体上の多項式環(2)
既約多項式(1)
を体とします。 が
- 任意の に対して ならば または
であるとき 内で既約であると言います。
に対して、 で生成された(単項生成)イデアル を、 と表すことがあります。
を体とします。 が 内で既約ならば は の極大イデアルとなります。
[証明] を のイデアルで であるものとします。 のイデアルは単項生成なので となる が存在します。 となり となる が存在します。 は既約なので または となります。 だから であるので となります。よって となって となります。[証明終わり]
したがって が 内で既約ならば は体となります。
を体、 とします。 が の極大イデアルならば、 は 内で既約となります。
[証明] 、、 とします。 であり は極大イデアルなので であることから となります。よって となって となる が存在します。 は整域なので 、よって となります。[証明終わり]
クロネッカーの分解定理
が 内で既約とすると は体となります。
を に を対応させる写像( とは の項だけの多項式 )、 を に を対応させる写像とすると、、 は環の準同型となります。 は に を対応させる写像となって単射の環の準同型となります。これは体から体への写像なので単射の体の準同型となります。
に対して を、 に対して
と定義します。これを と書くことにします。
に対して とおくと
となります。 によって と考えると となる が存在します。 の中で 、 を作ります。、 から となって となります。
が 内で既約ではないとすると となる が存在します()。これを繰り返すと となる が存在します(各 は既約で )。 の中で であるものを(並べ替えて) とします。 と表せます。 とおきます。 の中の1つを とします。 に対して上の議論より となる体 と が存在して 、 となります()。 の中から を除いたものを とおくと となります。 に関する帰納法により となる体 が存在して 内で となります()。両辺の次数を比較すると となります。