Теоре́ма Гі́льберта про нулі (також використовується німецька назва Nullstellensatz, що перекладається як «теорема про нулі») — теорема, що встановлює фундаментальний зв'язок між геометричними та алгебричними аспектами алгебричної геометрії. Вона пов'язує поняття з поняттям ідеалу в кільцях многочленів над алгебрично замкнутими полями. Вперше доведена Давидом Гільбертом (Math. Ann. 1893, Bd 42, S. 313–373) і названа на його честь.
Формулювання
Нехай — алгебрично замкнуте поле (наприклад, поле комплексних чисел). Нехай
— кільце многочленів від змінних
з коефіцієнтами з поля
і нехай
— ідеал в тому кільці.
Афінний многовид , що визначається цим ідеалом, складається з усіх точок
таких, що
для будь-якого
. Теорема Гільберта про нулі стверджує, що якщо деякий многочлен
приймає значення нуль на многовиді
, тобто якщо
для всіх
, то існує натуральне число
таке, що многочлен
міститься в
.
Наслідком є наступна «слабка теорема Гільберта про нулі»: якщо є власним ідеалом в кільці
, то
не може бути порожньою множиною, тобто існує загальний нуль для всіх многочленів даного ідеалу (цей факт випливає з того, що інакше многочлен
має корені всюди на
через пустоту цієї множини і тому
тобто ідеал не є власним). Ця обставина і дала ім'я теоремі.
Загальний випадок може бути легко виведений з «слабкої теореми» за допомогою так званого прийому Рабіновича. Припущення про те, що поле є алгебрично замкнутим, істотно: елементи власного ідеалу
у
не мають загального нуля.
Використовуючи стандартну термінологію комутативної алгебри теорему Гільберта про нулі можна сформулювати так: для кожного ідеалу справедлива формула
де
є ідеалу
, а
є ідеалом, породженим всіма многочленами, які зануляются на множині
.
Доведення
Доведемо тут слабку версію теореми про нулі. Загальну версію, відповідно, можна отримати за допомогою леми Рабіновича.
Також, очевидно, якщо , то
тому твердження теореми достатньо довести для максимальних ідеалів. В цьому випадку
є полем для якого
є підполем.
У випадку якщо то для всіх
існує таке
для якого
Але
є максимальним ідеалом і тому
Звідси
Відповідно достатньо довести, що якщо є скінченно породженим розширенням алгебраїчно замкнутого поля
та існує гомоморфізм кілець з
на
(тобто гомоморфізм є сюр'єктивним), що є ідентичним відображенням на
, то
Але очевидно в цьому випадку є скінченно породженою алгеброю над
і відповідно згідно (леми Зариського) розширення є скінченним і як наслідок кожен елемент
є алгебраїчним над
Зважаючи, що
є алгебраїчно замкнутим полем, то
Див. також
- (Кільце Джекобсона)
- (Лема Зариського)
- (Нормалізаційна лема Нетер)
Література
- Ван дер Варден Б. Л. Алгебра. — Москва : Наука, 1975. — 623 с. — .(рос.)
- Многочлены. — 2-е. — Москва : МЦНМО, 2001. — 336 с. — .(рос.)
Вікіпедія, Українська, Україна, книга, книги, бібліотека, стаття, читати, завантажити, безкоштовно, безкоштовно завантажити, mp3, відео, mp4, 3gp, jpg, jpeg, gif, png, малюнок, музика, пісня, фільм, книга, гра, ігри, мобільний, телефон, android, ios, apple, мобільний телефон, samsung, iphone, xiomi, xiaomi, redmi, honor, oppo, nokia, sonya, mi, ПК, web, Інтернет