Bourbaki

§ 10. Giới hạn ngược và giới hạn trực tiếp

Trong toàn bộ đoạn này, tôi ký hiệu một tập tiền thứ tự không rỗng bởi II, và α≤β\alpha \leq \beta là quan hệ tiền thứ tự trên I. Khái niệm hệ ngược (tương ứng hệ trực tiếp) của các tập hợp đối với tập chỉ số I được định nghĩa trong Lý thuyết tập hợp, III, § 7, no. 1 (tương ứng Lý thuyết tập hợp, III, § 7, no. 5, dưới giả thiết rằng I có hướng phải).

1. Các hệ ngược của các magma

Định nghĩa 1

Một hệ ngược của các magma đối với tập chỉ số I là một hệ ngược của các tập hợp* (Eα,fαβ)(\mathbf{E}_\alpha, f_{\alpha\beta}) đối với I, mỗi Eα\mathbf{E}_\alpha có một cấu trúc magma và mỗi fαβf_{\alpha\beta} *là một đồng cấu magma.

Cho (Eα,fαβ)(\mathbf{E}_\alpha, f_{\alpha\beta}) là một hệ ngược của các magma mà các luật được viết theo phép nhân. Tập giới hạn ngược E=lim⁡←EαE = \lim_{\leftarrow} \mathbf{E}_\alpha là một tập con của magma tích ∏α∈IEα\prod_{\alpha \in I} \mathbf{E}_\alpha gồm các họ (xα)α∈I(x_\alpha)_{\alpha \in I} sao cho xα=fαβ(xβ)x_\alpha = f_{\alpha\beta}(x_\beta) với α≤β\alpha \leq \beta. Nếu (xα)(x_\alpha) và (yα)(y_\alpha) thuộc E, thì với α≤β\alpha \leq \beta, xα=fαβ(xβ)x_\alpha = f_{\alpha\beta}(x_\beta) và yα=fαβ(yβ)y_\alpha = f_{\alpha\beta}(y_\beta), do đó xαyα=fαβ(xβ)fαβ(yβ)=fαβ(xβyβ)x_\alpha y_\alpha = f_{\alpha\beta}(x_\beta) f_{\alpha\beta}(y_\beta) = f_{\alpha\beta}(x_\beta y_\beta); do đó E là một magma con của ∏α∈IEα\prod_{\alpha \in I} \mathbf{E}_\alpha. E sẽ được trang bị luật cảm sinh bởi luật trên ∏α∈IEα\prod_{\alpha \in I} \mathbf{E}_\alpha; magma thu được được gọi là

† Ta tránh thuật ngữ hiện hành trong đó dương có nghĩa là >0> 0.

magma giới hạn ngược của các magma EαE_\alpha. Nó có tính chất phổ quát sau:

(a) Với mọi α∈I\alpha \in I, ánh xạ chính tắc fαf_\alpha của EE vào EαE_\alpha là một đồng cấu magma từ EE vào EαE_\alpha. fα=fαβ∘fβf_\alpha = f_{\alpha \beta} \circ f_\beta với α≤β\alpha \leq \beta.

(b) Giả sử một magma FF được cho và các đồng cấu uα:F→Eαu_\alpha : F \to E_\alpha sao cho uα=fαβ∘uβu_\alpha = f_{\alpha \beta} \circ u_\beta với α≤β\alpha \leq \beta. Có duy nhất một đồng cấu u:F→Eu : F \to E sao cho uα=fα∘uu_\alpha = f_\alpha \circ u với mọi α∈I\alpha \in I (cụ thể là x↦u(x)=(uα(x))α∈Ix \mapsto u(x) = (u_\alpha(x))_{\alpha \in I}).

Nếu các magma EαE_\alpha là kết hợp (tương ứng giao hoán), thì E cũng vậy. Giả sử mỗi magma EαE_\alpha thừa nhận một phần tử đơn vị eαe_\alpha và các đồng cấu fαβf_{\alpha \beta} là có đơn vị. Khi đó e=(eα)α∈Ie = (e_\alpha)_{\alpha \in I} thuộc E vì eα=fαβ(eβ)e_\alpha = f_{\alpha \beta}(e_\beta) với α≤β\alpha \leq \beta và nó là một phần tử đơn vị của magma EE; với ký hiệu trên, các đồng cấu fαf_\alpha là có đơn vị và nếu các uαu_\alpha là có đơn vị thì uu là có đơn vị. Hơn nữa, một phần tử x=(xα)α∈Ix = (x_\alpha)_{\alpha \in I} của E là khả nghịch khi và chỉ khi mỗi xαx_\alpha là khả nghịch trong magma tương ứng EαE_\alpha và x−1=(xα−1)α∈Ix^{-1} = (x_\alpha^{-1})_{\alpha \in I}; điều này suy ra từ công thức fαβ(xβ−1)=fαβ(xβ)−1=xα−1f_{\alpha \beta}(x_\beta^{-1}) = f_{\alpha \beta}(x_\beta)^{-1} = x_\alpha^{-1} với α≤β\alpha \leq \beta.

Từ các nhận xét này có thể suy ra rằng nếu các magma EαE_\alpha là các nửa nhóm có đơn vị (tương ứng nhóm) và các fαβf_{\alpha \beta} là các đồng cấu nửa nhóm có đơn vị, thì magma EE là một nửa nhóm có đơn vị (tương ứng một nhóm). Trong trường hợp này ta nói đến một hệ ngược của các nửa nhóm có đơn vị (tương ứng nhóm). Tính chất phổ quát chuyển ngay sang trường hợp này.

Để người đọc tự định nghĩa một hệ ngược các vành (Eα,fαβ)(E_\alpha, f_{\alpha \beta}) và kiểm chứng rằng E=lim⁡←EαE = \lim \leftarrow E_\alpha là một vành con của vành tích ∏α∈IEα\prod_{\alpha \in I} E_\alpha, được gọi là vành giới hạn ngược của các vành EαE_\alpha; có thể kiểm chứng rằng tính chất phổ quát mở rộng đến trường hợp này.

Cho C=(Eα,fαβ)\mathfrak{C} = (E_\alpha, f_{\alpha \beta}) và C′=(Eα′,fαβ′)\mathfrak{C}' = (E'_\alpha, f'_{\alpha \beta}) là hai hệ ngược của các magma (tương ứng là nửa nhóm, nhóm, vành) đối với cùng một tập chỉ số. Một đồng cấu từ C\mathfrak{C} vào C′\mathfrak{C}' là một hệ ngược (uα)α∈I(u_\alpha)_{\alpha \in I} của các ánh xạ uα:Eα→Eα′u_\alpha : E_\alpha \to E'_\alpha sao cho mỗi uαu_\alpha là một đồng cấu. Trong các điều kiện này, ánh xạ u=lim⁡←uαu = \lim \leftarrow u_\alpha từ lim⁡←Eα\lim \leftarrow E_\alpha vào lim⁡←Eα′\lim \leftarrow E'_\alpha là một đồng cấu (xem Lý thuyết tập hợp , III, § 7, no. 2).

2. Giới hạn ngược của các tác động

Giả sử đã cho hai hệ ngược của các tập hợp (Ωα,ϕαβ)(\Omega_\alpha, \phi_{\alpha \beta}) và (Eα,fαβ)(E_\alpha, f_{\alpha \beta}) đối với cùng một tập chỉ số II. Giả sử rằng với mọi α∈I\alpha \in I đã cho một tác động của Ωα\Omega_\alpha lên EαE_\alpha sao cho

(1)

fαβ(ωβxβ)=ϕαβ(ωβ)⋅fαβ(xβ) f_{\alpha \beta}(\omega_\beta x_\beta) = \phi_{\alpha \beta}(\omega_\beta) \cdot f_{\alpha \beta}(x_\beta)
cho α≤β,xβ∈Eβ,ωβ∈Ωβ\alpha \leq \beta, x_\beta \in E_\beta, \omega_\beta \in \Omega_\beta. Khi đó họ các tác động được xét được gọi là một hệ ngược của các tác động. Đặt Ω=lim⁡←Ωα\Omega = \lim \leftarrow \Omega_\alpha và E=lim⁡←EαE = \lim \leftarrow E_\alpha; nếu x=(xα)α∈Ix = (x_\alpha)_{\alpha \in I} thuộc EE và ω=(ωα)α∈I\omega = (\omega_\alpha)_{\alpha \in I} thuộc Ω\Omega, thì ω.x=(ωα.xα)α∈I\omega . x = (\omega_\alpha . x_\alpha)_{\alpha \in I} thuộc E theo (1). Như vậy một tác động của Ω\Omega lên E được định nghĩa, gọi là giới hạn ngược của các tác động của Ωα\Omega_\alpha lên EαE_\alpha.

Điều trên đặc biệt áp dụng trong trường hợp các Ωα\Omega_\alpha là các nửa nhóm và mỗi tác động của Ωα\Omega_\alpha lên EαE_\alpha là một phép toán. Khi đó giới hạn ngược của các phép toán này là một phép toán của nửa nhóm trên E.

Để người đọc tự định nghĩa giới hạn ngược của một hệ ngược các nhóm có toán tử và kiểm chứng rằng giới hạn này là một nhóm có toán tử.

3. Các hệ trực tiếp của các magma

Trong số này và các số tiếp theo ta giả sử rằng I là có hướng phải.

Định nghĩa 2

Một hệ trực tiếp của các magma đối với tập chỉ số I là một hệ trực tiếp của các tập hợp* (Eα,fβα)(E_\alpha, f_{\beta\alpha}) đối với I, mỗi EαE_\alpha có một cấu trúc magma và mỗi fβαf_{\beta\alpha} *là một đồng cấu magma.

Cho (Eα,fβα)(E_\alpha, f_{\beta\alpha}) là một hệ trực tiếp của các magma. E sẽ ký hiệu tập giới hạn trực tiếp lim⁡⟶Eα\lim_{\longrightarrow} E_\alpha và fαf_\alpha là ánh xạ chính tắc của EαE_\alpha vào E. Nhắc lại rằng

(2)

fβ∘fβα=fαcho α≤β, f_\beta \circ f_{\beta\alpha} = f_\alpha \quad \text{cho } \alpha \leq \beta,

(3)

E=⋃α∈Ifα(Eα). E = \bigcup_{\alpha \in I} f_\alpha(E_\alpha).

Theo (2), cũng có

(4)

fα(Eα)⊂fβ(Eβ)cho α≤β. f_\alpha(E_\alpha) \subset f_\beta(E_\beta) \quad \text{cho } \alpha \leq \beta.

Nếu xα,yα∈Eαx_\alpha, y_\alpha \in E_\alpha là sao cho fα(xα)=fα(yα)f_\alpha(x_\alpha) = f_\alpha(y_\alpha), tồn tại một β≥α\beta \geq \alpha sao cho fβα(xα)=fβα(yα)f_{\beta\alpha}(x_\alpha) = f_{\beta\alpha}(y_\alpha).

Mệnh đề 1

Trên E tồn tại duy nhất một cấu trúc magma sao cho các ánh xạ* fα:Eα→Ef_\alpha : E_\alpha \to E là các đồng cấu. Nếu các magma EαE_\alpha là kết hợp (tương ứng giao hoán), thì E cũng vậy. Nếu các magma EαE_\alpha và đồng cấu fβαf_{\beta\alpha} là có đơn vị, thì magma E và các đồng cấu fαf_\alpha *cũng vậy.

Các magma EαE_\alpha sẽ được viết theo phép nhân.

Cho x,yx, y thuộc E. Tồn tại α\alpha thuộc I và xα,yαx_\alpha, y_\alpha thuộc EαE_\alpha sao cho x=fα(xα)x = f_\alpha(x_\alpha) và y=fα(yα)y = f_\alpha(y_\alpha). Nếu tồn tại một cấu trúc magma trên E mà fαf_\alpha là một đồng cấu, thì x.y=fα(xαyα)x.y = f_\alpha(x_\alpha y_\alpha), do đó có tính duy nhất của cấu trúc magma này.

Để chứng minh sự tồn tại, ta phải chứng minh rằng với α,β\alpha, \beta thuộc I, xα,yαx_\alpha, y_\alpha thuộc EαE_\alpha và xβ′,yβ′x'_\beta, y'_\beta thuộc EβE_\beta, các hệ thức

(5)

fα(xα)=fβ(xβ′),fα(yα)=fβ(yβ′) f_\alpha(x_\alpha) = f_\beta(x'_\beta), \qquad f_\alpha(y_\alpha) = f_\beta(y'_\beta)
suy ra fα(xαyα)=fβ(xβ′yβ′)f_\alpha(x_\alpha y_\alpha) = f_\beta(x'_\beta y'_\beta). Với γ≥α\gamma \geq \alpha và γ≥β\gamma \geq \beta, đặt xγ=fγα(xα)x_\gamma = f_{\gamma\alpha}(x_\alpha), yγ=fγα(yα),xγ′=fγβ(xβ′),yγ′=fγβ(yβ′)y_\gamma = f_{\gamma \alpha}(y_\alpha), x'_\gamma = f_{\gamma \beta}(x'_\beta), y'_\gamma = f_{\gamma \beta}(y'_\beta). Theo định nghĩa của giới hạn trực tiếp, tồn tại γ\gamma thuộc II sao cho γ≥α,γ≥β,xγ=xγ′,yγ=yγ′\gamma \geq \alpha, \gamma \geq \beta, x_\gamma = x'_\gamma, y_\gamma = y'_\gamma. Khi đó
fα(xαyα)=fγ(fγα(xαyα))=fγ(xγyγ)=fγ(xγ′yγ′)=fγ(fγβ(xβ′yβ′))=fβ(xβ′yβ′). f_\alpha(x_\alpha y_\alpha) = f_\gamma(f_{\gamma \alpha}(x_\alpha y_\alpha)) = f_\gamma(x_\gamma y_\gamma) = f_\gamma(x'_\gamma y'_\gamma) = f_\gamma(f_{\gamma \beta}(x'_\beta y'_\beta)) \\ = f_\beta(x'_\beta y'_\beta).
Giả sử các magma EαE_\alpha là kết hợp. Cho x,y,zx, y, z thuộc EE. Tồn tại α∈I\alpha \in I và các phần tử xα,yα,zαx_\alpha, y_\alpha, z_\alpha thuộc EαE_\alpha sao cho
x=fα(xα),y=fα(yα),z=fα(zα). x = f_\alpha(x_\alpha), \quad y = f_\alpha(y_\alpha), \quad z = f_\alpha(z_\alpha).
Khi đó xy=fα(xαyα)xy = f_\alpha(x_\alpha y_\alpha), do đó (xy)z=fα((xαyα)zα)(xy)z = f_\alpha((x_\alpha y_\alpha)z_\alpha); tương tự
x(yz)=fα(xα(yαzα)), x(yz) = f_\alpha(x_\alpha(y_\alpha z_\alpha)),
do đó (xy)z=x(yz)(xy)z = x(yz) với (xαyα)zα=xα(yαzα)(x_\alpha y_\alpha)z_\alpha = x_\alpha(y_\alpha z_\alpha). Trường hợp các magma giao hoán được xử lý tương tự.

Cuối cùng, giả sử mỗi magma EαE_\alpha có một phần tử đơn vị eαe_\alpha và fβα(eα)=eβf_{\beta \alpha}(e_\alpha) = e_\beta với α≤β\alpha \leq \beta. Với α,β\alpha, \beta thuộc II, tồn tại γ\gamma thuộc II sao cho γ≥α\gamma \geq \alpha và γ≥β\gamma \geq \beta, do đó

fα(eα)=fγ(fγα(eα))=fγ(eγ)=fγ(fγβ(eβ))=fβ(eβ) f_\alpha(e_\alpha) = f_\gamma(f_{\gamma \alpha}(e_\alpha)) = f_\gamma(e_\gamma) = f_\gamma(f_{\gamma \beta}(e_\beta)) = f_\beta(e_\beta)
và do đó tồn tại một phần tử ee trong EE sao cho fα(eα)=ef_\alpha(e_\alpha) = e với mọi α∈I\alpha \in I. Cho xx thuộc EE; chọn α∈I\alpha \in I và xα∈Eαx_\alpha \in E_\alpha sao cho x=fα(xα)x = f_\alpha(x_\alpha). Khi đó
ex=fα(eα)⋅fα(xα)=fα(eα⋅xα)=fα(xα)=x ex = f_\alpha(e_\alpha) \cdot f_\alpha(x_\alpha) = f_\alpha(e_\alpha \cdot x_\alpha) = f_\alpha(x_\alpha) = x
và tương tự x⋅e=xx \cdot e = x, do đó ee là phần tử đơn vị của EE.

Magma EE được gọi là giới hạn trực tiếp của các magma EαE_\alpha.

Mệnh đề 2

Cho* (Eα,fβα)(E_\alpha, f_{\beta \alpha}) là một hệ trực tiếp của các magma và cho EE là giới hạn trực tiếp của nó với fα:Eα→Ef_\alpha : E_\alpha \to E là các đồng cấu chính tắc. Giả sử một magma FF và các đồng cấu uα:Eα→Fu_\alpha : E_\alpha \to F được cho sao cho uα=uβ∘fβαu_\alpha = u_\beta \circ f_{\beta \alpha} đối với α≤β\alpha \leq \beta. Tồn tại một và chỉ một đồng cấu u:E→Fu : E \to F sao cho uα=u∘fαu_\alpha = u \circ f_\alpha với mọi α∈I\alpha \in I. Nếu các magma EαE_\alpha và FF cũng như các đồng cấu fβαf_{\beta \alpha} và uαu_\alpha đều có đơn vị, thì đồng cấu uu *có đơn vị.

Ta biết (Lý thuyết tập hợp, III, § 7, no. 6, Mệnh đề 6) rằng tồn tại một và chỉ một ánh xạ u:E→Fu : E \to F sao cho uα=u∘fαu_\alpha = u \circ f_\alpha với mọi α∈I\alpha \in I. Ta kiểm tra rằng uu là một đồng cấu: cho x,yx, y là các phần tử của EE, α\alpha thuộc II và xα,yαx_\alpha, y_\alpha thuộc EαE_\alpha sao cho x=fα(xα)x = f_\alpha(x_\alpha) và y=fα(yα)y = f_\alpha(y_\alpha). Khi đó xy=fα(xαyα)xy = f_\alpha(x_\alpha y_\alpha), do đó

u(xy)=u(fα(xαyα))=uα(xαyα)=uα(xα)uα(yα)=u(fα(uα))u(fα(yα))=u(x)u(y). u(xy) = u(f_\alpha(x_\alpha y_\alpha)) = u_\alpha(x_\alpha y_\alpha) = u_\alpha(x_\alpha)u_\alpha(y_\alpha) \\ = u(f_\alpha(u_\alpha))u(f_\alpha(y_\alpha)) = u(x)u(y).
Bây giờ ta xét trường hợp có đơn vị và ký hiệu eαe_\alpha là phần tử đơn vị của EαE_\alpha, ee là phần tử đơn vị của EE và e′e' là phần tử đơn vị của FF. Chọn α∈I\alpha \in I, khi đó e=fα(eα)e = f_\alpha(e_\alpha), do đó
u(e)=u(fα(eα))=uα(eα)=e′ u(e) = u(f_\alpha(e_\alpha)) = u_\alpha(e_\alpha) = e'
vì uαu_\alpha có đơn vị. Suy ra uu có đơn vị.

Tương tự như khái niệm hệ trực tiếp của các magma, ta có thể xây dựng khái niệm hệ trực tiếp của các nửa nhóm hoặc nhóm. Mệnh đề 1 chỉ ra rằng magma E là giới hạn của một hệ trực tiếp của các nửa nhóm (Eα,fβα)α,β∈I(E_\alpha, f_{\beta\alpha})_{\alpha, \beta \in I} là một nửa nhóm. Ta chứng minh rằng E là một nhóm nếu các EαE_\alpha là các nhóm: cho x∈E,α∈Ix \in E, \alpha \in I và xα∈Eαx_\alpha \in E_\alpha sao cho x=fα(xα)x = f_\alpha(x_\alpha); phần tử y=fα(xα−1)y = f_\alpha(x_\alpha^{-1}) của E là phần tử nghịch đảo của x (§ 2, no. 3). Tính chất phổ quát của Mệnh đề 2 được chuyển ngay lập tức sang trường hợp của một hệ trực tiếp của các nửa nhóm hoặc nhóm.

Người đọc được để lại việc định nghĩa một hệ trực tiếp các vành. Cho (Aα,fβα)(A_\alpha, f_{\beta\alpha}) là một hệ trực tiếp như vậy; đặt A=lim⁡Aα→A = \lim \overrightarrow{A_\alpha} và fα:Aα→Af_\alpha : A_\alpha \to A là các đồng cấu chính tắc. Trên A tồn tại duy nhất một phép cộng và phép nhân (Mệnh đề 2) được đặc trưng bởi x+y=fα(xα+yα),xy=fα(xαyα)x + y = f_\alpha(x_\alpha + y_\alpha), xy = f_\alpha(x_\alpha y_\alpha) với α∈I,xα,yα\alpha \in I, x_\alpha, y_\alpha thuộc AαA_\alpha và x=fα(xα),y=fα(yα)x = f_\alpha(x_\alpha), y = f_\alpha(y_\alpha). Đối với phép cộng, A là một nhóm giao hoán và phép nhân là kết hợp và có đơn vị. Cuối cùng, với x,y,zx, y, z thuộc A, chọn α\alpha trong I và xα,yαx_\alpha, y_\alpha và zαz_\alpha trong AαA_\alpha sao cho

x=fα(xα),y=fα(yα)vaˋz=fα(zα). x = f_\alpha(x_\alpha), \quad y = f_\alpha(y_\alpha) \quad \text{và} \quad z = f_\alpha(z_\alpha).
Khi đó
(x+y)⋅z=fα(xα+yα)fα(zα)=fα((xα+yα)zα)=fα(xαzα+yαzα)=fα(xαzα)+fα(yαzα)=xz+yz (x + y) \cdot z = f_\alpha(x_\alpha + y_\alpha)f_\alpha(z_\alpha) = f_\alpha((x_\alpha + y_\alpha)z_\alpha) = f_\alpha(x_\alpha z_\alpha + y_\alpha z_\alpha) = f_\alpha(x_\alpha z_\alpha) + f_\alpha(y_\alpha z_\alpha) = xz + yz
và quan hệ x(y+z)=xy+xzx(y + z) = xy + xz được chứng minh tương tự. Nói cách khác, A có cấu trúc của một vành, được đặc trưng bởi tính chất fαf_\alpha là một đồng cấu vành với mọi α∈I\alpha \in I.

Vành A được gọi là giới hạn trực tiếp của các vành AαA_\alpha. Mệnh đề 2 mở rộng ngay lập tức sang trường hợp các vành.

Mệnh đề 3

(a) Nếu các AαA_\alpha khác không, thì A khác không. (b) Nếu các AαA_\alpha là các miền nguyên, thì A là một miền nguyên. (c) *Nếu các AαA_\alpha là các trường, thì A là một trường.

Gọi 0α,1α0_\alpha, 1_\alpha lần lượt là phần tử không và phần tử khả nghịch của AαA_\alpha và 0, 1 lần lượt là phần tử không và phần tử khả nghịch của A. Tồn tại α∈I\alpha \in I sao cho fα(0α)=0,fα(1α)=1f_\alpha(0_\alpha) = 0, f_\alpha(1_\alpha) = 1. Nếu 0=10 = 1, tồn tại β≥α\beta \geq \alpha sao cho fβα(0α)=fβα(1α)f_{\beta\alpha}(0_\alpha) = f_{\beta\alpha}(1_\alpha), tức là 0β=1β0_\beta = 1_\beta. Điều này chứng minh (a).

Giả sử các AαA_\alpha là các miền nguyên. Khi đó A là giao hoán và khác không theo (a). Cho x,yx, y là các phần tử của A sao cho xy=0xy = 0. Tồn tại α∈I\alpha \in I và xα,yα∈Aαx_\alpha, y_\alpha \in A_\alpha sao cho x=fα(xα),y=fα(yα)x = f_\alpha(x_\alpha), y = f_\alpha(y_\alpha). Khi đó fα(xαyα)=xy=0=fα(0α)f_\alpha(x_\alpha y_\alpha) = xy = 0 = f_\alpha(0_\alpha). Do đó tồn tại β≥α\beta \geq \alpha sao cho fβα(xαyα)=fβα(0α)f_{\beta\alpha}(x_\alpha y_\alpha) = f_{\beta\alpha}(0_\alpha). Vì AβA_\beta là một miền nguyên, suy ra fβα(xα)=0βf_{\beta\alpha}(x_\alpha) = 0_\beta hoặc fβα(yα)=0βf_{\beta\alpha}(y_\alpha) = 0_\beta, do đó x=0x = 0 hoặc y=0y = 0. Điều này chứng minh (b).

Giả sử các AαA_\alpha là các trường. Khi đó A≠{0}A \neq \{0\} theo (a). Cho xx là một phần tử khác không của A. Tồn tại α∈I\alpha \in I và xα∈Aαx_\alpha \in A_\alpha sao cho x=fα(xα)x = f_\alpha(x_\alpha). Khi đó xα≠0x_\alpha \neq 0 và fα(xα−1)f_\alpha(x_\alpha^{-1}) là nghịch đảo của xx trong A. Điều này chứng minh (c).

Cho E=(Eα,fβα)\mathfrak{E} = (E_\alpha, f_{\beta\alpha}) và E′=(Eα′,fβα′)\mathfrak{E}' = (E'_\alpha, f'_{\beta\alpha}) là hai hệ trực tiếp của các magma (tương ứng là các monoid, nhóm, vành). Một đồng cấu của E\mathfrak{E} vào E′\mathfrak{E}' là một hệ trực tiếp (uα)α∈I(u_\alpha)_{\alpha \in I} của các ánh xạ uα:Eα→Eα′u_\alpha : E_\alpha \to E'_\alpha sao cho mỗi uαu_\alpha là một đồng cấu. Dưới các điều kiện này, ánh xạ u=lim⁡uαu = \lim u_\alpha từ E=lim⁡EαE = \lim E_\alpha đến E′=lim⁡Eα′E' = \lim E'_\alpha là một đồng cấu (xem Lý thuyết tập hợp, III, § 7, no. 6).

4. Giới hạn trực tiếp của các tác động

Giả sử đã cho hai hệ trực tiếp của các tập hợp (Ωα,ϕβα)(\Omega_\alpha, \phi_{\beta \alpha}) và (Eα,fβα)(E_\alpha, f_{\beta \alpha}) đối với cùng một tập chỉ số II và với mỗi α∈I\alpha \in I một tác động của Ωα\Omega_\alpha lên EαE_\alpha. Giả sử rằng

fβα(ωα⋅xα)=ϕβα(ωα)⋅fβα(xα) f_{\beta \alpha}(\omega_\alpha \cdot x_\alpha) = \phi_{\beta \alpha}(\omega_\alpha) \cdot f_{\beta \alpha}(x_\alpha)

với α≤β,ωα∈Ωα\alpha \leq \beta, \omega_\alpha \in \Omega_\alpha và xα∈Eαx_\alpha \in E_\alpha. Khi đó họ các tác động đang xét được gọi là một hệ trực tiếp của các tác động. Dễ dàng kiểm tra như trong Mệnh đề 2 rằng tồn tại một tác động hh của Ω=lim⁡Ωα\Omega = \lim \Omega_\alpha lên E=lim⁡EαE = \lim E_\alpha được mô tả như sau: cho ω∈Ω\omega \in \Omega và x∈Ex \in E; chọn α∈I\alpha \in I và ωα∈Ωα,xα∈Eα\omega_\alpha \in \Omega_\alpha, x_\alpha \in E_\alpha sao cho ω=ϕα(ωα)\omega = \phi_\alpha(\omega_\alpha) và x=fα(xα)x = f_\alpha(x_\alpha) (ϕα:Ωα→Ω\phi_\alpha : \Omega_\alpha \to \Omega và fα:Eα→Ef_\alpha : E_\alpha \to E biểu thị các ánh xạ chính tắc); khi đó ω⋅x=fα(ωα⋅xα)\omega \cdot x = f_\alpha(\omega_\alpha \cdot x_\alpha). Tác động của Ω\Omega lên EE được gọi là giới hạn trực tiếp của các tác động của các Ωα\Omega_\alpha lên các EαE_\alpha.

Nếu các Ωα\Omega_\alpha là các monoid và mỗi tác động của Ωα\Omega_\alpha lên EαE_\alpha là một phép toán, thì tác động giới hạn trực tiếp là một phép toán.

Người đọc được yêu cầu định nghĩa giới hạn trực tiếp của một hệ trực tiếp của các nhóm với toán tử và kiểm tra rằng giới hạn này là một nhóm với toán tử.

Bài tập

Xem các bài tập cho § 10.

Machine translation of the English, by gpt-5-6-mini, against glossary version 34. Not checked by a person. That model is a cut down version of the one the rest of this language was written by.