Notes on Atiyah's Commutative Algebra 4

考虑准素分解 ,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。

考虑到 即知这是一个reduced的极小准素分解, isolated而 embedded。

用Urysohn很容易证明如果 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 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 ,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
(v) 假设素理想 ,则 ,然而 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 ,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 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 零化,从而是零因子。
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 ,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 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 是nilradical从而是唯一素理想,因此 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