“弱形式依赖 Zariski 引理:若一个域是 $k$ 上的有限生成代数,那么它其实是 $k$ 的有限代数扩张;当 $k$ 代数闭时,只能等于 $k$。对极大理想 $\mathfrak m$,…”
形式陈述
设
若
每个极大理想都是素理想,因为域是整环。借助Zorn 引理,还能证明非零含幺交换环中的每个真理想都包含于某个极大理想。
直觉
极大理想是还能保持非零商环的最大可压缩部分。再加入任何不在其中的元素,生成的理想就会成为全环;翻译到商环,这恰好表示每个非零剩余类都有逆元。因此“极大”说的是理想包含偏序中的极值,不是理想含有最多元素。
例子与边界
在
在
在高斯整数环
给出同构
在商环
对保幺同态
推论与应用
商环
素理想记录商环中的消去律,极大理想进一步给出域值。代数闭域上的 Hilbert 零点定理正是利用这一点,把有限型代数的极大理想识别为方程组的坐标点。
参考资料
- M. F. Atiyah and I. G. Macdonald, Introduction to Commutative Algebra, Addison-Wesley, 1969,Chs. 1–2, maximal ideals and residue fields。
- Serge Lang, Algebra, revised 3rd ed., Springer, 2002,Part II, maximal ideals and quotient fields。