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L'ANELLO DEGLI INTERI DI GAUSS É UN PID:

enunciato

L' anello degli interi di Gauss bbZ delim{[}{i}{]} è un PID

dimostrazione

Considero un ideale I di bbZ delim{[}{i}{]}
Se I=delim{lbrace}{0}{rbrace}= <0> caso banale
Se I<>delim{lbrace}{0}{rbrace} considero 0<>z_0 in I la cui norma N(z_0)>0 è minima.
Sia z in I e considero z/z_0={zz_0}/{N(z_0)} in Q delim{[}{i}{]}.
Questo razionale cade in uno dei quadrati formati dalla griglia di Gauss ed esiste un vertice q in bbZ delim{[}{i}{]} distante meno di sqrt{2}/2 cioè:
delim{|}{q-z/z_0}{|}<= sqrt{2}/2 quindi N(q-z/z_0)<=1/2<1.
Considero N(q-z/z_0)N(z_0)=N((q-z/z_0)z_0)=N(qz_0-z)
qz_0 in I per la "proprietà di spugna" dell'ideale, qz_0-z in I e quindi N(qz_0-z)>0 perchè è un naturale maggiore di zero.
N(q-z/z_0)<1 e N(z_0)>0 è un naturale
quindi N(q-z/z_0)<N(z_0) ma dato che per ipotesi la norma di N(z_0) era minima allora qz_0-z=0.
Cioè z=qz_0 quindi z è multiplo di z_0 perchè q in bbZ delim{[}{i}{]} cioè I=<z_0> è l'ideale principale generato dal solo elemento z_0.

C.V.D.