Bueno, he descubierto una prueba. Resulta que es mucho más simple de lo que pensé que sería, y no lo pensé lo suficiente antes de publicar la pregunta.
Si $L : F$ está generada finitamente, entonces por definición eso significa que hay algunas $\alpha_1, \ldots, \alpha_s \in L$ tal que $L$ es el campo más pequeño (por inclusión) que contiene $F$ todo el $\alpha_i$ . Consideremos ahora algún campo intermedio $K$ (así $L : K : F$ es una torre de extensiones). Ciertamente, $L$ contiene $K$ y $L$ contiene todos los $\alpha_i$ y si $L$ no era el campo más pequeño que contenía $K$ y el $\alpha_i$ entonces tampoco sería el campo más pequeño que contiene $F$ y el $\alpha_i$ ya que $F \leq K$ lo cual es absurdo ya que $L$ está generada finitamente sobre $F$ . Por lo tanto, $L$ está generada finitamente sobre $K$ .
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Lo hace, pero necesito usar esta proposición en un caso en el que $L$ tiene elementos transcedentales sobre $F$ .
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@arctictern esa no es exactamente la propuesta que tengo: estás demostrando que si $L:K$ y $K:F$ son generados finitamente, entonces también lo es $L:F$ . Necesito que si $L:F$ y $K:F$ son generados finitamente, entonces también lo es $L:K$ .
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@OpenBall no; considera $\mathbb Q(\pi) : \mathbb Q$ . Desde $\pi$ es transcedental sobre $\mathbb Q$ entonces el grado de esta extensión es infinito (¿cierto?), sin embargo esta extensión es ciertamente generada finitamente.
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Lo siento, leí mal su pregunta. De todos modos OP, ignorando $K/F$ siendo generada finitamente, si $L/K/F$ es una torre y $L=F(\ell_1,\cdots,\ell_r)$ entonces seguramente $L=K(\ell_1,\cdots,\ell_r)$ ¿también?
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@arctictern sí, me acabo de dar cuenta. Estaba dándole demasiadas vueltas a esta pregunta, y en realidad es muy fácil, como has apuntado :)
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@OpenBall la definición de $L$ siendo generada finitamente sobre $F$ es sólo eso $L$ es el campo más pequeño que contiene $F$ y un número finito de elementos $\alpha_1, \ldots, \alpha_s \in L$ . Aquí tenemos $L = \mathbb Q(\pi)$ y $F = \mathbb Q$ y también $\{\alpha_1, \ldots, \alpha_s\} = \{\pi\}$ . Así que realmente tenemos $\{\pi\}$ es el conjunto generador. ¿Esto ayuda?