高等环论

幂零理想

幂零理想是完全由“升到某次幂便消失”的元素组成的理想——它的每一个成员都是幂零的,尽管所用的指数可能各不相同。它收集了环中“无穷小”或“幽灵”般的元素:那些非零却在足够多次自乘后变为零的元素。

环 R 的理想 I 称为幂零理想(nil 理想),如果 I 中每个元素 x 都满足 x^n = 0(对某个正整数 n,n 可依赖于 x)。这比理想为幂零的(nilpotent)更弱,后者要求单一一致的指数:I 是幂零的若 I^m = 0 对某个固定的 m 成立,即 I 中任意 m 个元素之积都为零。每个 nilpotent 理想都是 nil 理想,但 nil 理想未必 nilpotent。

幂零理想包含于雅各布森根之中:任何 nil 理想都包含在 J(R) 内,因为只要 x 幂零,1 − x 就是单位。在交换环中,全体幂零元本身构成一个理想,即幂零根,它是最大的 nil 理想,并等于所有素理想之交。对诺特环而言幂零根是 nilpotent 的,故 nil 与 nilpotent 的区别在此坍缩;而在一般环中这一区别确实存在,关于“两个 nil 左理想之和是否仍 nil”的克特猜想至今著名地悬而未决。

在 Z/8Z 中理想 (2) = {0, 2, 4, 6} 是 nil 的,并且实际上是 nilpotent 的:每个元素的立方都是 0(例如 2^3 = 8 = 0),且作为理想 (2)^3 = (8) = 0。

一个恰好也是 nilpotent 的 nil 理想。