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Noether 环

Noetherian ring

每个理想有限生成,等价地理想升链最终稳定的环。

条目类型
定义

形式陈述

交换含幺环 R 称为 Noether 环,若每个理想都有限生成。以下条件等价:

  1. 每个理想有限生成;
  2. 任意升链 I1I2 最终稳定;
  3. 任意非空理想族含有包含极大元。 商环与局部化保持Noether 性;Hilbert 基定理断言若 R Noether,则 R[x1,,xn] 也Noether。有限生成 R-模的子模在 Noether 环上有限生成。此处采用交换环定义;非交换环必须区分左 Noether 与右 Noether。
直觉

Noether 性禁止理想不断出现真正新生成方向:任何无限累积最终都已由有限阶段的数据控制。Noether 条件排除理想无限地严格增长,等价地说每个理想都能由有限多个元素生成。它不是说环本身有限,而是说任何代数约束最终都由有限子集控制。这个有限性使归纳论证、分解过程和算法消元能够在有限数据上收束。

例子与边界

域、Z 和任意域上的有限变量多项式环都是 Noether 环。无限变量多项式环 F[x1,x2,] 不是,因为理想链 (x1)(x1,x2) 不稳定。Noether 不表示环有限,也不表示每个理想由一个元素生成;F[x,y] Noether 但 (x,y) 非主。子环不一定继承 Noether 性,任意无限直积也常失败。下降链条件属于 Artin 性,不应与升链条件混淆。证明某个特定升链稳定不足以证明环 Noether,需对全部理想链成立。有限环自动是 Noether 环,因为理想总数有限;例如Z/12Z 虽有零因子,任意理想升链仍必停止。又因 Noether 性对商环保持,

k[x,y]/(xy)

也是 Noether 环,尽管其中 x¯y¯=0。这些例子说明 Noether 性控制的是理想能否有限生成,而不是环是否为整环、约化环或 PID。相反,无限变量多项式环中的理想 (x1,x2,) 无法由有限个元素生成,正好暴露失败。

推论与应用

Noether 性保证代数几何中的方程组和模关系可有限描述,并支撑主分解、维数理论及有限算法终止。理想有限生成与升链条件的等价是 Noether 理论的核心。多项式环上的 Hilbert 基定理支撑 Gröbner 基、代数簇分解和模的有限表示;Noether 归纳也是交换代数中常用的证明机制。

参考资料
  • M. F. Atiyah and I. G. Macdonald, Introduction to Commutative Algebra, Addison-Wesley, 1969,Chs. 6–7, Noetherian rings, modules, and Hilbert basis theorem。
  • Serge Lang, Algebra, revised 3rd ed., Springer, 2002,Part II, ascending chain condition and finite generation。
关系图谱7 个相邻概念 · 1 类关系

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