Phụ lục 4 vết của một tự đồng cấu hạng hữu hạn
1. Ánh Xạ Tuyến Tính Hạng Hữu Hạn
Cho A là một vành, và cho E và F là các A-môđun. Ta ký hiệu Hom là tập hợp các ánh xạ tuyến tính từ E vào F mà ảnh được chứa trong một môđun con sinh hữu hạn của F. Đó là một nhóm con của Hom. Khi A là một trường, đó là tập hợp các ánh xạ tuyến tính từ E vào F có hạng hữu hạn (II, §7, No. 4, p. 298, Định nghĩa 3). Đặt End Hom.
Cho là các A-môđun, và cho và là các ánh xạ A-tuyến tính. Nếu Hom hoặc Hom, thì thuộc Hom.
Ký hiệu bởi đồng cấu nhóm chính tắc từ vào Hom (II, §4, No. 2, p. 271); nó biến một phần tử của thành ánh xạ từ E vào F.
Bổ đề 1 00QO
Giả sử rằng A-môđun F là xạ ảnh. Đồng cấu nhóm là đơn ánh, và ảnh của nó là Hom.
Được trích dẫn bởi 1
Được trích dẫn bởi App. 4. Vết của một tự đồng cấu hạng hữu hạn
Theo loc. cit., Hệ quả, đồng cấu là đơn ánh. Ảnh của nó được chứa trong Hom. Cho Hom; ta sẽ chứng minh rằng thuộc ảnh của .
Trước hết, giả sử rằng A-môđun F là tự do. Cho là một cơ sở của F, và cho là cơ sở của đối ngẫu với . Cho J là một tập con hữu hạn của I sao cho ảnh của được chứa trong môđun con của F sinh bởi các với . Ta có
với mọi , và do đó
Trong trường hợp tổng quát, tồn tại một A-môđun tự do L và các đồng cấu và sao cho . Đồng cấu thuộc Hom. Theo điều trên, tồn tại một tập hữu hạn J và, với mọi , các phần tử của và của L sao cho ta có
với mọi . Khi đó ta có
với mọi , và do đó .
2. Vết Của Một Tự Đồng Cấu Hạng Hữu Hạn
Trong tiểu mục này, A ký hiệu một vành giao hoán. Cho E là một A-môđun xạ ảnh. Khi đó End là một A-môđun con của End(E), và ánh xạ chính tắc End xác định một đẳng cấu của các A-môđun từ lên End (Bổ đề 1). Xét dạng tuyến tính chính tắc (II, §4, No. 3, p. 273) được đặc trưng bởi công thức . Hợp thành nó với đẳng cấu , ta suy ra một dạng tuyến tính Tr : End, gọi là dạng vết. Khi A-môđun E sinh hữu hạn, ta thu được lại định nghĩa ở II, §4, No. 3, p. 273.
Mệnh đề 1 00QP
Cho E là một A-môđun tự do. Cho là một cơ sở của E, và cho là cơ sở đối ngẫu của nó. Cho End. Họ có giá hữu hạn, và tổng của nó bằng Tr().
Chỉ cần xét trường hợp có dạng với và . Khi đó họ có giá hữu hạn, và ta có . Do đó, họ cũng có giá hữu hạn, và ta có . Mặt khác, ta có với mọi . Điều này chứng minh mệnh đề.
Mệnh đề 2 00QQ
Cho E, F là các A-môđun xạ ảnh. Cho Hom và Hom. Ta có quan hệ
(3) Tr() Tr().
Chỉ cần chứng minh mệnh đề trong trường hợp có dạng với và . Trong trường hợp này, ta có
and ,
và do đó
Tr() Tr().
Hệ quả 00QR
Cho E là một A-môđun xạ ảnh, là một phần tử của End, và F là một A-môđun con xạ ảnh của E chứa Im . Ký hiệu bởi tự đồng cấu của F cảm sinh bởi . Ta có
Trích dẫn đến 3 · Được trích dẫn bởi 1
Trích dẫn đến Mệnh đề 6, III § 7, Hệ quả 2, III § 7, III § 8. Định thức
Được trích dẫn bởi Mệnh đề 3
(4) Tr() Tr().
Ký hiệu bởi đơn ánh chính tắc của F vào E và bởi đồng cấu suy ra từ . Ta có và . Hệ quả được suy ra.
Cho E là một A-môđun xạ ảnh và End. Với mọi số tự nhiên , A-môđun là xạ ảnh (III, §7, No. 8, p. 519, Hệ quả 2), và tự đồng cấu thuộc End (III, §7, No. 3, p. 511, Mệnh đề 6) và bằng không với đủ lớn. Tập hợp End ổn định đối với hợp thành. Ta định nghĩa một ánh xạ det từ End vào A bằng cách đặt
det(1) Tr
với End.
Nếu E tự do và hữu hạn chiều, thì định nghĩa này trùng với định nghĩa ở III, §8, No. 1, p. 522, theo hệ quả của III, §8, No. 5, p. 530.
Mệnh đề 3 00QS
Cho E là một A-môđun xạ ảnh.
Trích dẫn đến 2
Trích dẫn đến III § 7. Đại số ngoài, Hệ quả
a) Cho End. Cho F là một A-môđun con xạ ảnh của E chứa Im , và gọi là tự đồng cấu của F cảm sinh bởi . Ta có
(5) det(1) det(1).
b) Cho và là hai phần tử của End. Ta có
(6) det = det(1) det(1).
Ta hãy chứng minh a). Với mọi số nguyên , A-môđun xạ ảnh có thể được đồng nhất với một môđun con của (III, §7, No. 9, p. 520, Hệ quả). Ảnh của được chứa trong , và tự đồng cấu của cảm sinh bởi bằng . Do đó ta có Tr() Tr() theo hệ quả của Mệnh đề 2, và vì thế suy ra a).
Ta hãy chứng minh b). Cho G là một A-môđun sao cho A-môđun là tự do. Kí hiệu bởi và các tự đồng cấu và của L. Theo a), ta có các hệ thức det(1) det(1), det(1) det(1), và
det(1) det(1).
Do đó chỉ cần chứng minh mệnh đề b) khi A-môđun E là tự do. Khi đó tồn tại một môđun con tự do sinh hữu hạn F của E chứa ảnh của và ảnh của . Đặt . Ảnh của được chứa trong F, và ta có . Do đó, theo (5), ta có det(1) det(1), det(1) det(1), và
det
= det(1) det(1) det((1)).
Vì F là một A-môđun tự do sinh hữu hạn, ta có
det((1)) det(1) det(1) det(1) det(1).