Bourbaki

Phụ lục 3 định lý không điểm của Hilbert

Định lý 1 00QM

Cho A là một miền nguyên, K là trường các phân thức của nó, và L là một đại số giao hoán trên K. Giả sử đại số trên A là L được sinh bởi hữu hạn phần tử và L là một trường.

Trích dẫn đến 3 · Được trích dẫn bởi 1

Trích dẫn đến Định lý 2, V § 3, Mệnh đề 3, V § 4, Định lý 2 (Steinitz), V § 4

Được trích dẫn bởi Hệ quả 1

a) Bậc của L trên K là hữu hạn.

b) Tồn tại một phần tử khác không aa của A sao cho K bằng A[a−1]A[a^{-1}].

Cho S là một tập con sinh của đại số trên A là L. Ta dùng quy nạp theo lực lượng của S.

Trước hết, giả sử các phần tử của S đều đại số trên K. Khi đó bậc của L trên K là hữu hạn (V, §3, No. 2, p. 18, Định lý 2). Gọi (ei)i∈I(e_i)_{i\in I} là một cơ sở của L trên K. Tồn tại một phần tử khác không aa của A sao cho các tọa độ theo cơ sở này của các phần tử của S, của phần tử 1, và của các phần tử eieje_ie_j với i,ji,j thuộc I đều thuộc A[a−1]A[a^{-1}]. Khi đó tập hợp các tổ hợp tuyến tính ∑i∈Iaiei\sum_{i\in I}a_ie_i với ai∈A[a−1]a_i\in A[a^{-1}] với mọi ii là một vành con của L. Nó chứa A và S theo phép dựng và do đó bằng L. Đặc biệt, nó chứa Ke1Ke_1, nên K bằng A[a−1]A[a^{-1}].

Bây giờ giả sử rằng một phần tử ss của S là siêu việt trên K. Ký hiệu E là trường các phân thức của vành A[s]A[s]. Đại số A[sA[s]-trên L được sinh bởi S −{s}-\{s\}. Theo giả thiết quy nạp, tồn tại một đa thức P∈A[X]P\in A[X] khác không sao cho E bằng A[s][P(s)−1]A[s][P(s)^{-1}]. Gọi K‾\overline{K} là một bao đóng đại số của K (V, §4, No. 3, p. 23, Định lý 2). Vì trường K‾\overline{K} là vô hạn (V, §4, No. 1, p. 20, Mệnh đề 3), tồn tại một phần tử xx của K‾\overline{K} sao cho P(x)≠0P(x)\not= 0. Gọi φ:E→K\varphi : E\rightarrow K là đồng cấu duy nhất từ đại số trên K E=A[s][P(s)−1]E = A[s][P(s)^{-1}] vào đại số trên K K‾\overline{K} biến ss thành xx. Điều này là vô lý vì E là một mở rộng siêu việt của K và K‾\overline{K} là một mở rộng đại số của K. Điều này hoàn tất chứng minh định lý.

Hệ quả 1 00RV

Cho K là một trường giao hoán, A là một đại số giao hoán trên K được sinh bởi hữu hạn phần tử, và m\mathfrak{m} là một iđêan cực đại của A.

Trích dẫn đến 2 · Được trích dẫn bởi 2

Trích dẫn đến Định lý 1 (Steinitz), V § 4, Định lý 1

Được trích dẫn bởi Hệ quả 2, Định lý 3, VIII § 2

a) Bậc của A/mA/\mathfrak{m} trên K là hữu hạn.

b) Cho Ω là một mở rộng đóng đại số của K. Tồn tại một đồng cấu đại số trên K từ A vào Ω có hạt nhân m\mathfrak{m}.

Đại số trên K A/mA/\mathfrak{m} được sinh bởi hữu hạn phần tử, và A/mA/\mathfrak{m} là một trường. Theo Định lý 1, bậc của A/mA/\mathfrak{m} là hữu hạn; mệnh đề a) được suy ra. Mọi mở rộng của K có bậc hữu hạn đều đẳng cấu với một mở rộng con của Ω (V, §4, No. 1, p. 20, Định lý 1); điều này cho b).

Hệ quả 2 00QN

Cho K là một trường giao hoán, nn là một số tự nhiên, (Pi)i∈I(P_i)_{i\in I} là một họ các phần tử của K[X1,...,Xn]K[X_1, . . . ,X_n], và Ω là một mở rộng đóng đại số của K. Các điều kiện sau là tương đương:

Trích dẫn đến 1

Trích dẫn đến Hệ quả 1

(i) Các đa thức PiP_i không có không điểm chung nào trong Ωn\Omega^n.

(ii) Tồn tại một họ (Qi)i∈I(Q_i)_{i\in I}, có giá hữu hạn, gồm các phần tử của K[X1,...,Xn]K[X_1, . . . ,X_n] sao cho ∑i∈IPiQi=1\sum_{i\in I}P_iQ_i= 1.

Gọi A là vành K[X1,...,Xn]K[X_1, . . . ,X_n] và a\mathfrak{a} là iđêan sinh bởi đa thức PiP_i. Điều kiện (i) có nghĩa là không có đồng cấu đại số trên K từ A/aA/\mathfrak{a} vào Ω. Nếu điều kiện này được thỏa mãn, thì theo Hệ quả 1, vành A/aA/\mathfrak{a} không có iđêan cực đại nào và do đó là không, và 1 thuộc a\mathfrak{a}. Điều này chứng minh rằng (i) kéo theo (ii). Sự kéo theo (ii) ⇒\Rightarrow (i) là hiển nhiên.

Bản dịch máy từ tiếng Anh, bởi gpt-5-6, theo bảng thuật ngữ phiên bản 34. Chưa được người kiểm tra.