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1. 估值环
1. 局部环之间的统治关系
令A和B为两个局部环。如果A是B和m(A)=A∩m(B)的子环,则称B支配A。
令A和B为局部环,使得A为B的子环。以下条件是等效的: (a) m(A)⊂m(B); (b) B 支配 A; (c) B 中m(A) 生成的理想Bm(A) 不等于包含 1。
引用了 1 · 被以下引用 1
引用了 命题 9, VI § 3
被以下引用 引理 1
如果m(A)⊂m(B),m(B)∩A是A的理想,它不等于包含1,并且包含是最大理想m(A);因此它等于它并且 (a) 蕴涵 (b)。如果B支配A,则理想的Bm(A)包含在m(B)中,因此包含不为1;因此(b)意味着(c)。如果(c)成立,则Bm(A)包含在B、从而(a)的唯一最大理想m(B)中。
注,如果K是环,则关系“B支配A”是序关系在K的本地子环的集合上。
令A和B为两个局部环,使得B支配A。 典范嵌入A→B定义,将域κ(A)的商同构代入κ(B)的子域;这个同构允许我们认同κ(A)和子域为κ(B)。
例 (1) 令A为诺特局部环且A^其补全; 局部环 A^ 然后支配A(章 111、§ 3, no. 5、命题 9)。 (2) 设B为整环,B的A子环,p′为B和p=A∩p′的素理想。然后pAp⊂p′Bp′,这样Bp′支配Ap。
2. 估值环
令 K 为 K 的域和 V 子环。以下条件是等效的*: (a) V是K的局部子环的集合的极大元素,这个集合在A和B之间由关系“B支配A”排序。 (b) 从V到L存在代数闭域L和同态h,从K的子环到L,同态的集合最大,排序为关系“g 扩张关闭”在 f 和 g 之间。 (c) 如果x∈K−V,则x−1∈V。 (d) V的分数的域是K,并且V的主理想集合完全由包含的关系排序。 (e) *V分数域为K,V的理想集合完全由包含的关系排序。
引用了 2 · 被以下引用 7
引用了 命题 1, II § 2, 推论 4, V § 2
被以下引用 § 1. 估值环, 定义 2, 定理 2, 推论 3, 引理 1, VI § 3, 命题 3, VI § 3, 推论, VI § 4
我们将通过证明来展示定理以下含义
(a)⇒(b)⇒(c)⇒(d)⇒(e)⇒(a).
假设(a)成立。那么V就是局部环。令L为从V到L的剩余类域κ(V)和h典范同态中的代数闭包。令V′为K包含V和h′同态的子环,从V′延伸到L延伸h。如果p′是h′的核,则p′∩V=m(V);因此(no. 1,例2)Vp′′支配V,这意味着Vp′′=V和V′=V。因此(b)成立。
假设(b)成立。令L为代数闭域且从V到L为h同态;假设从K的子环到L,h在同态的集合中最大;设p为h中的核。 h(V−p)的元素在L可逆,h可以从Vp到L扩展到同态(章II, § 2, no. 1,命题1);因此V=Vp,这表明V是局部环,并且p是它的最大理想。令x为K的非零元素;我们必须证明元素x,x−1属于到V中至少有一个,也就是说,凭借h的最大特征标,h可以扩展到V[x]或V[x−1]。如果 x 对 V 是整数,则从章 V, § 2, no. 1,推论 4 到定理 1。如果x 不是对 V 的整数,我们将使用以下引理:
设A为环B的子环且x元素为B不整A;则分数B的环,(章II, § 5, no. 1)*不归约到O*且存在于B的子环A[1/x],最大理想包含1/x;此外,如果M是这些最大理想中的任何一个,则A中M的逆像*是*一个最大理想。
引用了 3 · 被以下引用 1
引用了 II § 5. 有限生成射影模。可逆分数理想, 定理 2, A I § 8, 命题 1
被以下引用 定理 3
由于 x 不是 A 的积分,因此它不是幂零的,因此B,=0;而且x/1∈/A[1/x],否则就有形式的关系
x/1=a0/1+a1/x+⋯+an/xn
对于某些n≥0(其中ai∈A代表0≤i≤n),这相当于
xn+h−a xn+h−1−a1xn+h−2−⋯−anxh−1=0
为了一些方便h≥1;但这样的关系意味着x是A的积分,与假设相反。因此,最大理想 A[1/x] 包含 1/x 的存在源于1/x 在 A[1/x] 中不可逆 (代数, 章 I, § 8, no. 7, 定理 2)。
则令M为A[1/x]包含1/x的极大理想;令ϕ:A→A[1/x]、p:A[1/x]→A[1/x]/M为典范同态;那么
p(A[1/x])=p(ϕ(A))[p(1/x)]=p(ϕ(A))
从 p(1/x)=0 开始;这证明p(ϕ(A))是域,因此逆像ϕ−1(M)是A的极大理想。
我们将这个引理与A=V和B=K一起应用;那么存在V[x−1]包含x−1的最大理想m,并且m∩V是V的最大理想,那么m∩V=p,因为V是局部的;用V[x−1]的f典范同态表示到V[x−1]/m、f(x−1)=0、从而V/p=f(V)=f(V[x−1]);作为h定义,通过从V/p到L取商单同态hˉ,hˉ*of*是从V[x−1]到L延伸h的同态。因此(c)成立。
现在假设 (c) 成立。显然K是V的分数的域。令a和b为V的元素,使得Va∈/Vb;我们证明Vb⊂Va。如果 b=0 则为真;否则关系a∈/Vb通过(c)a−1b∈V暗示b−1a∈/V、从而,因此Vb⊂Va。因此(d)成立。
假设(d)成立。令a和b为V的理想,使得a∈/b。存在a∈a使得a∈/b。对于所有 b∈b、a∈/Vb、从而 Va∈/Vb,因此Vb⊂Va⊂a(通过 (c))和 b∈a。然后b⊂a,这表明条件(e)*是*满足的。
最后假设(e)成立。由于V有一个最大理想,它只有一个,因此是局部环。令V′为K支配V的局部子环,并令x为V′的非零元素,我们将x=ab−1写为a∈V,b∈V。其中一个理想Va,Vb包含在另一个理想中。 如果 Va \子集 Vb,则x∈V。 若 Vb \子集 Va,则x−1∈V;因为理想的V′m(V)不会再次x∈V包含1(no. 1,命题1),x−1∈/m(V),从而,因为V是本地的。 V′的每元素因此属于至V;我们结论 (a) 成立。
在定理 1 的记号中,如果等值条件 (a)、(b)、(c)、(d)、(e) 成立,则V 称为对域 K 的估值环。如果整环是环,则称为环估价,并且域是分数的估价环。
引用了 1 · 被以下引用 1
引用了 定理 1
被以下引用 命题 3, VI § 3
设S为K子环同态集合到L,按扩张关系排序。这个集合是感性的;因为如果(hα)α∈I是S和B的元素的非空全序族,则定义hα的环,Bα形式是K的子环的全序族及其因此,并B是K的子环;因此,从B到L存在唯一映射hˉ,其中扩展hα(*集合理论*,章II, § 4, no. 6,命题7),并且立即可见从B到L,hˉ是同态。 Zorn 的引理然后表明存在 S 中的极大元素 h′,其中扩展 h。 h′的定义环V是K的环估值(定理1);如果p是h′的核,h′可以从Vp延伸到同态到L(章II, § 2, no. 1,命题1),从而 Vp=V 和 p=m(V)。
从A到代数闭包LA/m(A),应用定理2到典范同态h。
3. 刻画积分元素
设A为域K中的子环。 The integral closure A′ of A in K is the intersection of the valuation rings of K which contain A; if A is local, A′ is the intersection of the valuation rings of K which dominate A.
引用了 3 · 被以下引用 5
引用了 定理 1, V § 2, 引理 1, 推论
被以下引用 习题 9, § 1, 命题 5, VI § 2, 命题 6, VI § 2, 命题 5, VI § 3, 命题 12, VII § 1
设x为A′的元素,V为K包含A的估值环;由于x是V的积分,因此存在V[x]的素理想p′,使得p′∩V=m(V) (章 V, § 2, no. 1, 定理 1);显然,局部环(V[x])p′支配V,因此等于它; 从而x∈V。反之,令y为K的元素,它不是A的整数;则存在 A[y−1] 的最大理想 2.2,其中包含 y−1 (no. 2, 引理 1);还存在K的估值环V,它主导(A[y−1])m(no. 2,定理2的推论);如y−1∈m(V)、y∈/V。进一步2.2∩A是A的最大理想(no. 2,引理1);因此,如果A是局部的,2.2∩A=m(A)和V支配A。
在诺特环的情况下,推论2可以变得更精确(章VII, § 1, no. 3,推论到定理1)。
定理 1 (c)表明,如果V'是K'的估值环,则V'∩K是K的估值环,并且V'主导V'∩K。对于V'支配A,V'∩K支配A并因此等于它是充分必要的。
4. 例估值环
(1) 每域是一个估价环。
(2) 如果V'是域 K'的估价环且K是K'的子域,则V'∩K通过no. 2、定理 1 (c)得出估价环 K 的。
(3) 以下命题提供了众多例的估价环:
令 A 通过 Ap^n 进行过滤,并令 v 表示相应的阶函数 (章 III, § 2, no. 2)。作为
n=1⋂wApn=(0),
关系v(x)=+∞意味着x=0。设a是A的理想=(0)和a的元素,此时v取最小值;让我们写 v(a)=s (s=+∞)。然后a⊂Aps。特别地,存在u∈A使得a=ups;如a∈/Aps+1、u∈/Ap;因此 u 是可逆的且 ps∈A a⊂a。接下来是a=Aps,从而我们的第一个断言。还可以看出,A 的每个元素 a=0 都可以写成形式 a=upv(a),其中 u 是可逆的。如果a′=u′pv(a′)(u′可逆)是A的另一个非零元素,则aa′=uu′pv(a)+v(a′);因此,如果 p 不是幂零的,则 aa′=0 并且 A 为整环。那么,由于 A 的理想集合是完全通过包含排序的,所以我们结论 A 是一个估值环 (定理 I (e))。
对于例,如果p是质数数,则局部环Z(p)是估价环。设B=K[X1,…,Xn]为多项式环,且n在域K上不定;理想的 BX1 是素数,因为 B/BX1 同构于 K[X2,…,Xn];因此BBX1是估值环;它由有理数函数PQ−1组成,其中P和Q是多项式,Q(0,X2,…,Xn)=0。
更一般地,我们将看到,如果 F 是元素的极值
B=K[X1,…,Xn],
BBF 是估价环 (cf. 章 VII, § 3, no. 5)。 \*
正式幂级数K[[T]]的环在域K上的一个不确定中是诺特局部整环,其最大理想是主要的;因此,其估值为环。另一方面,两个不定式中形式幂级数的环K[[T1,T2]],即诺特局部整环不是估价环,因为元素T1,T2都不是倍数其他。
显然,AAp(p极值)是环包含A的估值,与K(命题2)不同。相反,令V为不同于K和包含A的估值环。如V=K、m(V)包含元素x=0;将x=a/b写入a∈A和b∈A,可以看出A∩m(V)包含非零元素a。由于 A∩m(V) 是素数,因此它是形式 Ap,其中 p 是 A 中的极值。然后AAp⊂V,pAAp⊂m(V),这样V支配AAp;因为 AAp 是环的估值 K (命题 2), V=AAp。
域Q且不同于Q的每个估值环都是形式Z(p),其中p是质数数。
被以下引用 1
被以下引用 例 (4), VI § 3
每子环Q包含Z。
令K为域,有理函数的K(X)域在K和V的一个不确定中,K(X)包含K的估值环并且不同于K(X)。若X∈V,则存在不可约多项式P∈K[X]使得V=(K[X])(P);否则V是素理想X−1K[X−1]处K[X−1]的局部环(在其他字V由分数A/B组成,其中A∈K[X]和B∈K[X],使得deg(A)≤deg(B))。
引用了 1 · 被以下引用 1
引用了 命题 3
被以下引用 例 (4), VI § 3
如果X∈V,则从命题得到K[X]⊂V和断言 3。如果X∈/V,则X−1∈V,从而K[X−1]⊂V;那么 V 是 K[X−1] 的局部环在素理想 p (命题 3) 处,并且这个理想包含 X−1 因为 X−1 在 V 中不可逆;那么 p=X−1K[X−1] 因为后一个理想是最大的。最后让我们考虑一个有理数函数A(X)/B(X),其中A和B分别是次数a和b的多项式;然后A(X)=XaA′(X−1)和B(X)=XbB′(X−1),其中A′和B′是多项式,使得A′(0)=0和B′(0)=0;因此,对于X−1K[X−1]处的K[X−1]的A(X)/B(X)到属于到局部环,a≤b是充分必要的。
习题
参见习题为 § 1。