Кіріспе

Математикада сақинаның өлшемдері. Коммутативтік алгебрада, Вольфганг Крулл атымен аталатын коммутативтік сақина R-дың Крулл өлшемі – барлық жай идеалдар тізбектерінің ұзындықтарының жоғарғы шегі болып табылады. Крулл өлшемі тіпті Нотериандық сақина үшін де шекті болуы міндетті емес. Көбірек жалпылай, Крулл өлшемін, мүмкін емес коммутативті сақиналар бойынша модульдер үшін, субмодульдердің жиынтығының ауытқуы ретінде анықтауға болады. Крулл өлшемі алгебралық түрдің өлшемінің алгебралық анықтамасын беру үшін енгізілді: полиномдық сақина R-дағы идеал I арқылы анықталған аффиндік түрдің өлшемі – R/I-дің Крулл өлшемі. k өрісінің Крулл өлшемі 0-ге тең; жалпы алғанда, k[x1, ..., xn]-нің Крулл өлшемі n-ге тең. Басты идеал домені, егер ол өріс болмаса, Крулл өлшемі 1-ге тең. Жергілікті сақинаның Крулл өлшемі 0-ге тең, егер және тек қана оның максималды идеалының әрбір елеуі нильпотент болса. Сақинаның өлшемін анықтау үшін тағы бірнеше тәсілдер қолданылған. Олардың көпшілігі Нотериандық сақиналар үшін Крулл өлшемімен сәйкес келеді, бірақ Нотериандық емес сақиналар үшін айырмашылықтар болуы мүмкін.

Схемалар

Бұл сақина спектрінің анықтамасынан, Spec(R) – R-дің жай идеалдары кеңістігі, Зариски топологиясымен жабдықталғаннан тікелей шығады, R-дің Крулл өлшемі оның спектрінің топологиялық кеңістік ретіндегі өлшеміне тең, яғни барлық іргелес жабық жиындар тізбектерінің ұзындықтарының жоғарғы шегі. Бұл, R идеалдары мен Spec(R) жабық жиындары арасындағы Галуа байланысынан және Spec(R) анықтамасы бойынша R-дің әрбір жай идеалы, Галуа байланысы арқылы байланысты жабық жиынның жалпы нүктесіне сәйкес келеді деген байқаудан дереу туындайды.

Мысалдар

Көпмүшелік сақинаның өріс k[x1, …, xn] бойынша өлшемі – n айнымалысының саны. Алгебралық геометрия тілінде бұл, n өлшемді өріс үстіндегі аффиндік кеңістіктің n өлшемді екенін көрсетеді. Жалпы, егер R – n өлшемді Нотерлік сақина болса, онда R[x] сақинасының өлшемі n + 1-ге тең. Егер Нотерлік гипотеза алынып тасталса, онда R[x] сақинасының өлшемі n + 1 мен 2n + 1 аралығында кез келген мән болуы мүмкін. Мысалы, идеалдың биіктігі 2-ге тең, себебі одан басты идеалдардың өсу тізбегін құруға болады. Егер берілген көпмүше ыдырамайтын болса, онда идеал жай емес (өйткені екі көбейткіштің де жай еместігі анық), бірақ осы идеалды қамтитын ең кішкентай жай идеалдың биіктігін оңай есептеуге болады. Бүтін сандар сақинасы Z-дің өлшемі 1-ге тең. Көбірек айтқанда, өріс емес кез келген негізгі идеалдық доменнің өлшемі 1-ге тең. Интегралды домен, оның Крулл өлшемі нөлге тең болса және тек сонда ғана өріс болады. Өріс емес Дедекинд домендері (мысалы, дискретті бағалау сақиналары) бір өлшемді болады. Нөлдік сақинаның Крулл өлшемі әдетте 0 немесе -1 деп анықталады. Нөлдік сақина – теріс өлшемді жалғыз сақина. Сақина Нотерлік болса және оның Крулл өлшемі ≤ 0 болса, онда ол Артиниялық болады. Сақинаның интегралды кеңеюінің өлшемі бастапқы сақинаның өлшемімен бірдей. R сақинасы k өрісі үстіндегі алгебра болсын және ол интегралды домен болсын. Онда R сақинасының Крулл өлшемі, R сақинасының бөлшектер өрісінің k өрісіне қаратылатын трансценденттік дәрежесінен кем немесе тең болады. Егер R сақинасы алгебра ретінде шекті түрде туындаса, онда теңдік орындалады (мысалы, Нотер нормалау леммасы бойынша). R – Нотерлік сақина, I – идеал, ал gr(I) – қатарлас сақина (геометрлер оны I идеалының нормальды конусының сақинасы деп атайды). Онда gr(I) сақинасы I идеалын қамтитын R сақинасының максималды идеалдарының биіктіктерінің жоғарғы шегіне тең. Крулл өлшемі нөлге тең коммутативті Нотерлік сақина – Крулл өлшемі нөлге тең жергілікті сақиналардың шекті санының (бір сақина да болуы мүмкін) тікелей көбейтіндісі. Нотерлік жергілікті сақина, егер оның өлшемі оның тереңдігіне тең болса, Коэн-Макаулей сақинасы деп аталады. Тұрақты жергілікті сақина – мұндай сақинаның мысалы. Нотерлік интегралды домен, егер және тек қана әрбір 1-биіктіктегі жай идеал басты болса, бірегей факторлау домені болады. Коммутативті Нотерлік сақина үшін келесі үш шарт эквивалентті: қысқартылған сақина болу, Крулл өлшемі нөлге тең; өріс болу немесе өрістердің тікелей көбейтіндісі болу; фон Нейман тұрақты болу.

Модульді

Егер R коммутативті сақина болса, ал M – R модулі болса, M-нің Крулль өлшемін M-ді адал модуль ететін R-дің факторсақинасының Крулль өлшемі деп анықтаймыз. Яғни, оны мына формула арқылы анықтаймыз: мұнда AnnR(M), аннигиляторы, R → EndR(M табиғи бейнелеуінің ядросы болып табылады. Схемалар тілінде, шекті түрде жасалған модульдер когерентті қабаттар немесе жалпыланған шекті рангілі векторлық шоғырлар ретінде қарастырылады.

Коммутативті емес сақиналар үшін

Модульдің мүмкін коммутативті емес сақинадағы Крулл өлшемі, кіріктіру бойынша реттелген субмодульдердің жиынтығының бұрылысы ретінде анықталады. Коммутативті Нотер сақиналары үшін бұл анықтама, жай идеалдар тізбегін пайдалану арқылы берілген анықтамамен сәйкес келеді. Коммутативті, бірақ Нотерлік емес сақиналар үшін бұл екі анықтама әр түрлі болуы мүмкін.