Cohen-Macaulay-Ring

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Im mathematischen Teilgebiet der kommutativen Algebra versteht man unter einem Cohen-Macaulay-Ring einen noetherschen Ring, der nicht mehr unbedingt regulär ist, dessen Tiefe aber gleich seiner Krulldimension ist. Eine Cohen-Macaulay-Singularität ist eine Singularität, deren lokaler Ring ein Cohen-Macaulay-Ring ist. Benannt wurden die Ringe nach Irvin Cohen und Francis Macaulay.

Dieser Artikel beschäftigt sich mit kommutativer Algebra. Insbesondere sind alle betrachteten Ringe kommutativ und haben ein Einselement. Ringhomomorphismen bilden Einselemente auf Einselemente ab. Für weitere Details siehe Kommutative Algebra.

Reguläre Folge

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Wenn ein Modul über einem Ring ist, so wird ein Element regulär genannt, wenn aus für ein stets folgt.

Eine Folge von Elementen aus heißt -reguläre Folge, wenn folgende Bedingungen erfüllt sind:

  • Für ist das Bild von kein Nullteiler in

Tiefe eines Moduls

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Wenn ein Modul über einem Ring ist, so ist die Tiefe von die Mächtigkeit einer maximalen -regulären Folge von Elementen aus .

Dimension eines Moduls

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Die Dimension eines Moduls über einem Ring ist definiert als die Krulldimension von . ( ist der Annihilator von M.)

Ist ein endlich erzeugter Modul über einem noetherschen Ring, so gilt:

(Zur Notation: bezeichnet die Menge der zu assoziierten Primideale, den Träger des Moduls.)

Für einen endlich erzeugten Modul über einem noetherschen lokalen Ring gilt sogar:

Ein endlich erzeugter Modul über einem noetherschen Ring heißt Cohen-Macaulay-Modul, wenn für alle maximalen Ideale von gilt:

heißt Cohen-Macaulay-Ring, wenn als -Modul ein Cohen-Macaulay-Modul ist.

Cohen-Macaulay-Ringe

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  • Jede Lokalisierung eines Cohen-Macaulay-Rings ist ein Cohen-Macaulay-Ring.
  • Jeder 0-dimensionale noethersche Ring ist ein Cohen-Macaulay-Ring.
  • Jeder reduzierte noethersche eindimensionale Ring ist ein Cohen-Macaulay-Ring.
  • Jeder reguläre noethersche Ring ist ein Cohen-Macaulay-Ring.
  • Jeder Gorensteinring ist ein Cohen-Macaulay-Ring.
  • Jeder Cohen-Macaulay-Ring ist ein Kettenring.
  • Ist ein Körper, so wird die Varietät, die aus der X-Achse und der Y-Achse besteht, durch den Koordinatenring beschrieben.
Der Schnittpunkt wird durch den Ring
beschrieben. Er ist eine Singularität, denn ist eindimensional, aber das maximale Ideal von kann nur durch zwei Elemente erzeugt werden. Andererseits ist ein Cohen-Macaulay-Ring (sogar Gorenstein), da das maximale Ideal nicht nur Nullteiler enthält.
  • Eine kompliziertere Singularität besteht im Ring
Der zu der Singularität gehörige lokale Ring
ist kein Cohen-Macaulay-Ring. Er ist eindimensional, aber das maximale Ideal besteht nur aus Nullteilern, es gibt also keine reguläre Folge.
  • Ernst Kunz: Einführung in die kommutative Algebra und algebraische Geometrie. Vieweg, 1980, ISBN 3-528-07246-6.
  • Atiyah, Macdonald: Introduction to Commutative Algebra. Addison-Wesley, 1969, ISBN 0-201-00361-9.
  • Robin Hartshorne: Algebraic Geometry. Springer-Verlag, New York / Berlin / Heidelberg 1977, ISBN 3-540-90244-9.
  • Winfried Bruns, Jürgen Herzog: Cohen-Macaulay rings (= Cambridge studies in advanced mathematics. Band 39). Cambridge University Press, 1993 (englisch).