任意の体 $ K$ に対して $ K$ を含む代数的閉体が存在する。(2)

「任意の体 $ K$ に対して $ K$ を含む代数的閉体が存在する。」 (無印だが、以下では便宜上「(1)」と呼ぶことにする) において、 次の「主張2」に言及した。
\begin{itembox}[l]{主張2}
体 $K$ とその拡大体 $L$ が、次の性質...
...ath}とおけば、$M$ は $K$ を含む代数閉体である。
\end{itembox}

今回は、分離性の知識を用いて、 次のこと(主張2s)を証明する。 (議論をいくらか簡潔にするため、 全体は大きな代数的閉体 $ \Omega$ に埋め込まれている と考えることにする。$ \Omega$ としては(1)ですでに証明した $ K$ の代数的 閉包(議論としてはそれで十分なことを確認できるが、 それで物足りなければ $ L$ の代数的閉包)を用いてもよい。)


\begin{itembox}[l]{主張2s}
$K$\ とその拡大体 $L$\ が、主張2 の性...
...
含む。つまり、$L_s$\ は $K$\ の分離閉包である。
\end{itembox}

$ K$ の標数が 0 なら、分離性の仮定は常に満足されるから、 そのときには主張 2 も正しいことがわかる。

[主張 2s の証明]

$ K$ 上分離代数的な元 $ \alpha$ をとる。 $ \alpha$ の最小多項式を $ f$ と書き、$ f$ の根を $ \alpha_1,\dots,\alpha_k$ と置くと、 $ \{\alpha_1,\dots, \alpha_k\}$$ \alpha$$ K$ 上の共役の全体 と等しく、 $ M=K(\alpha_1,\dots ,\alpha_k)$$ K$ の有限個の分離的な元による拡大であるから、$ K$ の単純拡大である (No.6, 系6.9)。 すなわち、 ある $ \theta$ が存在して、 $ M=K(\theta). $

$ \theta$ の 最小多項式 $ g$ は仮定(※)により少なくとも一つの根 $ \theta_1$$ L$ にもつ. 「ガロア理論の第一歩」により、

$\displaystyle K(\theta_1)\cong K(\theta).
$

$ f$$ K(\theta)$ 上一次式の積に分解されるから、 $ K(\theta_1)$ でも そうである。つまり、$ f$ の根 $ \alpha_1,\dots,\alpha_k$ はすべて $ M$ に 属する。 % latex2html id marker 814
$ \qedsymbol$

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