§ 139. Дробные идеалы
В § 137
-модуль в поле частных 2 был назван дробным идеалом, если он обладает конечным базисом. Таким образом, идеалы в о, или «целые идеалы», являются частным случаем дробных идеалов.
Если
базис некоторого дробного идеала, то с помощью умножения на подходящий знаменатель можно сделать все элементы базиса
, а с ними и весь идеал — целыми.
Обратно, если некоторый
-модуль а при умножении на какой-то целый элемент
становится целым идеалом, то в целом идеале
имеется конечный базис
а потому
Тем самым мы доказали следующее предложение:
Произвольный
-модуль в поле 2 является дробным идеалом тогда и только тогда, когда он может быть сделан целым идеалом с помощью умножения на некоторый целый элемент
Мы уже видели, что вместе с a и b идеалы
и
имеют конечные базисы, а потому они одновременно являются и дробными идеалами. То же самое остается верным и для частного модулей а
где
целые идеалы и
Действительно, если
произвольный элемент из
то
так что
с помощью умножения на
становится целым идеалом.
В частности,
дробный идеал.
Каждый целый или дробный ненулевой идеал обладает обратным.
Доказательство. Пусть с — целый или дробный ненулевой идеал и элемент
выбран так, что идеал
целый:
Если теперь
то умножение равенства (1) на
дает в соответствии с теоремой 1 (§ 137)
чем и доказано существование обратного идеала
Из этого предложения следует: целые и дробные ненулевые идеалы образуют абелеву группу.
Уравнение
однозначно решается относительно неизвестного с. Решением будет
в других обозначениях,
Из доказанных ранее теорем теперь следует:
Каждый дробный идеал является отношением двух целых идеалов, т. е. представляется в виде
При этом можно сокращать каждый идеал, участвующий одновременно как в числителе, так и в знаменателе.
Каждый дробный главный идеал
допускает представление в виде частного двух целых главных идеалов, в котором ни один из
любых наперед заданных простых идеалов не входит одновременно в числитель и знаменатель.
Доказательство. Пусть после сокращения
наперед заданные
простых идеалов. С помощью умножения на некоторый идеал
взаимно простой с произведением
мы получим в знаменателе некоторый главный идеал
следовательно,
Таким образом, и числитель оказался главным идеалом. При этом ни один из идеалов
не входит в числитель и знаменатель.
(см. скан)