交換代數

正則局部環

正則局部環是光滑點的代數——簇上沒有尖角、尖點、交叉或夾縮的地方。在光滑點處,空間在無窮小尺度上看起來就像平直的坐標空間,而這種光滑性的代數影子是一種精確的效率:極大理想所需的生成元不超過維數所允許的數目。奇異點「浪費」生成元;正則點恰好用最少的數目。

設 (R, m, k) 是諾特局部環,極大理想為 m,剩餘體為 k = R/m。由中山引理總有 dim R <= dim_k(m / m^2),即 m 所需的生成元個數。當等號成立時 R 稱為正則的:dim R = dim_k(m / m^2),於是 m 恰由 d = dim R 個元素生成,稱為一組正則參數系。等價地,其相伴分次環是 k 上的多項式環。

正則局部環出奇地好:由奧斯蘭德-布赫斯鮑姆-塞爾定理,它們恰是有限整體維數的諾特局部環;一條深刻的定理(奧斯蘭德-布赫斯鮑姆)說每個正則局部環都是唯一分解整環。它們整閉且為科恩-麥考萊環。最簡單的例子是體(d = 0)、DVR(d = 1)和冪級數環 k〚x_1, ..., x_d〛。節點 k[x, y]/(y^2 - x^3) 在原點處局部化是非正則局部環的原型:維數為 1 而 m 需要 2 個生成元。

k[x, y] 在原點 (x, y) 處的局部環是正則的:維數為 2,且 m = (x, y) 恰由 2 個元素生成,m/m^2 是由 x 與 y 張成的 2 維空間。平面的原點是光滑點。

一個光滑點:m 的生成元個數與維數相符。

正則性可局部化:若 R 正則,則每個局部化 R_p 也正則。完美體上的簇在某點光滑,當且僅當其在該點的局部環正則——這是代數正則性與幾何光滑性之間的橋樑。