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5. 由估值定义的拓扑
1. 由估值定义的拓扑
令 K 不一定为交换域,v 为 K 和 G 的全序群 v(K∗) 的估值。对于所有a∈G,令V为x∈K的集合,使得v(x)>a;这个集合是K(§ 3, no. 1)的添加剂子群。 K 上存在唯一的拓扑 Tv,其中V、形式邻域的基本系统为 0(*一般拓扑*、章 III, § 1, no. 2、例)。要使 v 不恰当,Tv 是离散的拓扑是充分必要的。
设x∈K∗,y∈K∗和α∈G。如果*
v(x−y)>sup(α+2v(y),v(y)), 然后v(x−1−y−1)>a。
引用了 1 · 被以下引用 2
引用了 命题 1, VI § 3
被以下引用 命题 1, 命题 5
x−1−y−1=x−1(y−x)y−1 因此
v(x−1−y−1)=v(x−y)−v(x)−v(y). 如果
v(x−y)>v(y),§ 3, no. 1的命题 1意味着
v(x)=v(y),从
x=y+(x−y)开始。此外,如果
v(x−y)>a+2v(y),那么
v(x−1−y−1)>a+2v(y)−2v(y)=a.
设x∈K∗和a=v(x);然后x∈/Va表明Tv是Hausdorff。对于所有x0∈K和a∈G,存在β∈G使得x0Vβ⊂Vα和Vβx0⊂V,(取β⩾a−v(x0)就足够了)。另一方面,如果a⩾0,则VαVα⊂Vv。满足*通用拓扑*、章III, § 6, no. 3的公理(AV_I)和(AV_{II}),Tv与K上的环结构兼容。让x0∈K∗;如果x∈K∗满足v(x−x0)>sup(α+2v(x0),v(x0)),则v(x−1−x0−1)>a (引理 1),这表明x↦x−1是连续的,因此Tv与K上的域结构兼容。最后,单个条件v(x−x0)>v(x0)意味着v(x)=v(x0)(§3,no. 1,命题1),因此如果G被赋予离散的拓扑,则映射v:K∗→G是连续的。
令α∈G和Vα′为x∈K的集合,使得v(x)≥α。如果β<a,则Vβ⊃Vα′⊃Vv。如果v不是不恰当的,那么可以看出,Vα′形式对于Tv来说,邻域的基本系统为0。
Vv和Vα′是开加法子群,因此在K中是封闭的,因此拓扑域K是*完全断开的*。由于v包含和Vv的环的每个非零理想,它在K中是“开和闭”。因此,v 与剩余类域的商拓扑是*离散*。
设A为u的环。如果v是离散的,§3、no. 6的命题 8表明Tv在A上诱导拓扑是m(A)-adic拓扑。一般来说情况并非如此(习题4)。
(i) K 已完成; (ii) v 是离散的; (iii) 剩余类域 κ(A) 是有限的。
如果是这样,A 是紧致的。
假设 K 是局部紧致的。那么就完成了(*一般拓扑*、章111、§3、no. 3、推论1到命题4);进一步存在0的紧邻域,其中包含邻域Va′,其中v的a属于到值群;在其他字中,K∗中存在a=0,使得A.a是紧的,因此A=(A.a)a−1是紧的。由于A的每个理想b=(0)都是开放的,A/b是紧凑和离散的(*一般拓扑*,章III,§2,no. 5,命题14),因此是有限的,特别是κ(A)=A/m 是有限的。此外,对于m中的y=0,环A/Ay是有限的,只有有限的数理想A包含Ay和集合P 元素形式 v(x) 这样
0<v(x)≤v(y)
是有限的;由于 v(K∗) 是全序的,P 至少有元素 y。然后对于所有x∈A,使得v(x)>0、v(x)>v(y)≥y或v(x)≤v(y),然后将v(x)≥y乘以定义,使得y是v(K∗)的元素>0中的最小者。 由于 P 是有限的,因此存在最大的整数 m≥0,使得 my∈P、从而我的 \leq v(y) < (m+1)\gamma。我们推导出 0 \leq v(y) - my < y 并且通过 y 的定义这意味着 v(y)=my。因此v(K∗)=Z.γ和估值v是离散的。
相反,假设条件 (i), (ii), (iii) 成立。我们可以将注意力限制在v被范化的情况;让 u 成为 v 的均匀化器。那么 κ(A)=A/Au 因而 A/Au 是有限的。由于 x↦xun 定义,通过将加法群 A/Au 的商同构取到 Aun/Aun+1 上,A/Auj 对于所有 j≥0 都是有限的。由于 A 在 K 中闭合,因此它是完备的,因此与 A/Auj 的逆极限同构(一般拓扑、章 111、§ 7, no. 3、命题 2),因此是紧凑的。由于A在K中开路,因此可以看出K是局部紧的。
2. 拓扑向量空间超过域且有估值
自始至终,让K是(不一定可交换的)域,v对K和G的估值阶群。 K 给出拓扑 Tv。
令E为K上的左拓扑向量空间,即Hausdorff且维数1。假设v不是不恰当的。对于E中的所有x0=0,Ks的映射a↦ax0到E是拓扑同构。
被以下引用 1
被以下引用 命题 4
这个映射是一个连续代数同构。只要证明它是双连续的就足够了。让α∈G。我们需要证明E中存在0的邻域V,使得关系ax0∈V蕴含v(a)>a。设a,∈K∗使得v(a0)=a。由于E是豪斯多夫,E中存在0的邻域W使得a0x0∈/W。由于v并非不恰当,E中存在0的邻域W′和G中的元素β,因此关系y∈W′、v(a)≥β意味着ay∈W。令 a,∈K∗ 等于 v(a1)=−β。 关系 ax0∈a1−1W′和v(a)≤a意味着a1ax0∈W和v(a0a−1a1−1)=α+β−v(a)≥β,因此意味着a0x0=a0a−1a1−1(a1ax0)∈W,这是荒谬的;在其他字中,关系ax,∈a1−1W意味着v(a)>a。
设E是K上的左拓扑向量空间,H是E的闭超平面,D是E的一维向量子空间,补充的代数补充 H。假设v并无不当。那么D是H的拓扑补充。
考虑命题 1和3,证明与拓扑向量空间、章I, § 2相同,推论2至定理1。
假设v不是不恰当的并且K是完整的。令E为K上的左拓扑向量空间,这是Hausdorff且为有限维n。对于E的每个基(ei)1≤i≤n超过K,Ksn的映射(ai)↦∑i=1naiei到E是一个拓扑向量空间同构。
引用了 1 · 被以下引用 1
引用了 命题 3
被以下引用 命题 2
考虑到命题 3 及其推论,证明与拓扑向量空间、章 I, § 2、定理 2 相同。
3. 完成域并进行估值
(a) K(与Tv)的补全环K^是拓扑域。
(b) 映射 v:K∗→G 可以唯一地扩展为连续的映射 8:K^∗→G。 映射 0(由v^(0)=+∞扩展)是K^和v^(K^∗)=v(K∗)的估值。
(c) K^ 上的拓扑是由估价0 定义的拓扑。
(d) 对于所有a∈G,令Vα,Vα′为由条件v(x)>a,v(x)≥a定义的K中的子群。那么K^中Vα,Vα′的闭包Vα,Vα′分别由条件v^(x)>a,v^(x)≥a定义。
(e) 0的环是v的环A的完成A^; 0的理想是v的理想m的完成m^。
(f) A^=A+m; 8 的剩余类域与 v 的规范一致。
To prove (a) it suffices (General 拓扑, 章 III, § 6, no. 8, 命题 7) to show the following: let F be a Cauchy filter (with respect to the additive uniform 结构) on K∗ for which 0 is not a cluster 点;那么双射x↦x−1下F的像是柯西滤波器(相对于加性均匀结构)。因为由于0不是F的簇点,因此存在M∈F和β∈G,使得β是v(M)的上界。让a∈G。 If M′ is 元素 of F contained in M and such that v(x−y)>sup(α+2β,β) for x∈M′ and y∈M′, then v(x−1−y−1)>a for x∈M′ and y∈M′ (no. 1, 引理1)。 从而(一)。
通过no. 1的命题 1,v∣K∗是从K∗到G的连续同态,因此可以唯一地扩展到从K∗到G的连续同态0。 关系
v^(x+y)≥inf(v^(x),v^(y))
在 K∗ 中成立,因此通过连续性也在 K^∗ 中成立。因此 0(扩展v^(0)=+∞)是K的估值,并且 (b) 得到证明。
我们现在展示(d)。设a∈G和x∈S,−{0}。对于V中的y,足够接近x、v^(x)=v^(y)=v(y),因此也接近v^(x)>a。相反,令 x∈K^∗ 使得 v^(x)>a;对于K∗中的y足够接近x、v(y)=v^(y)=v^(x),因此y∈V、从而x∈S。因此S是x∈K^的集合,使得v^(x)>a。该论证与 Va′ 类似。这就证明了(d)。
考虑一般拓扑的命题7、章III, § 3, no. 4,断言(c)是(d)的推论。 断言 (e) 是 (d) 的特例。最后让x∈A^;存在y∈A使得v^(x−y)>0;然后z=x−y∈m^,因此x=y+z∈A+m^;因此A^=A+m^,显示(f)。
习题
次数 n>1 且ai=0;证明在区间 [0,n] 中存在整数的严格递增的序列 (ik)0≤k≤r,使得: (1) i0=0,ir=n; (2) v(aik) 对于0≤k≤r 是有限的; (3) 对于每个指标j,使得0≤j≤n不同于ik,使得v(aj)是有限的,点
(j,v(aj))∈R2 位于线经过至点 (ik,v(aik)) 和 (ik+1,v(aik+1)) 上方,并且如果 j<ik 或 j>ik+1 则严格位于该线上方。 段的并连接点(ik,v(aik))和(ik+1,v(aik+1))称为P的牛顿多边形,上面的段称为边,点(ik,v(aik))称为多边形的顶点。
(b) 假设 P 属于的所有零到 K。 证明要使 P 的所有零的估值相同,r=1 是充分必要的(在其他字中,牛顿多边形约化为单边)。 (为了证明条件是足够的,请考虑乘积P1P2的牛顿多边形,其中P1的所有零在v的环中可逆,而P2属于的所有v的理想。)
(c) 假设 P 属于的所有零到 K; 形式 P 的牛顿多边形并写出。
ρk=ik+1−ik,σk=(v(aik+1)−v(aik))/ρk. 证明,对于0≤k≤r−1,P 恰好承认ρk零(用重数的阶来计算),其估值都等于σk(使用(b)并通过归纳对r进行论证)。
(d) 推广到任何估值v的情况(在向量 Q-空间Γ(0)中嵌入v的阶群Γ,其具有自然全序群结构)。
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参见习题为 § 5。