semi
local的例子有局部环的乘积和
如果放弃命题中 的有限性条件,则
(1) 有反例 , 而 ;(2) 有反例
, , ,这里 是第n个素数。
设 ,注意到
可逆 ,从而 有逆元 。
(i): 只需注意到 幂零,从而 被分解为可逆+幂零。现考虑 :假设 的逆为 ,则有 ,
等等,在第二个式子两侧同乘 得
,同乘 得 ,如此递归下去直至 ,而 可逆故 幂零。
为可逆元加幂零元,从而也是可逆元,因此递归可知 皆幂零。
(ii):类似的手段,证明 幂零于是
幂零。
(iii):取 最小的使 的 ,考虑到如果 使 ,则 ,从而 (否则 , 次数下降),于是 ,结合 知 。
(iv): :若 本原,只需考虑其系数环量组合为 的式子中分别关于 和 主元整理即可知 本原。 :模仿Gauss引理证明即可。若
分别本原,也就是 且 ,假若
并非本原,即其系数生成理想是真理想,则存在某个极大理想 包含它,从而对 ,在 中 但 ,矛盾。
没区别。
只需证如果 可逆对任意 成立,则 幂零。设 ,则 可逆,从而由 知 均幂零。
(i):显然。(ii): 幂零则 幂零,从而 幂零,如此递归即可证明
皆幂零。(iii):(i)的立即推论。(iv):由(iii), ,从而 ,于是 ,从而
是域,即知
极大。(v):考虑理想 。
只需证Jacobson根都幂零即可。设
可逆对任意 成立,如果 非幂零,则 中包含幂等元 ,而 可逆意味着存在 使得 ,从而同乘 得 ,则 ,矛盾。
对素理想 ,商环 是整环,而任何元素 的投影 为 的根,如果
非零则 从而可逆。因此 为域。
对一族下降素理想
,考虑 。对 ,每个 都至少包含
一者,从而至少有一个,假设是
被包含于无穷多 中,因而
。现在对全部素理想关于被包含关系应用Zorn引理即可。
:显然。 :考虑到包含 素理想和 的素理想一一对应,而 中 是其一切素理想的交。
(i)(ii):依题意 为素理想。对 ,若 不可逆则存在极大理想包含 ,和素理想唯一性矛盾。(ii)(iii):显然。(iii)(i):显然。
(i):考虑 。(ii):商环是整环, 意味着 或 。(iii):将布尔环类比为
,从而加法成为按位异或而乘法为与,容易注意到 应是 生成的理想。现在回到题目便是验证
,而事实上
,于是即得证结论。
和1.6没区别,考虑如果有非
的幂等元 ,那么有极大理想 包含 ,从而 是Jacobson,进而 可逆,矛盾。
只需证对有限情形, 是
中真理想。事实上归纳然后商掉
即可。
中极大元素的商环必是整环。
(iv):依
中论述
为包含
的一切素理想之交。
(v)、(vi):对理想
,已知
且
。此外
则
有开覆盖即
因此存在
和
的有限子集
使
,其中
而
。从而
(vii):显然有限多
的并拟紧。反过来
为若干
之并,从而取出有限覆盖即可。
(i)、(ii)、(iii):(iv):等于说 或 。
不可约等于说 且 ,则 ,即
且 ,则
,而这就是素性的定义。
(i):稠密开集依然稠密。(ii):不可约空间的包含升链之并不可约,因此可以应用Zorn引理。(iii):如果不闭那么取闭包会更大。
不可约意味着存在包含它的极大不可约子空间,故不可约子空间的并为
。Hausdorff空间中不可约集合无非单点。(iv):先证明 不可约当且仅当 素。事实上 即 ,
不可约即意味着
之一包含于 , 至少有一个等于
。于是至此 为极大不可约元即意味着 为极小素理想。
(i):
即
当且仅当
即
。(ii):
即
当且仅当
即
。(iii):考虑到
而
于是
。(iv):
为连续双射直接源于对应定理。现在考虑到
,因此
连续,故
是同胚。(v):(iii)。(iv):显然。(vii):
令 为只有第 个分量为 其余为 的元,对素理想 , 故 之一在 中。因此 中的素理想 具有形式,于是
,典范同构是显然的。现证明三个条件等的价性:
(i)(iii):假设 ,则 且 。现在存在 和 使 且
幂零。考虑环直积的结构,我们希望构造某个 且 ,如果存在这样的元素那么 两侧同乘 知 ,类似地 ,于是 。现在回到 的构造,令 ,则 , 是可逆元,因此 而 ,现在选取 和 使 即可。
(iii)(ii):注意到在 中, ,而对幂等元 ,
可以得到另一个环的单位元。回到问题,就是注意到对幂等元 , 容易验证同样是幂等元, 且 ,从而 。
(ii)(i):上面证过了。
注:此题中(i)推(iii)也可以通过如下引理得到
中的幂等元可以被提升为
中幂等元,这里
假设存在
,也就是
,那么由中国剩余定理从而直接得到一个幂等元。
(i):。(ii):。
(iii):假设 既开又闭。则
,考虑在上一题(i)推(iii)过程中选出的 ,实际上过程给出了 其中
为可逆元,从而一切包含
的素理想包含 从而包含 ,包含 的素理想包含 ,由于Boole环中 ,故
,同理 。
另证:依 , 拟紧,于是 闭集从而拟紧,又因为 是开集,所以它是有限多 的并,于是只需考虑(ii)。
(iv):只需证Hausdorff,而这是因为Boole环中素理想皆极大()。
除加法结合律外皆显然,而事实上利用分配律易证
,从而
反过来的验证和说明这两个对应关系互逆的证明同样循规蹈矩。
对Boole格 ,取其对应Boole环 ,则 为紧Hausdorff空间,且 即 意味着 。又因为 中理想皆radical,故 单,且 中已经证明了它满。
形式的零点定理等价于所谓弱零点定理,也就是 中极大理想 皆有
形式,事实上考虑 有
,取 有 从而 。
反过来如果弱零点定理成立,那么对真理想 和 ,考虑 中多项式
,则这些多项式无公共零点,从而存在
使得代入 便知 。
假若存在坐标环间的 -代数同态 ,取
,现在只需证明对应的多项式映射
是 到 的映射,从而自然诱导出的 就是 。事实上 把 拉回到 ,也就是对任意 都有 , 于是 。
我们也可以这么考虑:任何
一一对应于 中包含
的极大理想,也就是 中极大理想 。-代数同态 诱导出
满同态( 中就有一份
,从而自然是满射),于是对应某个极大理想 ,其中 。也就是说 把在 点处的取值拉回到在 点处取值,从而 把 打到 。