Cho A là một vành giao hoán và M là một A-môđun. Với mỗi số nguyên n⩾0, A-môđun là tích tenxơ của n môđun bằng M (còn gọi là lũy thừa tenxơ thứ n của M) được ký hiệu là ⨂nM, hoặc M⊗n, hoặc Tn(M), hoặc TAn(M), hoặc Tensn(M); khi đó T1(M)=M; ngoài ra ta viết T0(M)=A. A-môđun là tổng trực tiếp⨁n⩾0Tn(M) được ký hiệu là T(M) hoặc Tens(M). Ta sẽ định nghĩa trên T(M) một cấu trúc đại số A phân bậc kiểu N, bằng cách định nghĩa, với mỗi cặp có thứ tự gồm các số nguyên p⩾0, q⩾0, một ánh xạ A-tuyến tính
mpq:Tp(M)⊗ATq(M)→Tp+q(M)
(§3, no. 1, Nhận xét). Với p>0 và q>0, mpq là đẳng cấu tính kết hợp (II, §3, no. 9) và, khi p=0 (tương ứng q=0), m0,q là đẳng cấu chính tắc của A⊗ATq(M) lên Tq(M) (tương ứng mp,0 là đẳng cấu chính tắc của Tp(M)⊗AA lên Tp(M) (II, §3, no. 4, Mệnh đề 4)). Khi đó, với xi∈M, α∈A,
Ngay lập tức thấy rằng phép nhân được định nghĩa như vậy trên T(M) là kết hợp và có phần tử đơn vị là phần tử đơn vị 1 của A=T0(M).
Định nghĩa 1
Với mọi môđun M trên một vành giao hoán A, đại số tenxơ của M, ký hiệu là T(M), hoặc Tens(M), hoặc TA(M), là đại số ⨁n≥0Tn(M) với phép nhân được định nghĩa trong (1). Đơn ánh chính tắc ϕ:T1(M)→T(M) (II, § 1, no. 12) (cũng được ký hiệu là ϕM) được gọi là đơn ánh chính tắc của M vào T(M).
Nói cách khác, (T(M),ϕ) là một nghiệm của bài toán ánh xạ phổ quát (Lý thuyết tập hợp, IV, § 3, no. 1), trong đó Σ là loài của cấu trúc A-đại số, các ánh xạ α là các ánh xạ A-tuyến tính từ môđun M vào một A-đại số. Chú ý rằng ở đây không có vấn đề về một phép phân bậc trên T(M).
Đối với mọi họ hữu hạn (xi)1≤i≤n gồm n phần tử của M, theo định nghĩa của tích trong T(M), x1⊗x2⊗⋯⊗xn=ϕ(x1)ϕ(x2)…ϕ(xn); khi đó tất yếu g(x1⊗x2⊗⋯⊗xn)=f(x1)f(x2)…f(xn) với n≥1 và g(α)=αe (nếu e là phần tử đơn vị của E) với α∈A, điều này chứng minh tính duy nhất của g. Ngược lại, chú ý rằng, với mọi n>0, ánh xạ
(x1,…,xn)↦f(x1)f(x2)…f(xn)
từ Mn vào E là A-đa tuyến tính; do đó tương ứng với nó là một ánh xạ A-tuyến tính gn:Tn(M)→E sao cho
g(x1⊗x2⊗⋯⊗xn)=f(x1)f(x2)…f(xn).
Ta cũng định nghĩa ánh xạ g0:T0(M)→E bằng ηE (§1, no. 3), nói cách khác g0(α)=αe với α∈A. Gọi g là ánh xạ A-tuyến tính duy nhất từ T(M) vào E mà hạn chế của nó lên Tn(M) là gn (n≥0); ngay lập tức ta có g∘ϕ=g1=f và còn phải kiểm tra rằng g là một đồng cấu A-đại số. Theo phép dựng g(1)=e và chỉ cần, nhờ tính tuyến tính, chứng minh rằng g(uv)=g(u)g(v) với u∈Tp(M) và v∈Tq(M) (p>0,q>0); bây giờ từ các công thức (1) và (2) suy ra rằng quan hệ này đúng khi u=x1⊗x2⊗⋯⊗xp và v∈xp+1⊗⋯⊗xp+q (trong đó các xi thuộc E). Do đó nó đúng với u∈Tp(M) và v∈Tq(M) nhờ tính tuyến tính.
Nhận xét
Giả sử E là một đại số trên A phân bậc kiểu Z, với phép phân bậc (En), và cũng giả sử rằng
f(M)⊂E1.
Khi đó từ (2) suy ra g(Tp(M))⊂Ep với mọi p≥0 và do đó g là một đồng cấu đại số phân bậc.
2. Các tính chất hàm tử của đại số tenxơ
Mệnh đề 2
Cho A là một vành giao hoán, M và N là hai A-môđun và
là một ánh xạ A-tuyến tính. Tồn tại một và chỉ một đồng cấu đại số trên A
u′:T(M)→T(N)
sao cho biểu đồ
M↓ϕMT(M)uu′N↓ϕNT(N)
giao hoán. Hơn nữa, u′ là một đồng cấu đại số phân bậc.
Sự tồn tại và tính duy nhất của u′ suy ra từ no. 1, Mệnh đề 1, áp dụng cho đại số T(N) và ánh xạ tuyến tính ϕN∘u:M→T(N); vì
u(M)⊂T1(N)=N,
nên việc u′ là một đồng cấu đại số phân bậc suy ra từ Nhận xét của no. 1.
Đồng cấu u′ của Mệnh đề 2 từ nay về sau được ký hiệu là T(u). Nếu P là một A-môđun và v:N→P là một ánh xạ A-tuyến tính, thì
T(v∘u)=T(v)∘T(u)
vì T(v)∘T(u) là một đồng cấu đại số làm cho biểu đồ
M↓ϕMT(M)v∘uT(v)∘T(u)P↓ϕPT(P)
giao hoán.
T(u) đôi khi được gọi là mở rộng chính tắc của u lên T(M) (chứa M=T1(M)). Chú ý rằng hạn chế Tn(u):Tn(M)→Tn(N) chỉ là ánh xạ tuyến tính u⊗n=u⊗u⊗⋯⊗u (n lần), vì
Tn(u)(x1⊗⋯⊗xn)=u(x1)⊗⋯⊗u(xn)
do T(u) là một đồng cấu đại số và T1(u)=u; hạn chế T0(u) lên A là ánh xạ đồng nhất. Tn(u) được gọi là lũy thừa tenxơ thứ n của u.
Mệnh đề 3
Nếu u:M→N là một ánh xạ A-tuyến tính toàn ánh, đồng cấu T(u):T(M)→T(N) là toàn ánh và hạt nhân của nó là iđêan hai phía của T(M) sinh bởi hạt nhân P⊂M⊂T(M) của u.
T0(u):T0(M)→T0(N) là song ánh và với mọi số nguyên n>0,
Tn(u):Tn(M)→Tn(N)
là toàn ánh, như thấy được bằng quy nạp theo n sử dụng II, § 3, no. 6, Mệnh đề 6; mệnh đề sau cũng cho thấy, bằng quy nạp theo n, rằng hạt nhân In của Tn(u) là môđun con của Tn(M) sinh bởi các tích
x1⊗x2⊗⋯⊗xn
trong đó ít nhất một trong các xi thuộc P. Điều này cho thấy hạt nhân I=⨁n≥1In của T(u) là iđêan hai phía sinh bởi P trong T(M).
Nếu u:M→N là một ánh xạ tuyến tính đơn ánh, thì không phải lúc nào cũng đúng rằng T(u) là một ánh xạ đơn ánh (Bài tập 1). Tuy nhiên, điều này đúng khi u là một đơn ánh sao cho u(M) là một nhân tử trực tiếp của N, vì khi đó tồn tại một ánh xạ tuyến tính v:N→M sao cho v∘u là ánh xạ đồng nhất trên M và do đó
T(v∘u)=T(v)∘T(u)
là ánh xạ đồng nhất trên T(M), suy ra T(u) là đơn ánh và ảnh của nó (đẳng cấu với T(M)) là một nhân tử trực tiếp của T(N) (II, § 1, no. 9, Mệnh đề 15). Chính xác hơn:
Mệnh đề 4
Cho N và P là hai môđun con của một môđun A-môđun M sao cho tổng của chúng N+P là một nhân tử trực tiếp trong M và giao của chúng N∩P là một nhân tử trực tiếp trong N và trong P. Khi đó các đồng cấu T(N)→T(M), T(P)→T(M) và*
T(N∩P)→T(M),
là các mở rộng chính tắc của các đơn ánh chính tắc, đều là đơn ánh; nếu T(N), T(P) và T(N∩P) được đồng nhất với các đại số con của T(M) bằng các đồng cấu này, thì (5)
Theo giả thiết, tồn tại các môđun con N′⊂N và P′⊂P sao cho N=N′⊕(N∩P), P=P′⊕(N∩P); khi đó
N+P=N′⊕P′⊕(N∩P)
và theo giả thiết tồn tại một môđun con M′ của M sao cho
M=M′⊕(N+P)=M′⊕N′⊕P′⊕(N∩P)=M′⊕P′⊕N=M′⊕N′⊕P.
Đặc biệt, N+P, N, P và N∩P là các nhân tử trực tiếp trong M, điều này kéo theo, như đã thấy ở trên, rằng các đồng cấu chính tắc
T(N+P)→T(M),T(N)→T(M),
T(P)→T(M),T(N∩P)→T(M)
là đơn ánh. Ba đại số T(N), T(P) và T(N∩P) do đó được đồng nhất với các đại số con của T(N+P) và đại số sau lại được đồng nhất với một đại số con của T(M);
viết Q=N∩P, còn phải chứng minh rằng, nếu T(Q), T(N′⊕Q) và T(P′⊕Q) được đồng nhất với các đại số con của T(N′⊕P′⊕Q), thì
T(N′⊕Q)∩T(P′⊕Q)=T(Q).
Bây giờ, xét biểu đồ giao hoán
N′⊕Q↓Q⟶⟶N′⊕P′⊕Q↓P′⊕Q
trong đó các mũi tên ngang là các đơn ánh chính tắc và các mũi tên đứng là các phép chiếu chính tắc. Ta suy ra một biểu đồ giao hoán
T(N′⊕Q)↓rT(Q)⟶u⟶vT(N′⊕P′⊕Q)↓sT(P′⊕Q)
trong đó r và s là các đồng cấu toàn ánh (Mệnh đề 3) và u và v là các đồng cấu đơn ánh. Do đó, để chứng minh (6), chú ý rằng vế phải hiển nhiên được chứa trong vế trái; vì vậy chỉ cần kiểm tra rằng nếu
x∈T(N′⊕Q)∩T(P′⊕Q),
thì x∈T(Q). Bây giờ định nghĩa của đồng cấu s cho thấy rằng hạn chế của nó lên T(P′⊕Q) (được đồng nhất với một đại số con của T(N′⊕P′⊕Q)) là ánh xạ đồng nhất; giả thiết về x do đó suy ra rằng s(u(x))=x. Nhưng khi đó cũng có v(r(x))=x, nói cách khác x thuộc ảnh của T(Q) trong T(P′⊕Q), điều cần phải chứng minh.
Nhận xét
Đặc biệt lưu ý rằng các giả thiết của Mệnh đề 4 luôn đúng đối với các môđun con tùy ý N,P của M khi A là một trường (II, § 7, no. 3, Mệnh đề 4). Hơn nữa, nếu N⊂P và N=P, thì Tn(N)=Tn(P) với mọi n≥1, vì nếu R là một phần bù của P trong N, thì Tn(P)∩Tn(R)={0} theo (4) và Tn(R)={0}.
Cho K là một trường giao hoán và M là một không gian vectơ trên K. Với mọi phần tử z∈T(M), tồn tại một không gian vectơ N nhỏ nhất của M sao cho z∈T(N) và N có hạng hữu hạn trên K.
Trong mệnh đề này, ta hiểu rằng đối với mọi không gian con vectơ P của M, T(P) được đồng nhất một cách chính tắc với một đại số con của T(M). Cho z∈T(M); z có thể được biểu diễn thành một tổ hợp tuyến tính của các phần tử mà mỗi phần tử trong đó là một tích hữu hạn của các phần tử của M=T1(M); tất cả các phần tử của M xuất hiện trong các tích này sinh ra một không gian con vectơ Q có hạng hữu hạn và z∈T(Q).
Gọi F là tập hợp (không rỗng) các không gian con vectơ P có hạng hữu hạn sao cho z∈T(P). Mọi dãy giảm các phần tử của F đều dừng, vì chúng là các không gian vectơ có hạng hữu hạn. Do đó F có một phần tử cực tiểu N (Lý thuyết tập hợp, III, § 6, no. 5). Còn lại là kiểm tra rằng mọi P∈F đều chứa N; bây giờ, z∈T(P)∩T(N)=T(P∩N) (Mệnh đề 4); theo định nghĩa của N, điều này suy ra N∩P=N, nghĩa là P⊃N.
Không gian con N của M được gọi là liên kết với z.
3. Mở rộng vành các vô hướng
Cho A,A′ là hai vành giao hoán và ρ:A→A′ là một đồng cấu vành. Cho M là một A-môđun, M′ là một A′-môđun và u:M→M′ là một A-đồng cấu; vì đơn ánh chính tắc ϕM′:M′→TA′(M′) cũng là một A-đồng cấu (bằng hạn chế các vô hướng), nên hợp thành MuM′ϕM′TA′(M′) cũng vậy. Một đồng cấu đại số trên A TA(M)→ρ∗(TA′(M′)) được dẫn xuất (no. 2), còn được ký hiệu là T(u):TA(M)→TA′(M′), đó là A-đồng cấu duy nhất làm cho biểu đồ sau giao hoán
M↓ϕMTA(M)uT(u)M′↓ϕM′TA′(M′)
Nếu σ:A′→A′′ là một đồng cấu vành giao hoán, M′′ là một A′′-môđun và v:M′→M′′ là một A′-đồng cấu, tính chất duy nhất ở trên cho thấy rằng
T(v∘u)=T(v)∘T(u).
Mệnh đề 5
Cho A,B là hai vành giao hoán, ρ:A→B là một đồng cấu vành và M là một A-môđun. Phần mở rộng chính tắc
điều này cho thấy ngay lập tức rằng ψ′ cũng là một đồng cấu đại số trên B. Chỉ cần chứng minh rằng ψ∘ψ′ và ψ′∘ψ lần lượt là các ánh xạ đồng nhất trên B⊗AT(M) và T(B⊗AM). Bây giờ, hai đại số này được sinh bởi B⊗AM và rõ ràng ψ∘ψ′ và ψ′∘ψ trùng với ánh xạ đồng nhất trên B⊗AM, do đó kết luận.
4. Giới hạn trực tiếp của các đại số tenxơ
Cho (Aα,ϕβα) là một hệ trực tiếp có hướng của các vành giao hoán và (Mα,fβα) là một hệ trực tiếp của các Aα-môđun (II, § 6, no. 2); đặt A=lim→Aα và M=lim→Mα, là một A-môđun. Với α≤β, một đồng cấu đại số Aα (no. 3, công thức (8)) fβα′=T(fβα):TAα(Mα)→TAβ(Mβ) được dẫn xuất một cách chính tắc từ đồng cấu Aαfβα:Mα→Mβ và từ (9) (no. 3) suy ra rằng (TAα(Mα),fβα′) là một hệ trực tiếp của các đại số Aα. Mặt khác, đặt fα′:Mα→M là đồng cấu Aα chính tắc; một đồng cấu đại số Aαfα′:TAα(Mα)→TA(M) được dẫn xuất (no. 3, công thức (8)) và cũng từ (9) (no. 3) suy ra rằng các fα′ tạo thành một hệ trực tiếp của các đồng cấu Aα.
Mệnh đề 6
Đồng cấu A* f′=lim→fα′:lim→TAα(Mα)→TA(M)là một đẳng cấu đại số phân bậc.
Để đơn giản, ta viết E=TA(M) và E′=lim→TAα(Mα) và gọi
gα:TAα(Mα)→E′
là đồng cấu Aα chính tắc. Rõ ràng các ánh xạ tuyến tính Aα hợp thành MαϕMαTAα(Mα)gαE′ tạo thành một hệ trực tiếp và do đó tồn tại duy nhất một ánh xạ A tuyến tính u=lim→(gα∘ϕMα):M→E′ sao cho
u∘fα=gα∘ϕMα
với mọi α. Ánh xạ này tự nó phân tích duy nhất (no. 1, Mệnh đề 1) thành MϕME→E′, trong đó h là một đồng cấu đại số A. Chỉ cần chứng minh rằng h∘f′=1E′ và f′∘h=1E.
Vì mục đích này, chú ý rằng, với mọi chỉ số α, (no. 3, công thức (8))
h∘fα′∘ϕMα=h∘ϕM∘fα=u∘fα=gα∘ϕMα
do đó, theo tính duy nhất của mệnh đề trong no. 1, Mệnh đề 1,
h∘fα′=gα
với mọi α; suy ra (h∘f′)∘gα=gα với mọi α và do đó h∘f′=1E′ theo định nghĩa của giới hạn trực tiếp.
Mặt khác, theo no. 3, công thức (8),
f′∘u∘fα=f′∘gα∘ϕMα=fα′∘ϕMα=ϕM∘fα,
do đó lại theo định nghĩa của giới hạn trực tiếp, f′∘u=ϕM; ta kết luận rằng f′∘h∘ϕM=ϕM và tính duy nhất của no. 1, Mệnh đề 1 cho f′∘h=1E.
Mệnh đề 6 cũng có thể được chứng minh bằng cách nhận thấy rằng, với mọi số nguyên n≥1, tồn tại một đẳng cấu A-môđun chính tắc lim→TAαn(Mα)→TAn(M), suy ra bằng quy nạp theo n từ II, § 6, no. 3, Mệnh đề 7. Ngay lập tức kiểm tra được rằng các đẳng cấu này là các hạn chế của f′.
5. Đại số tenxơ của một tổng trực tiếp. Đại số tenxơ của một môđun tự do. Đại số tenxơ của một môđun phân bậc
Cho A là một vành giao hoán và M=⨁λ∈LMλ là tổng trực tiếp của một họ các A-môđun. Từ II, § 3, no. 7, Mệnh đề 7, bằng quy nạp theo n, suy ra rằng Tn(M) là tổng trực tiếp của các môđun là ảnh của các đơn ánh chính tắc
Mλ1⊗Mλ2⊗⋯⊗Mλn→Tn(M)=M⊗n
ứng với tất cả các dãy (λi)∈Ln. Đồng nhất Mλ1⊗Mλ2⊗⋯⊗Mλn với ảnh này, ta thấy rằng T(M) là tổng trực tiếp của tất cả các môđun
Mλ1⊗Mλ2⊗⋯⊗Mλn
trong đó n chạy qua N và, với mỗi n, (λi) chạy qua Ln.
Trước hết ta suy ra hệ quả sau:
Định lý 1
Cho A là một vành giao hoán, M là một môđun A tự do và (eλ)λ∈L là một cơ sở của M. Khi đó các phần tử es=eλ1⊗eλ2⊗⋯⊗eλn, trong đó s=(λ1,…,λn) chạy qua tập hợp tất cả các dãy hữu hạn các phần tử của L và e∅ được dùng để chỉ phần tử đơn vị của T(M), tạo thành một cơ sở của môđun AT(M).
Các phần tử của cơ sở này hiển nhiên là thuần nhất và bảng phép nhân được cho bởi
eset=est
trong đó st chỉ dãy các phần tử của L nhận được bằng cách ghép liền các dãy s và t (I, § 7, no. 2).
Ta thấy rằng cơ sở (es) của T(M), với luật nhân (10), đẳng cấu một cách chính tắc với nửa đơn tự do của tập hợp L (I, § 7, no. 2), đẳng cấu này được thu được bằng cách ánh xạ mỗi từ s của nửa đơn này vào phần tử es. Suy ra (§ 2, no. 7) rằng đại số tenxơ T(M) của một môđun tự do M, với một cơ sở có tập hợp chỉ số L, đẳng cấu một cách chính tắc với đại số kết hợp tự do của L trên A. Đặc biệt (§ 2, no. 7, Mệnh đề 7), với mọi ánh xạ f:L→E từ L vào một đại số AE, tồn tại duy nhất một đồng cấu đại số Afˉ:T(M)→E sao cho fˉ(eλ)=f(λ).
Nhận xét
Các kết quả trên cũng có thể thu được như một hệ quả của các tính chất phổ quát của đại số kết hợp tự do của đại số tenxơ, bằng cách sử dụng II, § 3, no. 7, Hệ quả 2 của Mệnh đề 7.
M là một nhân tử trực tiếp của một môđun A tự do N (II, § 2, no. 2, Mệnh đề 4) và do đó T(M) là một nhân tử trực tiếp của T(N) (no. 2); vì T(N) là tự do (Định lý 1), điều này cho thấy rằng T(M) là xạ ảnh (II, § 2, no. 2).
Mệnh đề 7
Cho Δ là một nửa nhóm giao hoán, M là một A-môđun phân bậc kiểu Δ và (Mα)α∈Δ là sự phân bậc của nó. Với mọi cặp có thứ tự (α,n)∈Δ×N, đặt Tα,n(M) là tổng (trực tiếp) của các môđun con Mα1⊗Mα2⊗⋯⊗Mαn của Tn(M) sao cho ∑i=1nαi=α; khi đó (Tα,n(M))(α,n)∈Δ×N là sự phân bậc duy nhất kiểu Δ×N tương thích với cấu trúc đại số trên T(M) và cảm sinh trên M=T1(M) sự phân bậc đã cho.
Ở đầu số này đã thấy rằng T(M) là tổng trực tiếp của các Tα,n(M) và ngay lập tức từ các định nghĩa suy ra rằng đây là một sự phân bậc tương thích với cấu trúc đại số. Nếu (T′α,n) là một sự phân bậc khác kiểu Δ×N trên T(M) tương thích với cấu trúc đại số và sao cho T′α,1(M)=T′α,1 với α∈Δ, thì ngay lập tức từ các định nghĩa suy ra rằng, với mọi n≥1 và mọi α∈Δ, Tα,n(M)⊂T′α,n; nhưng vì T(M) cũng là tổng trực tiếp của các Tα,n(M), điều này suy ra rằng T′α,n=Tα,n(M) (II, § 1, no. 8, Nhận xét).
6. Tenxơ và ký hiệu tenxơ
Cho A là một vành giao hoán, M một A-môđun, M∗ là đối ngẫu của M (II, § 2, no. 3) và I và J là hai tập hợp rời nhau hữu hạn; A-môđun ⨂i∈I∪JEi, trong đó Ei=M nếu i∈I, Ei=M∗ nếu i∈J, được ký hiệu là TJI(M); các phần tử của TJI(M) được gọi là tenxơ kiểu(I,J) trên M. Chúng được gọi là phản biến nếu J=∅, đồng biến nếu I=∅ và hỗn hợp trong trường hợp còn lại.
Cho I′,I′′ là hai tập con của I và J′,J′′ là hai tập con của J sao cho I′∪I′′=I,
I′∩I′′=∅,J′∪J′′=J,J′∩J′′=∅; khi đó có một đẳng cấu kết hợp chính tắc (II, § 3, no. 9)
TJI(M)→TJ′I′(M)⊗ATJ′′I′′(M).
Xét đại số tenxơ T(M⊕M∗), từ no. 5 suy ra rằng Tn(M⊕M∗) được đồng nhất một cách chính tắc với tổng trực tiếp của các TJI(M) trong đó I chạy qua tập hợp các tập con của khoảng {1,n} của N và J là phần bù của I trong {1,n}.
Khi I={1,p} và J={p+1,p+q} với các số nguyên p≥0,q≥0 (trong đó ta thay I (tương ứng J) bằng ∅ khi p=0 (tương ứng q=0)), A-môđun TJI(M) cũng được ký hiệu là Tqp(M); do đó, theo định nghĩa, các A-môđun T0n(M) và Tn0(M) lần lượt là các A-môđun Tn(M) và Tn(M∗). Khi I và J là các tập hữu hạn tùy ý có số phần tử lần lượt là p=Card(I) và q=Card(J), ta đặt trên mỗi tập một thứ tự toàn phần; khi đó tồn tại một song ánh tăng từ I (tương ứng J) lên {1,p} (tương ứng {p+1,p+q}) và do đó các song ánh này xác định một đẳng cấu
TJI(M)→Tqp(M).
Khi M là một A-môđun xạ ảnh sinh hữu hạn, theo II, § 2, no. 7, Hệ quả 4 của Mệnh đề 13 và II, § 4, no. 4, Hệ quả 1 của Mệnh đề 4, tồn tại một đẳng cấu chính tắc
(TJI(M))∗→TIJ(M).
Bây giờ giả sử M là một A-môđun tự do sinh hữu hạn và (eλ)λ∈L là một cơ sở của M (do đó L là một tập hữu hạn). Cơ sở của M∗đối ngẫu với (eλ) (II, § 2, no. 6) được ký hiệu là (eλ)λ∈L. Các cơ sở (eλ) và (eλ) của M và M∗ tương ứng xác định (no. 5) một cơ sở của TJI(M), mà ta mô tả tường minh như sau: cho hai ánh xạ f:I→L và g:J→L, đặt efg là phần tử ⨂i∈I∪Jxi của TJI(M) được xác định bởi
xi=ef(i)neˆˊu i∈I,xi=eg(i)neˆˊu i∈J.
Khi (f,g) chạy qua tập hợp các cặp ánh xạ có thứ tự f:I→L và g:J→L, các efg lập thành một cơ sở của A-môđun TJI(M), được gọi là liên kết với cơ sở (eλ) đã cho của M. Do đó, với z∈TJI(M), ta có thể viết
z=(f,g)∑αgf(z)⋅efg
trong đó αgf là các dạng tọa độ tương đối với cơ sở (efg); do lạm dụng ngôn ngữ, các αgf(z) được gọi là các tọa độ của tenxơ zđối với cơ sở(eλ) của môđun M. Các αgf tạo thành cơ sở đối ngẫu của (efg), nói cách khác chúng được đồng nhất với các phần tử của cơ sở của TIJ(M), liên kết với (eλ). Khi I và J là các tập con bù nhau của một khoảng {1,n} của N, αgf (hoặc αgf(z)) được ký hiệu như sau: mỗi phần tử f(i) với i∈I được viết như một chỉ số trên ở vị trí thứ i với một dấu chấm ở vị trí thứ i đối với i∈J; tương tự, g(i) với i∈J được viết như một chỉ số dưới ở vị trí thứ i với một dấu chấm ở vị trí thứ i đối với i∈I. Ví dụ, với I={1,4},J={2,3}, ta viết αvρλ⋅⋅μ: nếu f(1)=λ,f(4)=μ,g(2)=ν,g(3)=ρ.
Cho (e~λ)λ∈L là một cơ sở khác của M và P là ma trận của phép chuyển từ (eλ) sang (e~λ) (II, § 10, no. 8). Khi đó ma trận của phép chuyển từ (eλ) sang (e~λ) (cơ sở đối ngẫu của (e~λ)) là ma trận đối nghịch tP−1 của P (II, § 10, no. 8, Mệnh đề 5). Suy ra (II, § 10, no. 10) rằng ma trận của phép chuyển từ cơ sở (efg) của TJI(M) sang cơ sở (e~fg) (trong đó f (tương ứng g) chạy qua tập hợp các ánh xạ của I vào L (tương ứng của J vào L)) là ma trận
Bây giờ giả sử M là một môđun tùy ý. Cho i∈I,j∈J và đặt I′=I−{i},J′=J−{j}; ta sẽ định nghĩa một ánh xạ A-tuyến tính chính tắc
cji:TJI(M)→TJ′I′(M),
được gọi là phép co của chỉ số i và chỉ số j. Để làm điều này, chú ý rằng ánh xạ của MI×(M∗)J, ánh xạ này liên kết với mỗi họ (xi)i∈I∪J, trong đó xi∈M nếu i∈I và xi∈M∗ nếu i∈J, phần tử
⟨xi,xj⟩k∈(I∪J)−{i,j}xk
của TJ′I′(M), là A-đa tuyến tính; cji là ánh xạ A-tuyến tính tương ứng.
Bây giờ giả sử M là tự do và sinh hữu hạn và cho (eλ)λ∈L là một cơ sở của M. Với hai ánh xạ f:I→L,g:J→L, gọi fi là hạn chế của f lên I′=I−{i} và gj là hạn chế của g lên J′=J−{j}; khi đó theo (12)
Đạt được biểu thức của các tọa độ của cji(z) theo các tọa độ của z; với mỗi ánh xạ f′ (tương ứng g′) của I' vào L (tương ứng của J' vào L) và mỗi λ∈L, ký hiệu (f′,λ) (tương ứng (g′,λ)) là ánh xạ của I vào L (tương ứng của J vào L) mà hạn chế trên I' (tương ứng J') là f′ (tương ứng g′) và nhận giá trị λ tại phần tử i (tương ứng j). Khi đó, nếu các dạng tọa độ đối với cơ sở (ef′g′) của TJ′I′(M) được ký hiệu là βg′f′,
βg′f′(cji(z))=λ∈L∑α(g′;λ)(f′;λ)(z).
Các ví dụ về tenxơ. (1) Cho M là một A-môđun xạ ảnh sinh hữu hạn. Ta biết (II, § 4, no. 2, Hệ quả của Mệnh đề 2) rằng có một đẳng cấu A-môđun chính tắc
θM:M∗⊗AM→EndA(M)
sao cho θM(x∗⊗x) (với x∈M,x∗∈M∗) là tự đồng cấu
y↦⟨y,x∗⟩x.
Do đó, nhờ θM, T{1}(2)(M) (đẳng cấu với T11(M)) có thể được đồng nhất với A-môđun EndA(M). Giả sử M là một môđun tự do và (eλ)λ∈L là một cơ sở của M; khi đó các tọa độ của một tenxơ z∈M∗⊗M đối với cơ sở (eμ⊗eλ) của môđun này được ký hiệu là ζμ⋅λ. Vì θM(eμ⊗eλ) là tự đồng cấu y↦⟨y,eμ⟩eλ, tự đồng cấu u=θM(z)=θM(∑λ,μζμ⋅λeμ⊗eλ) biến y thành ∑λ,μζμ⋅λ⟨y,eμ⟩eλ; viết y=eλ, ta thu được quan hệ
u(eλ)=μ∈L∑ζλ⋅μeμ
nói cách khác, ma trận của ánh xạ tuyến tínhu=θM(z)là ma trận mà phần tử ở hàng có chỉ sốμvà cột có chỉ sốλlàζλ⋅μ.
Định nghĩa của vết của u (II, § 4, no. 3) cho thấy ngay lập tức rằng
Tr(θM(z))=c12(z).
Do đó phần tử z0=∑λ∈Leλ⊗eλ (có các tọa độ ζμ⋅λ bằng không với λ=μ và bằng 1 với λ=μ), sao cho θM(z0)=1M, là ảnh của phần tử 1∈A=T00(M) qua ánh xạ là chuyển vị của phép co
c12:T{1}(2)(M)→A.
(2) Luôn giả sử rằng M là một A-môđun xạ ảnh sinh hữu hạn; có một đẳng cấu A-môđun chính tắc
μ:M∗⊗AM∗→(M⊗AM)∗
(II, § 4, no. 4, Hệ quả 1 của Mệnh đề 2) và một đẳng cấu chính tắc
θ:(M⊗AM)∗⊗AM→HomA(M⊗AM,M)
(II, § 4, no. 2, Hệ quả của Mệnh đề 2); ngoài ra HomA(M⊗AM,M) đẳng cấu một cách chính tắc với A-môđun L2(M,M;M) gồm các ánh xạ A-*song tuyến tính* của M×M vào M (II, § 3, no. 9). Hợp thành các đẳng cấu này cho ta một đẳng cấu chính tắc
χM:T{1,2}(3)(M)=M∗⊗M∗⊗M→L2(M,M;M)
sao cho, với x∗,y∗ trong M∗, z∈M, χM(x∗⊗y∗⊗z) là ánh xạ song tuyến tính
(u,v)↦⟨u,x∗⟩⟨v,y∗⟩z.
Do đó, thông qua χM, T{1,2}(3)(M) (đẳng cấu với T21(M)) có thể được đồng nhất với A-môđun L2(M,M;M). Giả sử M là một A-môđun tự do và (eλ)λ∈L là một cơ sở của M; khi đó các tọa độ của một tenxơ z∈M∗⊗M∗⊗M đối với cơ sở (eλ⊗eμ⊗eν) của môđun này được ký hiệu là ζλμν. Ánh xạ song tuyến tính χM(z) ánh xạ cặp có thứ tự (eλ,eμ) vào
ν∈L∑ζλμνeν
và do đó các ζλμν chính là các hằng số cấu trúc của đại số (nói chung không kết hợp) xác định trên M bởi ánh xạ song tuyến tính χM(z), đối với cơ sở (eλ) (§ 1, no. 7).
Nhận xét 2
Cho (eλ)λ∈L, (eˉλ)λ∈L là hai cơ sở của M và P là ma trận chuyển từ (eλ) sang (eˉλ). Theo những gì đã thấy trong Ví dụ 1, phần tử của P xuất hiện trong hàng có chỉ số λ và cột có chỉ số μ được ký hiệu là αμλ và phần tử của ma trận đối liên hợp tP−1 xuất hiện trong hàng có chỉ số λ và cột có chỉ số μ được ký hiệu là βλμ. Khi đó (theo ký hiệu đã đưa vào ở trên)
với mọi ánh xạ f′:I→L và g′:J→L. Do đó, các tọa độ ζgf của tenxơ z∈TJI(M) đối với cơ sở (eλ) có thể được biểu diễn theo các tọa độ ζˉg′f′ của z đối với cơ sở (eˉλ) bằng các công thức
Ma trận P−1 chuyển từ cơ sở (eˉλ) sang cơ sở (eλ) là chuyển vị của tP−1, do đó βλμ là phần tử xuất hiện trong cột có chỉ số λ và hàng có chỉ số μ của P−1. Vì vậy, phép tính efg theo các eˉf′g′ và phép tính các ζˉg′f′ theo các ζgf được thực hiện bằng cách thay αμλ bởi βλμ và βλμ bởi αμλ trong các phép tính trên và đổi vai trò của f và f′ cũng như của g và g′. Khi đó
Các công thức trên được lập sao cho phép tổng lấy trên các chỉ số xuất hiện một lần ở vị trí chỉ số dưới và một lần ở vị trí chỉ số trên. Một số tác giả, vì lý do này, cho phép mình bỏ các dấu tổng.