在數學 中的環論 領域,一個理想 的根 是一個較大的理想,它約略是該理想的某種閉包。根理想 是等於其自身的根的理想。
理想的根又可分為雅各布森根 與冪零根 ,前者較後者為大。
設
R
{\displaystyle R}
為交換環 ,
I
⊂
R
{\displaystyle I\subset R}
為其理想。該理想的冪零根
R
a
d
(
I
)
{\displaystyle \mathrm {Rad} (I)}
(或
I
{\displaystyle {\sqrt {I}}}
)定義為
Rad
(
I
)
=
{
r
∈
R
|
∃
n
,
r
n
∈
I
}
{\displaystyle {\hbox{Rad}}(I)=\{r\in R|\exists n,\;r^{n}\in I\ \}}
。
由二項式定理 可知
R
a
d
(
I
)
{\displaystyle \mathrm {Rad} (I)}
也是一個理想,並包含
I
{\displaystyle I}
。當取
I
=
{
0
}
{\displaystyle I=\{0\}}
時,相應的根即是冪零元素的集合,也稱作環的冪零根,有時記為
n
i
l
(
R
)
{\displaystyle \mathrm {nil} (R)}
。記
π
:
R
→
R
/
I
{\displaystyle \pi :R\to R/I}
為商同態,則
Rad
(
I
)
=
π
−
1
(
nil
(
R
/
I
)
)
{\displaystyle {\hbox{Rad}}(I)=\pi ^{-1}({\hbox{nil}}(R/I))}
利用局部化 技巧,也可證明
Rad
(
I
)
=
⋂
{
P
∈
Spec
(
R
)
:
P
⊃
I
}
{\displaystyle {\hbox{Rad}}(I)=\bigcap \{P\in {\hbox{Spec}}(R):P\supset I\}}
。
為具體起見,考慮較簡單的例子
R
=
Z
{\displaystyle R=\mathbb {Z} }
。每個非零理想都可寫成
I
=
(
∏
i
p
i
e
i
)
{\displaystyle I=(\prod _{i}p_{i}^{e_{i}})}
,此處
p
1
,
p
2
,
…
{\displaystyle p_{1},p_{2},\ldots }
取遍所有素數 ,
e
i
{\displaystyle e_{i}}
則是非負整數。易證
I
=
(
∏
e
i
>
0
p
i
)
{\displaystyle {\sqrt {I}}=(\prod _{e_{i}>0}p_{i})}
。
設
R
{\displaystyle R}
為環(未必交換),其雅各布森根
J
(
R
)
{\displaystyle J(R)}
定義為所有單右
R
{\displaystyle R}
-模的零化子 之交。對於雙邊理想
I
⊂
R
{\displaystyle I\subset R}
,設
π
:
R
→
R
/
I
{\displaystyle \pi :R\to R/I}
為商同態,定義
J
(
I
)
:=
π
−
1
(
J
(
R
/
I
)
)
{\displaystyle J(I):=\pi ^{-1}(J(R/I))}
。
雅各布森根還有諸種等價的定義。當
R
{\displaystyle R}
交換時,有下述簡單的性質:
Rad
(
I
)
=
⋂
{
P
∈
Spec-max
(
R
)
:
P
⊃
I
}
{\displaystyle {\hbox{Rad}}(I)=\bigcap \{P\in {\hbox{Spec-max}}(R):P\supset I\}}
。
換言之,此即所有包含
I
{\displaystyle I}
的極大理想 之交。由此立見
J
(
I
)
⊃
Rad
(
I
)
{\displaystyle J(I)\supset {\hbox{Rad}}(I)}
。
David Eisenbud, Commutative Algebra with a View Toward Algebraic Geometry , Graduate Texts in Mathematics, 150, Springer-Verlag, 1995, ISBN 0-387-94268-8 .