在数学中,更具体地在
抽象代数领域被称为环论。诺特环(Noetherian ring)是
抽象代数中一类满足升链条件的
环。
希尔伯特(Hilbert)首先在研究
不变量理论时证明了多项式环的每个理想都是有限生成的,随后德国数学家
埃米·诺特(Emmy Noether)从中提炼出升链条件,诺特环由此命名。
定义
诺特环是一个满足
理想的升链条件的环;也就是说,给予任何理想的链:
存在n,使得:
将上述定义中的理想代换为左理想或右理想,可以类似地定义左诺特环与右诺特环。
性质
诺特环的理想为准素理想的有限交。
若
交换幺环R的所有理想都为有限生成的,则R为诺特环。
任何交替的
主理想环都是诺特环,因为这样一个环的每个理想都是由一个元产生的。特别是,每个
主理想整环和每个
欧几里得整环都是诺特环。
戴德金域是诺特环,因为每个理想都由最多两个元生成。 “Noetherian”来自于Krull-Akizuki定理。发电机数量的范围是福斯特 - 天鹅定理(或基本环论)的推论。
希尔伯特基定理:如果R是诺特环,则单元
多项式环R[X]是诺特环。通过
归纳法,n元多项式环R[X1,...,Xn]是一个诺特环。此外,单元
形式幂级数环R[[X]]是诺特环。
如果R是诺特环,而I是双边理想,那么
商环R/I也是诺特环。换句话说,一个诺特环的任何一个弹性环同态的像是诺特环。
在交换性的诺特环上的每个有限生成的交换代数是诺特环。 (从以前的两个属性开始)
A是左(右)诺特环当且仅当A在自己的左乘法下形成一个左(右)
诺特模。
Akizuki-Hopkins-Levitzki定理的结果是每个左
阿廷环都是诺特环。另一个后果是,左阿廷环是左诺特环,如果且只有左阿廷环。具有“右”和“左”的类似语句互换也是如此。
一个左诺特环是相干的,左诺特域是一个左侧的矿石域。
当且仅当内射(左/右)模的每个直和是内射的,则是(左/右)诺特环。每个内射模可以分解为不可分的内射模的直和。
在一个交换诺特环中,只有极少数的理想。
在诺特整环R中,每个元都可以被分解为
不可约元素。因此,如果另外不可约元是
素元,则R是唯一因子分解域。
特征
对于非交换环R,有必要区分三个非常相似的概念:
1.如果R满足左理想的升链条件,则R为左诺特环。
2.如果R满足右理想的升链条件,则R是右诺特环。
3.如果R同时是左和右诺特环,则R是诺特环。
对于
交换环,这三个概念重合,但一般来说它们是不同的。存在是左诺特环而不是右诺特环的环,反之亦然。
还有另外一个等同的定义,我们给左Noetherian环R一个定义:
1.在R中的每个左边的理想I有限生成,即在I中存在元素a1,...,an,使得I = Ra1 + ... + Ran。
2.每个非空集合的左边理想,通过包含部分排序,具有关于集合包含的最大元素。
类似的结果适用于右诺特环。
交换环R是诺特环,则R的每个理想都是有限生成的。
背景
在数学中,更具体地在
抽象代数领域被称为环论。诺特环(Noetherian ring)是
抽象代数中一类满足升链条件的
环。
希尔伯特首先在研究
不变量理论时证明了多项式环的每个理想都是有限生成的,随后德国数学家
埃米·诺特(Emmy Noether)从中提炼出升链条件,诺特环由此命名。
艾美奖环以艾美·诺特(Emmy Noether)命名。由于它在简化环的理想结构中起着重要的作用,在交换和非交换环理论中,Noetherian环的概念是至关重要的。 例如,整数环和场上的多项式环都是Noetherian环,因此,诸如Lasker-Noether定理,Krull交集定理和希尔伯特基础定理这样的定理成立。 此外,如果一个环是Noetherian,那么它满足主要理想的下降链条件。 这个属性暗示了从Krull维度的概念开始的Noetherian环的深度的维度理论。
举例
1.整数环Z是一个诺特环,这个事实在通常的证据中被利用,每个非单位整数都可以被至少一个素数整除,尽管它通常被称为“每个非空的整数集合具有关于可分割性的最小元素”。
2.有限维代数g的
包络代数U是左和右诺特环,这是因为U的相关分次环是Sym(g)的商,是一个域上的
多项式环;因此,是一个诺特环。
3.整数或一个字段中有限多个变量的多项式环。
非诺特环往往(在某种意义上)非常大。以下是非诺特环的一些例子:
1.无限多个变量X1,X2,X3等中的多项式环,理想(X1),(X1,X2),(X1,X2,X3)等的序列是上升的,不会终止。
2.代数整数的环不是诺特环。例如,它包含无限上升的主要理想链:(2),(21/2),(21/4),(21/8),...
3.从实数到实数的连续函数的环不是诺特环:令In是所有连续函数f的理想,使得对于所有x≥n,f(x)= 0。理想I0,I1,I2等的序列是不终止的上升链。
4.
稳定同伦群的球体不是诺特环。然而,非诺特环可以是诺特环的
子环。由于任何一个整环都是一个子域,任何不是诺特环的整环都是一个例子。给一个不那么琐碎的例子,
5.在域k上由x和y / xn生成的有理函数环是只有两个变量的域k(x,y)的子环。
事实上,有一些环是左诺特,但没有右诺特,所以一个人必须小心测量一个环的“大小”这样。例如,如果L是与Z同构的的亚组,则R是从到自身满足f(L)⊂L的同态的环。选择一个基,我们可以描述相同的环R:
这个环是左诺特,但不会右诺特;由a = 0和γ= 0的元素组成的子集I⊂R是没有有限生成的左R模的左理想。
如果R是左诺特环S的交换子环,S作为左R模有限生成,则R是诺特环。(在S是可交换的特殊情况下,这被称为Eakin定理)然而,如果R不可交换,则不是这样:前一段的R环是左诺特环S = Hom(, ),S作为左R模有限生成,但R不是诺特环。
唯一因子分解整环不一定是一个诺特环。 它确实满足一个较弱的条件:主理想的升链条件。
估值环不是诺特环,除非它是主理想整环。 它给出了代数几何自然产生的环,但不是诺特环的例子。
ℂ为诺特环,故多项式环ℂ[x1,...,xn]为诺特环。
主分解
在整数的环Z中,对于某个整数n,任意的理想是(n)的形式(其中(n)表示n的整数倍数的集合)。如果n是非零,并且既不是1也不是-1,通过
算术基本定理,存在素数和正整数,与。在这种情况下,理想(n)可以写成理想的交点;也就是说,。这被称为理想(n)的主要分解。
一般来说,如果Q是左的,并且每当xy∈Q,则某个正整数n的x∈Q或yn∈Q,则认为环的理想Q是主要的。在Z中,主理想恰恰是形式()的理想,其中p是素数,e是正整数。因此,(n)的主分解对应于表示(n)作为有限许多主理想的交点。
由于算术的基本定理应用于非零整数n,既不是1也不是-1,也表示了,对于和为正,n(n)的主要分解基本上是唯一的。
由于上述所有原因,以下定理被称为拉斯克 - 诺特定理,可以被看作是算术基本定理的某种泛化:
Lasker-Noether定理。让R成为一个可交换的Noetherian环,让我成为R的理想。然后我可以写成有限的许多主要理想与不同的自由基的交集;那是:
对于i≠j,所有i的Qi为主,Rad(Qi)≠Rad(Qj)。 此外,如果:
是对于i≠j,Rad(Pi)≠Rad(Pj)的I的分解,并且I的两个分解都是非冗余的(意味着{Q1,...,Qt}或{P1,...的适当子集 ,Pk}产生一个相等于I),t = k和(在可能重新编号Qi之后)的交点Rad(Qi)= Rad(Pi)。
对于I的任何主要分解,即集合{Rad(Q1),...,Rad(Qt)}由Lasker-Noether定理保持不变。