数学の原理を発見した (20ﾚｽ)
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5: １３２人目の素数さん [] 2025/06/09(月) 17:24:04.22 ID:qBe5NCNE(1/2) AAS
ためしに、ヒルベルトの基底定理を見てみる。
以下の補題を使う。
Lemma1:
ネーター環R上の有限生成加群はネーター加群
これの証明には以下の補題を使う。
Lemma2:
R加群の列
0 → M' → M → M'' → 0
が完全とすると、Mがネーター加群⇔M', M''がネーター加群。
これは簡単に示せる。
Lemma1の証明:
M = Σ_{i=1}^n R mi とする。nに関する機能法で示す。
n = 1のときは、M ～ R/ann(m1)なのでネーター。
n-1まで正しいと仮定する。
N = Σ_{i=1}^{n-1} R miとおくと、完全列
0 → N → M → M/N → 0
を得る。Nと、M/N ～ Rmn/N∩Rmnは仮定よりネーターなので、Lemma1よりMもネーター。□
6: １３２人目の素数さん [] 2025/06/09(月) 17:27:52.68 ID:qBe5NCNE(2/2) AAS
Theorem:
Rがネーター環⇒R[X]はネーター環
証明:
I⊂R[X]をイデアルとする。IがR[X]上有限生成であることを示す。
J⊂Rを、Iの多項式の最高次の係数になる元全体とする。JはRのイデアルになる。
Rはネーター環なので、Jはa1, ..., an∈Rで生成される。各i = 1, 2, ..., nに対して、aiを最高次の係数に持つIの元が存在するので、それをfi∈Iとおく。また、d = max{deg(fi)}とする。
f = bX^m + (低次の項)∈Iを任意の多項式とする。もし、m > dなら、b = Σri ai (ri∈R)の形だから、f - Σrifi X^(m-d)の次数はdより小さくなり、しかもIに入る。
つまり、R加群として
I = (R + RX + ... + RX^(d-1))∩I + ΣR[X] fi 。
(R + RX + ... + RX^(d-1))はネーター環R上有限生成なので、Lemma1よりネーター加群。よって、そのR部分化群(R + RX + ... + RX^(d-1))∩IもR上有限生成。その生成元とf1, ..., fnを合わせると、IのR[X]上の生成元になる。□
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