考虑准素分解
, 即
,而 中已经证明
的不可约分支就是极小素理想对应的
(其实无非Zariski拓扑定义),欲证之结论无非 的重述。
则 。
考虑到 而即知这是一个reduced的极小准素分解, 与 isolated而 embedded。
用Urysohn很容易证明如果 是 中的素理想,则
有唯一公共零点(也就是包含于唯一的极大理想 ,极大理想皆形如
(或者是公共零点存在)由compact保证,而 与
两两不同(也就是公共零点唯一)由Urysohn保证),从而任何 中准素理想有唯一公共零点。现在由于
无穷,如果
有准素分解,也就是可以写作有限多准素理想的交,,那么取一个不是任何 公共零点的 ,每个 中取 ,那么
,然而 矛盾。
(i) 显然。
(ii) 是整环。
(iii) 在 中
,则如果 非零,按 第三问知存在 使得 , ,于是按 准素性 的每个分量 都有一个幂次属于 (也就是
),再由同一道题第二问知
接幂零推出 幂零,即得证
准素性。
(iv) 由
第二问,考虑
知
。
(v) 假设素理想 ,则 ,然而 是 的极小素理想,从而 ,但 。
显然是素理想。假设 ,如果 皆非零则必须都属于 (否则取 中不只含
的项中字典序最大的两个乘积),从而由于 ,如果 都不属于
,也就是次数最小项次数小于 ,那么
都必须常数项为零,也就是属于
,因此 准素。
如果 是零因子则显然 ,反过来,假设对某个 有 ,在
中考虑则只需证明极小素理想元素皆零因子,从而存在某个 , 零化 。如果 是极小素理想,则 在 中的扩张正是 (因为是唯一素理想),其中元素皆在
中幂零,也就是对
,存在存在 使 ,取极小的 则 被 零化,从而是零因子。
在 中,考虑到 即可。
假若 有准素分解,取 , 是包含某个
的极小素理想,$(0)=_{i=1}n _i $ ,则
,于是由 知 ,由极小性 。
(i) 中元素被
中元素零化,按素理想定义一定属于 。
(ii) : 如果 是极小素理想,则 在 中的扩张正是 (因为是唯一素理想),其中元素皆在
中幂零,也就是对
,存在存在 使 ,由是 。: 如果
,则任意 中元素在
中的像幂零,于是知
中
是nilradical从而是唯一素理想,因此 为 的极小素理想。
(iii)
意味着 被某个
中元素零化,从而 。
(iv) 如果 ,考虑包含 的极小素理想 , 中元素均不零化 ,从而 。