Bourbaki

3. Định giá

1. Định giá trên một vành

Cho Γ\Gamma là một nhóm giao hoán được sắp thứ tự toàn phần viết theo lối cộng. Trong phần còn lại của chương này, đối với một nhóm như vậy, ta sẽ phải xét tập hợp thu được bằng cách thêm vào Γ\Gamma một phần tử ký hiệu là +∞;+\infty; ta sẽ ký hiệu tập hợp này bởi Γ∞\Gamma_\infty và sẽ trang bị cho nó: (1) một thứ tự toàn phần mà đối với thứ tự đó +∞+\infty là phần tử lớn nhất, nói cách khác, sao cho a<+∞a < +\infty với mọi a∈Γ;a \in \Gamma; (2) một cấu trúc mônôit giao hoán mà luật của nó cảm sinh trên Γ\Gamma luật nhóm đã cho và được xác định bởi các đẳng thức

(+∞)+(+∞)=+∞,a+(+∞)=+∞ (+\infty) + (+\infty) = +\infty, \quad a + (+\infty) = +\infty

với mọi α∈Γ\alpha \in \Gamma; ta kiểm tra ngay lập tức được rằng luật này là kết hợp và giao hoán và rằng quan hệ α1≤β\alpha_1 \leq \beta trong Γ∞\Gamma_\infty kéo theo α1+γ≤β+γ\alpha_1 + \gamma \leq \beta + \gamma với mọi γ∈Γa\gamma \in \Gamma_a.

Định nghĩa 1

Cho CC là một vành (không nhất thiết giao hoán) và Γ\Gamma là một nhóm giao hoán được sắp thứ tự toàn phần viết theo lối cộng. Một định giá trên CC nhận giá trị trong Γ\Gamma là mọi ánh xạ v:C→Γ∞v : C \to \Gamma_\infty thỏa mãn các điều kiện sau:

(VL_I) v(xy)=v(x)+v(y)v(xy) = v(x) + v(y) với x∈C,y∈Cx \in C, y \in C. (VL_{II}) v(x+y)≥inf⁡(v(x),v(y))v(x + y) \geq \inf(v(x), v(y)) với x∈C,y∈Cx \in C, y \in C. (VL_{III}) v(1)=0v(1) = 0 và v(0)=+∞v(0) = +\infty.

Nếu CC không có ước của không nào khác 0, thì ánh xạ duy nhất v0v_0 từ CC vào Γ∞\Gamma_\infty sao cho v0(x)=0v_0(x) = 0 với x≠0x \neq 0 và v0(0)=+∞v_0(0) = +\infty là một định giá, gọi là định giá không chính quy trên CC. Nếu z∈Cz \in C sao cho zn=1z^n = 1 đối với một số nguyên n≥1n \geq 1, thì, theo (VL_I), nv(z)=v(zn)=0nv(z) = v(z^n) = 0 và do đó v(z)=0v(z) = 0 đối với mọi định giá vv trên CC, vì Γ\Gamma là một nhóm được sắp thứ tự toàn phần. Đặc biệt v(−1)=0v(-1) = 0, do đó v(−x)=v(x)v(-x) = v(x) với mọi x∈Cx \in C. Hơn nữa, từ (VL_I) suy ra rằng v(xy)=v(yx)v(xy) = v(yx) với mọi x,yx, y trong CC. Nếu xx khả nghịch trong CC, thì v(x−1)=−v(x)v(x^{-1}) = -v(x).

Mệnh đề 1

Cho vv là một định giá trên một vành CC (không nhất thiết giao hoán). Với mọi phần tử xi∈Cx_i \in C (1≤i≤n1 \leq i \leq n),

v(∑i=1nxi)≥inf⁡1≤i≤nv(xi) v \left( \sum_{i=1}^n x_i \right) \geq \inf_{1 \leq i \leq n} v(x_i)

Hơn nữa, nếu tồn tại một chỉ số duy nhất kk sao cho v(xk)=inf⁡1≤i≤nv(xi)v(x_k) = \inf_{1 \leq i \leq n} v(x_i), thì hai vế của (1) bằng nhau. Đặc biệt, nếu v(x)≠v(y)v(x) \neq v(y), thì v(x+y)=inf⁡(v(x),v(y))v(x + y) = \inf(v(x), v(y)).

Quan hệ (1) suy ra từ tiên đề (VL_{II}) bằng quy nạp theo nn. Nếu tồn tại một chỉ số duy nhất kk sao cho v(xk)=inf⁡1≤i≤nv(xi)v(x_k) = \inf_{1 \leq i \leq n} v(x_i), thì, viết y=∑i≠kxiy = \sum_{i \neq k} x_i và z=∑i=1nxiz = \sum_{i=1}^n x_i, ta có v(y)>v(xk)v(y) > v(x_k) và v(z)≥v(xk)v(z) \geq v(x_k) theo (1); nếu v(z)>v(xk)v(z) > v(x_k), quan hệ xk=z−yx_k = z - y sẽ cho v(xk)≥inf⁡(v(z),v(y))>v(xk)v(x_k) \geq \inf(v(z), v(y)) > v(x_k), điều này vô lý; do đó v(z)=v(xk)v(z) = v(x_k), điều này chứng minh mệnh đề thứ hai.

Hệ quả

Nếu một dãy hữu hạn các phần tử (xi)1≤i≤n(x_i)_{1 \leq i \leq n} của CC (với n≥2n \geq 2) thỏa mãn ∑i=1nxi=0\sum_{i=1}^n x_i = 0, thì tồn tại ít nhất hai chỉ số phân biệt j,kj, k sao cho

v(xj)=v(xk)=inf⁡1≤i≤nv(xi). v(x_j) = v(x_k) = \inf_{1 \leq i \leq n} v(x_i).

Nếu chỉ có một chỉ số duy nhất kk sao cho v(xk)=inf⁡1≤i≤nv(xi)v(x_k) = \inf_{1 \leq i \leq n} v(x_i), thì Mệnh đề 1 sẽ cho thấy rằng v(xk)=v(0)=+∞v(x_k) = v(0) = +\infty, do đó v(xi)=+∞v(x_i) = +\infty với mọi ii, trái với quan hệ n≥2n \geq 2 và giả thiết đặt ra trên kk.

Nhận xét (1) Nếu v:C→Γ∞v : C \to \Gamma_\infty là một phép định giá trên CC và u:B→Cu : B \to C là một đồng cấu từ một vành BB vào CC, thì ngay lập tức thấy rằng ánh xạ hợp thành B→uC→vΓ∞B \xrightarrow{u} C \xrightarrow{v} \Gamma_\infty là một phép định giá trên BB nhận giá trị trong Γ\Gamma.

(2) Các điều kiện (VLI_I) và (VLII_II) cho thấy ngay lập tức rằng tập hợp vˉ−1(+∞)\bar{v}^{-1}(+\infty) là một iđêan hai phía p\mathfrak{p} trong CC phân biệt với CC do (VLIII_III); hơn nữa, nếu x,yx, y là hai phần tử của CC sao cho v(xy)=+∞v(xy) = +\infty, thì suy ra từ (VL,) rằng tất yếu v(x)=+∞v(x) = +\infty hoặc v(y)=+∞v(y) = +\infty; nói cách khác, vành thương C/pC/\mathfrak{p} không có ước của 0 nào khác ngoài 0; ta kiểm tra ngay lập tức được rằng ánh xạ vˉ:C/p→Γ∞\bar{v} : C/\mathfrak{p} \to \Gamma_\infty dẫn xuất từ vv bằng cách chuyển qua thương là một phép định giá trên C/pC/\mathfrak{p}, ảnh ngược của +∞+\infty theo phép định giá này thu về 0.

2. Các phép định giá trên một trường

Mệnh đề 2

Cho KK là một trường (không nhất thiết giao hoán) và vv là một định giá trên KK nhận giá trị trong Γ\Gamma. Khi đó: (i) Với x≠0x \neq 0, v(x)≠+∞v(x) \neq +\infty. (ii) Tập hợp AA các x∈Kx \in K sao cho v(x)≥Ov(x) \geq O là một vành con của KK. (iii) Với mọi a≥Oa \geq O trong Γ\Gamma, tập hợp VV, (tương ứng Va′V'_a) các x∈Ax \in A sao cho v(x)>av(x) > a (tương ứng v(x)≥av(x) \geq a) là một iđêan hai phía của AA và mọi iđêan (trái hoặc phải) ≠(O)\neq (O) của AA đều chứa mm trong số các Va′V'_a. (iv) Tập hợp m(A)m(A) các x∈Ax \in A sao cho v(x)>Ov(x) > O là iđêan lớn nhất #A\#A trong AA; U(A)=A−m(A)U(A) = A - m(A) là tập hợp các phần tử khả nghịch của AA và κ(A):=A/m(A)\kappa(A) := A/m(A) là một trường (không nhất thiết giao hoán). (v) Với mọi x∈K−Ax \in K - A, ta có x−1∈m(A)x^{-1} \in m(A).

Mệnh đề (i) suy ra từ sự kiện rằng vˉ−1(+∞)\bar{v}^{-1}(+\infty) là một iđêan của KK không bằng KK. Việc kiểm tra rằng AA là một vành và rằng VV, và Va′V'_a là các iđêan hai phía là tầm thường do các tiên đề (VLI_I), (VLII_II) và (VLIII_III). Nếu aa là một iđêan (trái, chẳng hạn) của AA và x≠0x \neq 0 thuộc AA, mọi y∈Ay \in A sao cho v(y)≥v(x)v(y) \geq v(x) đều có thể viết được dưới dạng y=zxy = zx với z=yx−1z = yx^{-1}, do đó v(z)=v(y)−v(x)≥Ov(z) = v(y) - v(x) \geq O và vì thế z∈Az \in A; nói cách khác, iđêan trái AxAx chứa Va′V'_a với a>v(x)a > v(x). Tập hợp U(A)=A−m(A)U(A) = A - m(A) là tập hợp các x∈Kx \in K sao cho v(x)=0v(x) = 0; nếu x∈U(A)x \in U(A), thì

v(x−1)=−v(x)=0, v(x^{-1}) = -v(x) = 0,
do đó x−1∈U(A)x^{-1} \in U(A); ngược lại, nếu y∈Ay \in A khả nghịch trong AA, thì v(y)≥0v(y) \geq 0, v(y−1)≥0v(y^{-1}) \geq 0 và v(y)+v(y−1)=0v(y) + v(y^{-1}) = 0, do đó v(y)=0v(y) = 0 và y∈U(A)y \in U(A); điều này chứng minh (iv) và (v) suy ra ngay lập tức từ các định nghĩa.

AA (resp. m(A)m(A), κ(A)\kappa(A)) được gọi là vành (resp. iđêan, trường thặng dư) của giá trị vv trên KK.

Rõ ràng U(A) là hạt nhân của đồng cấu v:K∗→Γv : K^* \to \Gamma và ảnh v(K∗)v(K^*) dưới vv của nhóm nhân K∗K^* là một nhóm con của nhóm cộng Γ\Gamma, được gọi là nhóm cấp hoặc nhóm giá trị của vv, do đó đẳng cấu với K∗/U(A)K^*/U(A); với x∈Kx \in K, phần tử v(x)v(x) của Γ∞\Gamma_\infty đôi khi được gọi là giá trị hoặc cấp của xx đối với vv. Hai giá trị v,v′v, v' trên KK được gọi là tương đương nếu chúng có cùng một vành.

Mệnh đề 3

Để hai giá trị v,v′v, v' trên một trường KK (không nhất thiết giao hoán) là tương đương, điều kiện cần và đủ là tồn tại một đẳng cấu λ\lambda từ nhóm có thứ tự v(K∗)v(K^*) lên nhóm có thứ tự v′(K∗)v'(K^*) sao cho v′=A∘vv' = A \circ v.

Giả sử vv và v′v' là tương đương; theo giả thiết, vành AA của định giá vv trùng với vành của v′v', vv và v′v' (hạn chế trên K∗K^*) phân tích thành các đồng cấu K∗→K∗/U(A)→μv(K∗)K^* \to K^*/U(A) \xrightarrow{\mu} v(K^*), K∗→K∗/U(A)→νv′(K∗)K^* \to K^*/U(A) \xrightarrow{\nu} v'(K^*), trong đó μ\mu và ν\nu là các đẳng cấu; hơn nữa, tập các phần tử dương của v(K∗)v(K^*) (tương ứng v′(K∗)v'(K^*)) là ảnh qua μ\mu (tương ứng ν\nu) của tập các lớp modulo U(A)U(A) của các phần tử ≠0\neq 0 của m(A)m(A); ta kết luận rằng A=v∘μ−1A = v \circ \mu^{-1} giải được bài toán, chiều đảo lại hiển nhiên.

Giả sử nay KK là một trường giao hoán; khi đó, với mọi định giá vv trên KK, vành AA của định giá vv là một vành định giá của KK theo nghĩa của § 1, no. 2, Định nghĩa 2 (điều này biện minh cho thuật ngữ); điều này suy ra ngay lập tức từ Mệnh đề 2 (c) và § 1 no. 2, Định lý 1 (c). Ngược lại, nhắc lại rằng với mọi miền nguyên BB có trường phân thức là KK thì quan hệ chia hết x∣yx|y (tương đương với y∈Bxy \in Bx) làm cho K∗K^* thành một nhóm tiền thứ tự, mà nhóm có thứ tự liên kết ΓB\Gamma_B là thương K∗/U(B)K^*/U(B) của K∗K^* theo nhóm U(B)U(B) gồm các phần tử khả nghịch của BB, các phần tử dương của nhóm này là các phần tử của B∗/U(B)B^*/U(B) (trong đó B∗=B−{0}B^* = B - \{0\}); ánh xạ x↦Bxx \mapsto Bx xác định, bằng cách chuyển qua thương, một đẳng cấu của nhóm có thứ tự K∗/U(B)K^*/U(B) lên nhóm (được sắp thứ tự bởi quan hệ ⊃\supset) các iđêan phân thức chính khác không của KK (Đại số, Chương VI, § 1, no. 5). Các vành AA có trường phân thức KK và sao cho nhóm ΓA=K∗/U(A)\Gamma_A = K^*/U(A) được sắp thứ tự toàn phần chính xác là các vành định giá của K (§ 1, no. 2, Định lý 1 (d)). Nếu vAv_A ký hiệu đồng cấu chính tắc của K∗K^* lên ΓA\Gamma_A, thì hiển nhiên vAv_A (được mở rộng bởi vA(0)=+∞v_A(0) = +\infty) là một định giá (gọi là chính tắc) trên KK mà vành của nó là AA; mọi định giá tương đương với vAv_A có thể viết v=σ∘vAv = \sigma \circ v_A, trong đó σ\sigma là một đẳng cấu của ΓA\Gamma_A lên một nhóm con của nhóm mà vv nhận giá trị của nó (Mệnh đề 3); σ∘vA\sigma \circ v_A được gọi là phân tích chính tắc của vv.

Mệnh đề 4

Cho CC là một miền nguyên, KK là trường phân thức của nó, C∗=C−{0}C^* = C - \{0\} và v:C→Γ∞v : C \to \Gamma_\infty là một định giá trên CC. Khi đó tồn tại một định giá duy nhất ww trên KK mở rộng vv và w(K∗)w(K^*) là nhóm con của Γ\Gamma sinh bởi v(C∗)v(C^*).

Theo Định lý 2 của Algebra, Chương I, § 2, no. 7, tồn tại một đồng cấu duy nhất ww từ K∗K^* vào Γ\Gamma mở rộng v∣C∗v|C^* và w(K∗)w(K^*) được sinh bởi v(C∗)v(C^*). Còn phải chứng minh rằng ww thỏa mãn tiên đề (VL,,). Khi đó, cho x′∈K∗,y∈K∗x' \in K^*, y \in K^* sao cho x+y∈K∗x + y \in K^*; tồn tại a∈C∗a \in \mathbf{C}^* sao cho ax∈C∗ax \in \mathbf{C}^* và ay∈C∗ay \in \mathbf{C}^*, do đó a(x+y)∈C∗a(x + y) \in \mathbf{C}^*. Vì hạn chế của ww lên C∗\mathbf{C}^* thỏa mãn (VLII_{\text{II}}),

w(a(x+y))≥inf⁡(w(ax),w(ay)). w(a(x + y)) \geq \inf(w(ax), w(ay)).

Khử w(a)w(a) ở hai vế, ta được

w(x+y)≥inf⁡(w(x),w(y)). w(x + y) \geq \inf(w(x), w(y)).

3. Chuyển dịch

Cho KK là một trường (giao hoán), ff là một vị trí của KK, vv là một định giá trên KK và AA là một vành định giá của KK. Ta sẽ nói rằng A,fA, f và vv là liên kết nếu AA là vành của ff và là vành của vv. Theo no. 1 và § 2, no. 3, khi đó mỗi một trong ba đối tượng AA, ff và vv xác định hai đối tượng kia (xét đến một tương đương theo như đối với các vị trí và các định giá). Đặc biệt, có các tương đương sau:

x∈A⇔f(x)≠∞x∈m(A)⇔f(x)=0x∈A−m(A)=U(A)⇔f(x)≠0vaˋf(x)≠∞⇔v(x)=0x∈K−A⇔f(x)=∞⇔v(x)<0 \begin{array}{lllll} x \in A & \Leftrightarrow & f(x) \neq \infty \\ x \in m(A) & \Leftrightarrow & f(x) = 0 \\ x \in A - m(A) = U(A) & \Leftrightarrow & f(x) \neq 0 \quad \text{và} \quad f(x) \neq \infty \Leftrightarrow v(x) = 0 \\ x \in K - A & \Leftrightarrow & f(x) = \infty & \Leftrightarrow & v(x) < 0 \end{array}

Mọi kết quả liên hệ với các vành định giá, các vị trí hoặc các định giá đều có thể được chuyển dịch thành một kết quả liên hệ với hai khái niệm kia. Như vậy Mệnh đề 4 của § 2, no. 4 cho:

Mệnh đề 5

Cho KK là một trường, vv là một định giá trên KK và K′K' là một mở rộng của KK. Tồn tại một định giá v′v' trên K′K' mà hạn chế của nó lên KK tương đương với vv.

Cho Γv\Gamma_v và Γv′\Gamma_{v'} là các nhóm giá trị của vv và v′v'. Vì hạn chế của v′v' lên KK là tương đương với vv, nên tồn tại một đẳng cấu AA từ Γv\Gamma_v lên một nhóm con của Γv′\Gamma_{v'}, sao cho v′=A∘vv' = A \circ v trên KK. Nếu Γv\Gamma_v được đồng nhất với λ(Γv)\lambda(\Gamma_v) nhờ λ\lambda, thì thấy rằng v′v' mở rộng vv.

Lưu ý rằng Γv′\Gamma_{v'} nói chung khác với λ(Γv)\lambda(\Gamma_v) và lớp tương đương của v′v' không nhất thiết là duy nhất. Chúng ta sẽ trở lại với điều này ở § 8.

Dịch Định lý 3 của § 1, no. 3 (hoặc Mệnh đề 6 của § 2, no. 5), ta thu được:

Mệnh đề 6

Cho KK là một trường, AA là một vành con của KK và xx là một phần tử của KK. Để xx nguyên trên AA, điều kiện cần và đủ là mọi định giá trên KK dương trên AA đều dương tại xx.

Từ nay trở đi, nói chung ta sẽ để cho người đọc công việc thực hiện những bản dịch tương tự như trên.

4. Các ví dụ về định giá

Các ví dụ về vành định giá được cho ở § 1, no. 4 cung cấp cho ta Ví dụ 1 đến 4 dưới đây:

Ví dụ (1) Mọi định giá trên một trường hữu hạn F đều là tầm thường, vì mọi phần tử của F* đều là một căn của đơn vị.

Ví dụ (2) Nếu K là một trường con của một trường K', thì hạn chế lên K của một định giá trên K' là một định giá trên K.

Ví dụ (3) Cho k là một trường và K = k((T)). Ánh xạ v gán cho mỗi chuỗi lũy thừa hình thức khác không bậc của nó (Đại số, Chương IV, § 5, no. 7) là một định giá trên K mà nhóm giá trị là Z và vành của nó là k[[T]]. Điểm tương ứng là đồng cấu chính tắc f: k[[T]] → k được mở rộng lên k((T)) bằng cách đặt f(u) = ∞ nếu u ∉ k[[T]].

Ví dụ (4) Cho A là một miền iđêan chính, K là trường phân thức của nó và p là một phần tử bất khả quy của A. Với x ∈ K* hãy ký hiệu v_p(x) là số mũ của p trong phân tích của x thành các phần tử bất khả quy (Đại số, Chương VII, § 1, no. 3, Định lý 2); hiển nhiên thấy rằng v_p là một định giá mà nhóm giá trị là Z và vành của nó là A_{A_p}. Theo Mệnh đề 3 của § 1, no. 4 ta do đó thu được, tới tương đương, mọi định giá trên K không tầm thường và dương trên A. Lấy A = Z ta thu lại các định giá p-adic trên Q (Tôpô đại cương, Chương IX, § 3, no. 2); những định giá này, tới tương đương, là những định giá duy nhất trên Q không tầm thường (§ 1, no. 4, Hệ quả 1 của Mệnh đề 3). Lấy A = k[X], với k là một trường, các định giá không tầm thường trên k(X) mà các hạn chế lên k là tầm thường là (tới tương đương): một mặt là các định giá v_P, với P chạy qua tập các đa thức bất khả quy đơn nhất của k[X], và mặt khác là định giá v được xác định bởi

v(P/Q)=deg⁡(Q)−deg⁡(P) v(P/Q) = \deg(Q) - \deg(P)

cho P ∈ k[X] và Q ∈ k[X] (§ 1, no. 4, Hệ quả 2 của Mệnh đề 3); tất cả những định giá này hiển nhiên có Z làm nhóm giá trị và các trường thặng dư của chúng là các mở rộng đại số đơn sinh của k (Đại số, Chương V, § 3, no. 1).

Ví dụ (5) Ánh xạ P(X, Y) ↦ P(T, e^T) từ C[X, Y] vào C((T)) là đơn ánh (Hàm của một biến thực, Chương IV, §2, Mệnh đề 9) và do đó có thể được mở rộng thành một đẳng cấu từ C(X, Y) lên một trường con của C((T)). Hạn chế của định giá trên C((T)) được xác định trong Ví dụ 3 lên trường con này xác định một định giá trên C(X, Y) là tầm thường trên C, mà nhóm giá trị là Z và trường thặng dư của nó là C.

Mệnh đề 4 của no. 2 cho phép ta xây dựng một định giá mà nhóm giá trị và trường thặng dư của nó được cho trước:

Ví dụ (6) Cho Γ là một nhóm được sắp thứ tự toàn phần và k là một trường. Gọi Γ_+ là monoid các phần tử dương của Γ và C là đại số của Γ_+ trên k. Theo định nghĩa, C có một cơ sở (x_\alpha)_{\alpha \in \Gamma_-} trên k mà bảng phép nhân là x_\alpha x_\beta = x_{\alpha + \beta}. Nếu x=∑aαxαx = \sum a_\alpha x_\alpha là một phần tử khác không của C, ta viết v(x)=inf⁡aα≠0(a)v(x) = \inf_{a_\alpha \neq 0} (a) và v(0)=+∞v(0) = +\infty; kiểm tra ngay lập tức được rằng ánh xạ vv từ CC vào Γ∞\Gamma_\infty thỏa mãn các điều kiện (VL_I) và (VL_{II}) của no. 1 và rằng CC là một miền nguyên. Gọi KK là trường phân thức của CC và ww là định giá trên KK mở rộng vv (Mệnh đề 4, no. 2). Vì mọi phần tử của Γ\Gamma là hiệu của hai phần tử dương, ww nhận Γ\Gamma làm nhóm có thứ tự. Gọi AA là vành của ww và mm là iđêan cực đại của nó; ta sẽ chỉ ra rằng AA là tổng trực tiếp của mm và kk (được đồng nhất với k⋅1k \cdot 1), điều này sẽ chứng minh rằng trường thặng dư của ww đẳng cấu với kk. Rõ ràng m∩k=(0)m \cap k = (0). Mặt khác, ký hiệu bởi pp iđêan của CC sinh bởi các xax_a với a>0a > 0, mọi phần tử xx có định giá 0 trong KK có thể viết dưới dạng (a+y)/(b+z)(a + y)/(b + z) trong đó a∈k∗,b∈k∗,y∈pa \in k^*, b \in k^*, y \in p và z∈pz \in p; khi đó

x=ab−1+(by−az)b−1(b+z)−1 x = ab^{-1} + (by - az)b^{-1}(b + z)^{-1}

do đó w(x−ab−1)>0w(x - ab^{-1}) > 0 và x≡ab−1(modm)x \equiv ab^{-1} \pmod{m}; điều này chứng tỏ mệnh đề của ta.

Nếu Γ=Z×Z\Gamma = \mathbf{Z} \times \mathbf{Z}, thì K=k(X,Y)K = k(X, Y) và phép dựng ở trên khi đó cho các định giá trên k(X,Y)k(X, Y) không chính quy trên kk, có nhóm có thứ tự là Z×Z\mathbf{Z} \times \mathbf{Z} và có trường thặng dư là kk. Các định giá này phụ thuộc vào cấu trúc thứ tự được chọn trên Z×Z\mathbf{Z} \times \mathbf{Z}. Chẳng hạn, Z×Z\mathbf{Z} \times \mathbf{Z} có thể được cho thứ tự từ điển. Hoặc nữa, với một số vô tỉ aa, Z×Z\mathbf{Z} \times \mathbf{Z} có thể được đồng nhất với một nhóm con của R\mathbf{R} dưới đồng cấu (m,n)↦m+nα(m, n) \mapsto m + n\alpha (một đồng cấu đơn ánh vì aa là vô tỉ) và được cho thứ tự cảm sinh bởi thứ tự trên R\mathbf{R}.

Các phép dựng khác của các định giá dùng Mệnh đề 4 của no. 2 sẽ được mô tả ở § 10.

5. Iđêan của một vành định giá

Định nghĩa 2

Tập G là một tập hợp có thứ tự. Một tập con của G được gọi là chặn trên nếu các quan hệ x∈Mx \in M và y≥xy \geq x kéo theo y∈My \in M.

Cho KK là một trường, vv là một định giá trên KK, AA là vành của vv và GG là nhóm có thứ tự của vv. Với mỗi tập con trội M⊂GM \subset G, đặt a(M)a(M) là tập các x∈Kx \in K sao cho v(x)∈M∪{+∞}v(x) \in M \cup \{+\infty\}. Rõ ràng a(M)a(M) là một A-môđun con của KK.

Mệnh đề 7

Ánh xạ M↦a(M)M \mapsto a(M) là một song ánh tăng từ tập các tập con trội của GG lên tập các A-môđun con của KK.

Cho bb là một A-môđun con của KK. Tập các v(x)v(x) với x∈b−(0)x \in b - (0) là một tập con trội M(b)M(b) của GG. Mệnh đề 7 sẽ được chứng minh nếu các đẳng thức sau được chứng minh:

(2) M(a(N))=NM(a(N)) = N với mọi tập con trội NN của GG; (3) a(M(b))=ba(M(b)) = b với mọi A-môđun con bb của KK.

Công thức (2) là dễ, vì với mọi m∈Nm \in N, tồn tại x∈Kx \in K sao cho v(x)=mv(x) = m. Khi đó hiển nhiên b⊂a(M(b))b \subset a(M(b)); ngược lại, lấy x∈a(M(b))x \in a(M(b)) và giả sử x≠0x \neq 0;

khi đó v(x)∈M(b)v(x) \in M(b) và do đó tồn tại y∈by \in b sao cho v(x)=v(y)v(x) = v(y); suy ra x=uyx = uy với v(u)=0v(u) = 0, điều này chứng minh rằng x∈Ax \in A y⊂by \subset b và hoàn tất chứng minh.

Hệ quả

Cho G+G_+ là tập các phần tử dương trong GG. Ánh xạ M↦a(M)M \mapsto a(M) là một song ánh từ tập các tập con trội của G+G_+ lên tập các iđêan của AA.

Vì A=a(G+)A = a(G_+), nên a(M)⊂Aa(M) \subset A tương đương với M⊂G+M \subset G_+.

Chẳng hạn iđêan cực đại m(A)m(A) bằng a(S)a(S), trong đó SS ký hiệu tập các phần tử dương ngặt của GG.

6. Các định giá rời rạc

Định nghĩa 3

Cho KK là một trường (không nhất thiết giao hoán), vv một định giá trên KK và Γ\Gamma nhóm có thứ tự của vv. vv được gọi là rời rạc nếu tồn tại một đẳng cấu (tất yếu là duy nhất) từ nhóm có thứ tự Γ\Gamma lên Z\mathbf{Z}. Gọi γ\gamma là phần tử của Γ\Gamma tương ứng với 11 dưới đẳng cấu này; mọi phần tử uu của KK sao cho v(u)=γv(u) = \gamma đều được gọi là một phần tử chuẩn hóa của vv. Một định giá rời rạc được gọi là chuẩn hóa nếu nhóm có thứ tự của nó là Z\mathbf{Z}.

Ví dụ, định giá vpv_p được xác định bởi một phần tử cực biên pp của một iđêan chính hoặc miền phân tích duy nhất, là một định giá rời rạc chuẩn hóa nhận pp làm phần tử chuẩn hóa. Đặc biệt, nếu kk là một trường, k[[T]]k[[T]] là vành của một định giá rời rạc trên k((T))k((T)) nhận TT làm phần tử chuẩn hóa. Cho SS là một đa tạp giải tích phức liên thông chiều 1, KK trường các hàm phân hình trên SS và z0z_0 một điểm của SS; tập hợp các f ∈K\in K giải tích tại z0z_0 là vành của một định giá rời rạc vv; để một hàm f∈Kf \in K là một phần tử chuẩn hóa đối với vv, điều kiện cần và đủ là nó giải tích và không tại z0z_0 và tồn tại một lân cận VV của z0z_0 trong SS sao cho hạn chế của f lên VV là một đồng cấu từ VV lên một lân cận của gốc trong C\mathbf{C}. Chính ví dụ này và các tương tự khác là nguồn gốc của từ "phần tử chuẩn hóa".

Mệnh đề 8

Cho KK là một trường (không nhất thiết giao hoán), vv một định giá rời rạc trên KK, AA vành của vv và uu một phần tử chuẩn hóa đối với vv. Các iđêan khác không của AA là hai phía và có dạng AunAu^n (n≥0n \geq 0).

Có thể giả sử rằng vv là chuẩn hóa, để v(u)=1v(u) = 1. Với mọi x∈K∗x \in K^*, tồn tại một số nguyên n∈Zn \in \mathbf{Z} sao cho (v(x)=n=v(un)(v(x) = n = v(u^n) và do đó ta có thể viết

x=zun=unz′, x = zu^n = u^n z',

trong đó z,z′z, z' là hai phần tử khả nghịch của vành AA; do đó suy ra mệnh đề.

Mệnh đề 9

Cho AA là một miền nguyên địa phương khác với trường phân thức của nó. Các điều kiện sau là tương đương: (a) AA là vành của một định giá rời rạc. (b) AA là một miền iđêan chính. (c) Iđêan m(A)m(A) là chính và ⋂n=1∞m(A)n=(0)\bigcap_{n=1}^{\infty} m(A)^n = (0).

(d) AA là một vành Noether và m(A)m(A) là chính. (e) AA là một vành định giá Noether.

Mệnh đề 8 cho thấy rằng (a) suy ra (b), (d) và (e). Nếu AA là một miền iđêan chính, thì m(A)=Aum(A) = Au và mọi iđêan khác không của AA đều có dạng AunAu^n vì AA là địa phương (Algebra, chương VII, § 1, no. 3, Định lý 2); do đó ⋂n=1∞m(A)n=0\bigcap_{n=1}^\infty m(A)^n = 0; điều này cho thấy rằng (b) suy ra (c). Mặt khác (d) suy ra (c) (chương III, § 3, no. 2, Hệ quả của Mệnh đề 5); theo Mệnh đề 2 của § 1, no. 4, (c) suy ra (a). Vậy các điều kiện (a), (b), (c), (d) là tương đương và suy ra (e). Cuối cùng giả sử (e) đúng và ta hãy chứng minh rằng (b) đúng; chỉ cần chứng minh bổ đề sau:

Bổ đề 1

Cho AA là một vành định giá. Mọi AA-môđun xoắn tự do sinh hữu hạn đều là tự do. Mọi iđêan sinh hữu hạn a\mathfrak{a} của AA đều là chính. Mọi AA-môđun xoắn tự do đều phẳng.

Cho EE là một AA-môđun xoắn tự do sinh hữu hạn và cho x1,…,xnx_1, \ldots, x_n là các phần tử sinh của EE với số lượng tối thiểu; ta sẽ chứng minh rằng chúng độc lập tuyến tính. Nếu ∑i=1naixi=0\sum_{i=1}^n a_i x_i = 0 (ai∈Aa_i \in A) là một quan hệ không tầm thường giữa các xix_i, thì một trong các aia_i, chẳng hạn a1a_1, chia hết tất cả các phần tử còn lại vì tập các iđêan chính của AA được sắp thứ tự toàn phần theo bao hàm (§ 1, no. 2, Định lý 1); khi đó a1≠0a_1 \neq 0 vì quan hệ là không tầm thường. Vì EE là xoắn tự do, ta có thể chia cho a1a_1, tức là giả sử a1=1a_1 = 1. Nhưng khi đó x1x_1 là một tổ hợp tuyến tính của x2,…,xnx_2, \ldots, x_n, trái với tính cực tiểu của nn. Do đó EE là tự do.

Đặc biệt, mọi iđêan sinh hữu hạn a\mathfrak{a} của AA đều là chính, vì mọi phần tử của một hệ phần tử sinh của a\mathfrak{a} đều là bội của một trong các phần tử ấy. Mệnh đề 3 của chương I, § 2, no. 4 cho thấy mọi AA-môđun xoắn tự do đều phẳng.

Bài tập

Xem các bài tập cho § 3.

Machine translation of the English, by gpt-5.4, gpt-5.4-mini, against glossary version 34. Not checked by a person. That model is a cut down version of the one the rest of this language was written by.