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Qの部分環は体かPIDであることを示せ

表題の通りです。 「Q(有理数体)の部分環は体かPIDであることを示せ」という問題です。 まず、Qの部分環が体ならばそれはQでなくてはならないので、以下QのQでない部分環Rを考えます。 次に、Rの中に絶対値が最小な元aがあればRはZ上aで生成されるPIDとなります。 ですが、Rの中に絶対値最小な元が無い場合の証明が分かりません。 どなたか分かる方、よろしくお願いします。

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回答No.3

Rを質問に書いてある通りとし,IをRの(0)でない イデアルとして,Iが単項イデアルとなることを示します. ((0)が単項イデアルなのは明らか) Iに入っている正の整数(普通のいみでの整数です)で最小のものを aとします.このときaR⊆Iです. 一方,Iの任意の0でない元b/cをとります. (b,cは互いに素な整数でb>0とします.) するとまず,b=c(b/c)はIに入る正の整数です. b=aq+r (qは0以上の整数,rは0以上a未満の整数)と 割り算して考えるとrがIに入ることからr=0,よってb=aqとなります. 次にb,cは互いに素なのでbx+cy=1となる整数x,yが存在します. このとき(b/c)x+y=1/cで左辺はRの元なので右辺もそうです. 従ってb/c = (1/c)b = (1/c)qa ∈ Raとなります. また0∈Raは明らかなので I⊆Ra. よってI=Raとなり,Iが単項であることが言えます.

narumi471
質問者

お礼

丁寧な回答をしていただき、ありがとうございます。 文句のつけようのない回答に感謝します。

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その他の回答 (2)

  • koko_u_
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回答No.2

スマン 1行目の >a = 0 なら話はおわりだ。 は消しといておくれ。

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  • koko_u_
  • ベストアンサー率18% (459/2509)
回答No.1

R の中に絶対値最小の元 a ∈ R があるとしよう。a = 0 なら話はおわりだ。 a の代りに -a ∈ R を考えることで、0 < a とする。 a < 1 と仮定すると、a^2 ∈ R かつ a^2 < a となり a の最小性に反する。 よって a >= 1。 a は有理数なので、a = n + b, n ∈ Z (整数) 0 < b < 1 と表わせる。Z ⊆ R だから、b = a - n ∈ R となりやはり矛盾だ。 結局 R に最小な元は存在しない。

narumi471
質問者

お礼

どうやら質問で血迷ったことを書いていたようですね。 回答ありがとうございました。

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