Кіріспе
(Математикалық) бірегей максималдық идеалмен сақина. Математикада, әсіресе сақиналар теориясында, жергілікті сақиналар салыстырмалы түрде қарапайым сақиналар болып табылады және алгебралық түрлерде немесе манифольдтарда анықталған функциялардың, немесе белгілі бір орында немесе жай санда қарастырылатын алгебралық сан денелерінің "жергілікті мінез-құлқы" деп аталатын нәрсені сипаттауға қызмет етеді. Жергілікті алгебра – коммутативтік алгебраның коммутативтік жергілікті сақиналар мен олардың модульдерін зерттейтін саласы. Көбінесе, коммутативтік жергілікті сақина сақинаның жай идеал бойынша локализациялау нәтижесінде туындайды. Жергілікті сақиналар туралы ұғымды Вольфганг Крулл 1938 жылы Stellenringe деген атпен енгізді. "Жергілікті сақина" терминінің ағылшын тіліндегі нұсқасы Зарискиге тиесілі.
In mathematics, more specifically in ring theory, local rings are certain rings that are comparatively simple, and serve to describe what is called "local behaviour", in the sense of functions defined on algebraic varieties or manifolds, or of algebraic number fields examined at a particular place, or prime. Local algebra is the branch of commutative algebra that studies commutative local rings and their modules. In practice, a commutative local ring often arises as the result of the localization of a ring at a prime ideal. The concept of local rings was introduced by Wolfgang Krull in 1938 under the name Stellenringe. The English term local ring is due to Zariski.
Мысалдар
Барлық өрістер (және қисық өрістер) жергілікті сақиналар, себебі {0} осы сақиналардағы жалғыз максималдық идеал. Сақина – жергілікті сақина (p жай сан, n ≥ 1). Бірегей максималдық идеал p-нің барлық еселігінен тұрады.
Көбірек айтқанда, әрбір элементі бірлік немесе нильпотент болатын нөлдік емес сақина – жергілікті сақина. Жергілікті сақиналардың маңызды класы дискретті бағалау сақиналары, олар өріс емес жергілікті негізгі идеалдық домендер. Элементтері шексіз қатарлар болып табылатын, көбейтулер мынаған сәйкес келетін сақина жергілікті: . Оның бірегей максималдық идеалы кері бұрылмайтын барлық элементтерден тұрады. Басқаша айтқанда, ол тұрақты мүшесі нөлге тең элементтерден тұрады. Көбірек айтқанда, жергілікті сақинадағы формалды қуат қатарларының әрбір сақинасы жергілікті; максималдық идеал базалық сақинаның максималдық идеалында тұрақты мүшесі бар қуат қатарларынан тұрады. Сол сияқты, кез келген өрістегі екілік сандардың алгебрасы жергілікті. Көбірек айтқанда, егер F – жергілікті сақина болса және n – оң бүтін сан болса, онда F[X]/(Xn) – максималдық идеалы F-тің максималдық идеалына жататын тұрақты мүшесі бар полиномдар кластарынан тұратын жергілікті сақина, себебі Xn модулі бойынша басқа барлық полиномдарды инверттеу үшін геометриялық қатарды қолдануға болады. Егер F өріс болса, онда F[X]/(Xn) элементтері не нильпотент, не кері болады. (F-тің екілік сандары 1=n = 2 жағдайына сәйкес келеді.) Жергілікті сақиналардың нөлдік емес факторлық сақиналары жергілікті. Жұп бөлімі бар тақ бөлімі бар рационалды сандар сақинасы жергілікті; оның максималдық идеалы жұп бөлімі бар және тақ бөлімі бар бөлшектерден тұрады. Бұл 2-ге қатысты локализацияланған бүтін сандар. Көбірек айтқанда, кез келген коммутативтік сақина R және R-дің кез келген жай идеалы P берілген болса, R-дің P бойынша локализациясы жергілікті; максималдық идеал – бұл локализацияда P арқылы туындаған идеал; яғни максималдық идеал a ∈ P және s ∈ R \ P бар барлық элементтер a/s-тен тұрады.
More generally, a nonzero ring in which every element is either a unit or nilpotent is a local ring. An important class of local rings are discrete valuation rings, which are local principal ideal domains that are not fields. The ring , whose elements are infinite series where multiplications are given by such that , is local. Its unique maximal ideal consists of all elements that are not invertible. In other words, it consists of all elements with constant term zero. More generally, every ring of formal power series over a local ring is local; the maximal ideal consists of those power series with constant term in the maximal ideal of the base ring. Similarly, the algebra of dual numbers over any field is local. More generally, if F is a local ring and n is a positive integer, then the quotient ring F[X]/(Xn) is local with maximal ideal consisting of the classes of polynomials with constant term belonging to the maximal ideal of F, since one can use a geometric series to invert all other polynomials modulo Xn. If F is a field, then elements of F[X]/(Xn) are either nilpotent or invertible. (The dual numbers over F correspond to the case 1=n = 2.) Nonzero quotient rings of local rings are local. The ring of rational numbers with odd denominator is local; its maximal ideal consists of the fractions with even numerator and odd denominator. It is the integers localized at 2. More generally, given any commutative ring R and any prime ideal P of R, the localization of R at P is local; the maximal ideal is the ideal generated by P in this localization; that is, the maximal ideal consists of all elements a/s with a ∈ P and s ∈ R P.
Үлгі емес
Көптамалардың сақинасы жергілікті емес, себебі және бірлік емес, бірақ олардың қосындысы бірлік болып табылады. Бүтін сандар сақинасы жергілікті емес, өйткені ол әрбір жай сан /(pq) үшін максималды идеалға ие, мұнда p және q – ерекше жай сандар. (p) және (q) екеуі де осы жерде максималды идеалдар болып табылады.
Микроорганизмдер шамасы
Бұл сақиналар үшін "жергілікті" атауын неге қолданатынымызды түсіндіру үшін, нақты сандық сызықтың 0-інің маңындағы ашық аралықта анықталған, нақты мәнді үздіксіз функцияларды қарастырайық. Бізді осы функциялардың 0-ге жақын қалай өзгеретіні қызықтырады ("жергілікті мінез-құлқы"), сондықтан егер екі функция 0-ге жақын (қажет болса, өте кішкентай) ашық аралықта сәйкес келсе, оларды бірдей деп есептейміз. Бұл сәйкестендіру эквиваленттік қатынас құрайды, ал эквиваленттік сыныптар "0 нүктесіндегі нақты мәнді үздіксіз функциялардың туындылары" деп аталады. Бұл туындыларды қосуға және көбейтуге болады, олар коммутативті сақина құрайды. Осы туындылар сақинасы жергілікті екенін көрсету үшін, оның инверттелетін элементтерін сипаттау қажет. Туынды f инверттелетін болады, егер және тек қана f(0) ≠ 0 болса. Себебі: егер f(0) ≠ 0 болса, үздіксіздік қағидасы бойынша 0-ге жақын f нөлге тең емес ашық аралық табылады, және біз осы аралықта 1 = g(x) = 1/f(x) функциясын құра аламыз. g функциясы туындыны тудырады, ал fg көбейтіндісі 1-ге тең. (Керісінше, егер f инверттелетін болса, онда g бар, сондықтан f(0)g(0) = 1, демек f(0) ≠ 0.) Осы сипаттамаға сүйене отырып, кез келген екі инверттелетін емес туындының қосындысы да инверттелетін емес екенін көруге болады, және бізде коммутативті жергілікті сақина бар. Бұл сақинаның максималды идеалы – дәл f(0) = 0 болатын туындылардан тұрады. Дәл осы аргументтер кез келген топологиялық кеңістіктегі үздіксіз нақты мәнді функциялардың туындылары үшін белгілі бір нүктеде, немесе кез келген дифференциалданатын көптүрліліктегі дифференциалданатын функциялардың туындылары үшін белгілі бір нүктеде, немесе кез келген алгебралық сан алуандықтағы рационалды функциялардың туындылары үшін белгілі бір нүктеде де қолданылады. Сондықтан бұл сақиналардың бәрі жергілікті болып табылады. Осы мысалдар схемалардың, сан алуандықтарының жалпылама түрінің, жергілікті сақиналы кеңістіктер ретінде қалай анықталатынын түсінуге көмектеседі.
Коммутативті емес
Коммутативті емес жергілікті сақиналар модульдердің кейбір басқа сақиналар үстінен тікелей қосындыға жіктелуін зерттеуде эндоморфизм сақиналары ретінде табиғи түрде туындайды. Атап айтқанда, егер M модулінің эндоморфизм сақинасы жергілікті болса, онда M жіктеле алмайды; керісінше, егер M модулінің ұзындығы шекті және жіктеле алмайтын болса, онда оның эндоморфизм сақинасы жергілікті болады. Егер k - p > 0 сипаттамасы бар өріс болса және G - шекті p-тобы болса, онда kG топ алгебрасы жергілікті болады.
Коммутативтік жағдай
Сонымен қатар, R, m-ді максималды идеал m-мен коммутативті жергілікті сақина R үшін жазамыз. Егер m-нің қуаттарын 0-дің көршілес негізі ретінде алсақ, әрбір мұндай сақина табиғи жолмен топологиялық сақинаға айналады. Бұл R-дегі m-адикалық топология. Егер (R, m) коммутативті Ноэтериандық жергілікті сақина болса, онда (Крулл қиылысу теоремасы), және бұл R-дің m-адикалық топологиясы Хаусдорф кеңістігі болып табылады. Теорема Артин-Рис леммасымен және Накаяма леммасымен бірге шығады, сондықтан "Ноэтериандық" болжам өте маңызды. Шындығында, R нақты түзудегі 0 нүктесіндегі шексіз дифференциалданатын функциялардың түйіршігі болсын, ал m – ең үлкен идеал болсын. Содан кейін нөлдік емес функция кез келген n үшін жатады, себебі бұл функция бөлінген кезде де тегіс болып қалады. Кез келген топологиялық сақина үшін (R, m) толық па (біркелкі кеңістік ретінде) деген сұрақ туындайды; егер толық болмаса, оның толықтырылуын қарастырамыз, ол да жергілікті сақина болады. Толық Ноэтериандық жергілікті сақиналар Коэн құрылымы теоремасы бойынша жіктеледі. Алгебралық геометрияда, әсіресе R белгілі бір нүкте P-дегі схеманың жергілікті сақинасы болғанда, R / m жергілікті сақинаның қалдық өрісі немесе P нүктесінің қалдық өрісі деп аталады. Егер (R, m) және (S, n) жергілікті сақиналар болса, онда R-ден S-ке дейінгі жергілікті сақина гомоморфизмі – f(m) ⊆ n қасиетіне ие f: R → S сақина гомоморфизмі. Бұл R және S-те берілген топологияларға қатысты үздіксіз сақина гомоморфизмдерінің өзі. Мысалы, сақина морфизмін қарастырайық. Оның кері бейнесі болып табылады. Тағы бір мысал – жергілікті сақина морфизмі.
(Krull's intersection theorem), and it follows that R with the m adic topology is a Hausdorff space. The theorem is a consequence of the Artin–Rees lemma together with Nakayama's lemma, and, as such, the "Noetherian" assumption is crucial. Indeed, let R be the ring of germs of infinitely differentiable functions at 0 in the real line and m be the maximal ideal Then a nonzero function belongs to for any n, since that function divided by is still smooth. As for any topological ring, one can ask whether (R, m) is complete (as a uniform space); if it is not, one considers its completion, again a local ring. Complete Noetherian local rings are classified by the Cohen structure theorem. In algebraic geometry, especially when R is the local ring of a scheme at some point P, R / m is called the residue field of the local ring or residue field of the point P.
If (R, m) and (S, n) are local rings, then a local ring homomorphism from R to S is a ring homomorphism f : R → S with the property f(m) ⊆ n. These are precisely the ring homomorphisms that are continuous with respect to the given topologies on R and S. For example, consider the ring morphism sending The preimage of is Another example of a local ring morphism is given by .