From 81ea28156554ec3a1b40c0b75c76046394d0e125 Mon Sep 17 00:00:00 2001 From: Johannes Loher Date: Fri, 8 Sep 2017 18:13:06 +0200 Subject: [PATCH] =?UTF-8?q?Multiplizit=C3=A4t=20eines=20Moduls=20begonnen?= MIME-Version: 1.0 Content-Type: text/plain; charset=UTF-8 Content-Transfer-Encoding: 8bit --- chapters/chapter4.tex | 67 ++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++- 1 file changed, 66 insertions(+), 1 deletion(-) diff --git a/chapters/chapter4.tex b/chapters/chapter4.tex index 34e0607..f663642 100644 --- a/chapters/chapter4.tex +++ b/chapters/chapter4.tex @@ -3,6 +3,71 @@ \chapter{Multiplizitäten} \label{cha:multiplizitaeten} +\section{Die Multiplizität eines Moduls} +\label{sec:die-multiplizitaet-eines-moduls} +Im Folgenden wollen wir den Begriff der \emph{Multiplizität} eines Moduls einführen. +Dazu Führen wir zunächst die Gruppe der \emph{Zykel} eines Rings ein. + +\begin{defn}[Gruppe der Zykel eines Rings] + \label{defn:gruppe-der-zykel-eines-rings} + Sei $A$ ein nötherscher Ring. + Die freie abelsche Gruppe $Z(A) = \bigoplus_{\Spec(A)} \Z$ heißt \textbf{Gruppe der Zykel} von $A$. + Ihre Elemente werden \textbf{Zykel} genannt. + Wir nennen einen Zykel $Z$ \textbf{positiv}, falls er von der Form + \begin{equation*} + Z = \sum_{\mfp \in \Spec(A)} n(\mfp) \mfp + \end{equation*} + mit $n(\mfp) > 0$ für alle $\mfp \in \Spec(A)$ ist. +\end{defn} + +\begin{defn} + \label{defn:gruppe-der-zykel-eines-rings-der-dimension} + Sei $A$ ein nötherscher lokaler Ring der Dimension $n$. + Für alle $p \in \N$ sei $Z_p(A)$ die Untergruppe von $Z(A)$, die von den Primidealen $\mfp \in \Spec(A)$ mit $\dim(A / \mfp) =~p$ erzeugt wird. + Wir nennen $\Z_p(A)$ die \textbf{Gruppe der Zykel} von $A$ \textbf{der Dimension} $p$. + Offensichtlich gilt $Z(A) = \bigoplus_{p = 0}^n Z_p(A)$. +\end{defn} + +Ist $A$ ein nötherscher Ring, so bezeichnen wir im Folgenden die abelsche Kategorie der endlich erzeugten $A$-Moduln mit $K(A)$ und die abelsche Kategorie der endlich erzeugten $A$-Moduln von Dimension $\le p$ mit $K_p(A)$. + +\begin{lem} + Sei $A$ ein nötherscher Ring und $0 \to M \to N \to P \to 0$ eine kurze exakte Sequenz in $K(A)$. + Sind $M$ und $P$ in $K_p(A)$, so auch $N$. + \begin{proof} + Lokalisieren liefert sofort $\Supp(N) = \Supp(M) \cup \Supp(P)$, also + \begin{align*} + \dim_A(N) &= \sup_{\mfp \in \Supp(N)} \dim(A / \mfp) \\ + &= \sup_{\mfp \in \Supp(M) \cup \Supp(P)} \dim(A / \mfp) \\ + &= \max(\dim_A(M), \dim_A(P)). + \end{align*} + \end{proof} +\end{lem} + +\begin{lem} + Sei $A$ ein nötherscher lokaler Ring und sei $M \in K_p(A)$. + Sei weiter $\mfq$ ein Ideal von $A$ mit $\dim(A / \mfq) = p$. + Dann ist $\length_{A_\mfq}(M_\mfq) < \infty$. + + Ist $0 = M_0 \subset \ldots \subset M_s = M$ eine Kompositionsreihe von $M$ mit $M_i / M_{i - 1} \cong A / \mfr_i$ für alle $i \in \lbrace 1, \ldots, s \rbrace$, für gewisse $\mfr_i \in \Spec(A)$, dann sind genau $\length_{A_\mfq}(M_\mfq)$ dieser $M_i / M_{i - 1}$ von der Form $A / \mfq$. + \begin{proof} + Ist $\mfq \notin \Supp(M)$, so gilt $M_\mfq = 0$ und damit $\length_{A_\mfq}(M_\mfq) = 0 < \infty$. + Ist $\mfp \in \Supp(M)$, so gilt wegen $\dim_A(M) \le p$: + \begin{equation*} + \dim(A / \mfq) = p = \sup_{\mfp \in \Supp(M)} \dim(A / \mfp) = \dim_A(M) + \end{equation*} + Insbesondere gibt es kein $\mfp \in \Supp(M)$ mit $\mfp \subsetneq \mfq$. + Nun folgt + \begin{align*} + \Supp(M_\mfq) &= \Spec(A_\mfq / (\Ann_{A_\mfq}(M_\mfq))) \\ + &= \Spec({(A / \Ann_A(M))}_\mfq) \\ + &= \lbrace \mfp A_\mfq \mid \mfp \in \Supp(M) \wedge \mfp \subset \mfq \rbrace \\ + &= \lbrace \mfq A_\mfq \rbrace, + \end{align*} + also enthält $\Supp(M_\mfq)$ nur das eindeutige Maximalideal von $A_\mfq$. + Mit \cref{lem:kriterium-fuer-endliche-laenge} folgt also $\length_{A_\mfq}(M_\mfq) < \infty$. + \end{proof} +\end{lem} + \section{Reduktion auf die Diagonale} \label{sec:reduktion-auf-die-diagonale} @@ -538,6 +603,6 @@ Nun ist aber $C$ die $(X_1, \ldots, X_n, Y_1, \ldots, Y_n)$-adische Vervollstän Sei $\mfq$ (beziehungsweise $\mfq'$) ein Ideal von $A$ (beziehungsweise $B$) mit $\length_A(A / \mfq) <~\infty$ (beziehungsweise $\length_B(B / \mfq') < \infty$). Weiter sei $\mfs$ das von $\mfq$ und $\mfq'$ erzeugte Ideal und wir statten $M$, $N$, $M \widehat{\otimes}_k N$ jeweils mit der $\mfq$-adischen, $\mfq'$-adischen und $\mfs$-adischen Topologie aus. Wir betrachten nun die zugehörigen graduierten Moduln $\gr(M)$, $\gr(N)$ und $\gr(M \widehat{\otimes}_k N)$. - + \end{proof} \end{prop} \ No newline at end of file