设数域 有 个实嵌入、 对非实共轭嵌入,故 。令 为 中的有限根单位群。Dirichlet 单位定理断言,完整整数环公理库代数整数与数域整数环Algebraic integer · Ring of integers of a number field · 数域整数环用首一整数方程定义代数整数,并通过分母与奇偶性确定二次数域的整数环。的单位群公理库单位与零因子Unit · Invertible element · Zero divisor环中的可逆元素,以及能与某个非零元素相乘得到零的非零元素。满足
满秩部分先用整数基公理库数域的整数基Integral basis整数环是秩等于扩张次数的自由整数模;用迹配对证明有限生成,并在 Q(√13) 中算出幂基子阶的指数。把整数环实现为嵌入空间中的满秩格,再利用Minkowski 格点定理公理库格上的 Minkowski 第一定理Minkowski's first theorem for lattices · Minkowski convex body theorem · Minkowski 格点定理体积超过格基本区域两倍幂的中心对称凸体必含非零格点。:沿超平面的不同方向改变嵌入空间中的盒子形状,同时保持体积足够大,就能找到范数统一有界的非零整元素。这些元素生成的主理想范数有统一界,而这样的整理想只有有限多个。把具有同一主理想的元素相除,得到单位,进而使任意超平面点都能被某个单位对数以统一误差逼近。一个离散子群若具有这种相对稠密性,就必须张满超平面。
有限核与对数格的一组有限基共同给出单位群的有限生成性。此后有限生成 Abel 群结构定理公理库有限生成阿贝尔群结构定理Structure theorem for finitely generated abelian groups每个有限生成阿贝尔群唯一分解为自由部分与有限循环素幂部分。把它分成有限挠部分与自由部分;挠单位恰为根单位,格的秩给出自由秩。分类定理使用的是已经证明的有限生成性,不负责代替对数格的满秩论证。
本页使用元素范数公理库数域范数Number field norm · Field norm over the rationals将数域元素的乘法视作有理线性算子,以行列式定义范数并用于整数环中的因子约束。检验单位,并使用对数格理解其秩;这与理想类群衡量非主理想的障碍是不同问题。类数有限并不意味着单位群有限。
参考资料
J. S. Milne,Algebraic Number Theory,Ch. 5 “The Unit Theorem”,Theorem 5.1 及对数嵌入证明,印刷 pp. 85–91。