版)における分岐群(ぶんきぐん、: ramification group)とは、局所体ガロア群のフィルトレーション(英語版)であり、体拡大における分岐の現象について詳細な情報を提供してくれるものである。
付値の分岐理論

付値の分岐理論(ramification theory of valuations)は、 K の付値 v の K の拡大体 L への延長の集合を研究する数学の理論。デデキント環の分岐理論の一般化である[1][2]

L/K がガロア拡大のとき、付値の延長からなる集合の構造は詳しく知ることができる。
分解群と惰性群

(K, v) を付値体、L を K の有限次ガロア拡大とする。Sv を v の L への延長の同値からなる集合とし、G を L の K 上のガロア群とする。このとき、G は Sv に σ[w] = [w ? σ] で作用する。つまり、w を同値類 [w] ∈ Sv の代表元としたとき、[w] の行き先を自己同型 σ : L → L と w の合成が定める同値類とすることにより作用を定義する。これは [w] の代表元 w の取り方によらない。この作用は推移的である。

v の L への延長 w を1つとる。w の分解群(decomposition group of w)とは、[w] の固定部分群 Gw(同値類 [w] ∈ Sv を固定する G の元全体からなる部分群)のことを言う。

Rw を w についての付値環、mw をその極大イデアルとする。w の惰性群(inertia group of w)とは、Gw の元 σ で Rw の全ての元 x に対して σx ≡ x (mod mw)が成り立つもの全体からなる部分群 Iw のことである。言い換えると、Iw は分解群の要素で w に関する剰余体自明に作用するもの全体である。これは Gw の正規部分群である。

@media screen{.mw-parser-output .fix-domain{border-bottom:dashed 1px}}被約分岐指数(英語版)[訳語疑問点] e(w/v) は w によらないので、e(v) と表す。同様に、剰余次数(または相対次数、relative degree)f(w/v) も w によらないので、f(v) と表す。
下付き分岐群

局所体[3]の有限次ガロア拡大 L / K {\displaystyle L/K} のガロア群 G {\displaystyle G} の詳しい理解を可能にしてくれるものが分岐群である。 K {\displaystyle K} の整数環を O K {\displaystyle {\mathcal {O}}_{K}} と置き、 L {\displaystyle L} の付値、その整数環、その極大イデアルを、それぞれ w , O L , p {\displaystyle w,{\mathcal {O}}_{L},{\mathfrak {p}}} とする。ヘンゼルの補題により、ある α ∈ L {\displaystyle \alpha \in L} を使って O L = O K [ α ] {\displaystyle {\mathcal {O}}_{L}={\mathcal {O}}_{K}[\alpha ]} と書くことができる(これは原始元定理より強い主張である)[4]。整数 i ≥ − 1 {\displaystyle i\geq -1} に対して、 G i {\displaystyle G_{i}} を次の同値な条件を満たす s ∈ G {\displaystyle s\in G} 全体の集合として定義する。

(i) s {\displaystyle s} は O L / p i + 1 {\displaystyle {\mathcal {O}}_{L}/{\mathfrak {p}}^{i+1}} に自明に作用する


(ii) 全ての x ∈ O L {\displaystyle x\in {\mathcal {O}}_{L}} について w ( s ( x ) − x ) ≥ i + 1 {\displaystyle w(s(x)-x)\geq i+1} が成り立つ


(iii) w ( s ( α ) − α ) ≥ i + 1 {\displaystyle w(s(\alpha )-\alpha )\geq i+1}

この群 G i {\displaystyle G_{i}} のことを i {\displaystyle i} 次分岐群( i {\displaystyle i} -th ramification group)という。これらは減少フィルトレーション(英語版) G − 1 = G ⊃ G 0 ⊃ G 1 ⊃ … { ∗ } {\displaystyle G_{-1}=G\supset G_{0}\supset G_{1}\supset \dots \{*\}}

を定める。(i) より G i {\displaystyle G_{i}} は正規であることが分かり、(iii) より十分大きな i {\displaystyle i} に対して自明になることが分かる。 G 0 {\displaystyle G_{0}} は、ガロア拡大での素イデアルの分解との関係に鑑み、慣例的に G {\displaystyle G} の惰性部分群(英語版)と呼ばれている。 G 1 {\displaystyle G_{1}} は G {\displaystyle G} の野生分岐群(英語版)(または暴分岐群、wild inertia subgroup)、商 G 0 / G 1 {\displaystyle G_{0}/G_{1}} は馴商[訳語疑問点](tame quotient)と呼ばれている。

ガロア群 G {\displaystyle G} とその部分群 G i {\displaystyle G_{i}} はこのフィルトレーションと商を使って調べることができる。次が成り立つ。

G / G 0 = Gal ⁡ ( l / k ) {\displaystyle G/G_{0}=\operatorname {Gal} (l/k)} が成り立つ。 l , k {\displaystyle l,k} は L , K {\displaystyle L,K} の剰余体(有限体である)[5]


G 0 = 1 ⇔ L / K {\displaystyle G_{0}=1\Leftrightarrow L/K} は不分岐拡大


G 1 = 1 ⇔ L / K {\displaystyle G_{1}=1\Leftrightarrow L/K} は従順分岐(英語版)(tamely ramified,馴分岐とも。分岐指数は剰余体の標数と互いに素であること)

i ≥ 0 {\displaystyle i\geq 0} に対して G i = ( G 0 ) i {\displaystyle G_{i}=(G_{0})_{i}} が成り立つので、分岐群の研究は完全分岐の場合に帰着される。

G {\displaystyle G} 上の関数 i G {\displaystyle i_{G}} を、 s ∈ G {\displaystyle s\in G} に対して i G ( s ) = w ( s ( α ) − α ) {\displaystyle i_{G}(s)=w(s(\alpha )-\alpha )} として定義する。先ほどの (ii) から i G {\displaystyle i_{G}} は α {\displaystyle \alpha } の取り方によらない。また、フィルトレーション G i {\displaystyle G_{i}} の研究は本質的に i G {\displaystyle i_{G}} の研究と同値である[6]。 s , t ∈ G {\displaystyle s,t\in G} に対して、 i G {\displaystyle i_{G}} は次を満たす。

i G ( s ) ≥ i + 1 ⇔ s ∈ G i {\displaystyle i_{G}(s)\geq i+1\Leftrightarrow s\in G_{i}}

i G ( t s t − 1 ) = i G ( s ) {\displaystyle i_{G}(tst^{-1})=i_{G}(s)}

i G ( s t ) ≥ min { i G ( s ) , i G ( t ) } {\displaystyle i_{G}(st)\geq \min\{i_{G}(s),i_{G}(t)\}}


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