アルティン・リースの補題

数学において、アルティン・リースの補題: Artin–Rees lemma)は、ヒルベルトの基底定理のような結果とともに、ネーター環上の加群についての基本的な結果である。1950年代に数学者エミール・アルティンDavid Rees英語版によって独立に証明された。特別な場合はオスカー・ザリスキに先に知られていた。

この補題から得られる結果にクルルの交叉定理がある。また、完備化の完全性を証明するためにも使われる[1]

補題の主張編集

Iネーター環 Rイデアルとする。M を有限生成 R-加群とし N をその部分加群とする。このときある整数 k ≥ 1 が存在して、n ≥ k に対して

 

が成り立つ。

証明編集

必要な概念や表記が準備されてしまえば、補題は R が「ネーター的」であるという事実から直ちに従う[2]

任意の環 R および R のイデアル I に対して、  とおく(blow-up のbl)。部分加群の減少列  I-フィルター(I-filtration)であるとは、  が成り立つときにいう。さらに、それが安定(stable)であるとは、十分大きい n に対して   であるときにいう。MI-フィルターが与えられているとき、  とおく。これは   上の次数加群である。

さて、MR-加群とし、有限生成 R-加群による I-フィルター   が与えられているとする。次のことを確認する。

   上有限生成加群であることと、フィルターが I-安定であることは同値である。

実際、フィルターが I-安定であれば、  ははじめの   個の   によって生成され、これらは有限生成であるので、  も有限生成である。逆に、  が有限生成であれば、  として、  に対して、各 fMn

 

と書ける。ただし    の生成元。つまり、  である。

これで R がネーター的であると仮定すれば補題を証明できる。  とする。すると  I-安定なフィルターである。したがって、上記より、   上有限生成である。しかし  R がネーター環なのでネーター環である。(環  リース代数英語版と呼ばれる。)したがって、  はネーター加群であり任意の部分加群は   上有限生成である。とくに、N に induced filtration が与えられているとき、すなわち   であるとき、  は有限生成である。すると induced filtration も上記の確認により I-安定である。

クルルの交叉定理の証明編集

環の完備化における使用に加えて、補題の典型的な応用はクルルの交叉定理 (Krull's intersection theorem)

ネーター局所環の真のイデアル I に対して、 

の証明である。共通部分 N に補題を適用すれば、ある k が存在して

 

が成り立つ。すると   なので中山の補題によって   である。

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  1. ^ Atiyah & MacDonald 1969, pp. 107–109.
  2. ^ Eisenbud 1995, Lemma 5.1.

参考文献編集

  • Atiyah, M. F.; MacDonald, I. G. (1969), Introduction To Commutative Algebra, Addison-Wesley Series in Mathematics, Addison-Wesley, ISBN 0-201-00361-9, MR0242802, Zbl 0175.03601, https://books.google.com/books?id=HOASFid4x18C 
  • Eisenbud, David (1995), Commutative Algebra: With a View Toward Algebraic Geometry, Graduate Texts in Mathematics, 150, Springer-Verlag, ISBN 0-387-94268-8, MR1322960, Zbl 0819.13001, https://books.google.com/books?id=xDwmBQAAQBAJ 

外部リンク編集