克鲁尔维数

✍ dations ◷ 2025-10-18 18:06:14 #交换代数,代数几何,维度

在交换代数中,一个环的克鲁尔维数定义为素理想链的最大长度。此概念依学数家 Wolfgang Krull(1899年-1971年)命名。

设交换环 R {\displaystyle R} 中有 n + 1 {\displaystyle n+1} 个素理想 P 0 , , P n {\displaystyle P_{0},\ldots ,P_{n}} ,使得

则称之为长度为 n {\displaystyle n} 的素理想链,一个无法插入新的素理想的链被称作极大的。 R {\displaystyle R} 的克鲁尔维数定义为素理想链的最大可能长度,这也等于是 R {\displaystyle R} 中素理想的最大可能高度。

根据定义, R {\displaystyle R} 的维数与对素理想的局部化有下述关系

其中 S p e c R {\displaystyle \mathrm {Spec} R} R {\displaystyle R} 的所有素理想所成集合。我们也可以仅考虑为极大理想的 p {\displaystyle {\mathfrak {p}}} 。当 R {\displaystyle R} 为链环时,对各极大理想的局部化皆有相同维数;代数几何处理的交换环通常都是链环。

例如在环 ( Z / 8 Z ) {\displaystyle (\mathbb {Z} /8\mathbb {Z} )} 中可考虑以下的素理想链

因此 dim ( Z / 8 Z ) 3 {\displaystyle \dim(\mathbb {Z} /8\mathbb {Z} )\geq 3} ;事实上可证明其维数确实为 3。以下是克鲁尔维数的几个一般性质:

在代数几何中,一个概形的维数被定义为各局部环的克鲁尔维数的上确界;对于仿射概形 X = S p e c A {\displaystyle X=\mathrm {Spec} A} ,则回归到 dim X = dim A {\displaystyle \dim X=\dim A}

k {\displaystyle k} 为域, R {\displaystyle R} 是有限型 k {\displaystyle k} -整代数,这是代数几何中的主要案例。根据诺特正规化引理,存在非负整数 d {\displaystyle d} R {\displaystyle R} 中彼此代数独立的元素 x 1 , , x d {\displaystyle x_{1},\ldots ,x_{d}} ,使得 R {\displaystyle R} 是有限生成之 k {\displaystyle k} -模,因此 dim R = d {\displaystyle \dim R=d} 。从几何观点看, S p e c R {\displaystyle \mathrm {Spec} R} 此时是 A k d {\displaystyle \mathbb {A} _{k}^{d}} 的有限分歧覆盖,因而克鲁尔维数确实合乎下述几何直观:

特别是当 k = C {\displaystyle k=\mathbb {C} } 时,代数簇的克鲁尔维数等于复几何中定义的维数。

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