正规扩张的定义不止一种,以下三个准则都可以刻画正规扩张,是三个等价的定义。域扩张L/K是正规扩张当且仅当它满足以下三个等价条件中任意一个:
- L是多项式环K[X]中的某一族多项式的分裂域。
- 设Kalg是一个包含了L的K的代数闭包。对于L在Kalg上的每一个嵌入σ,只要它限制在K上的部分是平凡的(即为恒等映射:σ(x) = x),那么就有σ(L) = L。换句话说,L在Kalg上的每一个K-嵌入σ都是一个L上的K-自同构。
- 任意一个K[X]上的不可约多项式,只要它在L中有一个根,那么就可以在L[X]分解成一次因式的乘积(或者说全部的根都在L中)。
是 的一个正规扩张,因为它是 上的多项式 的分裂域。然而, 并不是 的一个正规扩张,因为 上的不可约多项式 有一个根: 在 里面,但它的另外两个根: 和 都是复数,不在 里面。只有在加入了三次单位根: 后的扩域 才是一个正规扩张。
也可以用正规扩张的第二个定义来证明 不是 的正规扩张。设域 是由所有复代数数生成的扩域,则 是 的一个代数闭包,并且 在 里面。另一方面,
-
并且,如果记 是 的复根之一,那么映射:
-
是 在 上的一个嵌入,并且它限制在 上的部分是平凡的(将 中元素映射到自己)。但是σ并不是 上的自同构。
更一般地,对每一个素数p,域扩张 都是 的一个正规扩张,扩张的次数是p(p - 1)。 是 上的多项式 的分裂域。其中的 是任意一个复数p次单位根。
设有域扩张L/K,那么:
- 如果L是K的正规扩张,并且F是一个子扩张(也就是说有扩张K⊂F⊂L)那么L也是F的正规扩张。
- 如果L的子域E和F都是K的正规扩张,那么两者的复合扩张EF(指L的子域中同时包含E和F的最小者)以及两者的交E∩F也都是K的正规扩张。
设有域扩张L/K,那么总存在域扩张M/L,使得M/K是正规扩张。在同构意义上,“最小”的这样的扩张是唯一。即是说,其他的域扩张N/L如果使得N/K是正规扩张,那么总存在N/L的子扩张M'/L,使得M'同构于M。这个唯一的“最小”正规扩张M/L称为域扩张L/K的正规闭包。
如果L/K是有限扩张,那么它的正规闭包M/L也是有限扩张(因此M/K也是有限扩张)。