Bourbaki

Google 翻译生成的粗略草稿,质量较低。术语依照术语表,但句子可能有误;之后会由仔细的译文取代。

1. 基本理想

1. 定义素理想

定义 1 0450

如果环 A/pA/p 是整环,则环 AA 的理想 pp 称为素数。

引用了 1 · 被以下引用 1

引用了 定理 2, A I § 8

被以下引用 命题 13, II § 2

通过这个定义,如果以下两个条件成立,则环AA的理想pp是素数: (1) p≠Ap \neq A; (2) 如果x,yx, y是AA的两个元素,使得x∉px \notin p和y∉py \notin p,则xy∉pxy \notin p。

这些条件也可以用说表示,gp\mathfrak{g}p属于到gp\mathfrak{g}p的元素的任何有限族的乘积,因为应用这个条件到空集产生1∉p1 \notin p。

AA 的最大理想 mm 是素数,因为 A/mA/m 是域;那么从克鲁尔的定理 (代数, 章 I, § 8, no. 7, 定理 2) 可以得出,每个理想

() 除了位于两个星号之间的叙述:\ ... *,此章的结果仅取决于本书的I至VI和章I, §§ 1–3。

至少一个素理想中包含*不同于*A\mathbf{A}。特别是,对于环A\mathbf{A}中存在素理想,A\mathbf{A}不减少到0是充分必要的。

令f:A→Bf : \mathbf{A} \to \mathbf{B}为环同态,且qq为B\mathbf{B}的理想。 集合p=f−1(q)p = f^{-1}(q);通过取商从 ff 导出的同态 f‾:A/p→B/q\overline{f} : \mathbf{A}/p \to \mathbf{B}/q 是单射的。 Suppose that qq is prime; as the ring B/q\mathbf{B}/q is an integral domain, so is A/p\mathbf{A}/p, being isomorphic to a subring of B/q\mathbf{B}/q; consequently the ideal p=f−1(q)p = f^{-1}(q) is prime. 特别地,令A\mathbf{A}为B\mathbf{B}的子环;对于B\mathbf{B}的每个理想qq,q∩Aq \cap \mathbf{A}都是素理想A\mathbf{A}。 如果ff是满射,则f‾\overline{f}是同构; 条件“p 是素数”和“qq 是素数”则等价。 因而,如果pp和aa是A\mathbf{A}的理想,使得a⊂pa \subset p,则pp为素数的充分必要条件是p/ap/a为A/a\mathbf{A}/a中的素数。

命题 1 0451

设A\mathbf{A}为环,a1,a2,…,ana_1, a_2, \ldots, a_n为A\mathbf{A}的理想,pp为A\mathbf{A}的素理想。如果pp包含乘积a1a2…ana_1 a_2 \ldots a_n,则包含至少aia_i之一。

被以下引用 7

被以下引用 习题 7, § 1, 推论, 命题 4, 推论 2, II § 2, II § 4. 环的光谱和模的支持, 推论 2, IV § 2, 命题 8, VII § 1

事实上,假设 pp 包含都没有 aia_i。对于1≤i≤n1 \leq i \leq n,则存在元素si∈ai∩ps_i \in a_i \cap p;那么s=s1s2…sns = s_1 s_2 \ldots s_n包含在a1a2…ana_1 a_2 \ldots a_n中,而不包含在pp中,这是荒谬的。

推论 0452

设mm为A\mathbf{A}的极大理想;对于每个整数n>0n > 0,唯一的素理想包含mnm^n是mm。

引用了 1

引用了 命题 1

这样的理想pp必须将包含mm乘以命题1应用于ai=ma_i = m以获得1≤i≤n1 \leq i \leq n;因为 mm 是最大的,p=mp = m。

命题 2 0453

设A\mathbf{A}为环,aaA\mathbf{A}的非空集合,其在加法和乘法下闭集,以及(pi)i∈I(p_i)_{i \in I}A\mathbf{A}的非空有限理想族。假设aa包含在pip_i的并中,并且pip_i中最多有两个不是素数。那么aa包含在pip_i之一中。

被以下引用 5

被以下引用 命题 17, II § 3, 命题 8, III § 1, 命题 10, IV § 2, 命题 4, V § 2, 定理 2, V § 2

我们以归纳对n=Card(I)n = \mathrm{Card}(I)争论;如果 n=1n = 1 则命题是微不足道的。假设n≥2n \geq 2;如果存在指标jj使得a∩pj⊂⋃i≠jpia \cap p_j \subset \bigcup_{i \neq j} p_i、集合aa(即a∩pia \cap p_i的并,其中i∈Ii \in I)包含在⋃i≠jpi\bigcup_{i \neq j} p_i中,因此包含在归纳假设的pip_i之一中。假设这样的指标不存在;对于每个j∈Ij \in I,让yjy_j是a∩pja \cap p_j的元素,而不是属于到i≠ji \neq j的任何pip_i。设kk为II的元素,如果n>2n > 2则pkp_k为素数,如果n=2n = 2则任意选择;让z=yk+∏i≠kyiz = y_k + \prod_{i \neq k} y_i。那么z∈az \in a,因为aa在加法和乘法下是封闭的;如果j≠kj \neq k、∏i≠kyi\prod_{i \neq k} y_i属于到pjp_j,但是yk∉pjy_k \notin p_j、从而z∉pjz \notin p_j。另一方面,∏i≠kyi\prod_{i \neq k} y_i 不会属于到 pkp_k,因为因子 yi (i≠k)y_i \ (i \neq k) 属于都不是它,并且如果 n−1>1n - 1 > 1 则 pkp_k 是质数;因为yk∈pky_k \in p_k、zz不属于到pkp_k且命题成立。

2. 相对主要的理想

设AA为环;如果 a+b=Aa + b = A,则 AA 的两个理想 a,ba, b 被称为*相对素数*。为此,a+ba + b 不包含在任何素理想中 (代数, 章 I, § 8, no. 7, 定理 2),在其他字中,aa 和 bb 中都不包含素理想包含,这是必要且充分的。两个不同的最大理想互质。

如果 AA 是 主理想整环 (代数, 章 VII, § 1),则 AA 的两个元素 a,ba, b互质,根据 Bezout 恒等式 (loc.cit., no. 2, 定理 1),理想AaAa和AbAb互质。

命题 3 0454

设aa和bb为环AA的两个相对素理想。令a′a'和b′b'为AA的两个理想,使得aa(或bb)的每个元素在a′a'(或b′b')中都有幂。那么 a′a' 和 b′b' 互质。

被以下引用 3

被以下引用 命题 14, II § 2, 命题 17, III § 2, 推论 3, V § 2

在给定的假设下,每个素理想包含a′a'包含aa和每个素理想包含b′b'包含bb。如果一个素理想包含a′a'和b′b',那么它就是包含aa和bb,这是荒谬的,因为aa和bb是相对素数;因此 a′a' 和 b′b' 互质。

命题 4 0455

令a,b1,…,bna, b_1, \ldots, b_n为环AA的理想。如果 aa 与每个 bib_i (1≤i≤n1 \leq i \leq n) 互质,则它与 b1b2…bnb_1 b_2 \ldots b_n 互质。

引用了 1 · 被以下引用 2

引用了 命题 1

被以下引用 命题 5, 推论 3, V § 2

设pp为AA的素理想。如果pp包含aa和b1b2…bnb_1 b_2 \ldots b_n它是包含bib_i之一(no. 1,命题1),这是荒谬的,因为aa和bib_i互质。

命题 5 0456

令(ai)i∈I(a_i)_{i \in I}为环AA的非空有限理想族。以下属性是等效的 = (a) 对于 i≠ji \neq j,aia_i 和 aja_j 互质。 (b) 典范同态 ϕ:A→∏i≠I(A/ai)\phi : A \to \prod_{i \neq I} (A/a_i) (代数, 章 11, § 1, no. 7) 是满射。 如果这些成立,则 aia_i 的交 aa 等于它们的乘积,并且典范同态 ϕ:A/a→∏i∈I(A/ai)\phi : A/a \to \prod_{i \in I} (A/a_i) (代数, 章 II, § 1, no. 7) 是双射的。

引用了 3 · 被以下引用 8

引用了 § 1. 基本理想, A II § 1. 。 模, 命题 4

被以下引用 习题 9, § 1, 例, 命题 6, 命题 16, II § 3, 习题 21, § 2, 引理 1(“欧几里得的引理”), III § 4, 推论 3, V § 2, 命题 2, VII § 2

我们通过归纳对II中元素的nn数进行争论,n=1n = 1的情况是微不足道的。首先考虑案例n=2n = 2。那么 (a) 和 (b) 的等价由序列的精确性得出

0⟶A/(a1∩a2)→ψ(A/a1)⊕(A/a2)⟶A/(a1+a2)⟶0 0 \longrightarrow A/(a_1 \cap a_2) \xrightarrow{\psi} (A/a_1) \oplus (A/a_2) \longrightarrow A/(a_1 + a_2) \longrightarrow 0

(代数,章II, § 1, no. 7,公式(30))。此外,存在e1∈ae_1 \in a和e2∈a2e_2 \in a_2使得1=e1+e21 = e_1 + e_2;那么,对于所有x∈a=a1∩a2x \in a = a_1 \cap a_2,x=xe1+xe2x = xe_1 + xe_2;但通过定义xe1∈a1a2xe_1 \in a_1 a_2和xe2∈a1a2xe_2 \in a_1 a_2,因此x∈a1a2x \in a_1 a_2; 从而a⊂a1a2a \subset a_1 a_2和逆命题包含很明显。

一般情况下,假设条件(a)成立,令kk为II和bk=⋂i≠kaib_k = \bigcap_{i \neq k} a_i的元素; 归纳假设意味着bk=∏i∈Iaib_k = \prod_{i \in I} a_i,并且从命题 4可以得出aa和bb互质;然后

a=⋂i∈Iai=a,∩bk=akbk=∏i∈Iai, a = \bigcap_{i \in I} a_i = a, \quad \cap b_k = a_k b_k = \prod_{i \in I} a_i,

由参数的第一个部分得出,并且出于同样的原因典范同态 A/a↠(A/ak)×(A/bk)A/a \twoheadrightarrow (A/a_k) \times (A/b_k) 是双射的;由归纳假设典范同态 A/bk→∏i≠k(A/ai)A/b_k \to \prod_{i \neq k} (A/a_i) 是双射,因此合数同态是

A/a→(A/ak)×(A/bk)→(A/ak)×∏i≠k(A/ai)=∏i∈I(A/ai) A/a \to (A/a_k) \times (A/b_k) \to (A/a_k) \times \prod_{i \neq k} (A/a_i) = \prod_{i \in I} (A/a_i)

正好是ψ\psi;即,(b) 成立。相反,假设 (b) 成立。我们证明aia_i在对中必然互质。相反的情况下,对于i≠ji \neq j,将存在理想的c≠Ac \neq A包含aia_i和aja_j。我们集合ah′=aha_h' = a_h对于hh不等于ii或jj和ai′=aj′=ca_i' = a_j' = c; 典范同态 ϕ′:A→∏i∈I(A/ai′)\phi': A \to \prod_{i \in I} (A/a_i') 可以写成复合映射

A→ϕ∏i∈I(A/ai)→f∏i∈I(A/ai′) A \xrightarrow{\phi} \prod_{i \in I} (A/a_i) \xrightarrow{f} \prod_{i \in I} (A/a_i')

ff为典范同态A/ai→A/ai′A/a_i \to A/a_i'中的乘积;显然ϕ′\phi'不是满射,+(A)+(A)到(A/ai′)×(A/ai′)(A/a_i') \times (A/a_i')的投影是乘积(A/c)×(A/c)(A/c) \times (A/c)的对角线,这与自c≠Ac \neq A以来的乘积不同。由于 ff 是满射,这表明 ϕ\phi 不是满射。

命题 6 0457

设(ai)i∈I(a_i)_{i \in I}为环AA的非空有限理想族,它们在对互质;设aa为aia_i的交。对于每个AA-模MM,典范映射M→∏i∈I(M/aiM)M \to \prod_{i \in I} (M/a_i M)是满射,其核是aMaM。

引用了 1 · 被以下引用 2

引用了 命题 5

被以下引用 习题 22, § 2, 引理 8, VII § 4

显然MM到∏i∈I(M/aiM)\prod_{i \in I} (M/a_i M)的典范映射是aMaM上的零;然后,通过商,它定义同态A:M/aM→∏i∈I(M/aiM)A : M/aM \to \prod_{i \in I} (M/a_i M)。 另一方面,通过命题 5,典范同态

ψ:A/a→∏i∈I(A/ai) \psi : A/a \to \prod_{i \in I} (A/a_i)
是双射的。 那么1M⊗ψ:M⊗(A/a)→M⊗∏i∈I(A/ai)1_M \otimes \psi : M \otimes (A/a) \to M \otimes \prod_{i \in I} (A/a_i)也是如此。 Now M⊗(A/a)M \otimes (A/a) is identified with M/aMM/aM and M⊗∏i∈I(A/ai)M \otimes \prod_{i \in I} (A/a_i) with ∏i∈IM⊗(A/ai)\prod_{i \in I} M \otimes (A/a_i), which is itself identified with ∏i∈I(M/aiM)\prod_{i \in I} (M/a_i M). 立即验证,上述标识变换1M⊗ψ1_M \otimes \psi变为λ\lambda、从而命题。

例 0458

令KK为域,a,(1≤i≤m)a, (1 \leq i \leq m)与KK不同元素,并且对于每个ii,令gig_i为K[X]K[X]中的多项式;主理想(X−ai)=mi(X - a_i) = m_i在K[X]K[X]中最大,因此,对于mm整数≥1\geq 1的每个系统(ni)1≤i≤m(n_i)_{1 \leq i \leq m},理想minim_i^{n_i}在对中相对素。那么从命题 5 可以得出,存在一个多项式f∈K[X]f \in K[X],使得f(X)≡gi(X)(mod(X−ai)ni)f(X) \equiv g_i(X) \pmod{(X - a_i)^{n_i}}对应1≤i≤m1 \leq i \leq m,两个这样的多项式的差可以被ω(X)=∏i=1m(X−ai)ni\omega(X) = \prod_{i=1}^m (X - a_i)^{n_i}整除。如果所有nin_i都等于1,我们发现问题可以通过拉格朗日插值公式(*代数*,章IV, § 2, no. 4)显式求解。

引用了 2

引用了 命题 5, A IV § 2. 。多项式的零

习题

参见习题为 § 1。

Google 翻译生成的粗略草稿,质量较低。术语依照术语表,但句子可能有误;之后会由仔细的译文取代。