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 của A sao cho K bằng .
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 là một cơ sở của L trên K. Tồn tại một phần tử khác không 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 với thuộc I đều thuộc . Khi đó tập hợp các tổ hợp tuyến tính với với mọi là một vành con của L. Nó chứa A và S theo phép dựng và do đó bằng L. Đặc biệt, nó chứa , nên K bằng .
Bây giờ giả sử rằng một phần tử của S là siêu việt trên K. Ký hiệu E là trường các phân thức của vành . Đại số ]-trên L được sinh bởi S . Theo giả thiết quy nạp, tồn tại một đa thức khác không sao cho E bằng . Gọi là một bao đóng đại số của K (V, §4, No. 3, p. 23, Định lý 2). Vì trường là vô hạn (V, §4, No. 1, p. 20, Mệnh đề 3), tồn tại một phần tử của sao cho . Gọi là đồng cấu duy nhất từ đại số trên K vào đại số trên K biến thành . Điều này là vô lý vì E là một mở rộng siêu việt của K và 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 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 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 .
Đại số trên K được sinh bởi hữu hạn phần tử, và là một trường. Theo Định lý 1, bậc của 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, là một số tự nhiên, là một họ các phần tử của , 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 không có không điểm chung nào trong .
(ii) Tồn tại một họ , có giá hữu hạn, gồm các phần tử của sao cho .
Gọi A là vành và là iđêan sinh bởi đa thức . Điều kiện (i) có nghĩa là không có đồng cấu đại số trên K từ vào Ω. Nếu điều kiện này được thỏa mãn, thì theo Hệ quả 1, vành không có iđêan cực đại nào và do đó là không, và 1 thuộc . Điều này chứng minh rằng (i) kéo theo (ii). Sự kéo theo (ii) (i) là hiển nhiên.