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实二次域的单位生成序 I. 类数界

数论 2026-04-23 v3

摘要

二次域的单位生成序是形如 O=Z[ε]\mathcal{O} = \mathbb{Z}[\varepsilon] 的序,其中 ε\varepsilon 是该二次域中的单位。若序 O\mathcal{O} 是实二次域的最大序,则该二次数域必然具有受限的形式,即属于窄里肖-德热类型。然而,每个实二次域都包含无穷多个不同的单位生成序。它们被参数化为 O=On±\mathcal{O} = \mathcal{O}_{n}^{\pm},具有二次判别式 Δ(O)=Δn+=n24\Delta(\mathcal{O}) = \Delta_{n}^{+} = n^2 - 4(对 n3n \geq 3)和 Δ(O)=Δn=n2+4\Delta(\mathcal{O}) = \Delta_{n}^{-} = n^2 + 4(对 n1n \geq 1)。我们利用L.-K.华罗庚的一个结果证明了单位生成序的(宽或窄)类数满足 logCl(O)log12Δ(O)\log |{\rm Cl}(\mathcal{O})| \sim \log \frac{1}{2}|\Delta(\mathcal{O})|,当 Δ(O)|\Delta(\mathcal{O})| \to \infty 时。由此我们推断出类数为1的单位生成二次序仅有有限多个,且类群为2-挠元的单位生成二次序也仅有有限多个。我们对所有类数为1的单位生成实二次序进行了分类。我们提供了 Δ1010\Delta \leq 10^{10} 时类群为2-挠元的二次单位生成序的数值列表,涵盖宽类群和窄类群。这些列表猜想对所有 Δ\Delta 是完备的。

关键词

引用

@article{arxiv.2512.11311,
  title  = {Unit-generated orders of real quadratic fields I. Class number bounds},
  author = {Gene S. Kopp and Jeffrey C. Lagarias},
  journal= {arXiv preprint arXiv:2512.11311},
  year   = {2026}
}

备注

25 pages; v3 adds proof of complete list of unit-generated quadratic orders of class number 1