Bourbaki

§ 5. Đại số tenxơ, tenxơ

1. Định nghĩa đại số tenxơ của một môđun

Cho A là một vành giao hoán và M là một A-môđun. Với mỗi số nguyên n⩾0n \geqslant 0, A-môđun là tích tenxơ của nn môđun bằng M (còn gọi là lũy thừa tenxơ thứ nn của M) được ký hiệu là ⨂nM\bigotimes^n M, hoặc M⊗nM^{\otimes n}, hoặc Tn(M)T^n(M), hoặc TAn(M)T^n_A(M), hoặc Tensn(M)\mathrm{Tens}^n(M); khi đó T1(M)=MT^1(M) = M; ngoài ra ta viết T0(M)=AT^0(M) = A. A-môđun là tổng trực tiếp ⨁n⩾0Tn(M)\bigoplus_{n \geqslant 0} T^n(M) được ký hiệu là T(M)T(M) hoặc Tens(M)\mathrm{Tens}(M). Ta sẽ định nghĩa trên T(M)T(M) một cấu trúc đại số A phân bậc kiểu N\mathbf{N}, bằng cách định nghĩa, với mỗi cặp có thứ tự gồm các số nguyên p⩾0p \geqslant 0, q⩾0q \geqslant 0, một ánh xạ A-tuyến tính

mpq:Tp(M)⊗ATq(M)→Tp+q(M) m_{pq} : T^p(M) \otimes_A T^q(M) \to T^{p+q}(M)
(§3§ 3, no. 1, Nhận xét). Với p>0p > 0 và q>0q > 0, mpqm_{pq} là đẳng cấu tính kết hợp (II, §3§ 3, no. 9) và, khi p=0p = 0 (tương ứng q=0q = 0), m0,qm_{0,q} là đẳng cấu chính tắc của A⊗ATq(M)A \otimes_A T^q(M) lên Tq(M)T^q(M) (tương ứng mp,0m_{p,0} là đẳng cấu chính tắc của Tp(M)⊗AAT^p(M) \otimes_A A lên Tp(M)T^p(M) (II, §3§ 3, no. 4, Mệnh đề 4)). Khi đó, với xi∈Mx_i \in M, α∈A\alpha \in A,
(x1⊗⋯⊗xp)⋅(xp+1⊗⋯⊗xp+q)=x1⊗⋯⊗xp⊗xp+1⊗⋯⊗xp+qα⋅(x1⊗⋯⊗xp)=α(x1⊗⋯⊗xp). \begin{align} (x_1 \otimes \cdots \otimes x_p) \cdot (x_{p+1} \otimes \cdots \otimes x_{p+q}) &= x_1 \otimes \cdots \otimes x_p \otimes x_{p+1} \otimes \cdots \otimes x_{p+q} \\ \alpha \cdot (x_1 \otimes \cdots \otimes x_p) &= \alpha(x_1 \otimes \cdots \otimes x_p). \end{align}
Ngay lập tức thấy rằng phép nhân được định nghĩa như vậy trên T(M)T(M) là kết hợp và có phần tử đơn vị là phần tử đơn vị 1 của A=T0(M)A = T^0(M).

Định nghĩa 1

Với mọi môđun MM trên một vành giao hoán AA, đại số tenxơ của MM, ký hiệu là T(M)T(M), hoặc Tens(M)\mathrm{Tens}(M), hoặc TA(M)T_A(M), là đại số ⨁n≥0Tn(M)\bigoplus_{n \geq 0} T^n(M) với phép nhân được định nghĩa trong (1). Đơn ánh chính tắc ϕ:T1(M)→T(M)\phi : T^1(M) \to T(M) (II, § 1, no. 12) (cũng được ký hiệu là ϕM\phi_M) được gọi là đơn ánh chính tắc của MM vào T(M)T(M).

Trích dẫn đến 1

Trích dẫn đến II § 1. Môđun

Mệnh đề 1

Cho EE là một đại số AA (có đơn vị) và f:M→Ef : M \to E là một ánh xạ A-tuyến tính. Tồn tại duy nhất một đồng cấu đại số A g:T(M)→Eg : T(M) \to E sao cho f=g∘ϕf = g \circ \phi.

Trích dẫn đến 1 · Được trích dẫn bởi 5

Trích dẫn đến E IV § 3. Ánh xạ phổ quát

Được trích dẫn bởi Mệnh đề 2, Mệnh đề 6, Mệnh đề 2, III § 6, Mệnh đề 1, III § 7, IV § 5. Tenxơ đối xứng và các ánh xạ đa thức

Nói cách khác, (T(M),ϕ)(T(M), \phi) là một nghiệm của bài toán ánh xạ phổ quát (Lý thuyết tập hợp, IV, § 3, no. 1), trong đó Σ\Sigma là loài của cấu trúc AA-đại số, các ánh xạ α\alpha là các ánh xạ AA-tuyến tính từ môđun MM vào một AA-đại số. Chú ý rằng ở đây không có vấn đề về một phép phân bậc trên T(M)T(M).

Đối với mọi họ hữu hạn (xi)1≤i≤n(x_i)_{1 \leq i \leq n} gồm nn phần tử của MM, theo định nghĩa của tích trong T(M)T(M), x1⊗x2⊗⋯⊗xn=ϕ(x1)ϕ(x2)…ϕ(xn)x_1 \otimes x_2 \otimes \cdots \otimes x_n = \phi(x_1)\phi(x_2)\ldots\phi(x_n); khi đó tất yếu g(x1⊗x2⊗⋯⊗xn)=f(x1)f(x2)…f(xn)g(x_1 \otimes x_2 \otimes \cdots \otimes x_n) = f(x_1)f(x_2)\ldots f(x_n) với n≥1n \geq 1 và g(α)=αeg(\alpha) = \alpha e (nếu ee là phần tử đơn vị của EE) với α∈A\alpha \in A, điều này chứng minh tính duy nhất của gg. Ngược lại, chú ý rằng, với mọi n>0n > 0, ánh xạ

(x1,…,xn)↦f(x1)f(x2)…f(xn) (x_1, \ldots, x_n) \mapsto f(x_1)f(x_2)\ldots f(x_n)
từ MnM^n vào EE là AA-đa tuyến tính; do đó tương ứng với nó là một ánh xạ AA-tuyến tính gn:Tn(M)→Eg_n : T^n(M) \to E sao cho
g(x1⊗x2⊗⋯⊗xn)=f(x1)f(x2)…f(xn). g(x_1 \otimes x_2 \otimes \cdots \otimes x_n) = f(x_1)f(x_2)\ldots f(x_n).
Ta cũng định nghĩa ánh xạ g0:T0(M)→Eg_0 : T^0(M) \to E bằng ηE\eta_E (§1§ 1, no. 3), nói cách khác g0(α)=αeg_0(\alpha) = \alpha e với α∈A\alpha \in A. Gọi gg là ánh xạ AA-tuyến tính duy nhất từ T(M)T(M) vào EE mà hạn chế của nó lên Tn(M)T^n(M) là gng_n (n≥0n \geq 0); ngay lập tức ta có g∘ϕ=g1=fg \circ \phi = g_1 = f và còn phải kiểm tra rằng gg là một đồng cấu AA-đại số. Theo phép dựng g(1)=eg(1) = e và chỉ cần, nhờ tính tuyến tính, chứng minh rằng g(uv)=g(u)g(v)g(uv) = g(u)g(v) với u∈Tp(M)u \in T^p(M) và v∈Tq(M)v \in T^q(M) (p>0,q>0p > 0, q > 0); bây giờ từ các công thức (1) và (2) suy ra rằng quan hệ này đúng khi u=x1⊗x2⊗⋯⊗xpu = x_1 \otimes x_2 \otimes \cdots \otimes x_p và v∈xp+1⊗⋯⊗xp+qv \in x_{p+1} \otimes \cdots \otimes x_{p+q} (trong đó các xix_i thuộc EE). Do đó nó đúng với u∈Tp(M)u \in T^p(M) và v∈Tq(M)v \in T^q(M) nhờ tính tuyến tính.

Nhận xét

Giả sử EE là một đại số trên AA phân bậc kiểu Z\mathbf{Z}, với phép phân bậc (En)(E_n), và cũng giả sử rằng

f(M)⊂E1. f(M) \subset E_1.
Khi đó từ (2) suy ra g(Tp(M))⊂Epg(T^p(M)) \subset E_p với mọi p≥0p \geq 0 và do đó gg là một đồng cấu đại số phân bậc.

2. Các tính chất hàm tử của đại số tenxơ

Mệnh đề 2

Cho AA là một vành giao hoán, MM và NN là hai A-môđun và

u:M→N u : M \to N

Trích dẫn đến 1 · Được trích dẫn bởi 1

Trích dẫn đến Mệnh đề 1

Được trích dẫn bởi § 5. Đại số tenxơ, tenxơ

là một ánh xạ A-tuyến tính. Tồn tại một và chỉ một đồng cấu đại số trên A

u′:T(M)→T(N) u': \mathbf{T}(M) \to \mathbf{T}(N)

sao cho biểu đồ

M→uN↓ϕM↓ϕNT(M)→u′T(N) \begin{array}{ccc} M & \xrightarrow{u} & N \\ \downarrow \phi_M & & \downarrow \phi_N \\ \mathbf{T}(M) & \xrightarrow{u'} & \mathbf{T}(N) \end{array}

giao hoán. Hơn nữa, u′u' là một đồng cấu đại số phân bậc.

Sự tồn tại và tính duy nhất của u′u' suy ra từ no. 1, Mệnh đề 1, áp dụng cho đại số T(N)\mathbf{T}(N) và ánh xạ tuyến tính ϕN∘u:M→T(N)\phi_N \circ u : M \to \mathbf{T}(N); vì

u(M)⊂T1(N)=N, u(M) \subset \mathbf{T}^1(N) = N,

nên việc u′u' là một đồng cấu đại số phân bậc suy ra từ Nhận xét của no. 1.

Đồng cấu u′u' của Mệnh đề 2 từ nay về sau được ký hiệu là T(u)\mathbf{T}(u). Nếu P là một A-môđun và v:N→Pv : N \to P là một ánh xạ A-tuyến tính, thì

T(v∘u)=T(v)∘T(u) \mathbf{T}(v \circ u) = \mathbf{T}(v) \circ \mathbf{T}(u)

vì T(v)∘T(u)\mathbf{T}(v) \circ \mathbf{T}(u) là một đồng cấu đại số làm cho biểu đồ

M→v∘uP↓ϕM↓ϕPT(M)→T(v)∘T(u)T(P) \begin{array}{ccc} M & \xrightarrow{v \circ u} & P \\ \downarrow \phi_M & & \downarrow \phi_P \\ \mathbf{T}(M) & \xrightarrow{\mathbf{T}(v) \circ \mathbf{T}(u)} & \mathbf{T}(P) \end{array}

giao hoán.

T(u)\mathbf{T}(u) đôi khi được gọi là mở rộng chính tắc của uu lên T(M)\mathbf{T}(M) (chứa M=T1(M)M = \mathbf{T}^1(M)). Chú ý rằng hạn chế Tn(u):Tn(M)→Tn(N)\mathbf{T}^n(u) : \mathbf{T}^n(M) \to \mathbf{T}^n(N) chỉ là ánh xạ tuyến tính u⊗n=u⊗u⊗⋯⊗uu^{\otimes n} = u \otimes u \otimes \cdots \otimes u (n lần), vì

Tn(u)(x1⊗⋯⊗xn)=u(x1)⊗⋯⊗u(xn) \mathbf{T}^n(u)(x_1 \otimes \cdots \otimes x_n) = u(x_1) \otimes \cdots \otimes u(x_n)

do T(u)\mathbf{T}(u) là một đồng cấu đại số và T1(u)=u\mathbf{T}^1(u) = u; hạn chế T0(u)\mathbf{T}^0(u) lên A là ánh xạ đồng nhất. Tn(u)\mathbf{T}^n(u) được gọi là lũy thừa tenxơ thứ nn của uu.

Mệnh đề 3

Nếu u:M→Nu : M \to N là một ánh xạ A-tuyến tính toàn ánh, đồng cấu T(u):T(M)→T(N)\mathbf{T}(u) : \mathbf{T}(M) \to \mathbf{T}(N) là toàn ánh và hạt nhân của nó là iđêan hai phía của T(M)\mathbf{T}(M) sinh bởi hạt nhân P⊂M⊂T(M)P \subset M \subset \mathbf{T}(M) của uu.

Trích dẫn đến 3 · Được trích dẫn bởi 2

Trích dẫn đến Mệnh đề 6, II § 3, Bài tập 1, § 5, Mệnh đề 15, II § 1

Được trích dẫn bởi Mệnh đề 4, Mệnh đề 4, III § 6

T0(u):T0(M)→T0(N)\mathbf{T}^0(u) : \mathbf{T}^0(M) \to \mathbf{T}^0(N) là song ánh và với mọi số nguyên n>0n > 0,

Tn(u):Tn(M)→Tn(N) \mathbf{T}^n(u) : \mathbf{T}^n(M) \to \mathbf{T}^n(N)

là toàn ánh, như thấy được bằng quy nạp theo nn sử dụng II, § 3, no. 6, Mệnh đề 6; mệnh đề sau cũng cho thấy, bằng quy nạp theo nn, rằng hạt nhân In\mathfrak{I}_n của Tn(u)T^n(u) là môđun con của Tn(M)T^n(M) sinh bởi các tích

x1⊗x2⊗⋯⊗xn x_1 \otimes x_2 \otimes \cdots \otimes x_n
trong đó ít nhất một trong các xix_i thuộc PP. Điều này cho thấy hạt nhân I=⨁n≥1In\mathfrak{I} = \bigoplus_{n \geq 1} \mathfrak{I}_n của T(u)T(u) là iđêan hai phía sinh bởi PP trong T(M)T(M).

Nếu u:M→Nu : M \to N là một ánh xạ tuyến tính đơn ánh, thì không phải lúc nào cũng đúng rằng T(u)T(u) là một ánh xạ đơn ánh (Bài tập 1). Tuy nhiên, điều này đúng khi uu là một đơn ánh sao cho u(M)u(M) là một nhân tử trực tiếp của NN, vì khi đó tồn tại một ánh xạ tuyến tính v:N→Mv : N \to M sao cho v∘uv \circ u là ánh xạ đồng nhất trên MM và do đó

T(v∘u)=T(v)∘T(u) T(v \circ u) = T(v) \circ T(u)
là ánh xạ đồng nhất trên T(M)T(M), suy ra T(u)T(u) là đơn ánh và ảnh của nó (đẳng cấu với T(M)T(M)) là một nhân tử trực tiếp của T(N)T(N) (II, § 1, no. 9, Mệnh đề 15). Chính xác hơn:

Mệnh đề 4

Cho NN và PP là hai môđun con của một môđun AA-môđun MM sao cho tổng của chúng N+PN + P là một nhân tử trực tiếp trong MM và giao của chúng N∩PN \cap P là một nhân tử trực tiếp trong NN và trong PP. Khi đó các đồng cấu T(N)→T(M)T(N) \to T(M), T(P)→T(M)T(P) \to T(M) và*

T(N∩P)→T(M), T(N \cap P) \to T(M),
là các mở rộng chính tắc của các đơn ánh chính tắc, đều là đơn ánh; nếu T(N)T(N), T(P)T(P) và T(N∩P)T(N \cap P) được đồng nhất với các đại số con của T(M)T(M) bằng các đồng cấu này, thì (5)
T(N∩P)=T(N)∩T(P). T(N \cap P) = T(N) \cap T(P).

Trích dẫn đến 1 · Được trích dẫn bởi 5

Trích dẫn đến Mệnh đề 3

Được trích dẫn bởi § 5. Đại số tenxơ, tenxơ, Hệ quả, Nhận xét, Mệnh đề 5, III § 6, Mệnh đề 4, III § 7

Theo giả thiết, tồn tại các môđun con N′⊂NN' \subset N và P′⊂PP' \subset P sao cho N=N′⊕(N∩P)N = N' \oplus (N \cap P), P=P′⊕(N∩P)P = P' \oplus (N \cap P); khi đó

N+P=N′⊕P′⊕(N∩P) N + P = N' \oplus P' \oplus (N \cap P)
và theo giả thiết tồn tại một môđun con M′M' của MM sao cho
M=M′⊕(N+P)=M′⊕N′⊕P′⊕(N∩P)=M′⊕P′⊕N=M′⊕N′⊕P. M = M' \oplus (N + P) = M' \oplus N' \oplus P' \oplus (N \cap P) \\ = M' \oplus P' \oplus N = M' \oplus N' \oplus P.

Đặc biệt, N+PN + P, NN, PP và N∩PN \cap P là các nhân tử trực tiếp trong MM, 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(N + P) \to T(M), \quad T(N) \to T(M),
T(P)→T(M),T(N∩P)→T(M) T(P) \to T(M), \quad T(N \cap P) \to T(M)
là đơn ánh. Ba đại số T(N)T(N), T(P)T(P) và T(N∩P)T(N \cap P) do đó được đồng nhất với các đại số con của T(N+P)T(N + P) và đại số sau lại được đồng nhất với một đại số con của T(M)T(M);

viết Q=N∩PQ = N \cap P, còn phải chứng minh rằng, nếu T(Q)T(Q), T(N′⊕Q)T(N' \oplus Q) và T(P′⊕Q)T(P' \oplus Q) được đồng nhất với các đại số con của T(N′⊕P′⊕Q)T(N' \oplus P' \oplus Q), thì

T(N′⊕Q)∩T(P′⊕Q)=T(Q). T(N' \oplus Q) \cap T(P' \oplus Q) = T(Q).

Bây giờ, xét biểu đồ giao hoán

N′⊕Q⟶N′⊕P′⊕Q↓↓Q⟶P′⊕Q \begin{array}{ccc} N' \oplus Q & \longrightarrow & N' \oplus P' \oplus Q \\ \downarrow & & \downarrow \\ Q & \longrightarrow & P' \oplus Q \end{array}

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)⟶uT(N′⊕P′⊕Q)↓r↓sT(Q)⟶vT(P′⊕Q) \begin{array}{ccc} T(N' \oplus Q) & \overset{u}{\longrightarrow} & T(N' \oplus P' \oplus Q) \\ \downarrow r & & \downarrow s \\ T(Q) & \overset{v}{\longrightarrow} & T(P' \oplus Q) \end{array}

trong đó rr và ss là các đồng cấu toàn ánh (Mệnh đề 3) và uu và vv 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), x \in T(N' \oplus Q) \cap T(P' \oplus Q),

thì x∈T(Q)x \in T(Q). Bây giờ định nghĩa của đồng cấu ss cho thấy rằng hạn chế của nó lên T(P′⊕Q)T(P' \oplus Q) (được đồng nhất với một đại số con của T(N′⊕P′⊕Q)T(N' \oplus P' \oplus Q)) là ánh xạ đồng nhất; giả thiết về xx do đó suy ra rằng s(u(x))=xs(u(x)) = x. Nhưng khi đó cũng có v(r(x))=xv(r(x)) = x, nói cách khác xx thuộc ảnh của T(Q)T(Q) trong T(P′⊕Q)T(P' \oplus 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,PN, P của MM khi AA là một trường (II, § 7, no. 3, Mệnh đề 4). Hơn nữa, nếu N⊂PN \subset P và N≠PN \neq P, thì Tn(N)≠Tn(P)T^n(N) \neq T^n(P) với mọi n≥1n \geq 1, vì nếu RR là một phần bù của PP trong NN, thì Tn(P)∩Tn(R)={0}T^n(P) \cap T^n(R) = \{0\} theo (4) và Tn(R)≠{0}T^n(R) \neq \{0\}.

Trích dẫn đến 2

Trích dẫn đến Mệnh đề 4, II § 7, Mệnh đề 4

Hệ quả

Cho KK là một trường giao hoán và MM là một không gian vectơ trên KK. Với mọi phần tử z∈T(M)z \in T(M), tồn tại một không gian vectơ NN nhỏ nhất của MM sao cho z∈T(N)z \in T(N) và NN có hạng hữu hạn trên KK.

Trích dẫn đến 2 · Được trích dẫn bởi 2

Trích dẫn đến Mệnh đề 4, E III § 6. Tập vô hạn

Được trích dẫn bởi Hệ quả, III § 6, Hệ quả, III § 7

Trong mệnh đề này, ta hiểu rằng đối với mọi không gian con vectơ PP của MM, T(P)T(P) được đồng nhất một cách chính tắc với một đại số con của T(M)T(M). Cho z∈T(M)z \in T(M); zz 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)M = T^1(M); tất cả các phần tử của MM xuất hiện trong các tích này sinh ra một không gian con vectơ QQ có hạng hữu hạn và z∈T(Q)z \in T(Q).

Gọi F\mathscr{F} là tập hợp (không rỗng) các không gian con vectơ PP có hạng hữu hạn sao cho z∈T(P)z \in T(P). Mọi dãy giảm các phần tử của F\mathscr{F} đều dừng, vì chúng là các không gian vectơ có hạng hữu hạn. Do đó F\mathscr{F} có một phần tử cực tiểu NN (Lý thuyết tập hợp, III, § 6, no. 5). Còn lại là kiểm tra rằng mọi P∈FP \in \mathscr{F} đều chứa NN; bây giờ, z∈T(P)∩T(N)=T(P∩N)z \in T(P) \cap T(N) = T(P \cap N) (Mệnh đề 4); theo định nghĩa của NN, điều này suy ra N∩P=NN \cap P = N, nghĩa là P⊃NP \supset N.

Không gian con NN của MM được gọi là liên kết với zz.

3. Mở rộng vành các vô hướng

Cho A,A′A, A' là hai vành giao hoán và ρ:A→A′\rho : A \to A' là một đồng cấu vành. Cho MM là một AA-môđun, M′M' là một A′A'-môđun và u:M→M′u : M \to M' là một AA-đồng cấu; vì đơn ánh chính tắc ϕM′:M′→TA′(M′)\phi_{M'} : M' \to T_{A'}(M') cũng là một AA-đồng cấu (bằng hạn chế các vô hướng), nên hợp thành M→uM′→ϕM′TA′(M′)M \xrightarrow{u} M' \xrightarrow{\phi_{M'}} T_{A'}(M') cũng vậy. Một đồng cấu đại số trên A TA(M)→ρ∗(TA′(M′))T_A(M) \to \rho^*(T_{A'}(M')) được dẫn xuất (no. 2), còn được ký hiệu là T(u):TA(M)→TA′(M′)T(u) : T_A(M) \to T_{A'}(M'), đó là AA-đồng cấu duy nhất làm cho biểu đồ sau giao hoán

M→uM′↓ϕM↓ϕM′TA(M)→T(u)TA′(M′) \begin{array}{ccc} M & \xrightarrow{u} & M' \\ \downarrow \phi_M & & \downarrow \phi_{M'} \\ T_A(M) & \xrightarrow{T(u)} & T_{A'}(M') \end{array}

Nếu σ:A′→A′′\sigma : A' \to A'' là một đồng cấu vành giao hoán, M′′M'' là một A′′A''-môđun và v:M′→M′′v : M' \to M'' là một A′A'-đồng cấu, tính chất duy nhất ở trên cho thấy rằng

T(v∘u)=T(v)∘T(u). T(v \circ u) = T(v) \circ T(u).

Mệnh đề 5

Cho A,BA, B là hai vành giao hoán, ρ:A→B\rho : A \to B là một đồng cấu vành và MM là một AA-môđun. Phần mở rộng chính tắc

Trích dẫn đến 1 · Được trích dẫn bởi 3

Trích dẫn đến Mệnh đề 5, III § 4

Được trích dẫn bởi Nhận xét, III § 11, Mệnh đề 7, III § 6, Mệnh đề 8, III § 7

ψ:TB(B⊗AM)→B⊗ATA(M) \psi : T_B(B \otimes_A M) \to B \otimes_A T_A(M)

của ánh xạ B-tuyến tính lB⊗ϕM:B⊗AM→B⊗ATA(M)l_B \otimes \phi_M : B \otimes_A M \to B \otimes_A T_A(M) là một đẳng cấu của các đại số B phân bậc.

Xét hai đồng cấu đại số trên A: đơn ánh chính tắc j:B=T0(B⊗AM)→T(B⊗AM)j : B = T^0(B \otimes_A M) \to T(B \otimes_A M) và đồng cấu

h=T(i):T(M)→T(B⊗AM) h = T(i) : T(M) \to T(B \otimes_A M)

được dẫn xuất (xem công thức (8)) từ ánh xạ A-tuyến tính chính tắc

i:M→B⊗AM. i : M \to B \otimes_A M.

Vì T0(B⊗AM)T^0(B \otimes_A M) được chứa trong tâm của T(B⊗AM)T(B \otimes_A M), Mệnh đề 5 của § 4, no. 2 có thể được áp dụng và một đồng cấu đại số trên A

ψ′:B⊗AT(M)→T(B⊗AM) \psi': B \otimes_A T(M) \to T(B \otimes_A M)

được thu được sao cho, với β∈B,xi∈M\beta \in B, x_i \in M cho 1≤i≤n1 \leq i \leq n,

ψ′(β⊗(x1⊗x2⊗⋯⊗xn))=β((1⊗x1)⊗(1⊗x2)⊗⋯⊗(1⊗xn)), \psi'(\beta \otimes (x_1 \otimes x_2 \otimes \cdots \otimes x_n)) = \beta((1 \otimes x_1) \otimes (1 \otimes x_2) \otimes \cdots \otimes (1 \otimes x_n)),

điều này cho thấy ngay lập tức rằng ψ′\psi' cũng là một đồng cấu đại số trên B. Chỉ cần chứng minh rằng ψ∘ψ′\psi \circ \psi' và ψ′∘ψ\psi' \circ \psi lần lượt là các ánh xạ đồng nhất trên B⊗AT(M)B \otimes_A T(M) và T(B⊗AM)T(B \otimes_A M). Bây giờ, hai đại số này được sinh bởi B⊗AMB \otimes_A M và rõ ràng ψ∘ψ′\psi \circ \psi' và ψ′∘ψ\psi' \circ \psi trùng với ánh xạ đồng nhất trên B⊗AMB \otimes_A M, do đó kết luận.

4. Giới hạn trực tiếp của các đại số tenxơ

Cho (Aα,ϕβα)(A_\alpha, \phi_{\beta \alpha}) là một hệ trực tiếp có hướng của các vành giao hoán và (Mα,fβα)(M_\alpha, f_{\beta \alpha}) là một hệ trực tiếp của các AαA_\alpha-môđun (II, § 6, no. 2); đặt A=lim⁡→AαA = \lim \rightarrow A_\alpha và M=lim⁡→MαM = \lim \rightarrow M_\alpha, là một AA-môđun. Với α≤β\alpha \leq \beta, một đồng cấu đại số AαA_\alpha (no. 3, công thức (8)) fβα′=T(fβα):TAα(Mα)→TAβ(Mβ)f'_{\beta \alpha} = T(f_{\beta \alpha}): T_{A\alpha}(M_\alpha) \to T_{A\beta}(M_\beta) được dẫn xuất một cách chính tắc từ đồng cấu AαA_\alpha fβα:Mα→Mβf_{\beta \alpha}: M_\alpha \to M_\beta và từ (9) (no. 3) suy ra rằng (TAα(Mα),fβα′)(T_{A\alpha}(M_\alpha), f'_{\beta \alpha}) là một hệ trực tiếp của các đại số AαA_\alpha. Mặt khác, đặt fα′:Mα→Mf'_\alpha: M_\alpha \to M là đồng cấu AαA_\alpha chính tắc; một đồng cấu đại số AαA_\alpha fα′:TAα(Mα)→TA(M)f'_\alpha: T_{A\alpha}(M_\alpha) \to T_A(M) được dẫn xuất (no. 3, công thức (8)) và cũng từ (9) (no. 3) suy ra rằng các fα′f'_\alpha tạo thành một hệ trực tiếp của các đồng cấu AαA_\alpha.

Mệnh đề 6

Đồng cấu AA* f′=lim⁡→fα′:lim⁡→TAα(Mα)→TA(M)f' = \lim \rightarrow f'_\alpha : \lim \rightarrow T_{A\alpha}(M_\alpha) \to T_A(M) là một đẳng cấu đại số phân bậc.

Trích dẫn đến 2 · Được trích dẫn bởi 2

Trích dẫn đến Mệnh đề 1, Mệnh đề 7, II § 6

Được trích dẫn bởi Mệnh đề 8, III § 6, Mệnh đề 9, III § 7

Để đơn giản, ta viết E=TA(M)E = T_A(M) và E′=lim⁡→TAα(Mα)E' = \lim \rightarrow T_{A\alpha}(M_\alpha) và gọi

gα:TAα(Mα)→E′ g_\alpha: T_{A\alpha}(M_\alpha) \to E'

là đồng cấu AαA_\alpha chính tắc. Rõ ràng các ánh xạ tuyến tính AαA_\alpha hợp thành Mα→ϕMαTAα(Mα)→gαE′M_\alpha \xrightarrow{\phi_{M_\alpha}} T_{A\alpha}(M_\alpha) \xrightarrow{g_\alpha} E' tạo thành một hệ trực tiếp và do đó tồn tại duy nhất một ánh xạ AA tuyến tính u=lim⁡→(gα∘ϕMα):M→E′u = \lim \rightarrow (g_\alpha \circ \phi_{M_\alpha}): M \to E' sao cho

u∘fα=gα∘ϕMα u \circ f_\alpha = g_\alpha \circ \phi_{M_\alpha}

với mọi α\alpha. Ánh xạ này tự nó phân tích duy nhất (no. 1, Mệnh đề 1) thành M→ϕME→E′M \xrightarrow{\phi_M} E \to E', trong đó hh là một đồng cấu đại số AA. Chỉ cần chứng minh rằng h∘f′=1E′h \circ f' = 1_{E'} và f′∘h=1Ef' \circ h = 1_E.

Vì mục đích này, chú ý rằng, với mọi chỉ số α\alpha, (no. 3, công thức (8))

h∘fα′∘ϕMα=h∘ϕM∘fα=u∘fα=gα∘ϕMα h \circ f'_\alpha \circ \phi_{M_\alpha} = h \circ \phi_M \circ f_\alpha = u \circ f_\alpha = g_\alpha \circ \phi_{M_\alpha}

do đó, theo tính duy nhất của mệnh đề trong no. 1, Mệnh đề 1,

h∘fα′=gα h \circ f'_\alpha = g_\alpha

với mọi α\alpha; suy ra (h∘f′)∘gα=gα(h \circ f') \circ g_\alpha = g_\alpha với mọi α\alpha và do đó h∘f′=1E′h \circ f' = 1_{E'} 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, f' \circ u \circ f_\alpha = f' \circ g_\alpha \circ \phi_{M_\alpha} = f'_\alpha \circ \phi_{M_\alpha} = \phi_M \circ f_\alpha,

do đó lại theo định nghĩa của giới hạn trực tiếp, f′∘u=ϕMf' \circ u = \phi_M; ta kết luận rằng f′∘h∘ϕM=ϕMf' \circ h \circ \phi_M = \phi_M và tính duy nhất của no. 1, Mệnh đề 1 cho f′∘h=1Ef' \circ h = 1_E.

Mệnh đề 6 cũng có thể được chứng minh bằng cách nhận thấy rằng, với mọi số nguyên n≥1n \geq 1, tồn tại một đẳng cấu AA-môđun chính tắc lim⁡→TAαn(Mα)→TAn(M)\lim \rightarrow T^n_{A_\alpha}(M_\alpha) \to T^n_A(M), suy ra bằng quy nạp theo nn 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′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 AA là một vành giao hoán và M=⨁λ∈LMλM = \bigoplus_{\lambda \in L} M_\lambda là tổng trực tiếp của một họ các AA-môđun. Từ II, § 3, no. 7, Mệnh đề 7, bằng quy nạp theo nn, suy ra rằng Tn(M)T^n(M) là tổng trực tiếp của các môđun là ảnh của các đơn ánh chính tắc

Mλ1⊗Mλ2⊗⋯⊗Mλn→Tn(M)=M⊗n M_{\lambda_1} \otimes M_{\lambda_2} \otimes \cdots \otimes M_{\lambda_n} \to T^n(M) = M^{\otimes n}

ứng với tất cả các dãy (λi)∈Ln(\lambda_i) \in L^n. Đồng nhất Mλ1⊗Mλ2⊗⋯⊗MλnM_{\lambda_1} \otimes M_{\lambda_2} \otimes \cdots \otimes M_{\lambda_n} với ảnh này, ta thấy rằng T(M)T(M) là tổng trực tiếp của tất cả các môđun

Mλ1⊗Mλ2⊗⋯⊗Mλn M_{\lambda_1} \otimes M_{\lambda_2} \otimes \cdots \otimes M_{\lambda_n}

trong đó nn chạy qua N\mathbf{N} và, với mỗi nn, (λi)(\lambda_i) chạy qua LnL^n.

Trước hết ta suy ra hệ quả sau:

Định lý 1

Cho AA là một vành giao hoán, MM là một môđun AA tự do và (eλ)λ∈L(e_\lambda)_{\lambda \in L} là một cơ sở của MM. Khi đó các phần tử es=eλ1⊗eλ2⊗⋯⊗eλne_s = e_{\lambda_1} \otimes e_{\lambda_2} \otimes \cdots \otimes e_{\lambda_n}, trong đó s=(λ1,…,λn)s = (\lambda_1, \ldots, \lambda_n) chạy qua tập hợp tất cả các dãy hữu hạn các phần tử của LL và e∅e_\varnothing được dùng để chỉ phần tử đơn vị của T(M)T(M), tạo thành một cơ sở của môđun AA T(M)T(M).

Trích dẫn đến 3 · Được trích dẫn bởi 4

Trích dẫn đến I § 7. Monoid tự do, nhóm tự do, III § 2. Ví dụ về các đại số, Mệnh đề 7, III § 2

Được trích dẫn bởi III § 11. Đối đại số, tích của các dạng đa tuyến tính, tích vô hướng và đối ngẫu, Mệnh đề 7, III § 11, Hệ quả, Định lý 1, III § 6

Các phần tử của cơ sở này hiển nhiên là thuần nhất và bảng phép nhân được cho bởi

eset=est e_s e_t = e_{st}

trong đó stst chỉ dãy các phần tử của LL nhận được bằng cách ghép liền các dãy ss và tt (I, § 7, no. 2).

Ta thấy rằng cơ sở (es)(e_s) của T(M)T(M), với luật nhân (10), đẳng cấu một cách chính tắc với nửa đơn tự do của tập hợp LL (I, § 7, no. 2), đẳng cấu này được thu được bằng cách ánh xạ mỗi từ ss của nửa đơn này vào phần tử ese_s. Suy ra (§ 2, no. 7) rằng đại số tenxơ T(M)T(M) của một môđun tự do MM, với một cơ sở có tập hợp chỉ số LL, đẳng cấu một cách chính tắc với đại số kết hợp tự do của LL trên AA. Đặc biệt (§ 2, no. 7, Mệnh đề 7), với mọi ánh xạ f:L→Ef : L \to E từ LL vào một đại số AA EE, tồn tại duy nhất một đồng cấu đại số AA fˉ:T(M)→E\bar{f} : T(M) \to E sao cho fˉ(eλ)=f(λ)\bar{f}(e_\lambda) = f(\lambda).

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.

Trích dẫn đến 2

Trích dẫn đến Hệ quả 2, II § 3, Mệnh đề 7

Hệ quả

Nếu MM là một môđun AA xạ ảnh, thì T(M)T(M) là một môđun AA xạ ảnh.

Trích dẫn đến 3 · Được trích dẫn bởi 2

Trích dẫn đến II § 2. Môđun các ánh xạ tuyến tính. Đối ngẫu, Mệnh đề 4, II § 2, Định lý 1

Được trích dẫn bởi Hệ quả, III § 6, Hệ quả 2, III § 7

MM là một nhân tử trực tiếp của một môđun AA tự do NN (II, § 2, no. 2, Mệnh đề 4) và do đó T(M)T(M) là một nhân tử trực tiếp của T(N)T(N) (no. 2); vì T(N)T(N) là tự do (Định lý 1), điều này cho thấy rằng T(M)T(M) là xạ ảnh (II, § 2, no. 2).

Mệnh đề 7

Cho Δ\Delta là một nửa nhóm giao hoán, MM là một AA-môđun phân bậc kiểu Δ\Delta và (Mα)α∈Δ(M_\alpha)_{\alpha \in \Delta} là sự phân bậc của nó. Với mọi cặp có thứ tự (α,n)∈Δ×N(\alpha, n) \in \Delta \times \mathbf{N}, đặt Tα,n(M)T^{\alpha, n}(M) là tổng (trực tiếp) của các môđun con Mα1⊗Mα2⊗⋯⊗MαnM_{\alpha_1} \otimes M_{\alpha_2} \otimes \cdots \otimes M_{\alpha_n} của Tn(M)T^n(M) sao cho ∑i=1nαi=α\sum_{i=1}^n \alpha_i = \alpha; khi đó (Tα,n(M))(α,n)∈Δ×N(T^{\alpha, n}(M))_{(\alpha, n) \in \Delta \times \mathbf{N}} là sự phân bậc duy nhất kiểu Δ×N\Delta \times \mathbf{N} tương thích với cấu trúc đại số trên T(M)T(M) và cảm sinh trên M=T1(M)M = T^1(M) sự phân bậc đã cho.

Trích dẫn đến 1 · Được trích dẫn bởi 3

Trích dẫn đến II § 1. Môđun

Được trích dẫn bởi Nhận xét, Mệnh đề 10, III § 6, Mệnh đề 11, III § 7

Ở đầu số này đã thấy rằng T(M)T(M) là tổng trực tiếp của các Tα,n(M)T^{\alpha, 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)({T'}^{\alpha, n}) là một sự phân bậc khác kiểu Δ×N\Delta \times \mathbf{N} trên T(M)T(M) tương thích với cấu trúc đại số và sao cho T′α,1(M)=T′α,1{T'}^{\alpha, 1}(M) = {T'}^{\alpha, 1} với α∈Δ\alpha \in \Delta, thì ngay lập tức từ các định nghĩa suy ra rằng, với mọi n≥1n \geq 1 và mọi α∈Δ\alpha \in \Delta, Tα,n(M)⊂T′α,nT^{\alpha, n}(M) \subset {T'}^{\alpha, n}; nhưng vì T(M)T(M) cũng là tổng trực tiếp của các Tα,n(M)T^{\alpha, n}(M), điều này suy ra rằng T′α,n=Tα,n(M){T'}^{\alpha, n} = T^{\alpha, n}(M) (II, § 1, no. 8, Nhận xét).

6. Tenxơ và ký hiệu tenxơ

Cho AA là một vành giao hoán, MM một AA-môđun, M∗M^* là đối ngẫu của MM (II, § 2, no. 3) và II và JJ là hai tập hợp rời nhau hữu hạn; AA-môđun ⨂i∈I∪JEi\bigotimes_{i \in I \cup J} E_i, trong đó Ei=ME_i = M nếu i∈Ii \in I, Ei=M∗E_i = M^* nếu i∈Ji \in J, được ký hiệu là TJI(M)T^I_J(M); các phần tử của TJI(M)T^I_J(M) được gọi là tenxơ kiểu (I,J)(I, J) trên MM. Chúng được gọi là phản biến nếu J=∅J = \varnothing, đồng biến nếu I=∅I = \varnothing và hỗn hợp trong trường hợp còn lại.

Cho I′,I′′I', I'' là hai tập con của II và J′,J′′J', J'' là hai tập con của JJ sao cho I′∪I′′=II' \cup I'' = I,

I′∩I′′=∅, J′∪J′′=J, J′∩J′′=∅I' \cap I'' = \varnothing,\ J' \cup J'' = J,\ J' \cap J'' = \varnothing; khi đó có một đẳng cấu kết hợp chính tắc (II, § 3, no. 9)

TJI(M)→TJ′I′(M)⊗ATJ′′I′′(M). T_J^I(M) \to T_{J'}^{I'}(M) \otimes_A T_{J''}^{I''}(M).

Xét đại số tenxơ T(M⊕M∗)T(M \oplus M^*), từ no. 5 suy ra rằng Tn(M⊕M∗)T^n(M \oplus M^*) được đồng nhất một cách chính tắc với tổng trực tiếp của các TJI(M)T_J^I(M) trong đó I chạy qua tập hợp các tập con của khoảng {1,n}\{1, n\} của N\mathbf{N} và JJ là phần bù của I trong {1,n}\{1, n\}.

Khi I={1,p}I = \{1, p\} và J={p+1,p+q}J = \{p + 1, p + q\} với các số nguyên p≥0, q≥0p \geq 0,\ q \geq 0 (trong đó ta thay I (tương ứng J) bằng ∅\varnothing khi p=0p = 0 (tương ứng q=0q = 0)), A-môđun TJI(M)T_J^I(M) cũng được ký hiệu là Tqp(M)T_q^p(M); do đó, theo định nghĩa, các A-môđun T0n(M)T_0^n(M) và Tn0(M)T_n^0(M) lần lượt là các A-môđun Tn(M)T^n(M) và Tn(M∗)T^n(M^*). Khi I và J là các tập hữu hạn tùy ý có số phần tử lần lượt là p=Card(I)p = \mathrm{Card}(I) và q=Card(J)q = \mathrm{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}\{1, p\} (tương ứng {p+1,p+q}\{p + 1, p + q\}) và do đó các song ánh này xác định một đẳng cấu

TJI(M)→Tqp(M). T_J^I(M) \to T_q^p(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). (T_J^I(M))^* \to T_I^J(M).

Bây giờ giả sử M là một A-môđun tự do sinh hữu hạn và (eλ)λ∈L(e_\lambda)_{\lambda \in L} là một cơ sở của M (do đó L là một tập hữu hạn). Cơ sở của M∗M^* đối ngẫu với (eλ)(e_\lambda) (II, § 2, no. 6) được ký hiệu là (eλ)λ∈L(e^\lambda)_{\lambda \in L}. Các cơ sở (eλ)(e_\lambda) và (eλ)(e^\lambda) của M và M∗M^* tương ứng xác định (no. 5) một cơ sở của TJI(M)T_J^I(M), mà ta mô tả tường minh như sau: cho hai ánh xạ f:I→Lf : I \to L và g:J→Lg : J \to L, đặt efge_f^g là phần tử ⨂i∈I∪Jxi\bigotimes_{i \in I \cup J} x_i của TJI(M)T_J^I(M) được xác định bởi

xi=ef(i)neˆˊu i∈I,xi=eg(i)neˆˊu i∈J. x_i = e_{f(i)} \quad \text{nếu } i \in I, \qquad x_i = e_{g(i)} \quad \text{nếu } i \in J.

Khi (f,g)(f, g) chạy qua tập hợp các cặp ánh xạ có thứ tự f:I→Lf : I \to L và g:J→Lg : J \to L, các efge_f^g lập thành một cơ sở của A-môđun TJI(M)T_J^I(M), được gọi là liên kết với cơ sở (eλ)(e_\lambda) đã cho của M. Do đó, với z∈TJI(M)z \in T_J^I(M), ta có thể viết

z=∑(f,g)αgf(z)⋅efg z = \sum_{(f, g)} \alpha_g^f(z) \cdot e_f^g

trong đó αgf\alpha_g^f là các dạng tọa độ tương đối với cơ sở (efg)(e_f^g); do lạm dụng ngôn ngữ, các αgf(z)\alpha_g^f(z) được gọi là các tọa độ của tenxơ zz đối với cơ sở (eλ)(e_\lambda) của môđun M. Các αgf\alpha_g^f tạo thành cơ sở đối ngẫu của (efg)(e_f^g), nói cách khác chúng được đồng nhất với các phần tử của cơ sở của TIJ(M)T_I^J(M), liên kết với (eλ)(e_\lambda). Khi I và J là các tập con bù nhau của một khoảng {1,n}\{1, n\} của N\mathbf{N}, αgf\alpha_g^f (hoặc αgf(z)\alpha_g^f(z)) được ký hiệu như sau: mỗi phần tử f(i)f(i) với i∈Ii \in 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∈Ji \in J; tương tự, g(i)g(i) với i∈Ji \in 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∈Ii \in I. Ví dụ, với I={1,4},J={2,3}I = \{1, 4\}, J = \{2, 3\}, ta viết αvρλ⋅⋅μ\alpha_{v\rho}^{\lambda\cdot\cdot\mu}: nếu f(1)=λ,f(4)=μ,g(2)=ν,g(3)=ρf(1) = \lambda, f(4) = \mu, g(2) = \nu, g(3) = \rho.

Cho (e~λ)λ∈L(\tilde{e}_{\lambda})_{\lambda \in L} là một cơ sở khác của M và P là ma trận của phép chuyển từ (eλ)(e_{\lambda}) sang (e~λ)(\tilde{e}_{\lambda}) (II, § 10, no. 8). Khi đó ma trận của phép chuyển từ (eλ)(e^{\lambda}) sang (e~λ)(\tilde{e}^{\lambda}) (cơ sở đối ngẫu của (e~λ)(\tilde{e}_{\lambda})) là ma trận đối nghịch tP−1^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)(e^{g}_{f}) của TJI(M)T^{I}_{J}(M) sang cơ sở (e~fg)(\tilde{e}^{g}_{f}) (trong đó ff (tương ứng gg) chạy qua tập hợp các ánh xạ của I vào L (tương ứng của J vào L)) là ma trận

⨂i∈I∪JQi,trong đoˊ Qi=P neˆˊu i∈I,Qi=tP−1 neˆˊu i∈J. \bigotimes_{i \in I \cup J} Q_{i}, \quad \text{trong đó } Q_{i} = P \text{ nếu } i \in I, Q_{i} = {}^{t}P^{-1} \text{ nếu } i \in J.

Ma trận chuyển vị của ma trận này do đó được đồng nhất với

⨂i∈I∪JRi,trong đoˊ Ri=tP−1 neˆˊu i∈I,Ri=P neˆˊu i∈J. \bigotimes_{i \in I \cup J} R_{i}, \quad \text{trong đó } R_{i} = {}^{t}P^{-1} \text{ nếu } i \in I, R_{i} = P \text{ nếu } i \in J.

Bây giờ giả sử M là một môđun tùy ý. Cho i∈I,j∈Ji \in I, j \in J và đặt I′=I−{i},J′=J−{j}I' = I - \{i\}, J' = J - \{j\}; ta sẽ định nghĩa một ánh xạ A-tuyến tính chính tắc

cji:TJI(M)→TJ′I′(M), c^{i}_{j}: T^{I}_{J}(M) \to T^{I'}_{J'}(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∗)JM^{I} \times (M^{*})^{J}, ánh xạ này liên kết với mỗi họ (xi)i∈I∪J(x_{i})_{i \in I \cup J}, trong đó xi∈Mx_{i} \in M nếu i∈Ii \in I và xi∈M∗x_{i} \in M^{*} nếu i∈Ji \in J, phần tử

⟨xi,xj⟩k∈(I∪J)−{i,j}xk \langle x_{i}, x_{j} \rangle_{k \in (I \cup J) - \{i, j\}} x_{k}

của TJ′I′(M)T^{I'}_{J'}(M), là A-đa tuyến tính; cjic^{i}_{j} 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(e_{\lambda})_{\lambda \in L} là một cơ sở của M. Với hai ánh xạ f:I→L,g:J→Lf: I \to L, g: J \to L, gọi fif_{i} là hạn chế của ff lên I′=I−{i}I' = I - \{i\} và gjg_{j} là hạn chế của gg lên J′=J−{j}J' = J - \{j\}; khi đó theo (12)

cji(efg)={0neˆˊu f(i)≠g(j)efigjneˆˊu f(i)=g(j) c^{i}_{j}(e^{g}_{f}) = \begin{cases} 0 & \text{nếu } f(i) \neq g(j) \\ e^{g_{j}}_{f_{i}} & \text{nếu } f(i) = g(j) \end{cases}

Đạt được biểu thức của các tọa độ của cji(z)c^{i}_{j}(z) theo các tọa độ của z; với mỗi ánh xạ f′f' (tương ứng g′g') của I' vào L (tương ứng của J' vào L) và mỗi λ∈L\lambda \in L, ký hiệu (f′,λ)(f', \lambda) (tương ứng (g′,λ)(g', \lambda)) là ánh xạ của I vào L (tương ứng của J vào L) mà hạn chế trên I' (tương ứng J') là f′f' (tương ứng g′g') và nhận giá trị λ\lambda tại phần tử i (tương ứng j). Khi đó, nếu các dạng tọa độ đối với cơ sở (ef′g′)(e^{g'}_{f'}) của TJ′I′(M)T^{I'}_{J'}(M) được ký hiệu là βg′f′\beta^{f'}_{g'},

βg′f′(cji(z))=∑λ∈Lα(g′;λ)(f′;λ)(z). \beta^{f'}_{g'}(c^{i}_{j}(z)) = \sum_{\lambda \in L} \alpha^{(f'; \lambda)}_{(g'; \lambda)}(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→End⁡A(M) \theta_M : M^* \otimes_A M \to \operatorname{End}_A(M)

sao cho θM(x∗⊗x)\theta_M(x^* \otimes x) (với x∈M,x∗∈M∗x \in M, x^* \in M^*) là tự đồng cấu

y↦⟨y,x∗⟩x. y \mapsto \langle y, x^*\rangle x.

Do đó, nhờ θM\theta_M, T{1}(2)(M)T^{(2)}_{\{1\}}(M) (đẳng cấu với T11(M)T^1_1(M)) có thể được đồng nhất với A-môđun End⁡A(M)\operatorname{End}_A(M). Giả sử M là một môđun tự do và (eλ)λ∈L(e_\lambda)_{\lambda \in L} là một cơ sở của M; khi đó các tọa độ của một tenxơ z∈M∗⊗Mz \in M^* \otimes M đối với cơ sở (eμ⊗eλ)(e^\mu \otimes e_\lambda) của môđun này được ký hiệu là ζμ⋅λ\zeta_{\mu \cdot \lambda}. Vì θM(eμ⊗eλ)\theta_M(e^\mu \otimes e_\lambda) là tự đồng cấu y↦⟨y,eμ⟩eλy \mapsto \langle y, e^\mu\rangle e_\lambda, tự đồng cấu u=θM(z)=θM(∑λ,μζμ⋅λeμ⊗eλ)u = \theta_M(z) = \theta_M\left( \sum_{\lambda, \mu} \zeta_{\mu \cdot \lambda} e^\mu \otimes e_\lambda \right) biến y thành ∑λ,μζμ⋅λ⟨y,eμ⟩eλ\sum_{\lambda, \mu} \zeta_{\mu \cdot \lambda} \langle y, e^\mu\rangle e_\lambda; viết y=eλy = e_\lambda, ta thu được quan hệ

u(eλ)=∑μ∈Lζλ⋅μeμ u(e_\lambda) = \sum_{\mu \in L} \zeta_{\lambda \cdot \mu} e_\mu

nói cách khác, ma trận của ánh xạ tuyến tính u=θM(z)u = \theta_M(z) là ma trận mà phần tử ở hàng có chỉ số μ\mu và cột có chỉ số λ\lambda là ζλ⋅μ\zeta_{\lambda \cdot \mu}.

Định nghĩa của vết của u (II, § 4, no. 3) cho thấy ngay lập tức rằng

Tr⁡(θM(z))=c12(z). \operatorname{Tr}(\theta_M(z)) = c_1^2(z).

Do đó phần tử z0=∑λ∈Leλ⊗eλz_0 = \sum_{\lambda \in L} e^\lambda \otimes e_\lambda (có các tọa độ ζμ⋅λ\zeta_{\mu \cdot \lambda} bằng không với λ≠μ\lambda \neq \mu và bằng 1 với λ=μ\lambda = \mu), sao cho θM(z0)=1M\theta_M(z_0) = 1_M, là ảnh của phần tử 1∈A=T00(M)1 \in A = T^0_0(M) qua ánh xạ là chuyển vị của phép co

c12:T{1}(2)(M)→A. c_1^2 : T^{(2)}_{\{1\}}(M) \to 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)∗ \mu : M^* \otimes_A M^* \to (M \otimes_A M)^*

(II, § 4, no. 4, Hệ quả 1 của Mệnh đề 2) và một đẳng cấu chính tắc

θ:(M⊗AM)∗⊗AM→Hom⁡A(M⊗AM,M) \theta : (M \otimes_A M)^* \otimes_A M \to \operatorname{Hom}_A(M \otimes_A M, M)

(II, § 4, no. 2, Hệ quả của Mệnh đề 2); ngoài ra Hom⁡A(M⊗AM,M)\operatorname{Hom}_A(M \otimes_A M, M) đẳng cấu một cách chính tắc với A-môđun L2(M,M;M)\mathscr{L}_2(M, M; M) gồm các ánh xạ A-*song tuyến tính* của M×MM \times 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) \chi_M : T^{(3)}_{\{1, 2\}}(M) = M^* \otimes M^* \otimes M \to \mathscr{L}_2(M, M; M)

sao cho, với x∗,y∗x^*, y^* trong M∗M^*, z∈Mz \in M, χM(x∗⊗y∗⊗z)\chi_M(x^* \otimes y^* \otimes z) là ánh xạ song tuyến tính

(u,v)↦⟨u,x∗⟩⟨v,y∗⟩z. (u, v) \mapsto \langle u, x^*\rangle \langle v, y^*\rangle z.
Do đó, thông qua χM\chi_M, T{1,2}(3)(M)T_{\{1, 2\}}^{(3)}(M) (đẳng cấu với T21(M)T_2^1(M)) có thể được đồng nhất với A-môđun L2(M,M;M)\mathscr{L}_2(M, M; M). Giả sử M là một A-môđun tự do và (eλ)λ∈L(e_\lambda)_{\lambda \in L} là một cơ sở của M; khi đó các tọa độ của một tenxơ z∈M∗⊗M∗⊗Mz \in M^* \otimes M^* \otimes M đối với cơ sở (eλ⊗eμ⊗eν)(e^\lambda \otimes e^\mu \otimes e_\nu) của môđun này được ký hiệu là ζλμν\zeta_{\lambda \mu \nu}. Ánh xạ song tuyến tính χM(z)\chi_M(z) ánh xạ cặp có thứ tự (eλ,eμ)(e_\lambda, e_\mu) vào
∑ν∈Lζλμνeν \sum_{\nu \in L} \zeta_{\lambda \mu \nu} e_\nu
và do đó các ζλμν\zeta_{\lambda \mu \nu} 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)\chi_M(z), đối với cơ sở (eλ)(e_\lambda) (§ 1, no. 7).

Nhận xét 2

Cho (eλ)λ∈L(e_\lambda)_{\lambda \in L}, (eˉλ)λ∈L(\bar{e}_\lambda)_{\lambda \in L} là hai cơ sở của M và P là ma trận chuyển từ (eλ)(e_\lambda) sang (eˉλ)(\bar{e}_\lambda). Theo những gì đã thấy trong Ví dụ 1, phần tử của P xuất hiện trong hàng có chỉ số λ\lambda và cột có chỉ số μ\mu được ký hiệu là αμλ\alpha_\mu^\lambda và phần tử của ma trận đối liên hợp tP−1{}^tP^{-1} xuất hiện trong hàng có chỉ số λ\lambda và cột có chỉ số μ\mu được ký hiệu là βλμ\beta_\lambda^\mu. Khi đó (theo ký hiệu đã đưa vào ở trên)

{eˉμ=∑λαμλeλeˉμ=∑λβλμeλ \begin{cases} \bar{e}_\mu = \sum_\lambda \alpha_\mu^\lambda e_\lambda \\ \bar{e}^\mu = \sum_\lambda \beta_\lambda^\mu e_\lambda \end{cases}
eˉf′g′=∑(f′,g)(∏i∈Iαf′(i)f(i))(∏j∈Jβg(j)g′(j))efg \bar{e}_{f'}^{g'} = \sum_{(f', g)} \left( \prod_{i \in I} \alpha_{f'(i)}^{f(i)} \right) \left( \prod_{j \in J} \beta_{g(j)}^{g'(j)} \right) e_f^g
với mọi ánh xạ f′:I→Lf': I \to L và g′:J→Lg': J \to L. Do đó, các tọa độ ζgf\zeta_g^f của tenxơ z∈TJI(M)z \in T_J^I(M) đối với cơ sở (eλ)(e_\lambda) có thể được biểu diễn theo các tọa độ ζˉg′f′\bar{\zeta}_{g'}^{f'} của z đối với cơ sở (eˉλ)(\bar{e}_\lambda) bằng các công thức
ζgf=∑(f′,g′)(∏i∈Iαg′(i)g(i))(∏j∈Jβf′(j)f(j))ζˉg′f′ \zeta_g^f = \sum_{(f', g')} \left( \prod_{i \in I} \alpha_{g'(i)}^{g(i)} \right) \left( \prod_{j \in J} \beta_{f'(j)}^{f(j)} \right) \bar{\zeta}_{g'}^{f'}
Ma trận P−1P^{-1} chuyển từ cơ sở (eˉλ)(\bar{e}_\lambda) sang cơ sở (eλ)(e_\lambda) là chuyển vị của tP−1{}^tP^{-1}, do đó βλμ\beta_\lambda^\mu là phần tử xuất hiện trong cột có chỉ số λ\lambda và hàng có chỉ số μ\mu của P−1P^{-1}. Vì vậy, phép tính efge_f^g theo các eˉf′g′\bar{e}_{f'}^{g'} và phép tính các ζˉg′f′\bar{\zeta}_{g'}^{f'} theo các ζgf\zeta_g^f được thực hiện bằng cách thay αμλ\alpha_\mu^\lambda bởi βλμ\beta_\lambda^\mu và βλμ\beta_\lambda^\mu bởi αμλ\alpha_\mu^\lambda trong các phép tính trên và đổi vai trò của ff và f′f' cũng như của gg và g′g'. Khi đó
efg=∑(f′,g′)(∏j∈Jαg′(j)g(j))(∏i∈Iβf′(i)f(i))eˉf′g′ e_f^g = \sum_{(f', g')} \left( \prod_{j \in J} \alpha_{g'(j)}^{g(j)} \right) \left( \prod_{i \in I} \beta_{f'(i)}^{f(i)} \right) \bar{e}_{f'}^{g'}

(23)

ζˉg′f′=∑(f,g)(∏j∈Jαg′(j)g(j))(∏i∈Iβf(i)f′(i))ζgf. \bar{\zeta}_{g'}^{f'} = \sum_{(f,g)} \left( \prod_{j \in J} \alpha_{g'(j)}^{g(j)} \right) \left( \prod_{i \in I} \beta_{f(i)}^{f'(i)} \right) \zeta_g^f.

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.

Bài tập

Xem các bài tập của § 5.

Bản dịch máy từ tiếng Anh, bởi gpt-5-6-mini, gpt-5-mini, theo bảng thuật ngữ phiên bản 34. Chưa được người kiểm tra. Mô hình này là bản rút gọn của mô hình đã viết phần còn lại của ngôn ngữ này.