在数学 中,特别是交换代数 中,分式理想 的概念是在对整环 的研究中所引入的,并且在戴德金整环 的研究中得到丰富。类似于通过给整数 引入分母 而产生了分数 ,在整环中,分式理想 可认为是为理想引入了在某种意义上 [来源请求] 的分母。在特定上下文中,为了有所区别,环的普通理想 常被强调为整理想 。
定义和基本结论
设
R
{\displaystyle R}
是一个整环,
K
{\displaystyle K}
是其分式域 。
R
{\displaystyle R}
的分式理想定义为
K
{\displaystyle K}
的一个
R
{\displaystyle R}
-子模
I
{\displaystyle I}
,使得存在一个非零的
r
∈
R
{\displaystyle r\in R}
,满足
r
I
⊂
R
{\displaystyle rI\subset R}
。
r
{\displaystyle r}
可以被认为是子模
I
{\displaystyle I}
的“分母”,如果一个分式理想可由
K
{\displaystyle K}
的单个元素生成,则称为主分式理想 。分式理想
I
{\displaystyle I}
包含于
R
{\displaystyle R}
,当且仅当
I
{\displaystyle I}
是
R
{\displaystyle R}
的整理想。
给定整环
R
{\displaystyle R}
,
R
{\displaystyle R}
的一个分式理想
I
{\displaystyle I}
被称为是可逆的,如果存在另一个分式理想
J
{\displaystyle J}
,使得
I
J
=
R
{\displaystyle IJ=R}
。(这里,
I
J
=
{
a
1
b
1
+
a
2
b
2
+
⋯
+
a
n
b
n
:
a
i
∈
I
,
b
i
∈
J
,
n
=
0
,
1
,
2
,
…
}
{\displaystyle IJ=\{a_{1}b_{1}+a_{2}b_{2}+\dots +a_{n}b_{n}:a_{i}\in I,b_{i}\in J,n=0,1,2,\dots \}}
被称为两个分式理想的积)。
R
{\displaystyle R}
的全体可逆分式理想按理想的求积运算,形成一个阿贝尔群 ,称为
R
{\displaystyle R}
的分式理想群 ;其单位元 是
R
{\displaystyle R}
的单位理想 ,即
R
{\displaystyle R}
本身。
R
{\displaystyle R}
的全体主分式理想,形成一个分式理想群的子群 。
R
{\displaystyle R}
的一个(非零)分式理想是可逆的,当且仅当它是作为一个
R
{\displaystyle R}
模 是投射 的。
K
{\displaystyle K}
的每个有限生成
R
{\displaystyle R}
-子模 都是
R
{\displaystyle R}
的分式理想。进一步,如果
R
{\displaystyle R}
是诺特的 ,则这些就是
R
{\displaystyle R}
的全部分式理想。
戴德金整环
在戴德金整环 中,上面的理论更为简单。特别地,戴德金整环的每个分式理想都是可逆的。事实上,这也是刻画戴德金整环的特征:一个整环是戴德金整环,当且仅当它的的每个非零分式理想都可逆。
在戴德金整环中,分式理想群模去主分式理想群所得到的商群 是这个戴德金整环的重要不变量 ,称为它的理想类群 。引入分式理想的一部分原因就是为了说明理想类群确实是个商群 ,这比通过特别地定义理想类的乘法运算来构造理想类群 要更自然。[来源请求]
除子理想
设
I
~
{\displaystyle {\tilde {I}}}
为
R
{\displaystyle R}
的所有包含
I
{\displaystyle I}
的主分式理想的交集 ,则:
I
~
=
(
R
:
(
R
:
I
)
)
{\displaystyle {\tilde {I}}=(R:(R:I))}
其中
(
R
:
I
)
=
{
x
∈
K
:
x
I
⊆
R
}
{\displaystyle (R:I)=\{x\in K:xI\subseteq R\}}
为理想的商。
如果
I
~
=
I
{\displaystyle {\tilde {I}}=I}
,则称
I
{\displaystyle I}
为除子理想 。如果
I
{\displaystyle I}
是除子理想,且
J
{\displaystyle J}
是非零素理想, 则
(
I
:
J
)
{\displaystyle (I:J)}
也是除子理想。
一个整环称为Mori 整环 , 如果其全体除子理想的集合满足升链条件 。
参考文献
Chapter 9 of Atiyah, Michael Francis; Macdonald, I.G., Introduction to Commutative Algebra, Westview Press, 1994, ISBN 978-0-201-40751-8
Chapter VII.1 of Bourbaki, Nicolas, Commutative algebra 2nd, Springer Verlag, 1998, ISBN 3-540-64239-0
Chapter 11 of Matsumura, Hideyuki, Commutative Ring theory, Cambridge Studies in Advanced Mathematics 8 2nd, Cambridge University Press, 1989, ISBN 978-0-521-36764-6 , MR 1011461