交換代數

完備化

完備化是「無限放大並允許無窮泰勒展開」的代數版本。局部化已經讓你聚焦於某點附近;完備化再走最後一步,用完整的冪級數行為取代多項式行為,使每個類柯西的逼近序列都真正收斂到環中的某物。它就是從多項式 k[x] 到形式冪級數 k〚x〛,或從整數 Z 到 p-進整數 Z_p 的那一步。

給定環 R 與理想 I,I-進完備化是商系統 R -> ... -> R/I^3 -> R/I^2 -> R/I 的逆極限。一個元素就是模 I 各次冪的一族相容剩餘——一個「關於 I 的冪級數」。自然映射 R -> R-hat 是單射當且僅當所有 I^n 之交為零(克魯爾交定理);對以 I = m 為極大理想的諾特局部環,完備化給出 m-進完備化 R-hat,它仍是局部環,極大理想由 m 的像生成。

完備化是平坦、正合且保持結構的運算,它保持維數與正則性(R 正則當且僅當 R-hat 正則)。它的威力在於完備局部環遠為剛硬:科恩結構定理說一個含體的完備正則局部環恰是冪級數環 k〚x_1, ..., x_d〛。代價是完備化完全忘掉了整體的、遠處的資訊——它只看見無窮小鄰域,故兩個差異極大的簇在對應光滑點處可以有同構的完備化。

Z 的 (p)-進完備化是 Z_p = Z/p^n Z 的逆極限;一個元素是相容序列 (a_1 mod p, a_2 mod p^2, ...)。同樣地,k[x] 的 (x)-進完備化是冪級數環 k〚x〛。

Z 完備化為 p-進整數;k[x] 完備化為冪級數。

亨澤爾引理在完備局部環中成立:多項式的一個近似根可被精煉成精確根,很像牛頓法。這正是完備化在數論中以及在把解模 p^n 提升時佔核心地位的原因。

又稱
I-adic completionI-进完备化I-進完備化