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。

10. 扩张超凡的估值扩张

1. 单质先验的案例扩张

引理 1 04Y5

令 KK 为 域,vv 右 KK、Γ\Gamma 其 阶群、Γ′\Gamma' 的全序群包含 Γ\Gamma 和 ξ\xi 元素Γ′\Gamma'。在*K(X)K(X)上存在*一个*独特的估值,例如*那个*,*对于*P=∑jajXjP = \sum_j a_j X^j(aj∈Ka_j \in K),w(P)=inf⁡j(v(aj)+jξ)w(P) = \inf_j (v(a_j) + j\xi)。

引用了 1 · 被以下引用 5

引用了 命题 4, VI § 3

被以下引用 注, 命题 1, 命题 2, 习题 10, § 8, 命题 13, VII § 1

命题 4 of § 3, no. 2,足以证明公式

w(∑jajXj)=inf⁡j(v(aj)+jξ) w\left( \sum_j a_j X^j \right) = \inf_j (v(a_j) + j\xi)

定义环 K[X]K[X] 的估值。作为

v(aj+bj)+jξ≥inf⁡(v(aj),v(bj))+jξ=inf⁡(v(aj)+jξ,v(bj)+jξ), v(a_j + b_j) + j\xi \geq \inf(v(a_j), v(b_j)) + j\xi = \inf(v(a_j) + j\xi, v(b_j) + j\xi),

由此可见

w(P+Q)≥inf⁡(w(P),w(Q)) w(P + Q) \geq \inf(w(P), w(Q))

对于K[X]K[X]中的P,QP, Q,如果w(P)≠w(Q)w(P) \neq w(Q)则保持等式。我们表明

w(PQ)=w(P)+w(Q) w(PQ) = w(P) + w(Q)

对于 P=∑ajXjP = \sum a_j X^j 和 Q=∑bjXjQ = \sum b_j X^j。令 ii(分别为 kk)为整数 jj 中的最小值,使得 v(aj)+jξv(a_j) + j\xi(分别为 v(bj)+jξv(b_j) + j\xi)达到其最小值;让aa(或β\beta)表示这个最小值。对于N\mathbf{N}中的j,j′j, j',

w(ajbj′Xj+j′)=v(aj)+jξ+v(bj′)+j′ξ≥a+β, w(a_j b_{j'} X^{j+j'}) = v(a_j) + j\xi + v(b_{j'}) + j'\xi \geq a + \beta,

从而 w(PQ)≥a+βw(PQ) \geq a + \beta 由 (2) 得出。现在考虑PQPQ中次数i+ki + k的项cXi+kc X^{i+k};然后c=∑n∈Zai+nbk−nc = \sum_{n \in \mathbf{Z}} a_{i+n} b_{k-n};由 ii 和 kk、元素中的选择计算

w(ai+nbk−nXi+k)=v(ai+n)+(i+n)ξ+v(bk−n)+(k−n)ξ w(a_{i+n} b_{k-n} X^{i+k}) = v(a_{i+n}) + (i+n)\xi + v(b_{k-n}) + (k-n)\xi

一次且仅一次使用 n=0n = 0 取最小值值 a+βa + \beta;因此 w(cXi+k)=a+βw(c X^{i+k}) = a + \beta, 从而, 由 (1),

w(PQ)=α+β=w(P)+w(Q). w(PQ) = \alpha + \beta = w(P) + w(Q).

命题 1 04Y6

令 KK 为 域、vv 评估 KK、Γ\Gamma 其阶群、Γ′\Gamma' 全序群包含 Γ\Gamma 和 ξ\xi*元素*Γ′\Gamma'*使得关系*nξ∈Γ,n∈Zn\xi \in \Gamma, n \in \mathbf{Z}*意味着*n=0n = 0。那么存在*一个*独特的估值w 在 K(X)K(X) 与值在 Γ′\Gamma' 并延伸 vv 这样 w(X)=ξw(X) = \xi。 * w 的剩余类域等于*vv*的*阶群是*Γ′\Gamma'的子群*Γ+Zξ\Gamma + \mathbf{Z}\xi*。

引用了 1 · 被以下引用 1

引用了 引理 1

被以下引用 定理 1

我们展示w的第一个唯一性。令 P=∑jajXjP = \sum_j a_j X^j 为 K[X]K[X] 的元素。然后是w(ajXj)=v(aj)+jξw(a_j X^j) = v(a_j) + j\xi,它表明单项式ajXja_j X^j使得aj≠0a_j \neq 0对于w具有不同的值。由此得出 w(P)=inf⁡j(v(aj)+jξ)w(P) = \inf_j (v(a_j) + j\xi),它既显示了 w 在 K[X]K[X] 上的唯一性(因此也在 K(X)K(X) 上),也显示了 w 的阶群是 Γ+Zξ\Gamma + \mathbf{Z}\xi。进一步看出,如果P≠0P \neq 0,我们可以写成P=aXn(1+u)P = a X^n (1 + u),其中a∈K∗,n∈N,u∈K(X)a \in K^*, n \in \mathbf{N}, u \in K(X)和w(u)>0w(u) > 0;因此,K(X)K(X)中的每个元素R≠0R \neq 0都可以写成形式

R=bXn(1+u′), R = b X^n (1 + u'),
其中 b∈K∗,n∈Z,u′∈K(X)b \in K^*, n \in \mathbf{Z}, u' \in K(X) 和 w(u′)>0w(u') > 0;那么w(R)=v(b)+nξw(R) = v(b) + n \xi,因此w(R)=0w(R) = 0当且仅当v(b)=0v(b) = 0和n=0n = 0;因此,当w(R)=0w(R) = 0、RR和bb对ww的理想模取模时全等,这表明ww的剩余类域等于vv的剩余类域。

最后从引理 1 得出ww 的存在性。

命题 2 04Y7

令KK为域,vv为KK,Γ\Gamma为阶群,kk为剩余类域。 K(X)K(X)上存在唯一的估值ww延伸vv,使得XX的w(X)=0w(X) = 0和像tt在ww的剩余类域k′k'超越kk。 ww的阶群等于vv,其剩余类域为k(t)k(t)。

引用了 1 · 被以下引用 3

引用了 引理 1

被以下引用 定理 1, VII § 3. 阶乘域, 习题 15, § 3

为了显示ww的唯一性,我们只需证明,如果P=∑jajXjP = \sum_j a_j X^j是K[X]K[X]的非零元素,那么

w(P)=inf⁡j(v(aj)). w(P) = \inf_j (v(a_j)).
我们可以将K∗K^*中的除PP乘以元素,并假设v(aj)≥0v(a_j) \geq 0对于所有jj,并且v(aj)v(a_j)之一是零。 作为w(X)=0w(X) = 0,PP,然后ww的属于到环;将kk中aja_j的典范像写成aˉj\bar{a}_j,将剩余类域k′k'中PP的典范像写成∑jaˉjtj\sum_j \bar{a}_j t^j;由于tt超越kk,并且aˉj\bar{a}_j之一非零,因此像非零,从而
w(P)=0=inf⁡j(v(aj)). w(P) = 0 = \inf_j (v(a_j)).
现在我们证明ww的存在。 公式w(P)=inf⁡j(v(aj))w(P) = \inf_j (v(a_j))(对于P=∑jajXjP = \sum_j a_j X^j)定义凭借引理1对K(X)K(X)的估值ww,并且ww显然与vv具有相同的阶群。 然后w(X)=0w(X) = 0。 我们证明ww的剩余类域k′k'中XX的典范像tt超越kk:如果∑jaˉjtj=0\sum_j \bar{a}_j t^j = 0,其中aˉj∈k\bar{a}_j \in k对于所有jj,则用aa表示,a vv、w(∑jajXj)>0w \left( \sum_j a_j X^j \right) > 0中的环代表aˉj\bar{a}_j; 从而v(aj)>0v(a_j) > 0对于所有jj,因此aˉj=0\bar{a}_j = 0对于所有jj。 We show finally that k′=k(t)k' = k(t): every element RR of K(X)K(X) may be written R=c(∑jajXj)/(∑jbjXj)R = c \left( \sum_j a_j X^j \right) / \left( \sum_j b_j X^j \right), where c,aj,bjc, a_j, b_j are in KK, v(aj)≥0v(a_j) \geq 0 and v(bj)≥0v(b_j) \geq 0 for all jj, one of the v(aj)v(a_j) and one of the v(bj)v(b_j) being zero; then w(R)≥0w(R) \geq 0 if and only if v(c)≥0v(c) \geq 0; denoting by ff the canonical homomorphism of the ring of ww onto k′k',
f(R)=f(c)(∑jf(aj)tj)/(∑jf(bj)tj), f(R) = f(c) \left( \sum_j f(a_j) t^j \right) / \left( \sum_j f(b_j) t^j \right),

这证明了我们的断言。

注 04Y8

不应该认为我们刚刚遇到的v到K(X)的两个型或扩张是唯一的;可能存在扩张的第三个型,其中Γ′/Γ\Gamma'/\Gamma是挠元群和k′k'kk的(不一定是有限的)代数扩张。第三个型不一定由引理1中描述的过程提供(cf.§ 3,习题1)。

引用了 2

引用了 引理 1, 习题 1, § 3

2. 交换律群的有理数秩

定义 1 04Y9

交换群 G 的有理秩是向量 Q 空间* G⊗ZQG \otimes_{\mathbf{Z}} \mathbf{Q} 的维数。

引用了 2

引用了 命题 26, A II § 7, TG VII § 1. 子群和商群 $\mathbf{R}^n$

这个维数也可以被定义为基数rr的最小上界(有限或无限),使得G存在rr元素,它们与Z\mathbf{Z}线性无关(*代数*,章II, § 7, no. 10, 命题26)。当且仅当 G 是挠元群时,G 的有理数秩是 零。对于加法群 Rn\mathbf{R}^n 的子群、有理数秩重合的概念,其定义见*常规拓扑*、章 VII, § 1。

在本段的其余部分中,我们将用r(G)r(G)表示交换性群G的有理秩。如果G′G'是G的子群,那么(因为Q\mathbf{Q}是平Z\mathbf{Z}模)我们有加法方程

r(G)=r(G′)+r(G/G′). r(G) = r(G') + r(G/G').

命题 3 04YA

设G是G的全序交换群和H子群。如果h(G)h(G)和h(H)h(H)表示G和H*的高度(§4§ 4,no. 4),*则不等式

被以下引用 2

被以下引用 推论, 推论 2

h(G)≤h(H)+r(G/H) h(G) \leq h(H) + r(G/H)

持有。

事实上,令G0⊂G1⊂…⊂GnG_0 \subset G_1 \subset \ldots \subset G_n为G的孤立子群的严格递增的序列,则需要建立不等式

n≤h(H)+r(G/H). n \leq h(H) + r(G/H).

对于n=0n = 0来说这是显而易见的。假设n≥1n \geq 1,让我们用归纳对nn进行争论。 应用归纳假设到群Gn−1G_{n-1}及其子群H∩Gn−1H \cap G_{n-1},我们得到

n−1≤h(H∩Gn−1)+r(Gn−1/(H∩Gn−1)). n - 1 \leq h(H \cap G_{n-1}) + r(G_{n-1}/(H \cap G_{n-1})).

那么我们区分两种情况:

(a) H∩Gn−1=HH \cap G_{n-1} = H,其他字H⊂Gn−1H \subset G_{n-1}。 不等式 (7) 可以写成

n≤h(H)+r(Gn−1/H)+1. n \leq h(H) + r(G_{n-1}/H) + 1.

现在G/Gn−1G/G_{n-1}是一个完全有序的群,没有减少到0;因此它不是挠元群和 r(G/Gn−1)≥1r(G/G_{n-1}) \geq 1。 (4) 从而,r(G/H)≥r(Gn−1/H)+1r(G/H) \geq r(G_{n-1}/H) + 1。代入(8),我们当然得到所需的不等式(6)。

(b) H∩Gn−1≠HH \cap G_{n-1} \neq H。由于H∩Gn−1H \cap G_{n-1}是HH的孤立子群,我们将结论视为h(H)>h(H∩Gn−1)+1h(H) > h(H \cap G_{n-1}) + 1。另一方面,显然r(G/H)≥r(Gn−1/(H∩Gn−1))r(G/H) \geq r(G_{n-1}/(H \cap G_{n-1}))。代入(7),再次得到(6)。

推论 04YB

对于每个全序交换群 G,h(G)≤r(G)h(G) \leq r(G)。*我们在命题 3 中集合 H=(0)H = (0)。

引用了 1 · 被以下引用 1

引用了 命题 3

被以下引用 命题 4

命题 4 04YC

设 G 为全序交换律群。假设 G 是有限生成的且 h(G)=r(G)h(G) = r(G)。那么 G 同构于按字典顺序排序的 Zr(G)\mathbf{Z}^{r(G)}。

引用了 2 · 被以下引用 1

引用了 定理 3, A VII § 4, 推论

被以下引用 推论 3

让我们写r=r(G)=h(G)r = r(G) = h(G)。如果r=0r = 0,则G=(0)G = (0)。如果有限生成交换式群的r=1r = 1,结构表明G有同构jj到Z上(*代数*,章VII, § 4, no. 6,定理3)。现在Z只有两种与其群结构兼容的总序,即通常的序及其相反。因此,按照通常的顺序,jj或−j-j是有序的群G到Z上的同构。

现在假设r≥2r \geq 2,让我们用归纳对rr进行争论。令 H 为高度为 r−1r - 1 的 G 的孤立子群。然后是 r(H)+r(G/H)=rr(H) + r(G/H) = r (公式 (4))、r(H)≥h(H)=r−1r(H) \geq h(H) = r - 1 和 r(G/H)≥h(G/H)=1r(G/H) \geq h(G/H) = 1(命题 3 的推论)、从而 r(H)=r−1r(H) = r - 1 和 r(G/H)=1r(G/H) = 1。 归纳假设表明 H 与按字典顺序排序的 Zr−1\mathbf{Z}^{r-1} 同构的,而情况 r=1r = 1 表明 G/HG/H 与 Z 同构的。由于 Z 是自由 Z 模,因此 H 是 G 的 直因子 (代数, 章 11, § 1, no. 11,命题21)。下面的引理则表明G与词典乘积H×(G/H)H \times (G/H)同构的(非规范),从而完成了证明。

引理 2 04YD

设H是全序交换群 G的孤立子群。如果H是G的直因子,则有序群G与按字典顺序排序的群(G/H)×H(G/H) \times H同构的。

引用了 2 · 被以下引用 1

引用了 命题 3, VI § 4, 命题 11, E III § 1

被以下引用 例, VI § 4

令jj为(G/H)×H(G/H) \times H的同构到G上,使得j(0,x)=xj(0, x) = x对于所有x∈Hx \in H和j(y,x)j(y, x)属于到H的陪集。由于(G/H)×H(G/H) \times H是全序的,这相当于表明jj是*递增* (*集合理论*、章III, § 1, no. 12、命题11)。令 (y,x)(y, x) 为 (G/H)×H(G/H) \times H 的元素 ≥0\geq 0 按字典顺序排序。如果 y>0y > 0,则 H 包含 j(y,x)j(y, x) 的陪集为元素 >0> 0、从而 j(y,x)>0j(y, x) > 0,否则为 y≤0y \leq 0 (§ 4, no. 2、命题 3)。如果y=0y = 0和x≥0x \geq 0,则j(y,x)=x≥0j(y, x) = x \geq 0。因此jj肯定是递增。

3. 任何超验的情况扩张

在这个没有。我们将使用以下记号:KK为域,K′K'扩张为KK,vv对KK,v′v'扩张的vv进行评估KK、Γ\Gamma 和 kk(分别为 Γ′\Gamma' 和 k′k')阶群和剩余类域或 vv(分别为 v′v')。我们将写:

d(K′/K)=dim⁡.al, K′=transcendence degree of K′ over K; d(K'/K) = \dim.\mathrm{al},\ K' = \text{transcendence degree of } K' \text{ over } K;
s(v′/v)=dim⁡.al, k′=transcendence degree of k′ over k; s(v'/v) = \dim.\mathrm{al},\ k' = \text{transcendence degree of } k' \text{ over } k;
r(v′/v)=r(Γ′/Γ)=rational rank of Γ′/Γ, r(v'/v) = r(\Gamma'/\Gamma) = \text{rational rank of } \Gamma'/\Gamma,

如果右侧是有限的;否则,我们将约定d(K′/K)=+∞d(K'/K) = +\infty(或s(v′/v)=+∞,r(v′/v)=+∞s(v'/v) = +\infty, r(v'/v) = +\infty)。

定理 1 04YE

设x1,…,x,x_1, \ldots, x,为v′v'的环的元素,其中k′k'中的典范像x‾i\overline{x}_i在代数上独立于kk和K′K'的y1,…,yry_1, \ldots, y_r元素,这样Γ′/Γ\Gamma'/\Gamma中的v′(yj)v'(y_j)中的典范像在Z\mathbf{Z}上线性无关。那么K′K'的r+sr+s元素x1,…,x,y1,…,yrx_1, \ldots, x, y_1, \ldots, y_r在代数上独立于KK; v′v'到K(x1,…,x,y1,…,yr)K(x_1, \ldots, x, y_1, \ldots, y_r)中的限制承认k(x‾1,…,x‾s)k(\overline{x}_1, \ldots, \overline{x}_s)为剩余类域并且

引用了 3 · 被以下引用 1

引用了 命题 1, 命题 2, 命题 1, VI § 8

被以下引用 推论 1

Γ+Zv′(y1)+…+Zv′(yr) \Gamma + \mathbf{Z}v'(y_1) + \ldots + \mathbf{Z}v'(y_r)

如*阶群*。

如果r+s=0r+s = 0,我们的断言是显而易见的。我们通过归纳对r+sr+s进行争论。如果r′≤r,s′≤sr' \leq r, s' \leq s和r′+s′<r+sr'+s' < r+s,归纳假设表明,如果KK被K(x1,…,xs,y1,…,yr′)K(x_1, \ldots, x_s, y_1, \ldots, y_{r'})取代,族(x1,…,xs),(y1,…,yr)(x_1, \ldots, x_s), (y_1, \ldots, y_r)被(xs′+1,…,xs),(yr′+1,…,yr)(x_{s'+1}, \ldots, x_s), (y_{r'+1}, \ldots, y_r)取代,定理1的假设成立。因此问题减少为以下两种情况之一:

(a) 环v′v'中存在元素xx,使得x‾\overline{x}超越kk;那么有必要证明xx超越KK,并且v′v'到K(x)K(x)的限制承认k(x‾)k(\overline{x})为剩余类域,Γ\Gamma为阶群。

(b) K′K'中有元素yy,使得关系nv′(y)∈Γnv'(y) \in \Gamma和n∈Zn \in \mathbf{Z}隐含n=0n = 0;有必要证明yy超越KK,并且v′v'到K(y)K(y)的限制承认kk为剩余类域,Γ+Zv′(y)\Gamma + \mathbf{Z}v'(y)为阶群。

现在§ 8, no. 1的命题 1表明xx(分别为yy)不能是KK的代数。 (a) 的其他断言(分别为 (b))紧随 no. 1 的命题 2(分别为命题 1)。

推论 1 04YF

不等式

引用了 2

引用了 定理 1, 引理 2, VI § 8

s(v′/v)+r(v′/v)≤d(K′/K) s(v'/v) + r(v'/v) \leq d(K'/K)

持有。

此外,如果K′K'是KK的有限生成的扩张且等式在(9)中成立,则Γ′/Γ\Gamma'/\Gamma是Z\mathbf{Z}的有限生成的模,而k′k'是kk的有限生成的扩张。

令rr和ss为自然数,使得r≤r(v′/v)r \leq r(v'/v)和s≤s(v′/v)s \leq s(v'/v);我们证明r+s≤d(K′/K)r+s \leq d(K'/K),这将证明(9)。到假设时,K′K'存在元素x1,…,x,y1,…,yx_1, \ldots, x, y_1, \ldots, y,其中满足是定理1的假设。

因此,它们在 KK 上是代数独立的,这表明不等式 r+s<d(K′/K)r + s < d(K'/K)。

如果K′K'是KK有限生成的扩张,则d(K′/K)d(K'/K)是有限的,因此s(v′/v)s(v'/v)和r(v′/v)r(v'/v)也是有限的;我们用ss和rr表示它们。存在K′K'的元素x1,…,xs,y1,…,yrx_1, \ldots, x_s, y_1, \ldots, y_r,其中满足定理1的假设。如果r+s=d(K′/K)r + s = d(K'/K),这些元素形式超越K′K'的基因此,KK和K′K'是K′′=K(x1,…,yr)K'' = K(x_1, \ldots, y_r)的有限代数扩张。令Γ′′\Gamma''和k′′k''为v′v'到K′′K''的限制和阶群和剩余类域。通过定理 1,Γ′′/Γ\Gamma''/\Gamma 是有限生成的 Z\mathbf{Z} 模,k′′k'' 是kk 的有限生成的纯扩张。另一方面,由于K′K'是KK的有限代数扩张,Γ′/Γ\Gamma'/\Gamma是有限群,k′k'是k′′k''的有限代数扩张(§ 8, no. 1,引理) 2)。这就证明了推论。

推论 2 04YG

令h和h'为v和v'的高度。然后*

s(v′/v)+h′≤d(K′/K)+h. s(v'/v) + h' \leq d(K'/K) + h.
命题 3、h′≤r(v′/v)+hh' \leq r(v'/v) + h。

引用了 1

引用了 命题 3

推论 3 04YH

假设K′K'是KK的有限生成的扩张,Γ\Gamma同构于Zh′\mathbf{Z}^{h'}(按字典顺序排列),并且公式中有等式(10)。那么 Γ′\Gamma' 与 Zh′\mathbf{Z}^{h'} 同构的(按字典顺序排列),k′k' 是 kk 的有限生成的扩张。

引用了 1

引用了 命题 4

如果(10)中有等式,则(9)中有等式,从而事实上k′k'是kk的有限生成的扩张,并且Γ′′\Gamma''是有限生成的Z\mathbf{Z}模。进一步比较(9)和(10),可以看出h′−h=r(Γ′/Γ)h' - h = r(\Gamma'/\Gamma)、从而h′=r(Γ′)h' = r(\Gamma')和命题 4 (no. 2)则表明Γ′\Gamma'与按字典顺序排列的Zh′\mathbf{Z}^{h'}同构的。

推论 4 04YI

假设 v 不合适(在这种情况下k=Kk = K)。然后*

h(Γ′)+d(k′/K)≤r(Γ′)+D(k′/K)≤d(K′/K). h(\Gamma') + d(k'/K) \leq r(\Gamma') + D(k'/K) \leq d(K'/K).
特别是,如果 v' 的高度为 1,则
d(k′/K)≤d(K′/K)−1; d(k'/K) \leq d(K'/K) - 1;
*此外,如果K′K'是KK的有限生成的扩张,并且(12)中有等式,则v′v'是离散估值,k′k'是KK的有限生成的扩张。

它是推论1、2、3的特殊情况的级数。

习题

参见习题为 § 10。

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。