Ideals of a Dedekind domain need at most two generators
Let
Proof
It suffices to prove the case where
is not principal. Since A Dedekind domain admits UFI, we have ๐ผ ๐ผ = โ ๐ ๐ญ ๐ ๐ ๐ . for distinct prime ideals
and exponents ๐ญ ๐ . Choose some ๐ ๐ โ โ and consider ๐ผ โ ๐ผ . Since A Dedekind domain is a CDR, we have โจ ๐ผ โฉ โ ๐ผ โจ ๐ผ โฉ = ( โ ๐ ๐ญ ๐ ๐ ๐ ) ( โ ๐ ๐ฎ ๐ ๐ ๐ ) where
are distinct from each other and the ๐ฎ ๐ and ๐ญ ๐ with ๐ ๐ , ๐ ๐ โ โ . ๐ ๐ โค ๐ ๐ We seek
๐ฝ โ โ ๐ ( ๐ญ ๐ ๐ ๐ โ ๐ญ ๐ ๐ + 1 ๐ ) โ โ ๐ ๐ฎ ๐ . For each
, let ๐ญ ๐ , and for each ๐ฅ ๐ โ ๐ญ ๐ ๐ ๐ โ ๐ญ ๐ ๐ + 1 ๐ , let ๐ฎ ๐ . By the Chinese remainder theorem for rings, we have a surjective homomorphism ๐ฆ ๐ โ ๐ฎ ๐ ๐ : ๐ โ โจ ๐ ๐ ๐ญ ๐ ๐ + 1 ๐ โ โจ ๐ ๐ ๐ฎ ๐ . Then any
๐ฝ โ ๐ โ 1 { ( ๐ฅ 1 + ๐ญ ๐ 1 + 1 1 , โฆ , ๐ฆ 1 + ๐ฎ 1 , โฆ ) } will do the trick.
We claim
. Note ๐ผ = โจ ๐ผ , ๐ฝ โฉ ๐ผ = โ ๐ ๐ญ ๐ ๐ ๐ โ โจ ๐ผ , ๐ฝ โฉ โ ( โ ๐ ๐ญ ๐ ๐ ๐ ) ( โ ๐ ๐ฎ ๐ ๐ ๐ ) = โจ ๐ผ โฉ . and also
where โจ ๐ผ , ๐ฝ โฉ โ โจ ๐ฝ โฉ is not divisible by any โจ ๐ฝ โฉ or ๐ญ ๐ ๐ + 1 ๐ . Hence ๐ฎ ๐ . โจ ๐ผ , ๐ฝ โฉ = ๐ผ