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§ 16。可分离性差异判据
1. 推导的扩张:环的情况
设K为交换环,A交换K-代数和x = ( x i ) i ∈ I x = (x_i)_{i \in I} x = ( x i ) i ∈ I ,A的元素族。进一步,令A A A 为K到A-模M的推导,在其他字(III,p. 553)a对于 K 中的 c , c ′ c, c' c , c ′ ,K 到 M 满足关系 Δ ( c c ′ ) = c ⋅ Δ ( c ′ ) + c ′ ⋅ Δ ( c ) \Delta(cc') = c \cdot \Delta(c') + c' \cdot \Delta(c) Δ ( c c ′ ) = c ⋅ Δ ( c ′ ) + c ′ ⋅ Δ ( c ) 的 Z 线性映射。对于每个i ∈ I i \in I i ∈ I ,令 D i D_i D i 为多项式环 K [ X i ] i ∈ I K[X_i]_{i \in I} K [ X i ] i ∈ I 中相对于 X i X_i X i 的部分推导;这是环自身的唯一推导,即K上的零和j ∈ I − { i } j \in I - \{i\} j ∈ I − { i } 的X j X_j X j ,并且在X i X_i X i 上取值1(IV,p. 6)。对于K [ X i ] i ∈ I K[X_i]_{i \in I} K [ X i ] i ∈ I 中的每个多项式f = ∑ a ∈ N ( I ) c a ⋅ X α f = \sum_{a \in N^{(I)}} c_a \cdot X^\alpha f = ∑ a ∈ N ( I ) c a ⋅ X α ,我们用M的f Δ ( x ) f^\Delta(x) f Δ ( x ) 元素∑ α ∈ N ( I ) x α ⋅ Δ ( c α ) \sum_{\alpha \in N^{(I)}} x^\alpha \cdot \Delta(c_\alpha) ∑ α ∈ N ( I ) x α ⋅ Δ ( c α ) 表示。
— 假设族x = ( x i ) i ∈ I x = (x_i)_{i \in I} x = ( x i ) i ∈ I 、生成K-代数 A。设( m i ) i ∈ I (m_i)_{i \in I} ( m i ) i ∈ I 是M的元素族和( f λ ) λ (f_\lambda)_\lambda ( f λ ) λ ,多项式族生成的所有多项式f ∈ K [ X i ] i ∈ I f \in K[X_i]_{i \in I} f ∈ K [ X i ] i ∈ I 的理想a a a ,使得f ( x ) = 0 f(x) = 0 f ( x ) = 0 。对于 A 到 M 的推导 D 的存在,使得 D ( c ⋅ 1 ) = Δ ( c ) D(c \cdot 1) = \Delta(c) D ( c ⋅ 1 ) = Δ ( c ) 对于所有 c ∈ K c \in K c ∈ K 和 D ( x i ) = m i D(x_i) = m_i D ( x i ) = m i 对于所有 i ∈ I i \in I i ∈ I 是必要且充分的
f λ Δ ( x ) + ∑ i ∈ I D i f λ ( x ) ⋅ m i = 0 for all λ ∈ A .
f_\lambda^\Delta(x) + \sum_{i \in I} D_i f_\lambda(x) \cdot m_i = 0 \quad \text{for all} \quad \lambda \in A .
f λ Δ ( x ) + i ∈ I ∑ D i f λ ( x ) ⋅ m i = 0 for all λ ∈ A .
被以下引用 2 被以下引用 注 2 , 命题 4
如果是这样,推导 D 是唯一的并且满足
D ( f ( x ) ) = f Δ ( x ) + ∑ i ∈ I D i f ( x ) ⋅ m i for all f ∈ K [ X i ] i ∈ I
D(f(x)) = f^\Delta(x) + \sum_{i \in I} D_i f(x) \cdot m_i \quad \text{for all} \quad f \in K[X_i]_{i \in I}
D ( f ( x )) = f Δ ( x ) + i ∈ I ∑ D i f ( x ) ⋅ m i for all f ∈ K [ X i ] i ∈ I
将 E = K [ X i ] i ∈ I E = K[X_i]_{i \in I} E = K [ X i ] i ∈ I 写入 φ \varphi φ ,表示 E 的 K 同态到 A 上,其中对于所有 i ∈ I i \in I i ∈ I ,映射 X i X_i X i 到 x i x_i x i ;因此,对于所有 f ∈ E f \in E f ∈ E ,我们都有 φ ( f ) = f ( x ) \varphi(f) = f(x) φ ( f ) = f ( x ) 。我们将 M 视为 E 模,通过同态 φ : E → A \varphi : E \to A φ : E → A 和定义映射 D ′ D' D ′ 将 E 通过 D ′ ( f ) = f Δ ( x ) + ∑ i ∈ I D i f ( x ) ⋅ m i D'(f) = f^\Delta(x) + \sum_{i \in I} D_i f(x) \cdot m_i D ′ ( f ) = f Δ ( x ) + ∑ i ∈ I D i f ( x ) ⋅ m i 转换为 M(注,( D i f ) i ∈ I (D_i f)_{i \in I} ( D i f ) i ∈ I 系列中的每个 f ∈ E f \in E f ∈ E 都有有限支撑)。很明显,D ′ D' D ′ 是 E 到 M 中唯一的推导,将 A 延伸,并且对于每个 i ∈ I i \in I i ∈ I ,映射 X i X_i X i 到 m i m_i m i 。
令 D 为 A 到 M 的推导,使得对于所有 c ∈ K c \in K c ∈ K 为 D ( c ⋅ 1 ) = Δ ( c ) D(c \cdot 1) = \Delta(c) D ( c ⋅ 1 ) = Δ ( c ) ,对于所有 i ∈ I i \in I i ∈ I 为 D ( x i ) = m i D(x_i) = m_i D ( x i ) = m i 。那么D ∘ φ D \circ \varphi D ∘ φ 是E到M的推导延伸A和映射X i X_i X i 到m i m_i m i 对于所有i ∈ I i \in I i ∈ I 。因此我们有 D ∘ φ = D ′ D \circ \varphi = D' D ∘ φ = D ′ ,即关系 (2) 成立。这证明了 D 的唯一性 ;而且(1)是f , ( x ) = 0 f, (x) = 0 f , ( x ) = 0 和(2)中的推论。
反之假设 (1) 成立;在其他字中,我们对所有λ ∈ A \lambda \in A λ ∈ A 都有D ′ ( f λ ) = 0 D'(f_\lambda) = 0 D ′ ( f λ ) = 0 。设 f ∈ a f \in a f ∈ a ; E E E 中存在有限支撑( q λ ) λ ∈ Λ (q_\lambda)_{\lambda \in \Lambda} ( q λ ) λ ∈ Λ 的族,使得f = ∑ λ ∈ Λ q λ ⋅ f λ f = \sum_{\lambda \in \Lambda} q_\lambda \cdot f_\lambda f = ∑ λ ∈ Λ q λ ⋅ f λ 。我们有
D ′ ( f ) = ∑ λ ∈ Λ [ f λ ( x ) ⋅ D ′ ( q λ ) + q λ ( x ) ⋅ D ′ ( f λ ) ]
D'(f) = \sum_{\lambda \in \Lambda} [f_\lambda(x) \cdot D'(q_\lambda) + q_\lambda(x) \cdot D'(f_\lambda)]
D ′ ( f ) = λ ∈ Λ ∑ [ f λ ( x ) ⋅ D ′ ( q λ ) + q λ ( x ) ⋅ D ′ ( f λ )] 从而
D ′ ( f ) = 0 D'(f) = 0 D ′ ( f ) = 0 因为
f λ ( x ) f_\lambda(x) f λ ( x ) 和
D ′ ( f λ ) D'(f_\lambda) D ′ ( f λ ) 对于所有
λ ∈ A \lambda \in A λ ∈ A 来说都是零。由于
D ′ D' D ′ 在
a a a 上消失,因此存在
A A A 到
M M M 的
Z Z Z 线性映射
D D D ,使得
D ′ = D ∘ φ D' = D \circ \varphi D ′ = D ∘ φ ;显然
D D D 是
A A A 到
M M M 所需的推导。
2. 推导的扩张:域的情况
令K , L K, L K , L 和M M M 为域,使得K ⊂ L ⊂ M K \subset L \subset M K ⊂ L ⊂ M 。根据第 21 条命题(III,p. 572),我们有正合序列个向量 M M M 个空间
( E K , L , M ) Ω K ( L ) ⊗ L M → α Ω K ( M ) → β Ω L ( M ) → 0 ;
(\mathrm{E}_{K,L,M}) \quad \Omega_K(L) \otimes_L M \xrightarrow{\alpha} \Omega_K(M) \xrightarrow{\beta} \Omega_L(M) \to 0 ;
( E K , L , M ) Ω K ( L ) ⊗ L M α Ω K ( M ) β Ω L ( M ) → 0 ; M M M -线性映射α \alpha α 和β \beta β 的特征为关系 ( 3 ) α ( d L / K x ⊗ 1 ) = d M / K x for x ∈ L ( 4 ) β ( d M / K y ) = d M / L y for y ∈ M
(3) \quad \alpha(d_{L/K} x \otimes 1) = d_{M/K} x \quad \text{for } x \in L \\
(4) \quad \beta(d_{M/K} y) = d_{M/L} y \quad \text{for } y \in M
( 3 ) α ( d L / K x ⊗ 1 ) = d M / K x for x ∈ L ( 4 ) β ( d M / K y ) = d M / L y for y ∈ M
设V V V 为向量M M M -空间,用K K K 的D K ( M , V ) D_K(M, V) D K ( M , V ) 向量空间表示M M M 与V V V 中值的导数,并类似地引入D K ( L , V ) D_K(L, V) D K ( L , V ) 和D L ( M , V ) D_L(M, V) D L ( M , V ) 。根据 III、p. 571、图表 (42) 和 III、p. 572、图表 (44),我们有同态和向量空间的交换图表
0 → H o m M ( Ω L ( M ) , V ) → H o m ( β , 1 ) H o m M ( Ω K ( M ) , V ) → H o m ( α , 1 ) H o m M ( Ω K ( L ) ⊗ L M , V ) ↓ ↓ ↓ 0 → D e r L ( M , V ) → i V D e r K ( M , V ) → r V D e r K ( L , V ) ,
\begin{array}{ccccccccc}
0 \to \mathrm{Hom}_M(\Omega_L(M), V) & \xrightarrow{\mathrm{Hom}(\beta, 1)} & \mathrm{Hom}_M(\Omega_K(M), V) & \xrightarrow{\mathrm{Hom}(\alpha, 1)} & \mathrm{Hom}_M(\Omega_K(L) \otimes_L M, V) \\
\downarrow & & \downarrow & & \downarrow \\
0 \to \mathrm{Der}_L(M, V) & \xrightarrow{i_V} & \mathrm{Der}_K(M, V) & \xrightarrow{r_V} & \mathrm{Der}_K(L, V),
\end{array}
0 → Hom M ( Ω L ( M ) , V ) ↓ 0 → Der L ( M , V ) Hom ( β , 1 ) i V Hom M ( Ω K ( M ) , V ) ↓ Der K ( M , V ) Hom ( α , 1 ) r V Hom M ( Ω K ( L ) ⊗ L M , V ) ↓ Der K ( L , V ) , 其中垂直箭头是同构,i V i_V i V 是典范嵌入,r V r_V r V 限制映射。
因此我们从 II, p. 299, Th 得到。 5 和 II、p. 301、提案 10 以下命题:
— 以下条件是等效的 : a) 映射 α \alpha α 是单射 。 b) 每个K K K -将L L L 推导为M M M 扩展到K K K -将M M M 推导为M M M 。 c) 每个L L L 的K K K -衍生到向量M M M -空间V V V 扩展到K K K -M M M 衍生到V V V 。
被以下引用 3 被以下引用 推论 , 推论 , 推论 2
a) 令V V V 比L L L 除向量空间,K K K 的A A A 推导变成V V V 和( v i ) i ∈ I (v_i)_{i \in I} ( v i ) i ∈ I ,元素和V V V 的族。 L L L 到V V V 存在唯一的推导D D D ,延伸A A A ,这样对于所有i ∈ I i \in I i ∈ I 都有D ( x i ) = v i D(x_i) = v_i D ( x i ) = v i 。
b) K K K -L L L 的微分的向量L L L -空间Ω K ( L ) \Omega_K(L) Ω K ( L ) 具有( d x i ) i ∈ I (dx_i)_{i \in I} ( d x i ) i ∈ I 族基。
断言 b) 已在IV、p. 23 和断言 a) 中得到证明,由此可直接得出。
— 设 P P P 为 K K K 的子域。 Ω P ( K ) ⊗ K L \Omega_P(K) \otimes_K L Ω P ( K ) ⊗ K L 典范映射α \alpha α 入Ω P ( L ) \Omega_P(L) Ω P ( L ) 单射且族( d L / P x i ) i ∈ I (d_{L/P} x_i)_{i \in I} ( d L / P x i ) i ∈ I ,是Ω P ( L ) \Omega_P(L) Ω P ( L ) 子空间基(超过L L L )对α : Ω P ( K ) ⊗ K L → Ω P ( L ) \alpha : \Omega_P(K) \otimes_K L \to \Omega_P(L) α : Ω P ( K ) ⊗ K L → Ω P ( L ) 像的补充。
引用了 2 引用了 命题 2 , 命题 3
命题 3, a) 表明,在 L L L 扩展上,每一次将 K K K P P P 推导为向量空间 V V V ,再将 L L L P P P 推导为 V V V ; α \alpha α 的单射性则由命题 2 得出。推论的第二个断言由序列 ( E P , K , L ) (\mathbf{E}_{P,K,L}) ( E P , K , L ) 和命题 3, b) 的精确性得出(考虑到公式 (4))。
— 设K K K 为域,L L L 是K K K 和V V V 向量空间在L L L 上的可分离代数扩张。
引用了 3 · 被以下引用 7 引用了 III § 10. 。 推导 , 命题 7, IV § 2 , 命题 1
被以下引用 注 , 推论 1 , 推论 2 , 推论 3 , 定理 1 , 推论 2 , 定理 1(扎里斯基), V § 17
a) 每个L L L 到V V V 的K K K 导数都是零。
b) 如果A A A 是K K K 到V V V 的推导,则存在L L L 到V V V 的唯一推导D D D ,其中扩展A A A 。
令D D D 为L L L 到V V V 的K K K 导数。如果E E E 是有限次数的L L L 在K K K 上的子扩展,则K K K -代数E E E 是etale,因此Ω K ( E ) = 0 \Omega_K(E) = 0 Ω K ( E ) = 0 (V V V ,p. 33,Th.3),从而 D ∣ E = 0 D|_E = 0 D ∣ E = 0 乘泛性质共Ω K ( E ) \Omega_K(E) Ω K ( E ) (III,p. 569)。由于L L L 是有限次数在K K K 上的子扩展族的并,所以我们有D = 0 D = 0 D = 0 ,从而a)。
设A A A 为K K K 的推导入V V V 。 如果D ′ D' D ′ 和D ′ ′ D'' D ′′ 是A A A 的两个扩张到L L L 的推导到V V V ,那么差D ′ − D ′ ′ D' - D'' D ′ − D ′′ 是L L L 到V V V 的K K K 推导;因此 a) 等于零,所以 D ′ = D ′ ′ D' = D'' D ′ = D ′′ 。
还需要证明A A A 的扩张的存在性。 Zorn 的引理 (E, III, p. 20) 意味着存在在 L L L 包含的子域 L 0 L_0 L 0 上定义的 A A A 到推导的最大扩张 D 0 D_0 D 0 K K K 。
令 x x x 位于 L L L 和 g g g 中,x x x 在 L 0 L_0 L 0 上的最小多项式。由于 L L L 是代数且在 K K K 上可分,x x x 是代数且在 L 0 L_0 L 0 上可分(V V V 、p. 39,第 6 条命题和 p. 39,Cor. 2);因此 x x x 是 g g g (V V V 、p. 39,命题 5)、从而 g ′ ( x ) ≠ 0 g'(x) \neq 0 g ′ ( x ) = 0 (IV、p. 17、命题 7)的简单根。如果我们像V V V 、p. 127那样定义g D 0 ( x ) g^{D_0}(x) g D 0 ( x ) ,则存在V V V 的元素u u u 使得g D 0 ( x ) + g ′ ( x ) ⋅ u = 0 g^{D_0}(x) + g'(x) \cdot u = 0 g D 0 ( x ) + g ′ ( x ) ⋅ u = 0 ;根据命题1(V,p. 127),存在L 0 ( x ) L_0(x) L 0 ( x ) 的推导D D D 延伸到V V V 延伸D 0 D_0 D 0 ,从而D ( x ) = u D(x) = u D ( x ) = u 。鉴于 ( L 0 , D 0 ) (L_0, D_0) ( L 0 , D 0 ) 的最大特征标,我们因此有 L 0 ( x ) = L 0 L_0(x) = L_0 L 0 ( x ) = L 0 、从而 x ∈ L 0 x \in L_0 x ∈ L 0 。由于x x x 是任意的,我们结论即L 0 = L L_0 = L L 0 = L 。
— 如果 L L L 是代数且可在 K K K 上分离,则我们有 Ω K ( L ) = 0 \Omega_K(L) = 0 Ω K ( L ) = 0 。
引用了 1 · 被以下引用 2 引用了 命题 4
被以下引用 注 , 推论 2
推论来自于命题 4,a),因为向量L L L -空间Ω K ( L ) \Omega_K(L) Ω K ( L ) 是由规范K K K -推导d L / K : L → Ω K ( L ) d_{L/K} : L \to \Omega_K(L) d L / K : L → Ω K ( L ) 的像生成的。
— *如果 L 是代数,并且域 K 的可分扩张,则对于 K 的每个子域 P,典范映射 α : Ω P ( K ) ⊗ K L → Ω P ( L ) \alpha : \Omega_P(K) \otimes_K L \to \Omega_P(L) α : Ω P ( K ) ⊗ K L → Ω P ( L ) 是同构。
引用了 3 引用了 命题 2 , 命题 4 , 推论 1
映射 α \alpha α 由命题 2 (V, p. 128) 和命题 4, b ) 内射;由于 Ω K ( L ) \Omega_K(L) Ω K ( L ) 约化到 0(Cor. 1),序列 ( E P . K . L ) (E_{P.K.L}) ( E P . K . L ) 的精确性意味着 α \alpha α 是满射的。
— *设 E 为域 K 的扩张,D 推导将 E 转化为 E,将映射 K 转化为 K。如果 L 是 E 的子扩展,且是代数且可在 K 上分离,则 D ( L ) ⊂ L D(L) \subset L D ( L ) ⊂ L 。
引用了 1 引用了 命题 4
设A为K的推导入L,与K上的D一致。根据命题4(V,p. 129),存在L的推导D'入L延伸A。现在我们可以考虑D'和限制D'' D 到 L 作为 L L L 的推导到 E ;因为他们在 K 上达成一致,所以根据第 4 条命题我们有 D ′ = D ′ ′ D' = D'' D ′ = D ′′ ,从而
D ( L ) = D ′ ′ ( L ) = D ′ ( L ) ⊂ L .
D(L) = D''(L) = D'(L) \subset L .
D ( L ) = D ′′ ( L ) = D ′ ( L ) ⊂ L .
3. 特征零域中推导
— *令 K 为特征 0 的域、K 的 L 扩张以及 L 上的 V 向量空间。设A是K的推导进入V,( x i ) i ∈ I (x_i)_{i \in I} ( x i ) i ∈ I ,L对K的超越基和( u i ) i ∈ I (u_i)_{i \in I} ( u i ) i ∈ I ,V的元素的族。那么存在一个唯一的 L 的推导 D 延伸到V 延伸 A,并且对于所有 i ∈ I i \in I i ∈ I 都有 D ( x i ) = u i D(x_i) = u_i D ( x i ) = u i 。
引用了 3 · 被以下引用 3 引用了 命题 3 , 命题 4 , V § 7. 。可分离代数扩张
被以下引用 推论 2 , 定理 3 , 命题 1, V § 17
把E = K ( x i ) i ∈ I E = K(x_i)_{i \in I} E = K ( x i ) i ∈ I ;命题3(V,p. 128)表明,扩展到E的唯一推导D 0 D_0 D 0 进入V,使得D 0 ( x i ) = u i D_0(x_i) = u_i D 0 ( x i ) = u i 适用于所有i ∈ I i \in I i ∈ I 。 域 L L L 是 E 的代数扩张,并且由于 L 的特征为 0,L 在 E 上可分(V,p. 37,Cor.)。因此(V,p. 129,命题4)D 0 D_0 D 0 扩展到L L L 的唯一推导D到V。
— *K 的每个推导转换为 V 扩展到推导 L 转换为 V
被以下引用 1 被以下引用 推论 4
— *令 E 为 L 和 U 向量 L 子空间Ω K ( L ) \Omega_K(L) Ω K ( L ) 的子扩展,由 E 的元素微分生成。对于元素 x 来说,d x ∈ U dx \in U d x ∈ U 是必要且充分的。
引用了 3 · 被以下引用 3 引用了 命题 4 , V § 7. 。可分离代数扩张 , 定理 1
被以下引用 推论 , 推论 3 , 定理 2
对于每个 y ∈ L y \in L y ∈ L 令 D(y) 为 d y dy d y mod U 的剩余类类。则 D 是 L 到 Ω K ( L ) / U \Omega_K(L)/U Ω K ( L ) / U 的 E 导数。由于 K 的特征为 0,因此 E 的每个代数扩张都是可分的 (V, p. 37, Cor.) ;如果x ∈ L x \in L x ∈ L 是E上的代数,则根据命题4(V,p. 129)我们有D x = 0 Dx = 0 D x = 0 ,即d x ∈ U dx \in U d x ∈ U 。
如果x ∈ L x \in L x ∈ L 超越E E E ,则存在E ( x ) E(x) E ( x ) 到L L L 的E推导A A A ,使得Δ ( x ) = 1 \Delta(x) = 1 Δ ( x ) = 1 (V V V ,p. 128,命题3);通过 Th。 1、 A A A 扩展到 L L L 的 E 导数 D 到 L。令φ \varphi φ 为Ω K ( L ) \Omega_K(L) Ω K ( L ) 上的线性形式,使得D = φ ∘ d D = \varphi \circ d D = φ ∘ d ;我们有 φ ( d y ) = 0 \varphi(dy) = 0 φ ( d y ) = 0 对应 y ∈ E y \in E y ∈ E 和 φ ( x ) = 1 \varphi(x) = 1 φ ( x ) = 1 ,从而 d x ∉ U dx \notin U d x ∈ / U 。
— *为了使 L 的元素 x 成为 K 上的代数,d x = 0 dx = 0 d x = 0 在 Ω K ( L ) \Omega_K(L) Ω K ( L ) 中是必要且充分的。特别是,对于L是K的代数扩张来说,Ω K ( L ) = 0 \Omega_K(L) = 0 Ω K ( L ) = 0 是充分必要的。 这立即来自Cor。 2 服用E = K E = K E = K 。
引用了 1 引用了 推论 2
— *令 K、L 和 M 为特征 0 的域,使得 K ⊂ L ⊂ M K \subset L \subset M K ⊂ L ⊂ M :则典范映射 a : Ω K ( L ) ⊗ L M → Ω K ( M ) a : \Omega_K(L) \otimes_L M \to \Omega_K(M) a : Ω K ( L ) ⊗ L M → Ω K ( M ) 是单射的。 这是从 Cor 立即得出的结论。 1 和 V V V 、p. 128、提案 2。
引用了 1 引用了 推论 1
— *令K为特征0的域、K的L扩张和( x i ) i ∈ I (x_i)_{i \in I} ( x i ) i ∈ I ,L的元素族。 a) 对于 ( x i ) i ∈ I (x_i)_{i \in I} ( x i ) i ∈ I ,为了在 K 上保持代数自由,Ω K ( L ) \Omega_K(L) Ω K ( L ) 中的微分 d x i dx_i d x i (对于 i ∈ I i \in I i ∈ I )在 L 上应该是线性自由的。 b) 为了使L成为K ( x i ) i ∈ I K(x_i)_{i \in I} K ( x i ) i ∈ I 上的代数,对于i ∈ I i \in I i ∈ I 生成向量空间Ω K ( L ) \Omega_K(L) Ω K ( L ) 在L上的微分d x i dx_i d x i 是必要且充分的。 c) 为了使( x i ) i ∈ I (x_i)_{i \in I} ( x i ) i ∈ I 成为L对K的超越基,族( d x i ) i ∈ I (dx_i)_{i \in I} ( d x i ) i ∈ I 应该是Ω K ( L ) \Omega_K(L) Ω K ( L ) 对L的基是充分必要的。 对于每个i ∈ I i \in I i ∈ I ,令E i E_i E i 为子域K ( x j ) j ∈ I , j ≠ i K(x_j)_{j \in I, j \neq i} K ( x j ) j ∈ I , j = i / L。对于族 ( x i ) i ∈ I (x_i)_{i \in I} ( x i ) i ∈ I ,要在 K 上保持代数自由,对于每个 i ∈ I i \in I i ∈ I ,x i x_i x i 应该超越 E i E_i E i 是必要且充分的(V V V ,p. 108,命题 5)。由科. 2 Th。 1 这意味着对于每个i ∈ I i \in I i ∈ I ,微分d x i dx_i d x i 不是线性组合,其系数在L中,d x j dx_j d x j 与j ≠ i j \neq i j = i 在I中的微分;后者条件仅意味着家庭( d x i ) i ∈ I (dx_i)_{i \in I} ( d x i ) i ∈ I 在L、从而 a) 上是免费的。 断言 b) 立即从 Cor 得出。 2 Th。 1和c)是a)和b)的推论。
引用了 1 引用了 推论 2
— *当 K 的特征为 0 时,我们有 [ Ω K ( L ) : L ] = tr ⋅ deg K L [\Omega_K(L) : L] = \operatorname{tr} \cdot \deg_K L [ Ω K ( L ) : L ] = tr ⋅ deg K L 。
4. 推导在可分扩张
We have seen (V V V , p. 122, Th. 1) that every extension L L L of a field K K K of characteristic 0 is separable; moreover, every derivation of K into a vector space over L L L extends then to a derivation of L L L (V V V , p. 130, Cor. 1). 更一般地,我们有以下叙述:
Lane 准则 (V、p. 124、注)、域、L p L^p L p 和 K K K 与不相交的与 K p K^p K p 呈线性关系。 由于A A A 是K K K 到V V V 的K p K^p K p 线性映射,因此扩展以独特的方式将K [ L p ] = K ( L p ) K[L^p] = K(L^p) K [ L p ] = K ( L p ) 到V V V 的L p L^p L p 线性映射A ′ A' A ′ 。 很明显,A ′ A' A ′ 是K ( L p ) K(L^p) K ( L p ) 的推导进入V V V ,在L p L^p L p 上消失;因此,它将L L L 的扩展(V,p. 103,Cor.3)到推导转换为V V V 。
相反,假设K K K 的每个推导和L L L 扩展中的值到L L L 的推导都进入L L L 。 Let B B B be a p-basis of K K K (V, p. 99) and let A A A be the set of families ( α h ) h ∈ R (\alpha_h)_{h \in R} ( α h ) h ∈ R with finite support consisting of integers between ( ) () ( ) and p − 1 p - 1 p − 1 . 对于每个b ∈ B b \in B b ∈ B ,存在K K K 到K K K 的推导Δ b \Delta_b Δ b ,其特征在于每个b ′ ∈ B b' \in B b ′ ∈ B (V,p. 103)的Δ b ( b ′ ) = δ b b ′ \Delta_b(b') = \delta_{bb'} Δ b ( b ′ ) = δ b b ′ (克罗内克符号)。 到假设,L L L 的每个b ∈ B b \in B b ∈ B 推导D b D_b D b 都存在延伸Δ b \Delta_b Δ b 的L L L 。 对于B B B 中的b , b ′ b, b' b , b ′ ,我们有D b ( b ′ ) = δ b b ′ D_b(b') = \delta_{bb'} D b ( b ′ ) = δ b b ′ ,这证明在Ω 1 / p ( L ) \Omega_{1/p}(L) Ω 1/ p ( L ) 中,微分d b db d b (对于b ∈ B b \in B b ∈ B )在L L L 上是线性无关的。 因此 (V, p 102, Th.1), B B B 在 L p L^p L p 上是无 p 的。 由此可见(V,p. 98,命题1和p. 124,注)K K K 的扩张L L L 是可分的。
— *如果L L L 是K K K 的可分扩张,则典范映射α p : Ω p ( K ) ⊗ K L → Ω p ( L ) \alpha_p : \Omega_p(K) \otimes_K L \to \Omega_p(L) α p : Ω p ( K ) ⊗ K L → Ω p ( L ) 对于K K K 的每个子域P P P 是单射的。相反,如果存在 K K K 的完美子域 P P P (对于例 K K K 的质数子域),使得映射 α p \alpha_p α p 是单射的,则 L L L 在 K K K 上可分。
引用了 3 引用了 命题 2 , 推论 2 , 定理 3
第一个断言源自命题 2 (V, p. 128) 和 Th。 3.反之,令P P P 为K K K 的完美子域;我们有P = P p ⊂ K p P = P^p \subset K^p P = P p ⊂ K p ,因此K K K 到向量L L L 空间的每个推导都是P P P 衍生;现在,推论的第二个断言来自Cor。 2 (V、p. 130) 和 Th。 3.
5. 指标 / 线性映射
令L L L 为域1 ^1 1 ,令U U U 和V V V 为L L L 和f : U → V f : U \to V f : U → V 上的两个向量空间2 ^2 2 ,一个L L L 线性映射;如果f f f 的核N N N 和余核C C C 有有限维和整数,则称f f f 有*有限指标*
χ ( f ) = [ C : L ] − [ N : L ]
\chi(f) = [C : L] - [N : L]
χ ( f ) = [ C : L ] − [ N : L ]
称为f f f 的*指标*。
— *令U U U 和V V V 为有限维中的两个向量空间超过域L L L 。每个线性映射f : U → V f : U \to V f : U → V 拥有指标等于[ V : L ] − [ U : L ] [V : L] - [U : L] [ V : L ] − [ U : L ] 。
被以下引用 1 被以下引用 推出 3
令N N N 为核、I I I 像和C C C 余核/f f f 。我们有C = V / I C = V/I C = V / I ,I I I 与U / N U/N U / N 同构的;因此我们有 [ U : L ] = [ N : L ] + [ I : L ] [U : L] = [N : L] + [I : L] [ U : L ] = [ N : L ] + [ I : L ] 和 [ V : L ] = [ C : L ] + [ I : L ] [V : L] = [C : L] + [I : L] [ V : L ] = [ C : L ] + [ I : L ] ,从而结果。
1 ^1 1 不一定可交换。 2 ^2 2 在左边。
令 f : U → V f : U \to V f : U → V 和 g : V → W g : V \to W g : V → W 为两个 L 线性映射。 iff 和 g 各有指标,g ∘ f g \circ f g ∘ f 也是如此,我们有
χ ( g ∘ f ) = χ ( f ) + χ ( g ) .
\chi(g \circ f) = \chi(f) + \chi(g).
χ ( g ∘ f ) = χ ( f ) + χ ( g ) .
引用了 1 · 被以下引用 1 引用了 推论 2, II § 7
被以下引用 定理 4
设h = g ∘ f h = g \circ f h = g ∘ f ,分别用N、N'、N''核off、g、h表示,并用C、C'、C''表示它们的余核。我们有N ⊂ N ′ ′ ⊂ U N \subset N'' \subset U N ⊂ N ′′ ⊂ U 和f ( N ′ ′ ) = f ( U ) ∩ N ′ f(N'') = f(U) \cap N' f ( N ′′ ) = f ( U ) ∩ N ′ ;因此存在线性映射f ˉ : N ′ ′ → N ′ \bar{f} : N'' \to N' f ˉ : N ′′ → N ′ 与N''上的f一致并且与核N一致。V的典范映射π \pi π 到N'的C = V / f ( U ) C = V / f(U) C = V / f ( U ) 诱导映射π ′ \pi' π ′ 到C,其核是 f ( U ) ∩ N ′ = f ˉ ( N ′ ′ ) f(U) \cap N' = \bar{f}(N'') f ( U ) ∩ N ′ = f ˉ ( N ′′ ) 。通过将 C = V / f ( U ) C = V/f(U) C = V / f ( U ) 的商 g 定义映射 g ˉ \bar{g} g ˉ 代入 C ′ ′ = W / g ( f ( U ) ) C'' = W/g(f(U)) C ′′ = W / g ( f ( U )) ,其中核显然是 ( N ′ + f ( U ) ) / f ( U ) = π ′ ( N ′ ) (N' + f(U))/f(U) = \pi'(N') ( N ′ + f ( U )) / f ( U ) = π ′ ( N ′ ) 。最后,C ′ ′ = W / g ( f ( U ) ) C'' = W/g(f(U)) C ′′ = W / g ( f ( U )) 的典范映射ρ \rho ρ 到C ′ = W / g ( V ) C' = W/g(V) C ′ = W / g ( V ) 有核g ( V ) / g ( f ( U ) ) = g ˉ ( C ) g(V)/g(f(U)) = \bar{g}(C) g ( V ) / g ( f ( U )) = g ˉ ( C ) 。到和以上,我们已经确定了序列的准确性
0 → N → i N ′ ′ → f ˉ N ′ → π ′ C → g ˉ C ′ ′ → ρ C ′ → 0
0 \to N \xrightarrow{i} N'' \xrightarrow{\bar{f}} N' \xrightarrow{\pi'} C \xrightarrow{\bar{g}} C'' \xrightarrow{\rho} C' \to 0
0 → N i N ′′ f ˉ N ′ π ′ C g ˉ C ′′ ρ C ′ → 0
(其中 i 是 N 中 N 的典范嵌入”)。
!图表表示N、N'、N''、U、V、W、C、C'、C''之间的关系,箭头表示映射和核
图1
由假设 N、N'、C 和 C' 组成有限维;因此 N'' 和 C 也是如此。由科. 2 (II, p. 295) 那么我们有
[ N : L ] − [ N ′ ′ : L ] + [ N ′ : L ] − [ C : L ] + [ C ′ ′ : L ] − [ C ′ : L ] = 0
[N : L] - [N'' : L] + [N' : L] - [C : L] + [C'' : L] - [C' : L] = 0
[ N : L ] − [ N ′′ : L ] + [ N ′ : L ] − [ C : L ] + [ C ′′ : L ] − [ C ′ : L ] = 0
从而χ ( h ) = χ ( f ) + χ ( g ) \chi(h) = \chi(f) + \chi(g) χ ( h ) = χ ( f ) + χ ( g ) 。
6. 有限生成的扩张的微分性质
令 P 为 P 的完美域、L 扩张,K 为 L 的子扩展;我们假设L是K的有限生成的扩张。那么规范的L线性映射a : Ω p ( K ) ⊗ K L → Ω p ( L ) a : \Omega_p(K) \otimes_K L \to \Omega_p(L) a : Ω p ( K ) ⊗ K L → Ω p ( L ) 的指标等于L在K上的超越次数。
引用了 3 · 被以下引用 2 引用了 命题 2, II § 5 , 引理 2 , 命题 5
被以下引用 推论 1 , 推出 3
如果E E E 和F F F 是L L L 的两个子扩展,使得E ⊂ F E \subset F E ⊂ F ,我们用α ( F / E ) \alpha(F/E) α ( F / E ) 表示Ω p ( E ) ⊗ E F \Omega_p(E) \otimes_E F Ω p ( E ) ⊗ E F 到Ω p ( F ) \Omega_p(F) Ω p ( F ) 的规范F F F 线性映射,并且当它被定义时,指标 α ( F / E ) \alpha(F/E) α ( F / E ) 将被写成d ( F / E ) d(F/E) d ( F / E ) 。如果E , F E, F E , F 和G G G 是L L L 的三个子扩展使得E ⊂ F ⊂ G E \subset F \subset G E ⊂ F ⊂ G ,我们有一个可交换的图表
Ω p ( F ) ⊗ F G → α ( G / F ) Ω p ( G ) ↑ α ( F / E ) ⊗ F I d G ↑ α ( G / E ) ( Ω p ( E ) ⊗ E F ) ⊗ F G → β Ω p ( E ) ⊗ E G
\begin{array}{ccc}
\Omega_p(F) \otimes_F G & \xrightarrow{\alpha(G/F)} & \Omega_p(G) \\
\uparrow \alpha(F/E) \otimes_F \mathrm{Id}_G & & \uparrow \alpha(G/E) \\
(\Omega_p(E) \otimes_E F) \otimes_F G & \xrightarrow{\beta} & \Omega_p(E) \otimes_E G
\end{array}
Ω p ( F ) ⊗ F G ↑ α ( F / E ) ⊗ F Id G ( Ω p ( E ) ⊗ E F ) ⊗ F G α ( G / F ) β Ω p ( G ) ↑ α ( G / E ) Ω p ( E ) ⊗ E G
其中 β \beta β 是提案 2 中定义的典范同构(II,p. 278)。由于指标在扩张下通过标量显然是不变的,并且同构的指标是零,引理2(V V V ,p. 133)表明指标当 d ( F / E ) d(F/E) d ( F / E ) 和 d ( G / F ) d(G/F) d ( G / F ) 时,d ( G / E ) d(G/E) d ( G / E ) 被定义,然后
d ( G / E ) = d ( G / F ) + d ( F / E ) .
d(G/E) = d(G/F) + d(F/E).
d ( G / E ) = d ( G / F ) + d ( F / E ) .
由于 L L L 是 K K K 的有限生成的扩张,公式 (5) 和 Cor. V V V 、p. 111表明,考虑x x x 存在使得L = K ( x ) L = K(x) L = K ( x ) 的情况就足够了;进一步,如果x x x 是K K K 上的代数,则存在L L L 的特征指数幂q q q ,使得x q x^q x q 是K K K 上的可分代数(V V V ,p. 44,命题1) 13)。因此在以下三种特殊情况下建立等式d ( L / K ) = tr . deg K L d(L/K) = \operatorname{tr} . \deg_K L d ( L / K ) = tr . deg K L 就足够了:
a) x x x 超越 K K K :则 a a a 是单射,其余核是秩 1 超过 L L L (V V V ,p. 129,Cor.);所以我们有d ( L / K ) = 1 d(L/K) = 1 d ( L / K ) = 1 ,还有tr . deg K L = 1 \operatorname{tr} . \deg_K L = 1 tr . deg K L = 1 。
b) x x x 是 K K K 上的可分代数:则 a a a 是双射 (V V V , p. 130, Cor. 2), 从而 d ( L / K ) = 0 d(L/K) = 0 d ( L / K ) = 0 ;显然也是tr . deg K L = 0 \operatorname{tr} . \deg_K L = 0 tr . deg K L = 0 。
c) 域L L L 具有特征p ≠ 0 p \neq 0 p = 0 ,x ∉ K x \notin K x ∈ / K 和x p = a x^p = a x p = a 在K K K 中:a a a 的余核C C C 与Ω K ( L ) \Omega_K(L) Ω K ( L ) 同构的,并且因为{ x } \{ x \} { x } 是p p p -L L L 超过K K K 、空间C C C 的基础是维数1超过L L L (V V V 、p. 102、Th.1)。由于a a a 是L L L 中的第p p p 幂,因此我们有a a a 包含子空间R R R 生成U = Ω p ( K ) ⊗ K L U = \Omega_p(K) \otimes_K L U = Ω p ( K ) ⊗ K L 的d L / p a = 0 d_{L/pa} = 0 d L / p a = 0 和核 d K / p a ⊗ 1 d_{K/pa} \otimes 1 d K / p a ⊗ 1 。对于每个 y ∈ K y \in K y ∈ K 令 Δ ( y ) \Delta(y) Δ ( y ) 为剩余类类 of d K / p y ⊗ 1 d_{K/p}y \otimes 1 d K / p y ⊗ 1 mod R R R ;那么A A A 是K K K 到U / R U/R U / R 的P P P 衍生,这样Δ ( a ) = 0 \Delta(a) = 0 Δ ( a ) = 0 。命题5(V V V ,p. 101)表明A A A 扩展到L L L 的P P P 衍生D D D 到U / R U/R U / R 。因此,存在L L L 线性映射β : Ω p ( L ) → U / R \beta : \Omega_p(L) \to U/R β : Ω p ( L ) → U / R ,使得D = β ∘ d L / P D = \beta \circ d_{L/P} D = β ∘ d L / P 和β ∘ a \beta \circ a β ∘ a 是U U U 到U / R U/R U / R 的典范映射。这证明R R R 是a a a 的核。由于 P P P 是完美的,所以我们有 P ( K P ) = K p P(K^P) = K^p P ( K P ) = K p 、从而 a ∉ P ( K P ) a \notin P(K^P) a ∈ / P ( K P ) ,最后是 d K / p a ≠ 0 d_{K/pa} \neq 0 d K / p a = 0 (V V V 、p. 103,第 6 条)。因此,a a a 的核和余核是维数1,从而d ( L / K ) = 0 d(L/K) = 0 d ( L / K ) = 0 ,并且我们还有tr . deg K L = 0 \operatorname{tr} . \deg_K L = 0 tr . deg K L = 0 。
设 P 为 K 的素数子域。设 N 为 α 的核,然后通过序列 ( E P , K , L ) (\mathbf{E}_{P,K,L}) ( E P , K , L ) (V, p. 128) 和 Th 的精确性。 4、我们有[ Ω K ( L ) : L ] = s + [ N : L ] [ \Omega_K(L) : L ] = s + [N : L] [ Ω K ( L ) : L ] = s + [ N : L ] ;通过V,p. 132,Cor.,扩张L,K 是可分离的当且仅当N = 0 N = 0 N = 0 。现在推论如下。
— 令 L 为域 K 的有限生成扩张。对于 L 是代数且可在 K 上分离,Ω K ( L ) = 0 \Omega_K(L) = 0 Ω K ( L ) = 0 是充分必要的。 这直接从 Cor 得出。 1.
引用了 1 · 被以下引用 4 引用了 推论 1
被以下引用 注 , 注 2 , 定理 5 , 定理 1(扎里斯基), V § 17
— 令 K 为特征 p ≠ 0 p \neq 0 p = 0 的域和L 超越次数 s 的 K 的有限生成的扩张。如果[ K : K p ] [K : K^p] [ K : K p ] 是有限的,[ L : L p ] [L : L^p] [ L : L p ] 也是有限的,我们有[ L : L p ] = p s [L : L^p] = p^s [ L : L p ] = p s 。 [ K : K p ] [K : K^p] [ K : K p ] . 令 P 为 K 的素数子域。如果 [ K : K p ] [K : K^p] [ K : K p ] 是有限的,则向量空间 Ω P ( K ) = Ω K p ( K ) \Omega_P(K) = \Omega_{K^p}(K) Ω P ( K ) = Ω K p ( K ) 在 K 上有有限维 m,并且我们有 [ K : K p ] = p m [K : K^p] = p^m [ K : K p ] = p m (V, p. 103, Th. 2); 向量空间 Ω P ( K ) ⊗ K L \Omega_P(K) \otimes_K L Ω P ( K ) ⊗ K L 则有限维 m 超过 L。此外,由于K在K p K^p K p 上为有限次数,所以域K ( L p ) K(L^p) K ( L p ) 在K p ( L p ) = L p K^p(L^p) = L^p K p ( L p ) = L p 上为有限次数;由于域L是K的有限生成的扩张并且是K ( L p ) K(L^p) K ( L p ) 上的代数,因此它是K ( L p ) K(L^p) K ( L p ) 的有限次数的扩张(V,p. 18,Th.2);因此,我们结论,L是有限次数超过L p L^p L p (V,p. 10,Th.1)。那么Ω P ( L ) \Omega_P(L) Ω P ( L ) 是有限维n的向量空间超过L,我们有[ L : L p ] = p n [L : L^p] = p^n [ L : L p ] = p n (V,p. 103,Th.2)。通过引理 1 (V, p. 132),L线性映射α : Ω P ( K ) ⊗ K L → Ω P ( L ) \alpha : \Omega_P(K) \otimes_K L \to \Omega_P(L) α : Ω P ( K ) ⊗ K L → Ω P ( L ) 因此具有指标n − m n - m n − m ,从而n − m = s n - m = s n − m = s 。 4(V、p. 133)和p n = p s ⋅ p m p^n = p^s \cdot p^m p n = p s ⋅ p m 。
引用了 5 引用了 定理 2, V § 13 , 引理 1 , 定理 4 , 定理 1, V § 2 , 定理 2, V § 3
7. 分离超越基
设L L L 为域K K K 中的扩张。如果 K ( B ) K(B) K ( B ) 的代数扩张 L L L 可分离,则 L L L 对 K K K 的超越基 B B B 被认为是可分离的。
如果K K K 具有特征0,则L L L 对K K K 的每个超越基都是可分离的,因为特征0的域的每个代数扩张都是可分离的(V V V ,p. 37,Cor.)。如果扩张承认分离超越基,它是可分离的(V V V ,p. 121,命题6和p. 122,命题9)。下面的定理表明,每个*有限生成的*可分扩张都承认一个分离的超越基;这个限制是必不可少的(V V V ,p. 177,例1)。
设K K K 为域,K K K 的L L L 扩张和( x i ) i ∈ I (x_i)_{i \in I} ( x i ) i ∈ I ,L L L 的元素一家。如果家庭( x i ) i ∈ I (x_i)_{i \in I} ( x i ) i ∈ I ,是L L L 超过K K K 的分离超越基,那么家庭( d x i ) i ∈ I (dx_i)_{i \in I} ( d x i ) i ∈ I ,就是向量空间Ω K ( L ) \Omega_K(L) Ω K ( L ) 超过L L L 的基。如果 L L L 是 K K K 的有限生成的可分扩张,则逆命题成立。
引用了 2 · 被以下引用 1 引用了 推论 1 , 推出 2
被以下引用 推出
将M = K ( x i ) i ∈ I M = K(x_i)_{i \in I} M = K ( x i ) i ∈ I 代入Ω K ( L ) \Omega_K(L) Ω K ( L ) ,并用Ω K ( M ) ⊗ M L \Omega_K(M) \otimes_M L Ω K ( M ) ⊗ M L 的α \alpha α 典范映射表示。如果( x i ) i ∈ I (x_i)_{i \in I} ( x i ) i ∈ I 是L L L 在K K K 上的分离超越基,则家庭( d M / K x i ) i ∈ I (d_{M/K} x_i)_{i \in I} ( d M / K x i ) i ∈ I ,是向量M M M -空间Ω K ( M ) \Omega_K(M) Ω K ( M ) 的基(V V V , p. 128,命题 3),α \alpha α 是向量 L L L 空间的同构,因为 L L L 是代数且可在 M M M 上分离(V V V 、p. 130,Cor.2)。从α ( d M / K x i ⊗ 1 ) = d L / K x i \alpha(d_{M/K} x_i \otimes 1) = d_{L/K} x_i α ( d M / K x i ⊗ 1 ) = d L / K x i 开始,族( d L / K x i ) i ∈ I (d_{L/K} x_i)_{i \in I} ( d L / K x i ) i ∈ I 因此是Ω K ( L ) \Omega_K(L) Ω K ( L ) 的基超过L L L 。
相反,假设L L L 是K K K 的可分离有限生成的扩张,并且族( d L / K x i ) i ∈ I (d_{L/K} x_i)_{i \in I} ( d L / K x i ) i ∈ I 是向量空间Ω K ( L ) \Omega_K(L) Ω K ( L ) 在L L L 上的基。由科. V V V 、p. 134的1,L L L 对K K K 的超越次数等于Ω K ( L ) \Omega_K(L) Ω K ( L ) 对L L L 的维数,因此是I I I 的基数。从正合序列( E K , M , L ) (E_{K,M,L}) ( E K , M , L ) (V V V ,p. 128)我们有Ω M ( L ) = 0 \Omega_M(L) = 0 Ω M ( L ) = 0 ;因为L L L 是M M M 的有限生成的扩张,Cor。 V V V 、p. 135 的 2 表明 L L L 是代数且在 M = K ( x i ) i ∈ I M = K(x_i)_{i \in I} M = K ( x i ) i ∈ I 上可分;由于L L L 对K K K 的超越次数是有限的并且等于I I I 的基数,因此族( x i ) i ∈ I (x_i)_{i \in I} ( x i ) i ∈ I 是L L L 对K K K 的超越基(V V V , p. 110,Cor.1)。
令L L L 为K K K 的可分离有限生成扩张,并令S S S 为L L L 的子集,使得L = K ( S ) L = K(S) L = K ( S ) 。那么存在L L L 对K K K 的分离超越基B B B ,包含在S S S 中。
引用了 1 · 被以下引用 1 引用了 定理 5
被以下引用 命题 5
由于Ω K ( L ) \Omega_K(L) Ω K ( L ) 是由元素与S S S 的微分生成的,因此存在S S S 的s s s 元素x 1 , … , x s x_1, \ldots, x_s x 1 , … , x s ,使得( d x 1 , … , d x s ) (dx_1, \ldots, dx_s) ( d x 1 , … , d x s ) 是Ω K ( L ) \Omega_K(L) Ω K ( L ) 的基 L L L 。现在应用 Th 就足够了。 5.
足以证明对于 M 的每个有限子集 S,L ( S ) L(S) L ( S ) 在 L 上是可分的(V,p. 122,命题 8)。令S为M的有限子集。由于域K ( S ) K(S) K ( S ) 可在K上分离,因此它具有分离超越基B(Th.5的Cor.)。由于L和M在K上的代数不相交的,B是L ( B ) L(B) L ( B ) 在L上的超越基(V,p. 113,命题12)。此外,S 的每个元素都是代数且在 K ( B ) K(B) K ( B ) 上可分,因此在 L ( B ) L(B) L ( B ) 上(V,p. 39,Cor. 2)。我们推论(V,p. 39,命题 6)L ( S ) = L ( B ) ( S ) L(S) = L(B)(S) L ( S ) = L ( B ) ( S ) 是代数且在 L ( B ) L(B) L ( B ) 上可分,因此 L ( S ) L(S) L ( S ) 在 L 上可分。
— *如果 L 和 M 是可分扩张,在 K 上代数不相交的,则域 K ( L ∪ M ) K(L \cup M) K ( L ∪ M ) 在 K 上可分。
引用了 2 引用了 命题 9, V § 15 , 命题 5
因为 K ( L ∪ M ) = L ( M ) K(L \cup M) = L(M) K ( L ∪ M ) = L ( M ) 可以通过命题 5 在 L 上分离(因为 M 可以在 K 上分离),并且 L 可以在 K 上分离,从而的推论(V、p. 122、命题 9)。
假设扩张L和M在代数上不相交的在命题5及其推论中是不可或缺的。 令 K 为特征 p ≠ 0 p \neq 0 p = 0 的不完美域和形式 K ( x , a ) K(x, a) K ( x , a ) 的 E 扩张,其中 x 超越 K 且在 K 上高度为 1 的 p 根式;输入L = K ( x ) L = K(x) L = K ( x ) 和M = K ( x + a ) M = K(x + a) M = K ( x + a ) 。 那么x + a x + a x + a 是K上的超越(如果不是,x = ( x + a ) − a x = (x + a) - a x = ( x + a ) − a 将是K上的代数)并且域L和M在K上可分。 然而,K ( L ∪ M ) = K ( x , a ) K(L \cup M) = K(x, a) K ( L ∪ M ) = K ( x , a ) 是次数 p p p 在 L = K ( x ) L = K(x) L = K ( x ) 上的 p 根式,并且在 L 上不可分,在 K 上也不可分。
习题
参见习题为 § 16 。