Kommutative Ringtheorie/Ganzheit/Spektrumsabbildung/Textabschnitt
Lemma
Es sei
ein ganzer Ringhomomorphismus. Es seien Primideale in und ein Primideal in mit .
Dann gibt es ein Primideal in mit .
Beweis
Wir betrachten die injektive Abbildung
die nach wie vor ganz ist. Wir können also annehmen, dass eine ganze Erweiterung von Integritätsbereichen vorliegt und müssen ein Primideal finden, das auf ein vorgegebenes Primideal runterschneidet. Wir lokalisieren an und an , wobei die induzierte Abbildung
nach wie vor ganz ist. Wir können also annehmen, dass ein lokaler Integritätsbereich ist und eine ganze Erweiterung. Wir suchen ein Primideal aus , das auf das maximale Ideal herunterschneidet. Nehmen wir an, dass die Faser über leer ist. Dann ist nach Fakt das Erweiterungsideal gleich dem Einheitsideal. Dann gibt es Elemente und mit . Diese Gleichung gilt auch im Unterring . Die Erweiterung ist endlich erzeugt und ganz, also nach Fakt sogar endlich. Es ist und damit . Aus dem Lemma von Nakayama folgt daraus , ein Widerspruch.
Lemma
Beweis
Es sei vorgegeben. Die induzierte Abbildung
Fakt zeigt, dass es ein Primideal aus gibt, das auf runterschneidet.
Satz
Es seien und kommutative Ringe und es sei
ein ganzer Ringhomomorphismus.
Dann ist die Spektrumsabbildung
Beweis
Wir zeigen für eine beliebige abgeschlossene Teilmenge mit einem Ideal , dass das Bild
ist, also insbesondere wieder abgeschlossen ist. Dafür betrachten wir den induzierten Ringhomomorphismus
der ebenfalls ganz und zusätzlich injektiv ist. Daher ist
nach Fakt surjektiv. Also ist . Der Zusatz folgt ebenfalls aus Fakt.
Lemma
Es sei ein Körper, ein Integritätsbereich und eine ganze Erweiterung.
Dann ist auch ein Körper.
Beweis
Es sei , . Wir betrachten eine Ganzheitsgleichung
Wenn ist, so können wir ausklammern und erhalten, da ein Nichtnullteiler ist, eine Ganzheitsgleichung kleineren Grades. Wir können also annehmen, dass ist. Dann ist
und somit ist eine Einheit.
Lemma
Es sei
ein ganzer Ringhomomorphismus. Es seien Primideale in mit .
Dann ist .
D.h. die Fasern sind nulldimensional.
Beweis
Es sei . Wir machen den Übergang
die ebenfalls ganz ist. Nach Fakt ist die Faser von über . Wir müssen also zeigen, dass das Spektrum einer über einem Körper ganzen Algebra nulldimensional ist, es also keine Inklusionen von Primidealen gibt. Es sei eine Inklusion von Primidealen aus . Wir gehen zu über. Somit ist ein Integritätsbereich und eine ganze Erweiterung eines Körpers. Nach Fakt ist selbst ein Körper. Also ist