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千葉大学 理学研究科 基盤理学専攻 数学・情報数理学コース 2014年8月実施 専門 B2

Author​

祭音Myyura (co-authored with GPT 6 Astra)

Description​

RR を可換 Noether 環、II をそのイデアルとし、I:Rx={a∈R:ax∈I}I:_Rx=\{a\in R:ax\in I\} と定める。

(1) I:RxI:_Rx がイデアルであることを示せ。

(2) I:RxnI:_Rx^n と I:Rxn+1I:_Rx^{n+1} の包含関係を答えよ。

(3) 十分大きな nn について両者が等しくなることを示せ。

(4) I=Q1∩⋯∩QrI=Q_1\cap\cdots\cap Q_r を準素分解とし、

Pi=Qi={a∈R:am∈Qi となる正整数 m が存在する}P_i=\sqrt{Q_i}=\{a\in R:a^m\in Q_i\text{ となる正整数 }m\text{ が存在する}\}

とおく。x∈P1x\in P_1 かつ x∉P2∪⋯∪Prx\notin P_2\cup\cdots\cup P_r のとき、十分大きな nn について I:RxnI:_Rx^n の準素分解を与えよ。

ここで、真のイデアル QQ が準素であるとは、ab∈Q,a∉Qab\in Q,a\notin Q ならば、ある正整数 mm について bm∈Qb^m\in Q となることをいう。

题目描述​

设 RR 为交换 Noether 环,II 为理想,定义 I:Rx={a:ax∈I}I:_Rx=\{a:ax\in I\}。

(1) 证明 I:RxI:_Rx 是理想。

(2) 比较 I:RxnI:_Rx^n 与 I:Rxn+1I:_Rx^{n+1} 的包含关系。

(3) 证明充分大的 nn 时两者相等。

(4) 若 I=Q1∩⋯∩QrI=Q_1\cap\cdots\cap Q_r 是准素分解,Pi=QiP_i=\sqrt{Q_i},且 x∈P1x\in P_1、x∉P2∪⋯∪Prx\notin P_2\cup\cdots\cup P_r,求充分大的 nn 时 I:RxnI:_Rx^n 的准素分解。

准素理想的定义:真理想 QQ 满足,ab∈Qab\in Q 且 a∉Qa\notin Q 时,存在正整数 mm 使 bm∈Qb^m\in Q。

Kai​

(1)​

0∈I:Rx0\in I:_Rx。a,b∈I:Rxa,b\in I:_Rx、r∈Rr\in R なら

(a−b)x=ax−bx∈I,(ra)x=r(ax)∈I.(a-b)x=ax-bx\in I,\qquad (ra)x=r(ax)\in I.

よってイデアルである。

(2)​

axn∈Iax^n\in I なら axn+1=x(axn)∈Iax^{n+1}=x(ax^n)\in I なので

I:Rxn⊂I:Rxn+1.I:_Rx^n\subset I:_Rx^{n+1}.

(3)​

これらはイデアルの昇鎖をなす。Noether 性よりある NN 以降で安定するので、n≥Nn\ge N なら I:Rxn=I:Rxn+1I:_Rx^n=I:_Rx^{n+1}。

(4)​

x∈Q1x\in\sqrt{Q_1} より、ある NN について xN∈Q1x^N\in Q_1。したがって n≥Nn\ge N では Q1:Rxn=RQ_1:_Rx^n=R。

i≥2i\ge2 について、axn∈Qiax^n\in Q_i かつ a∉Qia\notin Q_i なら準素性から xnm∈Qix^{nm}\in Q_i となる mm が存在し、x∈Pix\in P_i となって矛盾する。よって Qi:Rxn=QiQ_i:_Rx^n=Q_i。

コロン演算は有限共通部分と可換なので

I:Rxn=⋂i=1r(Qi:Rxn)=Q2∩⋯∩Qr(n≥N).I:_Rx^n=\bigcap_{i=1}^r(Q_i:_Rx^n)=Q_2\cap\cdots\cap Q_r\qquad(n\ge N).

これが求める準素分解である。r=1r=1 の場合は空の共通部分を RR と読む。