胡尔维兹定理【1,2,4,8定理,阿道夫·胡尔维兹,1898】:任何带有单位元的赋范可除代数同构于以下四个代数之一:实数R、复数C、四元数H和八元数O。
赋范可除代数是合成代数的一种特殊情况。合成代数是具有可乘的二次型的幺代数。通常的合成代数不必是可除的,相反,它可能含有零因子。实数域上的合成代数提供了三种额外的代数:分裂复数、分裂四元数和分裂八元数。
基本思路:如果一个代数A是成正比于1的,那么它同构于实数。否则,我们使用凯莱-迪克森结构扩展子代数以同构于1,并引入一个向量正交于1。此子代数是同构于复数的。如果它不是A的全体,那么我们再次使用凯莱-迪克森结构和另一个与复数正交的向量,得到一个与四元数同构的子代数。如果这还不是不是A的全体,我们重复以上行为一次,并得到同构于凯莱数(或八元数)的子代数。我们现在有一个定理,说的是每一个包含1而又不是A自身的子代数是结合的。凯莱数不是结合的,因此必须为A。
胡尔维兹定理也可以用于证明n个平方和与n个平方和的积仍可以写成n个平方和仅当n为1,2,4或者8时。