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	<title>Hauptidealring - Versionsgeschichte</title>
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	<updated>2026-06-08T03:36:01Z</updated>
	<subtitle>Versionsgeschichte dieser Seite in Wikipedia (Deutsch) – Lokale Kopie</subtitle>
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		<id>https://wiki-de.moshellshocker.dns64.de/index.php?title=Hauptidealring&amp;diff=100167&amp;oldid=prev</id>
		<title>imported&gt;Wfstb: /* Torsionsmoduln */ Link aktualisiert</title>
		<link rel="alternate" type="text/html" href="https://wiki-de.moshellshocker.dns64.de/index.php?title=Hauptidealring&amp;diff=100167&amp;oldid=prev"/>
		<updated>2025-04-29T11:22:49Z</updated>

		<summary type="html">&lt;p&gt;&lt;span class=&quot;autocomment&quot;&gt;Torsionsmoduln: &lt;/span&gt; Link aktualisiert&lt;/p&gt;
&lt;p&gt;&lt;b&gt;Neue Seite&lt;/b&gt;&lt;/p&gt;&lt;div&gt;In der [[Algebra]], einem Teilgebiet der [[Mathematik]], bezeichnet man [[Integritätsring]]e als &amp;#039;&amp;#039;&amp;#039;Hauptidealringe&amp;#039;&amp;#039;&amp;#039; oder &amp;#039;&amp;#039;&amp;#039;Hauptidealbereiche&amp;#039;&amp;#039;&amp;#039;, wenn jedes [[Ideal (Mathematik)|Ideal]] ein [[Hauptideal]] ist. Die wichtigsten Beispiele für Hauptidealringe sind der [[Ganze Zahl|Ring der ganzen Zahlen]] sowie [[Polynomring]]e in einer Unbestimmten über einem [[Körper (Algebra)|Körper]]. Der Begriff des Hauptidealrings erlaubt es, Aussagen über diese beiden Spezialfälle einheitlich zu formulieren. Beispiele für Anwendungen der allgemeinen Theorie sind die [[Jordansche Normalform]], die [[Partialbruchzerlegung]] oder die [[Endlich erzeugte abelsche Gruppe#Klassifikation|Strukturtheorie endlich erzeugter abelscher Gruppen]].&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
== Definition ==&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Ein [[Integritätsring]] &amp;lt;math&amp;gt;A&amp;lt;/math&amp;gt; (d.&amp;amp;nbsp;h. ein [[nullteiler]]freier [[kommutativer Ring]] mit &amp;lt;math&amp;gt;1\ne0&amp;lt;/math&amp;gt;) heißt &amp;#039;&amp;#039;&amp;#039;Hauptidealring&amp;#039;&amp;#039;&amp;#039;, wenn jedes [[Ideal (Mathematik)|Ideal]] &amp;lt;math&amp;gt;I\subseteq A&amp;lt;/math&amp;gt; ein [[Hauptideal]] ist, d.&amp;amp;nbsp;h. es gibt ein &amp;lt;math&amp;gt;x\in A&amp;lt;/math&amp;gt;, so dass &amp;lt;math&amp;gt;I=A\cdot x=\left\{a\cdot x\mid a\in A\right\}&amp;lt;/math&amp;gt;.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Im Folgenden sei &amp;lt;math&amp;gt;A&amp;lt;/math&amp;gt; ein Hauptidealring und &amp;lt;math&amp;gt;K&amp;lt;/math&amp;gt; sein [[Quotientenkörper]]. Außerdem sei &amp;lt;math&amp;gt;P\subset A&amp;lt;/math&amp;gt; eine Menge, die für jedes irreduzible &amp;lt;math&amp;gt;p\in A&amp;lt;/math&amp;gt; genau ein zu &amp;lt;math&amp;gt;p&amp;lt;/math&amp;gt; [[Assoziierte Elemente|assoziiertes Element]] enthält. Im Fall &amp;lt;math&amp;gt;A=\Z&amp;lt;/math&amp;gt; ist die Menge der (positiven) [[Primzahl]]en ein solches &amp;lt;math&amp;gt;P&amp;lt;/math&amp;gt;, im Fall &amp;lt;math&amp;gt;A=k[T]&amp;lt;/math&amp;gt; für einen Körper &amp;lt;math&amp;gt;k&amp;lt;/math&amp;gt; die Menge der irreduziblen Polynome mit Leitkoeffizient 1.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
== Beispiele, Folgerungen und Gegenbeispiele ==&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Die folgenden Ringe sind Hauptidealringe:&lt;br /&gt;
* [[Körper (Algebra)|Körper]]&lt;br /&gt;
* &amp;lt;math&amp;gt;\Z&amp;lt;/math&amp;gt; (der Ring der [[Ganze Zahl|ganzen Zahlen]])&lt;br /&gt;
* &amp;lt;math&amp;gt;\Z[i]&amp;lt;/math&amp;gt; (der Ring der [[Gaußsche Zahl|ganzen gaußschen Zahlen]])&lt;br /&gt;
* [[Polynomring]]e &amp;lt;math&amp;gt;k[T]&amp;lt;/math&amp;gt; in einer Unbestimmten über einem Körper &amp;lt;math&amp;gt;k&amp;lt;/math&amp;gt;&lt;br /&gt;
* [[formale Potenzreihe]]nringe &amp;lt;math&amp;gt;k[[T]]&amp;lt;/math&amp;gt; in einer Unbestimmten über einem Körper &amp;lt;math&amp;gt;k&amp;lt;/math&amp;gt;&lt;br /&gt;
* [[Diskreter Bewertungsring|diskrete Bewertungsringe]]&lt;br /&gt;
* [[Euklidischer Ring|euklidische Ringe]] (diese Klasse umfasst zwar alle vorstehenden Beispiele, aber nicht jeder Hauptidealring ist euklidisch)&lt;br /&gt;
* [[Lokalisierung (Algebra)|Lokalisierung]]en von Hauptidealringen sind wieder Hauptidealringe.&lt;br /&gt;
* Der [[Ganzheitsring]] des Körpers &amp;lt;math&amp;gt;\Q(\sqrt{-3})&amp;lt;/math&amp;gt;, d.&amp;amp;nbsp;h. der Ring der [[Eisenstein-Zahl]]en ist ein Hauptidealring. Es gilt sogar die folgende Aussage: Der Ganzheitsring eines quadratischen Zahlkörpers &amp;lt;math&amp;gt;K=\Q(\sqrt{d})&amp;lt;/math&amp;gt; mit negativem, quadratfreiem &amp;lt;math&amp;gt;d\in\Z&amp;lt;/math&amp;gt; ist genau dann ein Hauptidealring, wenn &amp;lt;math&amp;gt;d \in \lbrace-1, -2, -3, -7, -11, -19, -43, -67, -163 \rbrace&amp;lt;/math&amp;gt; (siehe: [[Heegner-Zahl]]). Der Beweis beruht auf der Untersuchung der [[Idealklassengruppe]], welche bei Zahlkörpern als Maß dafür gesehen werden kann, wie weit ein Ring davon entfernt ist, ein Hauptidealring zu sein.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Hauptidealringe gehören zu den folgenden allgemeineren Klassen von Ringen:&lt;br /&gt;
* [[Faktorieller Ring|faktorielle Ringe]].&amp;lt;ref&amp;gt;Lang, Theorem II.5.2, S. 112&amp;lt;/ref&amp;gt; Insbesondere gelten:&lt;br /&gt;
:* Ein Element &amp;lt;math&amp;gt;a\in A\setminus\{0\}&amp;lt;/math&amp;gt; ist genau dann [[Primelement|prim]], wenn es [[Irreduzibles Element|irreduzibel]] ist.&lt;br /&gt;
:* Jedes Element ungleich null des [[Quotientenkörper]]s von &amp;lt;math&amp;gt;A&amp;lt;/math&amp;gt; lässt sich auf eindeutige Weise in der Form&lt;br /&gt;
::: &amp;lt;math&amp;gt;u\cdot\prod_{p\in P} p^{e_p}&amp;lt;/math&amp;gt;&lt;br /&gt;
:: mit ganzen Zahlen &amp;lt;math&amp;gt;e_p&amp;lt;/math&amp;gt; und einer [[Einheit (Mathematik)|Einheit]] &amp;lt;math&amp;gt;u\in A^\times&amp;lt;/math&amp;gt; schreiben.&lt;br /&gt;
:* Das [[Lemma von Gauß]]: Jedes irreduzible Element in &amp;lt;math&amp;gt;A[X]&amp;lt;/math&amp;gt; ist entweder ein irreduzibles Element von &amp;lt;math&amp;gt;A&amp;lt;/math&amp;gt; (aufgefasst als konstantes Polynom) oder ein in &amp;lt;math&amp;gt;K[X]&amp;lt;/math&amp;gt; [[irreduzibles Polynom]], dessen Koeffizienten teilerfremd sind.&amp;lt;ref&amp;gt;Lang, Theorem IV.2.3, S. 182&amp;lt;/ref&amp;gt;&lt;br /&gt;
* Hauptidealringe sind trivialerweise noethersche Ringe, da jedes Ideal endlich erzeugt ist (von einem Element).&lt;br /&gt;
* Hauptidealringe sind stets [[Dedekind-Ring]]e (siehe auch [[#Hauptidealringe als Dedekind-Ringe|unten]])&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Keine Hauptidealringe sind:&lt;br /&gt;
* Der Polynomring &amp;lt;math&amp;gt;\Z[X]&amp;lt;/math&amp;gt; über den ganzen Zahlen ist kein Hauptidealring, da das von &amp;lt;math&amp;gt;2&amp;lt;/math&amp;gt; und &amp;lt;math&amp;gt;X&amp;lt;/math&amp;gt; erzeugte Ideal nicht durch ein einzelnes Polynom erzeugt werden kann. Dieser Ring ist aber nach dem erwähnten Lemma von Gauß faktoriell, da er ein Polynomring über einem faktoriellen Ring ist.&lt;br /&gt;
* Der Ring &amp;lt;math&amp;gt;k[x,y]&amp;lt;/math&amp;gt; ist kein Hauptidealring, da das Ideal &amp;lt;math&amp;gt;(x,y)&amp;lt;/math&amp;gt; kein Hauptideal ist.&lt;br /&gt;
* Der Ring &amp;lt;math&amp;gt;\mathbb{Z}/4\mathbb{Z}&amp;lt;/math&amp;gt; ist kein Hauptidealring, da er kein Integritätsring ist. Aber jedes Ideal in diesem Ring ist ein Hauptideal.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
== Teilbarkeit ==&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
* Der (bis auf [[Assoziierte Elemente|Assoziiertheit]] eindeutige) [[Größter gemeinsamer Teiler|größte gemeinsame Teiler]] von Elementen &amp;lt;math&amp;gt;x_1,\dots,x_m&amp;lt;/math&amp;gt; ist der (bis auf Assoziiertheit eindeutige) Erzeuger des Ideals &amp;lt;math&amp;gt;(x_1,\dots,x_m)&amp;lt;/math&amp;gt;. Insbesondere gilt das &amp;#039;&amp;#039;[[Lemma von Bézout]]&amp;#039;&amp;#039;: Es existieren &amp;lt;math&amp;gt;a_1,\dots,a_m\in A&amp;lt;/math&amp;gt; mit&lt;br /&gt;
:: &amp;lt;math&amp;gt;\operatorname{ggT}(x_1,\dots,x_m)=a_1 x_1+\dots+a_m x_m.&amp;lt;/math&amp;gt;&lt;br /&gt;
: Spezialfall: &amp;lt;math&amp;gt;x_1,\dots,x_k&amp;lt;/math&amp;gt; sind genau dann teilerfremd, wenn es &amp;lt;math&amp;gt;a_1,\dots,a_m&amp;lt;/math&amp;gt; gibt mit&lt;br /&gt;
:: &amp;lt;math&amp;gt;1=a_1 x_1+\dots+a_m x_m.&amp;lt;/math&amp;gt;&lt;br /&gt;
* Das [[Kleinstes gemeinsames Vielfaches|kleinste gemeinsame Vielfache]] von &amp;lt;math&amp;gt;x_1,\ldots,x_m&amp;lt;/math&amp;gt; ist der Erzeuger des Ideals &amp;lt;math&amp;gt;(x_1)\cap\ldots\cap(x_m)&amp;lt;/math&amp;gt;.&lt;br /&gt;
* [[Chinesischer Restsatz]]: Sind &amp;lt;math&amp;gt;x_1,\dots,x_m&amp;lt;/math&amp;gt; paarweise teilerfremd, so ist der kanonische Ringhomomorphismus&lt;br /&gt;
:: &amp;lt;math&amp;gt;A/(x_1\cdots x_m)\to\prod_{i=1}^m A/(x_i)&amp;lt;/math&amp;gt;&lt;br /&gt;
: ein Isomorphismus.&amp;lt;ref&amp;gt;Lang, Corollary II.2.2, S. 95&amp;lt;/ref&amp;gt;&lt;br /&gt;
* Eine Verschärfung des chinesischen Restsatzes ist der &amp;#039;&amp;#039;Approximationssatz&amp;#039;&amp;#039;: Gegeben seien &amp;lt;math&amp;gt;x_1,\dots,x_m\in K&amp;lt;/math&amp;gt;, paarweise verschiedene &amp;lt;math&amp;gt;p_1,\dots,p_m\in P&amp;lt;/math&amp;gt; sowie Zahlen &amp;lt;math&amp;gt;n_1,\dots,n_m\in\N&amp;lt;/math&amp;gt;. Dann gibt es ein &amp;lt;math&amp;gt;x\in K&amp;lt;/math&amp;gt;, das &amp;lt;math&amp;gt;x_i&amp;lt;/math&amp;gt; bezüglich &amp;lt;math&amp;gt;p_i&amp;lt;/math&amp;gt; in &amp;lt;math&amp;gt;n_i&amp;lt;/math&amp;gt;-ter Ordnung approximiert und ansonsten regulär ist, d.&amp;amp;nbsp;h.&lt;br /&gt;
:: &amp;lt;math&amp;gt;v_{p_i}(x-x_i)\geq n_i&amp;lt;/math&amp;gt; für &amp;lt;math&amp;gt;i=1,\dots,m&amp;lt;/math&amp;gt;&lt;br /&gt;
: und&lt;br /&gt;
:: &amp;lt;math&amp;gt;v_p(x)\geq0&amp;lt;/math&amp;gt; für &amp;lt;math&amp;gt;p\in P\setminus\{p_1,\dots,p_m\}&amp;lt;/math&amp;gt;.&lt;br /&gt;
: Dabei bezeichnet &amp;lt;math&amp;gt;v_p(x)\in\Z&amp;lt;/math&amp;gt; den Exponenten von &amp;lt;math&amp;gt;p&amp;lt;/math&amp;gt; in der Primfaktorzerlegung von &amp;lt;math&amp;gt;x&amp;lt;/math&amp;gt;.&amp;lt;ref&amp;gt;Bourbaki, Commutative Algebra, Ch. VII, §2.4, Proposition 2&amp;lt;/ref&amp;gt;&lt;br /&gt;
* Für &amp;lt;math&amp;gt;p\in A\setminus\{0\}&amp;lt;/math&amp;gt; sind äquivalent:&lt;br /&gt;
** &amp;lt;math&amp;gt;p&amp;lt;/math&amp;gt; ist irreduzibel&lt;br /&gt;
** &amp;lt;math&amp;gt;p&amp;lt;/math&amp;gt; ist ein Primelement&lt;br /&gt;
** &amp;lt;math&amp;gt;(p)&amp;lt;/math&amp;gt; ist ein [[Primideal]]&lt;br /&gt;
** &amp;lt;math&amp;gt;(p)&amp;lt;/math&amp;gt; ist ein [[maximales Ideal]]&lt;br /&gt;
: Das [[Nullideal]] ist ebenfalls ein Primideal, jedoch nur dann maximal, wenn &amp;lt;math&amp;gt;A&amp;lt;/math&amp;gt; ein Körper ist.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
== Hauptidealringe als Dedekind-Ringe ==&lt;br /&gt;
{{Hauptartikel|Dedekindring}}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Viele in [[Algebraische Zahlentheorie|algebraischer Zahlentheorie]] und [[Algebraische Geometrie|algebraischer Geometrie]] natürlich auftretende Ringe sind keine Hauptidealringe, sondern gehören einer etwas allgemeineren Klasse von Ringen an, den Dedekind-Ringen. Sie sind die lokalisierte Version der Hauptidealringe, Ideale sind nicht mehr global, sondern nur noch lokal von einem Element erzeugt:&lt;br /&gt;
: Ist &amp;lt;math&amp;gt;A&amp;lt;/math&amp;gt; ein [[Noetherscher Ring|noetherscher]] Integritätsbereich, für den der [[Lokaler Ring|lokale Ring]] &amp;lt;math&amp;gt;A_\mathfrak{p}&amp;lt;/math&amp;gt; für jedes Primideal &amp;lt;math&amp;gt;\mathfrak{p}&amp;lt;/math&amp;gt; ein Hauptidealring ist, so heißt &amp;lt;math&amp;gt;A&amp;lt;/math&amp;gt; &amp;#039;&amp;#039;Dedekind-Ring&amp;#039;&amp;#039;.&amp;lt;ref&amp;gt;Bourbaki, Commutative Algebra, Ch. VII, §2&amp;lt;/ref&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Die folgenden Eigenschaften gelten für Hauptidealringe, aber auch allgemeiner für Dedekind-Ringe:&lt;br /&gt;
* Sie sind entweder [[Körper (Algebra)|Körper]] oder [[Dimension (kommutative Algebra)|eindimensional]], d.&amp;amp;nbsp;h. jedes [[Primideal]] ungleich &amp;lt;math&amp;gt;(0)&amp;lt;/math&amp;gt; ist [[Maximales Ideal|maximal]].&lt;br /&gt;
* Sie sind [[Normalität (kommutative Algebra)|ganzabgeschlossen]] in ihrem Quotientenkörper.&lt;br /&gt;
* Sie sind [[Regulärer Ring|regulär]].&lt;br /&gt;
* Ihre [[Lokaler Ring|lokalen Ringe]] sind entweder Körper oder [[Diskreter Bewertungsring|diskrete Bewertungsringe]].&lt;br /&gt;
* der oben genannte Approximationssatz&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Ist ein Dedekind-Ring [[Faktorieller Ring|faktoriell]] oder [[Semilokaler Ring|semilokal]], so ist er ein Hauptidealring.&amp;lt;ref&amp;gt;Stefan Müller-Stach, Jens Piontkowski: &amp;#039;&amp;#039;Elementare und algebraische Zahlentheorie&amp;#039;&amp;#039;. Vieweg-Verlag, 2006, S. 188. (Satz 18.16)&amp;lt;/ref&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
== Moduln über Hauptidealringen ==&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
=== Allgemeines ===&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
* [[Untermodul]]n [[Freier Modul|freier]] [[Modul (Mathematik)|Moduln]] sind frei.&amp;lt;ref&amp;gt;Bourbaki, Algebra, Ch. VII, § 3, Corollary 2; Lang, Theorem III.7.1&amp;lt;/ref&amp;gt;&lt;br /&gt;
* Ist &amp;lt;math&amp;gt;M&amp;lt;/math&amp;gt; ein [[endlich erzeugt]]er Modul mit [[Torsion (Algebra)|Torsionsuntermodul]] &amp;lt;math&amp;gt;T&amp;lt;/math&amp;gt;, so gibt es einen freien Untermodul &amp;lt;math&amp;gt;F\subseteq M&amp;lt;/math&amp;gt;, so dass &amp;lt;math&amp;gt;M=F\oplus T&amp;lt;/math&amp;gt;. Torsionsfreie, endlich erzeugte Moduln sind frei.&amp;lt;ref&amp;gt;Bourbaki, Algebra, Ch. VII, § 4, No. 4, Corollary 1 und 2; Lang, Theorem III.7.3&amp;lt;/ref&amp;gt;&lt;br /&gt;
* [[Projektiver Modul|Projektive Moduln]] sind frei.&amp;lt;ref&amp;gt;Bourbaki, Algebra, Ch. VII, § 3, Corollary 3&amp;lt;/ref&amp;gt;&lt;br /&gt;
* Ein Modul ist [[Injektiver Modul|injektiv]] genau dann, wenn er [[dividierbar]] ist. Quotienten injektiver Moduln sind injektiv, jeder Modul hat eine injektive Auflösung der Länge 1. Eine explizite injektive Auflösung von &amp;lt;math&amp;gt;A&amp;lt;/math&amp;gt; ist&amp;lt;ref&amp;gt;Bourbaki, Algèbre, Ch. X, § 1, No. 7, Corollaire 2&amp;lt;/ref&amp;gt;&lt;br /&gt;
:: &amp;lt;math&amp;gt;0\to A\to K\to K/A\to 0.&amp;lt;/math&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
=== Endlich erzeugte Moduln: Elementarteilersatz ===&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Der Elementarteilersatz beschreibt die Struktur einer Zerlegung eines endlich erzeugten Moduls in unzerlegbare Moduln. (Ein Modul &amp;lt;math&amp;gt;M&amp;lt;/math&amp;gt; heißt unzerlegbar, wenn es keine Moduln &amp;lt;math&amp;gt;M_1,M_2\ne0&amp;lt;/math&amp;gt; gibt mit &amp;lt;math&amp;gt;M\cong M_1\oplus M_2&amp;lt;/math&amp;gt;.)&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Es sei &amp;lt;math&amp;gt;P&amp;lt;/math&amp;gt; wie oben ein Vertretersystem der irreduziblen Elemente (bis auf Assoziiertheit). Zu jedem endlich erzeugten Modul &amp;lt;math&amp;gt;M&amp;lt;/math&amp;gt; gibt es eindeutig bestimmte nichtnegative ganze Zahlen &amp;lt;math&amp;gt;m_0&amp;lt;/math&amp;gt; und &amp;lt;math&amp;gt;m_{p,i}&amp;lt;/math&amp;gt; für &amp;lt;math&amp;gt;p\in P,i\in\N_{\geq1}&amp;lt;/math&amp;gt;, von denen fast alle null sind, so dass&lt;br /&gt;
: &amp;lt;math&amp;gt;M\cong A^{m_0}\oplus\bigoplus_{p\in P}\bigoplus_{i\geq1} (A/(p^i))^{m_{p,i}}.&amp;lt;/math&amp;gt;&lt;br /&gt;
Die Zahlen &amp;lt;math&amp;gt;m_0,m_{p,i}&amp;lt;/math&amp;gt; sind durch &amp;lt;math&amp;gt;M&amp;lt;/math&amp;gt; eindeutig festgelegt, und die einzelnen Faktoren &amp;lt;math&amp;gt;A&amp;lt;/math&amp;gt; bzw. &amp;lt;math&amp;gt;A/(p^k)&amp;lt;/math&amp;gt; sind unzerlegbar. Die Ideale &amp;lt;math&amp;gt;(p^i)&amp;lt;/math&amp;gt;, für die &amp;lt;math&amp;gt;m_{p,i}\ne0&amp;lt;/math&amp;gt; gilt, heißen &amp;#039;&amp;#039;Elementarteiler&amp;#039;&amp;#039; von &amp;lt;math&amp;gt;M&amp;lt;/math&amp;gt;.&amp;lt;ref&amp;gt;Bourbaki, Algebra, Ch. VII, § 4, No. 8, Proposition 9; Lang, Theorem III.7.5&amp;lt;/ref&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
=== Endlich erzeugte Moduln: Invariante Faktoren ===&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Zu jedem endlich erzeugten Modul &amp;lt;math&amp;gt;M&amp;lt;/math&amp;gt; gibt es eine endliche Folge &amp;lt;math&amp;gt;x_1,x_2,\dots,x_m&amp;lt;/math&amp;gt; von Elementen von &amp;lt;math&amp;gt;A&amp;lt;/math&amp;gt;, die nicht notwendigerweise von null verschieden sind, so dass&lt;br /&gt;
* &amp;lt;math&amp;gt;x_i\mid x_{i+1}&amp;lt;/math&amp;gt; für &amp;lt;math&amp;gt;i=1,2,\dots,m-1&amp;lt;/math&amp;gt;&lt;br /&gt;
* &amp;lt;math&amp;gt;M\cong\bigoplus_{i=1}^m A/(x_i).&amp;lt;/math&amp;gt;&lt;br /&gt;
Die Ideale &amp;lt;math&amp;gt;(x_i)&amp;lt;/math&amp;gt; sind durch &amp;lt;math&amp;gt;M&amp;lt;/math&amp;gt; eindeutig bestimmt und heißen die &amp;#039;&amp;#039;invarianten Faktoren&amp;#039;&amp;#039; von &amp;lt;math&amp;gt;M&amp;lt;/math&amp;gt;. Die Elemente &amp;lt;math&amp;gt;x_i&amp;lt;/math&amp;gt; sind folglich bis auf Assoziiertheit eindeutig bestimmt.&amp;lt;ref&amp;gt;Bourbaki, Algebra, Ch. VII, § 4, No. 4, Theorem 2; Lang, Theorem III.7.7&amp;lt;/ref&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Zu dieser Aussage über Moduln gibt es zwei konkurrierende Sichtweisen:&lt;br /&gt;
* Zu einem Modul &amp;lt;math&amp;gt;M&amp;lt;/math&amp;gt; kann man Erzeuger &amp;lt;math&amp;gt;w_1,\dots,w_m&amp;lt;/math&amp;gt; wählen und den Kern &amp;lt;math&amp;gt;U\subseteq A^m&amp;lt;/math&amp;gt; des zugehörigen Homomorphismus &amp;lt;math&amp;gt;A^m\to M&amp;lt;/math&amp;gt; betrachten.&lt;br /&gt;
* Zu einem Untermodul &amp;lt;math&amp;gt;U\subseteq A^m&amp;lt;/math&amp;gt; kann man Erzeuger &amp;lt;math&amp;gt;u_1,\dots,u_n&amp;lt;/math&amp;gt; wählen und die &amp;lt;math&amp;gt;m\times n&amp;lt;/math&amp;gt;-Matrix &amp;lt;math&amp;gt;X&amp;lt;/math&amp;gt; mit Einträgen in &amp;lt;math&amp;gt;A&amp;lt;/math&amp;gt; betrachten, die den Homomorphismus &amp;lt;math&amp;gt;A^n\to A^m&amp;lt;/math&amp;gt; mit Bild &amp;lt;math&amp;gt;U&amp;lt;/math&amp;gt; beschreibt.&lt;br /&gt;
Umgekehrt ist das Bild einer &amp;lt;math&amp;gt;m\times n&amp;lt;/math&amp;gt;-Matrix mit Einträgen in &amp;lt;math&amp;gt;A&amp;lt;/math&amp;gt; ein Untermodul &amp;lt;math&amp;gt;U\subseteq A^m&amp;lt;/math&amp;gt;, und der [[Quotientenmodul]] &amp;lt;math&amp;gt;M=A^m/U&amp;lt;/math&amp;gt; (der [[Kokern]] des durch &amp;lt;math&amp;gt;X&amp;lt;/math&amp;gt; gegebenen Homomorphismus &amp;lt;math&amp;gt;A^n\to A^m&amp;lt;/math&amp;gt;) ist ein endlich erzeugter &amp;lt;math&amp;gt;A&amp;lt;/math&amp;gt;-Modul.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Für Untermoduln freier Moduln lautet die Aussage:&lt;br /&gt;
* Ist &amp;lt;math&amp;gt;F&amp;lt;/math&amp;gt; ein freier &amp;lt;math&amp;gt;A&amp;lt;/math&amp;gt;-Modul und &amp;lt;math&amp;gt;U&amp;lt;/math&amp;gt; ein (ebenfalls freier) Untermodul von &amp;lt;math&amp;gt;F&amp;lt;/math&amp;gt; vom Rang &amp;lt;math&amp;gt;r&amp;lt;/math&amp;gt;, so gibt es &amp;lt;math&amp;gt;n&amp;lt;/math&amp;gt; Elemente &amp;lt;math&amp;gt;e_1,\dots,e_r\in F&amp;lt;/math&amp;gt;, die Teil einer Basis von &amp;lt;math&amp;gt;F&amp;lt;/math&amp;gt; sind, sowie Elemente &amp;lt;math&amp;gt;x_1,\dots,x_r\in A&amp;lt;/math&amp;gt; mit &amp;lt;math&amp;gt;x_1\mid x_2\mid\dots\mid x_r&amp;lt;/math&amp;gt;, so dass &amp;lt;math&amp;gt;x_1 e_1,\dots,x_r e_r&amp;lt;/math&amp;gt; eine Basis von &amp;lt;math&amp;gt;U&amp;lt;/math&amp;gt; ist. Der von den &amp;lt;math&amp;gt;e_k&amp;lt;/math&amp;gt; aufgespannte Teil &amp;lt;math&amp;gt;F&amp;#039;\subseteq F&amp;lt;/math&amp;gt; lässt sich invariant als das Urbild des Torsionsuntermoduls von &amp;lt;math&amp;gt;F/U&amp;lt;/math&amp;gt; beschreiben. Die Ideale &amp;lt;math&amp;gt;(x_k)&amp;lt;/math&amp;gt; sind die Invarianten (wie oben) des Moduls &amp;lt;math&amp;gt;F&amp;#039;/U&amp;lt;/math&amp;gt;, evtl. ergänzt um &amp;lt;math&amp;gt;x_{k+1}=\dots=x_m=0&amp;lt;/math&amp;gt;.&amp;lt;ref&amp;gt;Bourbaki, Algebra, Ch. VII, § 4, No. 3, Theorem 1; Lang, Theorem III.7.8&amp;lt;/ref&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Für Matrizen ([[Smith-Normalform]]):&lt;br /&gt;
* Ist &amp;lt;math&amp;gt;X&amp;lt;/math&amp;gt; eine &amp;lt;math&amp;gt;m\times n&amp;lt;/math&amp;gt;-Matrix von Rang &amp;lt;math&amp;gt;r&amp;lt;/math&amp;gt; mit Einträgen in &amp;lt;math&amp;gt;A&amp;lt;/math&amp;gt;, so gibt es invertierbare Matrizen &amp;lt;math&amp;gt;P\in\operatorname{GL}(m,A),Q\in\operatorname{GL}(n,A)&amp;lt;/math&amp;gt;, so dass &amp;lt;math&amp;gt;PXQ&amp;lt;/math&amp;gt; folgende Gestalt hat:&lt;br /&gt;
:: &amp;lt;math&amp;gt;\begin{pmatrix}x_1 &amp;amp; 0 &amp;amp; \cdots &amp;amp; 0 &amp;amp; 0 &amp;amp; \cdots &amp;amp; 0 \\&lt;br /&gt;
0 &amp;amp; x_2 &amp;amp; \ddots &amp;amp; \vdots &amp;amp; \vdots &amp;amp;&amp;amp; \vdots \\&lt;br /&gt;
\vdots &amp;amp; \ddots &amp;amp; \ddots &amp;amp; 0 &amp;amp; \vdots &amp;amp;&amp;amp; \vdots \\&lt;br /&gt;
0 &amp;amp;\cdots &amp;amp; 0 &amp;amp; x_r &amp;amp; 0 &amp;amp; \cdots &amp;amp; 0 \\&lt;br /&gt;
0 &amp;amp;\cdots &amp;amp; \cdots &amp;amp; 0 &amp;amp; 0 &amp;amp; \cdots &amp;amp; 0 \\&lt;br /&gt;
\vdots &amp;amp;&amp;amp;&amp;amp; \vdots &amp;amp; \vdots &amp;amp;&amp;amp; \vdots \\&lt;br /&gt;
0 &amp;amp;\cdots &amp;amp; \cdots &amp;amp; 0 &amp;amp; 0 &amp;amp; \cdots &amp;amp; 0&lt;br /&gt;
\end{pmatrix}&amp;lt;/math&amp;gt;&lt;br /&gt;
: Dabei sind &amp;lt;math&amp;gt;x_1\mid x_2\mid\dots\mid x_r&amp;lt;/math&amp;gt; wieder die Invarianten wie oben.&amp;lt;ref&amp;gt;Bourbaki, Algebra, Ch. VII, § 4, No. 6, Corollary 1; Lang, Theorem III.7.9&amp;lt;/ref&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
=== Torsionsmoduln ===&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Es sei &amp;lt;math&amp;gt;M&amp;lt;/math&amp;gt; ein (nicht notwendigerweise endlich erzeugter) [[Torsion (Algebra)|Torsionsmodul]] über &amp;lt;math&amp;gt;A&amp;lt;/math&amp;gt;, d.&amp;amp;nbsp;h. für jedes &amp;lt;math&amp;gt;m\in M&amp;lt;/math&amp;gt; existiert ein &amp;lt;math&amp;gt;a\in A\setminus\{0\}&amp;lt;/math&amp;gt; mit &amp;lt;math&amp;gt;am=0&amp;lt;/math&amp;gt;. Wieder sei &amp;lt;math&amp;gt;P\subset A&amp;lt;/math&amp;gt; ein Vertretersystem der irreduziblen Elemente. Dann gilt:&amp;lt;ref&amp;gt;Bourbaki, Algebra, Ch. VII, § 2, No. 2, Theorem 1&amp;lt;/ref&amp;gt; &amp;lt;math&amp;gt;M&amp;lt;/math&amp;gt; ist die [[direkte Summe]] der &amp;lt;math&amp;gt;p&amp;lt;/math&amp;gt;-primären Untermoduln &amp;lt;math&amp;gt;M_{(p)}&amp;lt;/math&amp;gt;, d.&amp;amp;nbsp;h.&lt;br /&gt;
: &amp;lt;math&amp;gt;M=\bigoplus_{p\in P}M_{(p)}&amp;lt;/math&amp;gt;&lt;br /&gt;
mit&lt;br /&gt;
: &amp;lt;math&amp;gt;M_{(p)}=\left\{m\in M\mid p^i m=0\ \text{für ein} \ i\in\N\right\}.&amp;lt;/math&amp;gt;&lt;br /&gt;
Als [[Korollar]] ergibt sich, dass &amp;lt;math&amp;gt;M&amp;lt;/math&amp;gt; genau dann [[halbeinfach]] ist, wenn &amp;lt;math&amp;gt;p\cdot M_{(p)}=0&amp;lt;/math&amp;gt; für alle &amp;lt;math&amp;gt;p\in P&amp;lt;/math&amp;gt;.&amp;lt;ref&amp;gt;Bourbaki, Algebra, Ch. VII, § 2, No. 2, Corollary 4&amp;lt;/ref&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Anwendungsbeispiele:&lt;br /&gt;
* Ist &amp;lt;math&amp;gt;A=\Z&amp;lt;/math&amp;gt; und &amp;lt;math&amp;gt;M=K/A=\Q/\Z&amp;lt;/math&amp;gt;, so lautet die Aussage: Jede rationale Zahl besitzt eine eindeutige Darstellung&lt;br /&gt;
:: &amp;lt;math&amp;gt;a+\sum_{p\ \text{prim}}\sum_{i=1}^{o_p}d_{p,i} p^{-i}&amp;lt;/math&amp;gt;&lt;br /&gt;
: mit &amp;lt;math&amp;gt;a\in\Z&amp;lt;/math&amp;gt;, &amp;lt;math&amp;gt;o_p\geq0&amp;lt;/math&amp;gt; (und fast alle &amp;lt;math&amp;gt;o_p=0&amp;lt;/math&amp;gt;) sowie &amp;lt;math&amp;gt;d_{p,i}\in\{0,1,\dots,p-1\}&amp;lt;/math&amp;gt; und &amp;lt;math&amp;gt;d_{p,o_p}\ne0&amp;lt;/math&amp;gt;.&amp;lt;ref&amp;gt;Bourbaki, Algebra, Ch. VII, § 2, No. 3, I&amp;lt;/ref&amp;gt;&lt;br /&gt;
* Ist &amp;lt;math&amp;gt;A=k[T]&amp;lt;/math&amp;gt; (&amp;lt;math&amp;gt;k&amp;lt;/math&amp;gt; ein Körper) und &amp;lt;math&amp;gt;M=K/A=k(T)/k[T]&amp;lt;/math&amp;gt;, so entspricht &amp;lt;math&amp;gt;M_{(p)}&amp;lt;/math&amp;gt; den rationalen Funktionen, deren Nenner eine Potenz von &amp;lt;math&amp;gt;p&amp;lt;/math&amp;gt; ist. Der Satz liefert also den ersten Schritt der [[Partialbruchzerlegung]], d.&amp;amp;nbsp;h. der eindeutigen Darstellung einer rationalen Funktion als&lt;br /&gt;
:: &amp;lt;math&amp;gt;a+\sum_p\sum_{i=1}^{o_p} d_{p,i} p^{-i}.&amp;lt;/math&amp;gt;&lt;br /&gt;
: Dabei durchläuft &amp;lt;math&amp;gt;p&amp;lt;/math&amp;gt; die irreduziblen normierten Polynome in &amp;lt;math&amp;gt;k[T]&amp;lt;/math&amp;gt;, die weiteren Komponenten sind der reguläre Anteil &amp;lt;math&amp;gt;a\in k[T]&amp;lt;/math&amp;gt;, die Ordnungen &amp;lt;math&amp;gt;o_p\geq0&amp;lt;/math&amp;gt; (fast alle &amp;lt;math&amp;gt;o_p=0&amp;lt;/math&amp;gt;) und geeignete Polynome &amp;lt;math&amp;gt;d_{p,i}&amp;lt;/math&amp;gt; für &amp;lt;math&amp;gt;i=1,2,\dots,o_p&amp;lt;/math&amp;gt; mit &amp;lt;math&amp;gt;\deg(d_{p,i})&amp;lt;\deg(p)&amp;lt;/math&amp;gt;. Ist insbesondere &amp;lt;math&amp;gt;p&amp;lt;/math&amp;gt; linear, so sind die &amp;lt;math&amp;gt;d_{p,i}&amp;lt;/math&amp;gt; Konstanten.&amp;lt;ref&amp;gt;Bourbaki, Algebra, Ch. VII, § 2, No. 3, II&amp;lt;/ref&amp;gt;&lt;br /&gt;
* Ist &amp;lt;math&amp;gt;A=k[T]&amp;lt;/math&amp;gt; und &amp;lt;math&amp;gt;M&amp;lt;/math&amp;gt; ein endlichdimensionaler &amp;lt;math&amp;gt;k&amp;lt;/math&amp;gt;-Vektorraum zusammen mit einem Endomorphismus &amp;lt;math&amp;gt;f&amp;lt;/math&amp;gt; (mit der &amp;lt;math&amp;gt;A&amp;lt;/math&amp;gt;-Modulstruktur &amp;lt;math&amp;gt;Tv=f(v)&amp;lt;/math&amp;gt;), so ist die obige Zerlegung die Aufspaltung in die [[Hauptraum|Haupträume]]. Das Korollar besagt in diesem Fall, dass &amp;lt;math&amp;gt;f&amp;lt;/math&amp;gt; genau dann halbeinfach ist, wenn das [[Minimalpolynom (Lineare Algebra)|Minimalpolynom]] von &amp;lt;math&amp;gt;f&amp;lt;/math&amp;gt; keine mehrfachen Faktoren enthält.&amp;lt;ref&amp;gt;Bourbaki, Algebra, Ch. VII, § 5, No. 8, Proposition 14&amp;lt;/ref&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
== Verallgemeinerung auf nicht-kommutative Ringe ==&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Die Definitionen lassen sich auf [[Ringtheorie#nicht-kommutativer Ring|nicht-kommutative]] Ringe verallgemeinern. Ein Rechts-Hauptideal &amp;lt;math&amp;gt;I&amp;lt;/math&amp;gt; ist Rechts-Vielfaches &amp;lt;math&amp;gt;gA&amp;lt;/math&amp;gt; eines einzelnen Elements &amp;lt;math&amp;gt;g \in A&amp;lt;/math&amp;gt;; &amp;lt;math&amp;gt;Ag&amp;lt;/math&amp;gt; ist ein Links-Hauptideal. Wie im kommutativen Fall sind &amp;lt;math&amp;gt;\{0\} = 0A = A0&amp;lt;/math&amp;gt; und &amp;lt;math&amp;gt;A=1A = A1&amp;lt;/math&amp;gt; die trivialen (und zweiseitigen) Hauptideale.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Die [[Hurwitzquaternion]]en sind ein Beispiel für einen nicht-kommutativen Ring, der mit seiner [[Quaternion#Norm und Betrag|Norm]] als euklidischer Norm sowohl links- als auch rechtseuklidisch und damit sowohl rechts- wie linksseitig ein Hauptidealring ist.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
== Verwandte Begriffe ==&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
* Wird nur gefordert, dass jedes Ideal endlich erzeugt ist, gelangt man zum Begriff des [[Noetherscher Ring|noetherschen Rings]].&lt;br /&gt;
* Umgekehrt kann man an einen Integritätsbereich die Bedingung stellen, dass alle endlich erzeugten Ideale Hauptideale sind: Dies sind die sogenannten [[Bézout-Ring]]e. Hauptidealringe sind also genau die noetherschen Bézoutringe.&lt;br /&gt;
* Manchmal werden auch nicht nullteilerfreie Ringe in der Definition des Begriffes „Hauptidealring“ erlaubt, es wird also nur gefordert, dass jedes Ideal ein Hauptideal ist und &amp;lt;math&amp;gt;1\ne0&amp;lt;/math&amp;gt;.&amp;lt;ref&amp;gt;Lang, II, §1, S. 86&amp;lt;/ref&amp;gt; Im Englischen wird hierzu sprachlich zwischen &amp;#039;&amp;#039;principal ideal ring&amp;#039;&amp;#039; und &amp;#039;&amp;#039;principal ideal domain&amp;#039;&amp;#039; (&amp;#039;&amp;#039;domain&amp;#039;&amp;#039; = Integritätsbereich) unterschieden. Die entsprechende Unterscheidung der Begriffe Hauptideal&amp;#039;&amp;#039;ring&amp;#039;&amp;#039; und Hauptideal&amp;#039;&amp;#039;bereich&amp;#039;&amp;#039; ist im Deutschen jedoch unüblich.&amp;lt;ref name=&amp;quot;books-EsluBAAAQBAJ-34&amp;quot;&amp;gt;Rainer Schulze-Pillot: &amp;#039;&amp;#039;Einführung in Algebra und Zahlentheorie.&amp;#039;&amp;#039; Springer-Verlag, 2014, ISBN 978-3-642-55216-8, S.&amp;amp;nbsp;34 ({{Google Buch |BuchID=EsluBAAAQBAJ |Seite=34}}).&amp;lt;/ref&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
== Literatur ==&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
* [[Serge Lang]]: &amp;#039;&amp;#039;Algebra.&amp;#039;&amp;#039; Revised 3rd edition. Springer, Berlin u. a. 2002, ISBN 0-387-95385-X (&amp;#039;&amp;#039;Graduate Texts in Mathematics&amp;#039;&amp;#039; 211).&lt;br /&gt;
* [[Nicolas Bourbaki]]: &amp;#039;&amp;#039;Algebra II. Chapters 4–7.&amp;#039;&amp;#039; Springer, Berlin u. a. 1990, ISBN 3-540-19375-8 (&amp;#039;&amp;#039;Elements of Mathematics&amp;#039;&amp;#039;).&lt;br /&gt;
* Nicolas Bourbaki: &amp;#039;&amp;#039;Eléments de mathématique. Algèbre Commutative.&amp;#039;&amp;#039; Band 10: &amp;#039;&amp;#039;Chapitre 10.&amp;#039;&amp;#039; Réimpression de l’édition de 1998. Springer, Berlin u. a. 2007, ISBN 978-3-540-34394-3.&lt;br /&gt;
* Nicolas Bourbaki: &amp;#039;&amp;#039;Commutative Algebra. Chapters 1–7.&amp;#039;&amp;#039; 2nd printing. Springer, Berlin u. a. 1989, ISBN 3-540-19371-5 (&amp;#039;&amp;#039;Elements of Mathematics&amp;#039;&amp;#039;).&lt;br /&gt;
* [[Stefan Müller-Stach]], Jens Piontkowski: &amp;#039;&amp;#039;Elementare und algebraische Zahlentheorie. Ein moderner Zugang zu klassischen Themen.&amp;#039;&amp;#039; Vieweg, Wiesbaden 2006, ISBN 3-8348-0211-5 (&amp;#039;&amp;#039;Vieweg Studium&amp;#039;&amp;#039;).&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
== Einzelnachweise ==&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&amp;lt;references /&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
[[Kategorie:Ring (Algebra)]]&lt;br /&gt;
[[Kategorie:Ringtheorie]]&lt;/div&gt;</summary>
		<author><name>imported&gt;Wfstb</name></author>
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