Skip to content

定义Definition

准素理想

Primary ideal

准素理想允许商环有幂零零因子,却不允许非幂零零因子;通过厚直线与嵌入点反例区分素性、准素性与根为素。

形式陈述 ​

设 R 为交换含幺环。真理想 Q⊊R 称为准素理想,若

ab∈Q,a∉Q⟹bn∈Q 对某个 n≥1.

幂次 n 可以依赖 a,b。与素理想相比,结论从“一个因子已经落入理想”放宽为“一个因子的某次幂落入理想”。

等价地,非零商环 R/Q 中每个零因子都是幂零元:若 a¯≠0 而 a¯b¯=0,准素条件迫使 b¯n=0;反向将这句话提升回 R 即得原定义。这里把 0 也视为零因子不影响结论。

准素理想的根 p=Q 一定是素理想。若 ab∈Q 且 a∉Q,取 m 使 ambm∈Q,此时 am∉Q,准素性给出 bmn∈Q,因此 b∈Q。称 Q 为 p-准素理想。

直觉

素理想商掉以后没有非零零因子,对应一块不可约且没有幂零厚度的基本结构。准素理想允许在这块结构上留下有限幂次才能消失的厚度,但零因子必须来自这种幂零现象。

因此,“底层零点集合不可约”只是准素性的一个必要影子。它只看到根理想为素;如果零因子还携带藏在更小区域中的额外结构,就可能不准素。下面的 xy=0 反例将直接展示这个区别。

例子与边界

一个加厚的点 ​

在 R=k[x,y] 中取 Q=(x2,y)。商环为

R/Q≅k[ε]/(ε2),ε=x¯.

每个元素唯一写成 a+bε。若 a≠0,它的逆为

a−1−ba−2ε,

因为相乘的常数项为 1、一次项抵消、二次项为零。若 a=0,则 (bε)2=0。所以非单位全为幂零元,所有零因子也幂零,Q 是 (x,y)-准素理想。

它却不是任何 (x,y)n:当 n=1 时,x 属于 (x,y) 却不属于 Q;当 n≥2 时,一次项 y 不属于 (x,y)n,却属于 Q。准素理想可类比素数幂,但不能直接定义成素理想的幂。

一个沿整条线的厚度 ​

取 Q=(x2)⊂k[x,y]。商环元素唯一写成 f(y)+xg(y)。若 f≠0 且

(f+xg)(r+xs)=0,

比较不含 x 与含一次 x 的系数,得到 fr=0、fs+gr=0。因为 k[y] 是整环,先有 r=0,再有 s=0,所以该元素不是零因子。若 f=0,元素平方为零。因此 Q 是 (x)-准素理想,其根并非极大理想。

根为素还不够 ​

现在取

I=(x2,xy).

其根仍为 (x):一方面 x2∈I,另一方面 I⊆(x) 且 (x) 素。然而

xy∈I,x∉I,yn∉I(n≥1),

所以 I 不准素。商环中 y¯ 杀死非零的 x¯,但 y¯ 自己不是幂零元,恰好违反准素商环的零因子条件。

几何上,x=0 仍是底层直线,但关系 yx¯=0 使额外的 x¯ 只在原点留下来;离开原点、使 y 可逆后,x¯ 被迫为零。准素分解会把这条线与嵌入的原点结构分开描述。

推论与应用

若 Q 是极大理想,则 Q 必准素。因为 R/Q 的唯一素理想是其幂零根,也就是唯一极大理想;每个不在它里面的元素都是单位,所以零因子只能是幂零元。这与前面根仅为一般素理想的反例不冲突。

在 Noether 环中,还存在统一整数 N 使 (Q)N⊆Q:为根理想选有限个生成元,对各自落入 Q 的幂次作计数即可。但这个包含式本身在根非极大时不等价于准素性;上面的 I 也包含 (x)2。

研究准素理想时,可靠的检查顺序是:先确认真理想,再确定根,最后验证乘积条件或商环零因子条件。只完成第二步,不能宣布已经找到一个准素分量。

参考资料
  • M. F. Atiyah、I. G. Macdonald,Introduction to Commutative Algebra,Ch. 4,准素定义、Propositions 4.1–4.2 及例子;Ch. 7,Proposition 7.14 与 Corollary 7.16。
关系图谱12 个相邻概念 · 3 类关系

拖动节点调整位置。

显示关系

显示:依赖

  1. 前置三跳
  2. 前置二跳
  3. 前置一跳
  4. 当前条目
  5. 后续一跳
  6. 后续二跳
  7. 后续三跳
文字版关系按与当前条目的最短距离分组
分类位置

上位 / 更一般

下位 / 直接特例

暂未标注直接特例。

类型化关系