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¿Existen polinomios $f,g$ tal que $\mathbb{C}[a,b,c]\le\mathbb{C}[f,g]$ para $a,b,c$ ¿los polinomios dados?

Quiero demostrar algo más grande que el problema del título y quiero crear un lema que sea útil para la solución del problema. Pero soy incapaz de demostrar (o dar un contraejemplo) el "lema":

Supongamos que $a,b,c$ son polinomios dados en $\mathbb{C}[x]$ tal que $\mathbb{C}[a,b,c] \subsetneq \mathbb{C}[x]$ . Existen polinomios $f,g \in \mathbb{C}[x]$ tal que $\mathbb{C}[a,b,c]\le\mathbb{C}[f,g]$ donde $\mathbb{C}[f,g]\subsetneq \mathbb{C}[x]$ ? (El símbolo $\le$ obviamente significa subring).

¿Alguien tiene alguna idea para demostrar esto si es cierto? ¿O dar un contraejemplo si es falso?

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Phillip Puntos 6

Consideremos el conjunto de subalgebras propias $\mathcal{O}$ de $\mathbf{C}[x]$ que contienen $a$ , $b$ y $c$ . Dado que la codimensión de $\mathbf{C}[a, b, c]$ en $\mathbf{C}[x]$ es finito, podemos elegir $\mathcal{O}$ una subálgebra propia maximizada con respecto a la inclusión.

Reclamación: cualquier subálgebra propia maximalista $\mathcal{O}$ es isomorfo como $\mathbf{C}$ -a cualquiera de los dos tipos de álgebra $\{f \in \mathbf{C}[x] \mid f(0) = f(1)\}$ o a $\mathbf{C}[x^2, x^3]$ .

Probablemente pueda demostrar esta afirmación con métodos elementales. (Pista: demuestre que la codimensión de $\mathcal{O}$ en $\mathbf{C}[x]$ es $1$ y luego analizar lo que esto significa).

Sin embargo, yo demostraría esto mirando las singularidades de $\text{Spec}(\mathcal{O})$ . Si hay dos puntos singulares, entonces podemos normalizar uno de ellos y vemos que $\mathcal{O}$ no es máxima. Si el $\delta$ -de la singularidad es $> 1$ entonces podemos añadir una función local sin suavizar $\text{Spec}(\mathcal{O})$ . Por último, si $C$ es una curva algebraica afín con un único punto singular de $\delta$ -invariante $1$ y normalización igual a la línea afín $\mathbf{A}^1 = \text{Spec}(\mathbf{C}[x])$ , entonces es isomorfo al espectro de uno de los dos anillos de la afirmación.

Esto responde positivamente a la pregunta ya que las dos álgebras de ejemplo pueden ser generadas por dos elementos como $\mathbf{C}$ -algebras.

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