局部環

局部環

在數學中,局部環是只有一個極大理想的交換含幺環。局部環的概念由 Wolfgang Krull 於1938年引入,稱之為Stellenringe,英譯 local ring 源自扎里斯基

定義


設R為交換含幺環。若R僅有一個極大理想m,則稱R(或)為局部環。域稱為R的剩餘域。
若R中僅有有限個極大理想,則稱之為半局部環。
一個局部環上帶有一個自然的m-進拓撲,使得R成為拓撲環;其開集由生成。當R為諾特環時,可證明R為豪斯多夫空間,且所有理想皆是閉理想。
設為局部環,環同態被稱為局部同態,當且僅當。

例子


域是局部環。
形式冪級數環是局部環,其中k是個域。極大理想是。
取係數在或上,原點附近收斂半徑為正的冪級數,它構成一個局部環,極大理想表法同上。
賦值環皆為局部環。
設R為任意交換環,p為素理想,則相應的局部化是局部環;這也是局部環應用的主要場合。若已是局部環,則。
局部環的商環仍是局部環。

動機與幾何詮釋


局部環意在描述一個點附近的函數“芽”。設X為拓撲空間,或,且。考慮所有資料,其中U是x的一個開鄰域,而是連續函數。引入等價關係
且W是x的開鄰域。
換言之,若兩個函數在x附近一致,則視之等同。上述等價類在逐點的加法及乘法下構成一個環,其元素稱作在x的連續函數芽,它體現了連續函數在x附近的行為。若滿足,則存在一個x的開鄰域U及連續函數,使得且f恆非零,因此可定義乘法逆元。於是是局部環,其唯一的極大理想是所有在x點取零的函數,剩餘域則是F。
類似想法可施於微分流形、解析流形複流形,稍作修改後亦可推廣至代數簇與概形。
代數幾何與復幾何中,假設適當的有限性條件(例如凝聚性),若一陳述對某一點的芽成立,則在該點的某個開鄰域上皆成立;就此而論,局部環集中表現了一點附近的局部性質。
交換代數中,局部化的技術往往可將問題化約到局部環上;因此交換代數的許多定義與結果都落在局部環的框架內。

非交換的情形


一個含么環R被稱作局部環,當且僅當它滿足下述等價條件:
R 僅有一個極大左理想。
R 僅有一個極大右理想。
,且任兩個非可逆元的和仍為非可逆元。
,且對任何元素x,x或必有一者可逆。
,若R中某個有限和是可逆元,則其中某項必可逆。
當上述任一性質成立,則下述三者等同:
• R 的唯一極大左理想。
• R 的唯一極大右理想。
• R 的Jacobson根。
對於交換環,上述定義化為交換局部環的原始定義。