به محفل ریاضی ایرانیان خوش آمدید! لطفا برای استفاده از تمامی امکانات عضو شوید
–1 امتیاز
691 بازدید
در دانشگاه توسط Sh1292 (20 امتیاز)
ویرایش شده توسط AmirHosein

ثابت کنید که مجموعهٔ متشکل از صفر و مقسوم‌علیه‌های صفر در یک حلقهٔ جابجایی و یکدار، شامل حداقل یک ایده‌آل اول است.

1 پاسخ

+1 امتیاز
توسط AmirHosein (19,733 امتیاز)

بفرض $R$ یک حلقهٔ جابجایی باشد. یک شمارندهٔ صفر اینگونه تعریف می‌شود: «عنصر $r$ از $R$ یک شمارندهٔ صفر است هر گاه عنصر ناصفری از $R$ مانند $s$ موجود باشد که $rs=0$.» آشکارا عنصر $0$-ِ حلقه خودش در این شرط صدق می‌کند و در نتیجه یک شمارندهٔ صفر است. اکنون مجموعهٔ همهٔ شمارنده‌های صفرِ $R$ را با $Z$ نمایش دهید، پس داریم؛

$$\lbrace 0\rbrace\subseteq Z=\lbrace r\in R\mid \exists s\in R-\lbrace 0\rbrace\text{ s.t. }rs=0\rbrace$$

گردایهٔ $\mathcal{M}$ را به شکل زیر تعریف کنید.

$$\mathcal{M}=\lbrace I\unlhd R\mid I\subseteq Z\rbrace$$

توجه کنید که مجموعهٔ ایده‌آل‌های $R$ به همراه رابطهٔ زیرمجموعه‌بودن یک مجموعهٔ مرتب جزئی است و هر زنجیر از آن از بالا به خود $R$ کراندار است. اکنون چون $\lbrace 0\rbrace\in\mathcal{M}$ (توجه کنید که تک‌عضوی صفر یک ایده‌آل است و همین‌طور به استفاده از عضو‌بودن یا زیرمجموعه‌بودن توجه کنید!) بنا به لم زُرن، این گردایه باید دست‌کم یک عضو بیشینه (ماکسیمال) داشته‌باشد. یک عضو بیشینه را به دلخواه بردارید و $M$ بنامید ($M$ با $\mathcal{M}$ فرق دارد). به خاطر عضوِ $\mathcal{M}$ بودن، هم ایده‌آل است و هم زیرمجموعهٔ $Z$ است. تنها مانده‌است که اول هم باشد تا یک نمونه از شیءای شود که به دنبالش هستیم. دو عضو دلخواه از حلقه مانند $a$ و $b$ بردارید. فرض کنید حاصلضربشان داخل $M$ افتاده باشد. پس به دنبالش این حاصلضرب حتما شمارندهٔ صفر نیز است. در نتیجه عنصری ناصفر از $R$ مانند $s$ یافت می‌شود که $(ab)s=0$. اما توجه کنید که حلقه نسبت به عمل ضرب شرکت‌پذیری دارد پس $a(bs)=0$. اکنون دو حالت داریم؛ یا $bs=0$ یا $bs\neq 0$. اگر $bs=0$ برقرار باشد که چون $s\neq 0$ پس $b\in Z$. اگر $bs\neq 0$ آنگاه $a\in Z$. در هر صورت عضوی که شمارندهٔ صفر شد را در نظر بگیرید، اگر متعلق به $M$ نباشد، آنگاه با ایده‌آل ساخته‌شده بوسیلهٔ آن عضو و $M$ یک عضو دیگر از $\mathcal{M}$ خواهد شد که اکیدا از $M$ بزرگتر است که تناقض با انتخاب $M$ دارد. در نتیجه این عضو باید به $M$ متعلق باشد. پس $M$ اول هم شد.

یکی از اولین و بهترین وظایف معلم این نیست که به شاگردانش این احساس را القا کند که مسائل ریاضی ارتباط کمی با یکدیگر دارند و اصلا هیچ ارتباطی با چیزی دیگ ندارند. هنگامی که دوباره به راه حل مساله نگاه می کنیم از موقعیتی طبیعی برای تحقیق در مورد ارتباط های بین یک مساله برخوردار می شویم.
...