9
$\开始组$

Krull的高度定理指出,在Noetherian局部环$(a,mathfrak m)$中,对于任何$f\inmathfrak-m$,包含$(f)$的最小素理想至多为$1$。

这是一个非常几何的说法,本质上是说超曲面最多可以减少一个维度。然而,我从未见过几何动机的证明。我所看到的所有证据基本上都充斥着主要理想的象征性力量,这对我来说似乎很特别/没有动力。

当然,几何语句应该有几何证明!

有人用几何的方法来理解为什么这个定理应该是真的吗?或者标准证明和符号能力在几何上发生了什么?

$\端组$
4
  • 2
    $\开始组$ Stacks Project中的证据堆栈.math.columbia.edu/tag/00KD使用定义理想概念、希尔伯特多项式和克鲁尔维数之间的相互作用。我认为使用希尔伯特多项式是非常几何的。当然,这并不是一个完全的几何证明。 $\端组$ 评论 2018年7月13日20:03
  • 1
    $\开始组$ 交换代数对代数几何来说就像微积分对微分几何一样。AG中的一些“几何”语句依赖CA,就像DG中的某些“几何”声明依赖微积分一样。 $\端组$ 评论 2018年7月13日22:48
  • $\开始组$ 此外,如果放弃诺特假设,$(f)$上的最小素数实际上可以有无限的克鲁尔维数!我不知道这说明了什么关于证明背后的几何。。。 $\端组$ 评论 2018年7月13日22:49
  • $\开始组$ @R.vanDobbendeBruyn,我认为这个结果是“反几何”的,因为它告诉你Noether规范化不能推广到与一般投影有限性有关的通常几何问题太远的地方。 $\端组$ 评论 2018年7月14日17:44

2个答案2

重置为默认值
11
$\开始组$

当$a$是一个变量时,Anon的答案给出了一个漂亮的几何证明。下面我试图给出一些常用代数证明的几何解释。

首先是一个免责声明:我不是代数学家,所以下面的解释将是一个学习者的观点,可能是从分析的角度来看的,因此对专家来说可能显得很特殊。

我将从解释证据中使用的两个关键成分开始。

1.象征力量

让$\frak p$成为$a$的最佳理想。我认为本地化$A{\frakp}$捕获了函数在$V({\frak p})$的泛型点附近的行为。为了理解我的意思,以$A=k[x,y]/(xy,y^2)$和${\frakp}=(y)$为例。从几何角度来看,$Spec A$是$x$-轴加上原点处2阶的模糊数,而$V({\frak p})$只是$x$轴。现在看看A$中的$y\。我们有$y$在$A$中为非零,但在$A{\frak p}$中变为零(其中$y=xy/x=0$)。几何解释是,对于任何$x_0\neq0$,$y$确实在$(x_0,0)$的邻域上为零,因为在该点附近没有模糊。$A$中$y\neq0$的唯一原因是它只在原点附近消失到1阶,而原点(2阶)的fuzz捕捉到了它。但这发生在$V({\frak p})$(所谓的嵌入素数),所以行为不是泛型的(在这个词的口语意义上),所以我们仍然可以说$y$在$V({\frak p})$的泛型点的邻域上消失,这解释了为什么它在$a_{\frak p}$中消失。

概括一下这个例子,如果我们取$a=k[x,y]/(xy^n,y^{n+1})$,我们会看到$Spec a$是$x$-轴,重数为$n$(换句话说,在$y$方向上有$n$级的fuzz),加上原点处$y$向$n+1$级的一些fuzz。再次让${\frak p}=(y)$。然后${\frakp}^{(m)}$(符号幂)由函数组成,这些函数在$V({\frakp})$的泛型点消失为$m$。因此,对于$m<n$,${frakp}^{(m)}=(y^m)$,而对于所有$m\gen$,则${frak p}^}=(y^n)$。事实上,$y^n$只在原点附近消失以订购$n$并不重要,因为原点只是一个单点,对于$V({\frakp})$来说不够通用。

2.中山引理

OP没有问这个问题,但由于这个引理在证明中经常使用,我也会尝试从几何角度解释它。设$(A,{\frakm})$是局部环,$m$是有限生成的$R$模。我认为$A$是原点邻域上全纯函数的萌芽,$M$是该邻域上某种全纯向量丛。Nakayama引理的条件是$M={frakm}M$。通过迭代,我们得到任意$n\in\mathbbN$的$M={\frakm}^nM$。这意味着$M$的所有部分在原点附近消失为任意高阶。通过全纯启发式,$M$的所有部分都相同地消失,因此$M=0$。

现在我们来看看克鲁尔主理想定理的实际证明,例如,在这里.

通过标准约简,我们可以假设$(A,\frak m)$是一个局部域,$f\neq0$具有最小素理想$\frak m$。假设$\frakm$中包含一个素理想$\frakp$,我们的目的是证明${\frakp}=(0)$。

考虑$V(f)$。由于$\frak m$是$A$的最大理想,同时$f$的最小素理想,$V(f)$包含一个(模式理论)点,即$\frak-m$本身(用代数术语来说,$A/(f)美元是Artian局部环),加上围绕该点的有限阶fuzz。考虑符号幂${\frak p}^{(n)}$,即在$V({\frak p})$的泛型点消失到至少$n$阶的函数的理想。然后${frakp}^{(n)}|_{V(f)}$(代数上这是$A/(f)$中的理想${frak p}^}(n。$n$越大,它可能包含的模糊性就越大。由于$\frakm$周围fuzz的总阶数是有限的,对于$n\gg1$,${\frakp}^{(n)}|_{V(f)}$中包含的fuzz阶数不会改变(这是Artian环的DCC属性。)用代数表示,这等于${\Frakp}^{。

现在取$x\in{\frakp}^{(n)}$。然后$x$至少消失以在$V({\frak p})$上通用地订购$n$,但我们可以写$x=y+fr$,其中$y$至少消失以便在$V。但是$\frak p$不是$V(f)$中的一个点(它的唯一点是$\frak-m$),所以$f|_{V({frak p})}\neq0$。由于$V({\frak p})$是不可约的,因此$f$在$V({\frak p})$上一般不会消失到任何阶。因此,$r$至少消失,以便在$V({\frak p})$上通用地订购$n$。回到代数,我们得到了${\frakp}^{(n)}={\frackp}^}{(n+1)}+f{\frak p}^[n)}$。

现在我们考虑模块${\frakp}^{(n)}/{\frackp}^}(n+1)}$。上述标识表明,此模块中的每个元素都是$f$的倍数。通过迭代,我们知道对于所有$m\in\mathbb N$,每个元素都是$f^m$的倍数。由于$f$在$\frakm$处消失,${\frakp}^{(n)}/{\frak p}^}{(n+1)}$中的每个元素在$\fram$处消失为任意高位。根据Nakayama引理,模完全消失,因此${frakp}^{(n)}={frakp2}^{(n+1)}$。

现在转到本地化$A_{\frakp}$,也就是说,我们忘记了函数在$V({\frak p})$的特定点上的行为,而只考虑它在$V的一般点附近的行为。由于坐标环考虑了一般行为,因此没有必要为了符号力量的本地化而重申它。因此,${\frakp}^{(n)}A{\frak p}={\frak-p}^nA{\frack-p}$,它对于$n\gg1$是静止的。然后${\frak p}^nA_{\frak p}$中的任何元素都消失到$\frak p$附近的任意高阶。再次通过Nakayama引理,${frakp}^nA{frakp2}=(0)$。

总而言之,我必须使用一些代数(我之前的几何论证与我之前的观点有些矛盾。)因为$A$是一个域,本地化$A\到A_{frakp}$是内射的,所以$A$中的${frakp2}^n=(0)$。同样,因为$A$是一个域,所以${\frakp}=(0)$。

$\端组$
5
$\开始组$

对于一般的Noetherian局部环,可能不是,但在“几何情况”(代数变体)中,芒福德的红皮书I第7节(他将其归功于泰特)中有一个几何证明。

$\端组$
1
  • 2
    $\开始组$ 这个论证很好,也很简单:基本思想是,对于变量,我们可以使用Noether规范化来定义有限的满射映射$X\to\mathbbA^d$,其中$d=\dimX$。然后,这个映射下的超曲面$V(f)$的图像是$V(Norm(f))$,然后证明在$mathbb A^n$的情况下,主理想定理成立+有限surpjective映射保持维数。 $\端组$
    – 阿斯温
    评论 2018年7月16日19:57

你的答案

点击“发布您的答案”,即表示您同意我们的服务条款并确认您已阅读我们的隐私政策.

不是你想要的答案吗?浏览标记的其他问题问你自己的问题.