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Existencia de anillos de valoración en una extensión finita del campo de fracciones de un dominio débilmente artiniano sin Axioma de Elección

¿Podemos demostrar el siguiente teorema sin el axioma de elección? Se trata de una generalización de este problema .

Teorema Dejemos que $A$ ser un débilmente artiniano dominio. Sea $K$ sea el campo de fracciones de $A$ . Sea $L$ sea un campo de extensión finito de $K$ . Sea $B$ sea un subring de $L$ que contiene $A$ . Sea $P$ sea un ideal primo de $B$ . Entonces existe un anillo de valoración de $L$ dominante $B_P$ .

En cuanto a los motivos por los que creo que esta pregunta es interesante, véase (especialmente la respuesta de Pete Clark): ¿Por qué preocuparse por el axioma de la elección?

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kubi Puntos 20607

Lema 1 Dejemos que $A$ sea un dominio débilmente artiniano integralmente cerrado. Sea $S$ sea un subconjunto multiplicativo de $A$ . Sea $A_S$ sea la localización con respecto a $S$ . Entonces $A_S$ es un dominio débilmente artiniano integralmente cerrado.

Prueba de ello: Sea $K$ sea el campo de fracciones de $A$ . Supongamos que $x \in K$ es integral sobre $A_S$ . $x^n + a_{n-1}x^{n-1} + ... + a_1x + a_0 = 0$ , donde $a_i \in A_S$ . Por lo tanto, existe $s \in S$ tal que $sx$ es integral sobre $A$ . Desde $A$ es integralmente cerrado, $sx \in A$ . Por lo tanto, $x \in A_S$ . Por lo tanto, $A_S$ es integralmente cerrado.

Dejemos que $f$ sea un elemento no nulo de $A_S$ . $f = a/s$ , donde $a \in A, s \in S$ . Entonces $fA_S = aA_S$ . Por este , $aA$ es un producto de ideales primos de $A$ . Sea $P$ sea un ideal primo no nulo $P$ de $A$ . Desde $P$ es máxima, $A_S/P^nA_S$ es isomorfo a $A/P^n$ o $0$ . Por lo tanto, $leng_{A_S} A_S/aA_S$ es finito. QED

Lema 2 Dejemos que $A$ sea un dominio débilmente artiniano integralmente cerrado. Sea $P$ sea un ideal primo no nulo de $A$ . Entonces $A_P$ es un anillo de valoración discreto.

Prueba: Por el lema 1 y este todo ideal no nulo de $A_P$ tiene una factorización única como producto de ideales primos. Por lo tanto, $PA_P \neq P^2A_p$ . Sea $x \in PA_P - P^2A_P$ . Desde $PA_P$ es el único ideal primo no nulo de $A_P$ , $xA = PA_P$ . Como todo ideal no nulo de $A_P$ se puede escribir $P^nA_P$ , $A_P$ es un dominio ideal principal. Por lo tanto, $A_P$ es un anillo de valoración discreto. QED

Prueba del teorema del título Podemos suponer que $P \neq 0$ . Sea $C$ sea el cierre integral de $B$ en $L$ . Por este , $C$ es un débilmente Artiniano $A$ -en el sentido de la definición 2 de mi respuesta a este . Por el lema 2 de mi respuesta a este , $C$ es un anillo débilmente artiniano. Sea $S = B - P$ . Sea $C_P$ y $B_P$ sean las localizaciones de $C$ y $B$ con respecto a $S$ respectivamente. En este , $leng_A C/PC$ es finito. Por lo tanto, por el lema 7 de mi respuesta a este , $C/PC$ se genera finitamente como un $A$ -modulo.Hence $C/PC$ se genera finitamente como un $B$ -módulo. Por lo tanto, $C_P/PC_P$ se genera finitamente como un $B_P$ -módulo. Dado que $PC_P \neq C_P$ por el lema de la respuesta de QiL a este existe un ideal máximo de $C_P/PC_P$ cuya preimagen es $PB_P$ . Por lo tanto, existe un ideal máximo $Q$ de $C_P$ tal que $PB_P = Q \cap B_P$ . Sea $Q' = Q \cap C$ . Entonces $Q'$ es un ideal primo de $C$ que se encuentra encima de $P$ . Por el lema 2, $C_Q'$ es un anillo de valoración discreto y domina $B_P$ . QED

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