במתמטיקה , ובמיוחד אלגברה קומוטטיבית , משפט הנורמליזציה של נתר הוא תוצאה טכנית חשובה שהוכיחה אמי נתר .
ניסוח המשפט
המשפט קובע שכל תחום שלמות שהוא אלגברה נוצרת סופית מעל שדה
K
{\displaystyle K}
, הוא הרחבה שלמה של חוג פולינומים . כלומר, קיימים באלגברה איברים בלתי תלויים אלגברית
y
1
,
… … -->
,
y
d
∈ ∈ -->
A
{\displaystyle y_{1},\dots ,y_{d}\in A}
כך שכל איבר
a
∈ ∈ -->
A
{\displaystyle a\in A}
מאפס פולינום מתוקן עם מקדמים ב-
B
=
K
[
y
1
,
… … -->
,
y
d
]
{\displaystyle B=K[y_{1},\dots ,y_{d}]}
.
מקרה פרטי של המשפט הוא הניסוח הבא:
יהי
K
{\displaystyle K}
שדה אינסופי ו-
A
=
K
[
a
1
,
.
.
.
,
a
n
]
{\displaystyle A=K[a_{1},...,a_{n}]}
אלגברה נוצרת סופית מעל
K
{\displaystyle K}
. אזי קיימים
y
1
,
.
.
.
,
y
m
{\displaystyle y_{1},...,y_{m}}
כאשר
m
≤ ≤ -->
n
{\displaystyle m\leq n}
כך ש-
y
1
,
.
.
.
,
y
m
{\displaystyle y_{1},...,y_{m}}
בלתי-תלויים אלגברית ו-
A
{\displaystyle A}
היא מודול נוצר סופית מעל
B
=
K
[
y
1
,
.
.
.
,
y
m
]
{\displaystyle B=K[y_{1},...,y_{m}]}
, כלומר: קיימים
x
1
,
.
.
.
,
x
ℓ ℓ -->
{\displaystyle x_{1},...,x_{\ell }}
(עם
ℓ ℓ -->
∈ ∈ -->
N
{\displaystyle \ell \in \mathbb {N} }
סופי) כך ש-
A
=
B
x
1
+
.
.
.
+
B
x
ℓ ℓ -->
{\displaystyle A=Bx_{1}+...+Bx_{\ell }}
.
שימושים ומסקנות
משפט הנורמליזציה של נתר נחשב למשפט בסיסי באלגברה קומוטטיבית , ויש לו שימושים רבים להוכחות משפטים בסיסיים בתחום.
למת זריצקי - שדה אפיני הוא אלגברי. כלומר, אם
R
=
K
[
a
1
,
.
.
.
,
a
n
]
{\displaystyle R=K[a_{1},...,a_{n}]}
אלגברה אפינית ושדה, אז
[
R
:
K
]
<
∞ ∞ -->
{\displaystyle [R:K]<\infty }
.
מספר מסקנות מלמת זריצקי:
- שדה אפיני מעל שדה סגור אלגברית הוא רק השדה עצמו.
- אם
H
⊆ ⊆ -->
R
{\displaystyle H\subseteq R}
תת-אלגברה כלשהי, ו-
P
{\displaystyle P}
אידיאל מקסימלי , אז
P
∩ ∩ -->
H
{\displaystyle P\cap H}
אידיאל מקסימלי של
H
{\displaystyle H}
.
- כל אידיאל מקסימלי של שדה סגור אלגברית הוא מהצורה
⟨ ⟨ -->
λ λ -->
1
− − -->
a
1
,
.
.
.
,
λ λ -->
n
− − -->
a
n
⟩ ⟩ -->
{\displaystyle \langle \lambda _{1}-a_{1},...,\lambda _{n}-a_{n}\rangle }
. משפט זה מהווה התאמה בין נקודות של מרחב אפיני ואידיאלים מקסימליים, ומהווה משפט בסיסי בגאומטריה אלגברית .
משמעות גאומטרית
במונחים גאומטריים ,
B
{\displaystyle B}
הוא חוג הקואורדינטות של המרחב האפיני
K
d
{\displaystyle K^{d}}
,
A
{\displaystyle A}
הוא חוג הקואורדינטות של יריעה אלגברית כלשהי (שחייבת להיות מאותו ממד כמו
B
{\displaystyle B}
).
מכיוון ש-
B
⊆ ⊆ -->
A
{\displaystyle \,B\subseteq A}
, הרי שקיים הומומורפיזם הכלה:
ϕ ϕ -->
:
B
→ → -->
A
{\displaystyle \phi :B\rightarrow A}
,
ϕ ϕ -->
(
x
)
=
x
{\displaystyle \phi (x)=x}
המורפיזם המושרה על הסכמות האפיניות הוא מורפיזם סופי :
ϕ ϕ -->
:
S
p
e
c
(
A
)
→ → -->
S
p
e
c
(
B
)
{\displaystyle \phi :Spec(A)\rightarrow Spec(B)}
.
המסקנה היא שכל יריעה אלגברית היא כיסוי מסועף של מרחב אפיני.
לקריאה נוספת
David Mumford (1999). The Red Book of Varieties and Schemes: Includes the Michigan Lectures (1974) on Curves and Their Jacobians (2nd ed.). Springer-Verlag . ISBN 3-540-63293-X .
Klaus Hulek (2003). Elementary Algebraic Geometry . AMS. ISBN 0-8218-2952-1 .