类数是
代数数论的核心研究对象,定义为
代数整数环理想类群的基数,用于量化Dedekind整环与
主理想整环(PID)的偏离程度。当类数为1时,代数整数环具有唯一的素因子分解性质。19世纪
库默尔通过
分圆域类数研究,首次将类数与
费马大定理的证明建立联系,提出
正则素数概念。现代研究聚焦于类群结构理论,如科恩-伦斯特拉猜想对
阿贝尔群作为类群概率的探索。三次域等具体数域的类数计算深化了该理论的实践应用价值。
理想类群由代数整数环的
分式理想构成的
商群定义,其有限群的阶数称为类数。若类数=1$,则该环满足主理想整环条件且具备唯一因子分解性;类数越大表明与PID的偏离程度越高。该定义推广了
高斯在二次型研究中提出的等价类思想。
1847年库默尔为解决费马大定理,引入分圆域的类数概念并提出正则素数条件:若素数$不整除分圆域类数,则费马方程^p + y^p = z^p$无非平凡解。戴德金于1871年建立严格的理想理论体系,将类群概念推广至一般
代数数域。希尔伯特在《数论报告》中系统论述类数与代数数论基础理论的关系。
20世纪理论研究证明有限类数定理:所有代数数域的类群均为有限群。科恩-伦斯特拉猜想提出特定阿贝尔群成为类群的概率模型,该猜想被应用于负Pell方程解的概率计算
素理想分解特征计算类数。
素理想判别式$满足$且$|D|$较小时可得到=1$的数值结果。
类数与
单位群共同构成代数数域的算术不变量。
二次域的
类数公式$$$$其中$为单位根数。该公式的推广形式在分圆域等特殊数域中仍具有研究价值。