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5. 过滤后的平整度模
1. 理想的豪斯多夫模
设 A 为交换环和 g \mathfrak{g} g A 的理想。A-模 M 被称为关于 3 的理想 Hausdorff(或者如果没有歧义,则称为理想 Hausdorff),如果对于 A 的每个有限生成的理想 a \mathfrak{a} a ,A-模 a ⊗ A M \mathfrak{a} \otimes_A M a ⊗ A M 是具有 3-adic 的 Hausdorff 拓扑.
将 a = A \mathfrak{a} = A a = A 放入定义中,我们已经看到 M 必然是具有 3-adic 拓扑的 Hausdorff 。
例
如果 A 是诺特并且 g \mathfrak{g} g 包含在 A 的 Jacobson 根式中(在其他字中,如果 A 是具有 3-adic 拓扑的 Zariski 环),则每个*有限生成的* A-模都是理想的 Hausdorff(*§3*, no. 3、命题 6)。
被以下引用 1 被以下引用 命题 2
理想 Hausdorff 模的每个直和都是理想 Hausdorff 模,凭借关系
g n ( a ⊗ A ⨁ λ ∈ L M λ ) = g n ⨁ λ ∈ L ( a ⊗ A M λ ) = ⨁ λ ∈ L g n ( a ⊗ A M λ ) .
\mathfrak{g}^n \left( a \otimes_A \bigoplus_{\lambda \in L} M_\lambda \right) = \mathfrak{g}^n \bigoplus_{\lambda \in L} (a \otimes_A M_\lambda) = \bigoplus_{\lambda \in L} \mathfrak{g}^n (a \otimes_A M_\lambda).
g n ( a ⊗ A λ ∈ L ⨁ M λ ) = g n λ ∈ L ⨁ ( a ⊗ A M λ ) = λ ∈ L ⨁ g n ( a ⊗ A M λ ) .
如果 A-模 M 是平坦的,且 Hausdorff 具有 g \mathfrak{g} g -adic 拓扑,则理想情况下是 Hausdorff,因为 a ⊗ A M a \otimes_A M a ⊗ A M 则可与 M 的子模识别,并且 a ⊗ A M a \otimes_A M a ⊗ A M 上的 g \mathfrak{g} g -adic 拓扑为更细比拓扑在a ⊗ A M a \otimes_A M a ⊗ A M 上由M上的g \mathfrak{g} g 进数拓扑诱导,这是假设的Hausdorff。
2. 平坦度标准的叙述
令 A 为环,z \mathfrak{z} z A 的双边理想,M 为左模,gr(A) 和 gr(M) 分别与环 A 和模 M 以及g \mathfrak{g} g -adic 过滤相关的分级环和分级 gr(A) 模块(§ 2, no. 3)。我们已经看到(前述)对于每个整数 n ≥ 0 n \geq 0 n ≥ 0 都有一个满射 Z \mathbf{Z} Z -模同态
γ n : ( g n / g n + 1 ) ⊗ A / g ( M / g M ) → g n M / g n + 1 M
\gamma_n : (\mathfrak{g}^n / \mathfrak{g}^{n+1}) \otimes_{A/\mathfrak{g}} (M / \mathfrak{g}M) \to \mathfrak{g}^n M / \mathfrak{g}^{n+1} M
γ n : ( g n / g n + 1 ) ⊗ A / g ( M / g M ) → g n M / g n + 1 M 以及分级 gr(A) 模块的分级同态次数 0 γ M : g r ( A ) ⊗ g r 0 ( A ) g r 0 ( M ) → g r ( M )
\gamma_M : \mathrm{gr}(A) \otimes_{\mathrm{gr}_0(A)} \mathrm{gr}_0(M) \to \mathrm{gr}(M)
γ M : gr ( A ) ⊗ gr 0 ( A ) gr 0 ( M ) → gr ( M ) 对于所有 n n n ,其限制到 g r n ( A ) ⊗ g r 0 ( A ) g r 0 ( M ) \mathrm{gr}_n(A) \otimes_{\mathrm{gr}_0(A)} \mathrm{gr}_0(M) gr n ( A ) ⊗ gr 0 ( A ) gr 0 ( M ) 是 γ n \gamma_n γ n ,因此是满射的。
设 A 为交换环,g \mathfrak{g} g A 和 M A-模的理想。考虑以下属性: (i) M 是 afat A-模。 (ii) 对于每 A-模 N 被 z \mathfrak{z} z 消灭,T o r 1 A ( N , M ) = 0 \mathrm{Tor}_1^A(N, M) = 0 Tor 1 A ( N , M ) = 0 。 (iii) M / g M M / \mathfrak{g}M M / g M 是 ajlat ( A / g ) (A / \mathfrak{g}) ( A / g ) 模,典范映射 z ⊗ A M → g M \mathfrak{z} \otimes_A M \to \mathfrak{g}M z ⊗ A M → g M 是双射(后者条件凭借关系 T o r 1 A ( A , M ) = 0 \mathrm{Tor}_1^A(A, M) = 0 Tor 1 A ( A , M ) = 0 和正合序列等价于 T o r 1 A ( A / g , M ) = 0 \mathrm{Tor}_1^A(A / \mathfrak{g}, M) = 0 Tor 1 A ( A / g , M ) = 0 )
T o r 1 A ( A , M ) → T o r 1 A ( A / g , M ) → z ⊗ A M → M ) .
\mathrm{Tor}_1^A(A, M) \to \mathrm{Tor}_1^A(A / \mathfrak{g}, M) \to \mathfrak{z} \otimes_A M \to M ).
Tor 1 A ( A , M ) → Tor 1 A ( A / g , M ) → z ⊗ A M → M ) . (iv)
M / g M M / \mathfrak{g}M M / g M 是 ajlat
( A / g ) (A / \mathfrak{g}) ( A / g ) 模块且典范同态
γ M : g r ( A ) ⊗ g r 0 ( A ) g r 0 ( M ) → g r ( M )
\gamma_M : \mathrm{gr}(A) \otimes_{\mathrm{gr}_0(A)} \mathrm{gr}_0(M) \to \mathrm{gr}(M)
γ M : gr ( A ) ⊗ gr 0 ( A ) gr 0 ( M ) → gr ( M ) 是双射 (性质 (GR) of § 2, no. 8)。 (v) 对于所有
n ≥ 1 n \geq 1 n ≥ 1 ,
M / g n M M / \mathfrak{g}^n M M / g n M 是一个平面
( A / g n ) (A / \mathfrak{g}^n) ( A / g n ) 模块。 然后 (i)
⇒ \Rightarrow ⇒ (ii)
⇔ \Leftrightarrow ⇔ (iii)
⇒ \Rightarrow ⇒ (iv)
⇔ \Leftrightarrow ⇔ (v)。 如果进一步
g \mathfrak{g} g 是幂零的,或者如果 A 是诺特并且 M 理想地是 Hausdorff,则性质 (i)、(ii)、(iii)、(iv) 和 (v) 是等价的。
引用了 1 · 被以下引用 5 引用了 III § 2. 。过滤后的环和模的一般结果
被以下引用 推论, III § 2 , 习题 5, § 5 , 习题 6, § 5 , 习题 7, § 5 , 命题 3
3. 平坦度标准的证明
(A) 影响 (i) ⇒ \Rightarrow ⇒ (ii) ⇔ \Leftrightarrow ⇔ (iii)
蕴涵 (i) ⇒ \Rightarrow ⇒ (ii) 为直接的 (章 I, § 4)。 等价 (ii) ⇔ \Leftrightarrow ⇔ (iii) 是章 I, § 4 的特例,命题 2 应用于 R = A , S = A / g , F = M , E = N R = A, S = A/\mathfrak{g}, F = M, E = N R = A , S = A / g , F = M , E = N ,考虑到在 N N N 上给出一个 ( A / g ) (A/\mathfrak{g}) ( A / g ) 模块结构相当于给出一个A A A -模块结构,其中N N N 被3消灭。
注 (1)。 条件 (ii) 也等价于:
(ii') Tor 1 A ( N , M ) = 0 \operatorname{Tor}_1^A(N, M) = 0 Tor 1 A ( N , M ) = 0 对于每个 A A A *-模块* N N N 被 3的幂消灭。
显然 (ii') 意味着 (ii)。相反,如果 (ii) 成立,则特别是对于所有 n n n Tor 1 A ( g n N / g n + 1 N , M ) = 0 \operatorname{Tor}_1^A(\mathfrak{g}^n N / \mathfrak{g}^{n+1} N, M) = 0 Tor 1 A ( g n N / g n + 1 N , M ) = 0 ; 正合序列起
0 → g n + 1 N → g n N → g n N / g n + 1 N → 0
0 \to \mathfrak{g}^{n+1} N \to \mathfrak{g}^n N \to \mathfrak{g}^n N / \mathfrak{g}^{n+1} N \to 0
0 → g n + 1 N → g n N → g n N / g n + 1 N → 0 我们得出正合序列 Tor 1 A ( g n + 1 N , M ) → Tor 1 A ( g n N , M ) → Tor 1 A ( g n N / g n + 1 N , M )
\operatorname{Tor}_1^A(\mathfrak{g}^{n+1} N, M) \to \operatorname{Tor}_1^A(\mathfrak{g}^n N, M) \to \operatorname{Tor}_1^A(\mathfrak{g}^n N / \mathfrak{g}^{n+1} N, M)
Tor 1 A ( g n + 1 N , M ) → Tor 1 A ( g n N , M ) → Tor 1 A ( g n N / g n + 1 N , M ) 并且,由于存在整数m m m 使得g m N = 0 \mathfrak{g}^m N = 0 g m N = 0 ,我们通过在n n n 上降序归纳推导出所有n ≤ m n \leq m n ≤ m ,特别是n = 0 n = 0 n = 0 的Tor 1 A ( g n N , M ) = 0 \operatorname{Tor}_1^A(\mathfrak{g}^n N, M) = 0 Tor 1 A ( g n N , M ) = 0 。
由此可见,如果 9 是 幂幂 ,(ii) 意味着 (i),对于 (ii') 则意味着 Tor 1 A ( N , M ) = 0 \operatorname{Tor}_1^A(N, M) = 0 Tor 1 A ( N , M ) = 0 对于 每个 A A A *-模块* N N N ,因此 M M M 是平坦的 (章 I, § 4)。
(B) 让我们证明以下命题:
设*A A A *为交换环,3是*A A A *和*M M M *一个*A A A *-模*的理想。 以下条件是等效的 : (a) 对于所有人 n ≥ 1 n \geq 1 n ≥ 1 ,Tor 1 A ( A / g n , M ) = 0 \operatorname{Tor}_1^A(A/\mathfrak{g}^n, M) = 0 Tor 1 A ( A / g n , M ) = 0 。 (b) 对于所有人 n ≥ 1 n \geq 1 n ≥ 1 ,*典范同态*
θ n : g n ⊗ A M → g n M
\theta_n : \mathfrak{g}^n \otimes_A M \to \mathfrak{g}^n M
θ n : g n ⊗ A M → g n M 是双射的 。
引用了 5 引用了 推论 1, I § 1 , 推论 2, I § 2 , 命题 1, I § 2 , 定理 2(克鲁尔), III § 3 , 推论 3, A II § 3
此外,这些条件意味着 : (c) 典范同态 γ M : gr ( A ) ⊗ gr 0 ( A ) gr r ( M ) → gr ( M ) \gamma_M : \operatorname{gr}(A) \otimes_{\operatorname{gr}_0(A)} \operatorname{gr}_r(M) \to \operatorname{gr}(M) γ M : gr ( A ) ⊗ gr 0 ( A ) gr r ( M ) → gr ( M ) 是双射 。 相反,如果 g \mathfrak{g} g 幂零,(c) 意味着 (a) 和 (b) 。
(a)和(b)的等价由正合序列推出
0 = Tor 1 A ( A , M ) → Tor 1 A ( A / g n , M ) → g n ⊗ A M → M .
0 = \operatorname{Tor}_1^A(A, M) \to \operatorname{Tor}_1^A(A/\mathfrak{g}^n, M) \to \mathfrak{g}^n \otimes_A M \to M.
0 = Tor 1 A ( A , M ) → Tor 1 A ( A / g n , M ) → g n ⊗ A M → M .
考虑下一步图表
g n + 1 ⊗ A M ⟶ g n ⊗ A M ⟶ ( g n / g n + 1 ) ⊗ A ( M / g M ) ⟶ 0 ↓ θ n + 1 ↓ θ n ↓ γ n 0 ⟶ g n + 1 M ⟶ g n M ⟶ gr n ( M ) ⟶ 0
\begin{array}{ccccccccc}
\mathfrak{g}^{n+1} \otimes_A M & \longrightarrow & \mathfrak{g}^n \otimes_A M & \longrightarrow & (\mathfrak{g}^n / \mathfrak{g}^{n+1}) \otimes_A (M / \mathfrak{g} M) & \longrightarrow & 0 \\
\downarrow \theta_{n+1} & & \downarrow \theta_n & & \downarrow \gamma_n & & \\
0 & \longrightarrow & \mathfrak{g}^{n+1} M & \longrightarrow & \mathfrak{g}^n M & \longrightarrow & \operatorname{gr}_n(M) & \longrightarrow & 0
\end{array}
g n + 1 ⊗ A M ↓ θ n + 1 0 ⟶ ⟶ g n ⊗ A M ↓ θ n g n + 1 M ⟶ ⟶ ( g n / g n + 1 ) ⊗ A ( M / g M ) ↓ γ n g n M ⟶ ⟶ 0 gr n ( M ) ⟶ 0
其中注 ( g n / g n + 1 ) ⊗ A ( M / g M ) (\mathfrak{g}^n/\mathfrak{g}^{n+1}) \otimes_A (M/\mathfrak{g}M) ( g n / g n + 1 ) ⊗ A ( M / g M ) 被规范地等同于 ( g n / g n + 1 ) ⊗ A / g ( M / g M ) (\mathfrak{g}^n/\mathfrak{g}^{n+1}) \otimes_{A/\mathfrak{g}} (M/\mathfrak{g}M) ( g n / g n + 1 ) ⊗ A / g ( M / g M ) 。这个图表可以通过γ n \gamma_n γ n 的定义交换,并且它的行是精确的。如果 (b) 成立,0 0 0 和 θ n + 1 \theta_{n+1} θ n + 1 是双射的,因此是 γ n \gamma_n γ n 乘以余核的定义,因此 (b) 蕴涵 (c)。相反,假设 g \mathfrak{g} g 是幂零的,让我们证明 (c) 蕴涵 (b);我们将通过从n n n 下降归纳来论证,因为g n ⊗ A M = g n M = 0 \mathfrak{g}^n \otimes_A M = \mathfrak{g}^n M = 0 g n ⊗ A M = g n M = 0 为n n n 足够大。假设在图表 (1) 中,γ n \gamma_n γ n 和 θ n + 1 \theta_{n+1} θ n + 1 是双射;那么θ n \theta_n θ n 凭借章I, § 1, no. 4,推论1至命题2。
(C) 含义 (ii) ⇒ \Rightarrow ⇒ (iv)
如果 (ii) 成立,则 (ii') 也成立 注 1; 命题 1 那么表明γ M \gamma_M γ M 是同构。另一方面,我们已经知道 (ii) 蕴含 (iii),因此 M / g M M/\mathfrak{g}M M / g M 是一个扁平的 ( A / g ) (A/\mathfrak{g}) ( A / g ) 模块,它完成了 (ii) 蕴含 (iv) 的证明。
注 (2)。 命题 1 表明,如果 g \mathfrak{g} g 幂零,(iv) 蕴含 (iii);考虑到*注* 1,我们因此在这种情况下证明了(i)、(ii)、(iii)和(iv)是等价的。
(D) 等价 (iv) ⇔ \Leftrightarrow ⇔ (v)
对于所有 n ≥ 1 n \geq 1 n ≥ 1 ,M / g n M M/\mathfrak{g}^n M M / g n M 具有规范的 ( A / g n ) (A/\mathfrak{g}^n) ( A / g n ) 模块结构。如果通过( g / g n ) (\mathfrak{g}/\mathfrak{g}^n) ( g / g n ) -adic过滤进行过滤,如果m < n m < n m < n 则为g r m ( M / g n M ) = g r m ( M ) \mathrm{gr}_m(M/\mathfrak{g}^n M) = \mathrm{gr}_m(M) gr m ( M / g n M ) = gr m ( M ) ,如果m ≥ n m \geq n m ≥ n 则为g r m ( M / g n M ) = 0 \mathrm{gr}_m(M/\mathfrak{g}^n M) = 0 gr m ( M / g n M ) = 0 ,则为直接的。对于所有k ≥ 1 k \geq 1 k ≥ 1 ,设A k = A / g k A_k = A/\mathfrak{g}^k A k = A / g k ,g k = g / g k \mathfrak{g}_k = \mathfrak{g}/\mathfrak{g}^k g k = g / g k ,M k = M / g k M M_k = M/\mathfrak{g}^k M M k = M / g k M ;设 (iv), (resp. ( v ) k (v)_k ( v ) k ) 表示由 (iv) (resp. (v)) 通过替换 A , g , M A, \mathfrak{g}, M A , g , M 通过 A k , g k , M k A_k, \mathfrak{g}_k, M_k A k , g k , M k 导出的断言。由刚才可知,(iv)相当于“对于所有k ≥ 1 k \geq 1 k ≥ 1 ,( i v ) k (iv)_k ( i v ) k ”,显然(v)相当于“对于所有k ≥ 1 k \geq 1 k ≥ 1 ,( v ) k (v)_k ( v ) k ”。那么只要为所有k k k 建立等价( i v ) k ⇔ ( v ) k (iv)_k \Leftrightarrow (v)_k ( i v ) k ⇔ ( v ) k 就足够了,或者还可以证明当3 3 3 是*幂零*时(iv)⇔ \Leftrightarrow ⇔ (v)。现在 (注 2) 我们已经看到,在这种情况下 (iv) 等价于 (i)。由于M / g n M M/\mathfrak{g}^n M M / g n M 与M ⊗ A ( A / g n ) M \otimes_A (A/\mathfrak{g}^n) M ⊗ A ( A / g n ) 同构的,(i) 蕴涵(v) (章I, § 2, no. 7,推论2至命题8);此外,显然 (v) 意味着 (i)。因此,我们在所有情况下都显示了等价 (iv) ⇔ \Leftrightarrow ⇔ (v),并且在 3 3 3 幂零的情况下也显示了定理的所有性质。
(E) 蕴含 (v) ⇒ \Rightarrow ⇒ (i) 当 A A A 为诺特且 M M M 理想情况下 Hausdorff
足以证明对于A A A 典范映射j : a ⊗ A M → M j : a \otimes_A M \to M j : a ⊗ A M → M 的每个理想a a a 都是*内射*(章I, § 2, no. 3,命题1)。让x ∈ K e r j x \in \mathrm{Ker}\, j x ∈ Ker j ; a ⊗ A M a \otimes_A M a ⊗ A M 是具有 g \mathfrak{g} g -adic 拓扑的 Hausdorff,足以验证对于每个整数 n > 0 n > 0 n > 0 ,x ∈ g n ( a ⊗ A M ) x \in \mathfrak{g}^n(a \otimes_A M) x ∈ g n ( a ⊗ A M ) 。令f : g n a → a f : \mathfrak{g}^n a \to a f : g n a → a 为典范嵌入;只要证明 x ∈ I m ( f ⊗ 1 M ) x \in \mathrm{Im}(f \otimes 1_M) x ∈ Im ( f ⊗ 1 M ) 就足够了;因为如果b ∈ g n b \in \mathfrak{g}^n b ∈ g n ,a ∈ a a \in a a ∈ a 和m ∈ M m \in M m ∈ M ,f ⊗ 1 f \otimes 1 f ⊗ 1 下的像,( g n a ) ⊗ A M (\mathfrak{g}^n a) \otimes_A M ( g n a ) ⊗ A M 的元素( b a ) ⊗ m (ba) \otimes m ( ba ) ⊗ m 是a ⊗ A M a \otimes_A M a ⊗ A M 的元素( b a ) ⊗ m = b ( a ⊗ m ) (ba) \otimes m = b(a \otimes m) ( ba ) ⊗ m = b ( a ⊗ m ) ,因此I m ( f ⊗ 1 M ) ⊂ g n ( a ⊗ A M ) \mathrm{Im}(f \otimes 1_M) \subset \mathfrak{g}^n(a \otimes_A M) Im ( f ⊗ 1 M ) ⊂ g n ( a ⊗ A M ) 。根据克鲁尔的定理(§ 3, no. 2,定理2),存在整数k k k 使得a j = a ∩ g k ⊂ g n a a_j = a \cap \mathfrak{g}^k \subset \mathfrak{g}^n a a j = a ∩ g k ⊂ g n a ;如果i : a j → a i : a_j \to a i : a j → a 是典范嵌入,那么就足以证明x ∈ Im ( i ⊗ 1 M ) x \in \operatorname{Im}(i \otimes 1_M) x ∈ Im ( i ⊗ 1 M ) 。现在,用 p : a → a / a k p : a \to a/a_k p : a → a / a k 和 h : a / a k → A / g k h : a/a_k \to A/\mathfrak{g}^k h : a / a k → A / g k 典范映射表示,有一个可交换的图表
a k ⊗ A M → i ⊗ 1 M a ⊗ A M → p ⊗ 1 M ( a / a k ) ⊗ A M ⟶ 0 ↓ ↓ h ⊗ 1 M M ⟶ ( A / g k ) ⊗ A M
\begin{array}{ccccccccc}
a_k \otimes_A M & \xrightarrow{i \otimes 1_M} & a \otimes_A M & \xrightarrow{p \otimes 1_M} & (a/a_k) \otimes_A M & \longrightarrow & 0 \\
& & \downarrow & & \downarrow h \otimes 1_M & & \\
& & M & \longrightarrow & (A/\mathfrak{g}^k) \otimes_A M & &
\end{array}
a k ⊗ A M i ⊗ 1 M a ⊗ A M ↓ M p ⊗ 1 M ⟶ ( a / a k ) ⊗ A M ↓ h ⊗ 1 M ( A / g k ) ⊗ A M ⟶ 0
其中第一行是准确的。只要证明 x ∈ Ker ( p ⊗ 1 M ) x \in \operatorname{Ker}(p \otimes 1_M) x ∈ Ker ( p ⊗ 1 M ) 就足够了,并且,正如 x ∈ Ker j x \in \operatorname{Ker} j x ∈ Ker j 乘以假设一样,也足以证明映射 h ⊗ 1 1 h \otimes 1_1 h ⊗ 1 1 是单射的。现在,也可以写成(代数,章II, § 3, no. 6,推论3到命题6)
h ⊗ 1 M / g k M : ( a / a k ) ⊗ A / g k ( M / g k M ) → M / g k M
h \otimes 1_{M/\mathfrak{g}^k M} : (a/a_k) \otimes_{A/\mathfrak{g}^k} (M/\mathfrak{g}^k M) \to M/\mathfrak{g}^k M
h ⊗ 1 M / g k M : ( a / a k ) ⊗ A / g k ( M / g k M ) → M / g k M
并且,由于 h h h 是单射的,并且根据 (v),M / g k M M/\mathfrak{g}^k M M / g k M 是平面 ( A / g k ) (A/\mathfrak{g}^k) ( A / g k ) 模,因此完成了证明。
4. 应用领域
令A A A 为交换环,g \mathfrak{g} g 为A A A 的理想,B B B 为可交换的诺特A A A 代数,使得B B B 包含在B B B 的雅各布森根式中。那么每个有限生成的B B B -模M M M 都是关于g \mathfrak{g} g 的理想HausdorffA A A -模。
引用了 1 · 被以下引用 2 引用了 例 1
被以下引用 习题 7, § 5 , 命题 4
我们将更普遍地看到,对于每个有限生成的A A A -模N N N ,N ⊗ A M N \otimes_A M N ⊗ A M 是具有3 3 3 -adic拓扑的Hausdorff。因为N ( B ) = N ⊗ A B N_{(B)} = N \otimes_A B N ( B ) = N ⊗ A B 是有限生成的B B B 模块,而B B B 模块N ⊗ A M N \otimes_A M N ⊗ A M 凭借张量积的结合性被规范地标识为N , , ⊗ B M N_{,,} \otimes_B M N ,, ⊗ B M 。令L \mathfrak{L} L 为B B B 的雅各布森根式;由于g B \mathfrak{g} B g B 包含在L \mathfrak{L} L 中,因此N ⊗ A M N \otimes_A M N ⊗ A M 上的g \mathfrak{g} g -adic 拓扑比N ( B ) ⊗ B M N_{(B)} \otimes_B M N ( B ) ⊗ B M 上的L \mathfrak{L} L -adic 拓扑更容易被识别为更细拓扑;但后者拓扑是Hausdorff,因为N , , ⊗ B M N_{,,} \otimes_B M N ,, ⊗ B M 是有限生成的B B B 模(no. 1,例1),从而结论。
令A A A 为交换环,B B B 为可交换的A A A 代数,g \mathfrak{g} g 为A A A 的理想,M M M 为B B B 模。假设 B B B 是诺特环和一个平坦的 A A A 模,并且 M M M 相对于 g B \mathfrak{g} B g B 是理想的 Hausdorff。以下条件是等效的: (a) M M M 是扁平 B B B 模块。 (b) M M M 是扁平 A A A 模块,M / g M = M / ( g B ) M M/\mathfrak{g} M = M/(\mathfrak{g} B) M M / g M = M / ( g B ) M 是扁平 ( B / g B ) (B/\mathfrak{g} B) ( B / g B ) 模块。 如果进一步典范同态 A / g → B / g B A/\mathfrak{g} \to B/\mathfrak{g} B A / g → B / g B 是双射,条件 (a) 和 (b) 也等价于: (c) M M M 是一个扁平的 A A A 模块。
引用了 2 引用了 I § 2. 平模(*) , 定理 1
条件 (a) 通过章 I, §2, no. 7 隐含 (b),推论 2 和 3 到命题 8 并且M / g M M/\mathfrak{g} M M / g M 同构于 M ⊗ B ( B / g B ) M \otimes_B (B/\mathfrak{g} B) M ⊗ B ( B / g B ) 。假设条件 (b) 成立;为了证明M M M 是一个扁平的B B B 模块,我们将no. 2中的应用定理 1,其中A A A 替换为B B B ,g \mathfrak{g} g 替换为g B \mathfrak{g} B g B 。因此,只要证明典范映射 f : J B ⊗ B M → J M f : \mathfrak{J}B \otimes_B M \to \mathfrak{J}M f : J B ⊗ B M → J M 是单射的就足够了。令f 1 f_1 f 1 为典范映射J ⊗ A B → J B \mathfrak{J} \otimes_A B \to \mathfrak{J}B J ⊗ A B → J B ,f 2 f_2 f 2 典范同构J ⊗ A M → ( J ⊗ A B ) ⊗ B M ; f ∘ ( f 1 ∘ 1 M ) ∘ f 2 \mathfrak{J} \otimes_A M \to (\mathfrak{J} \otimes_A B) \otimes_B M ; f \circ (f_1 \circ 1_M) \circ f_2 J ⊗ A M → ( J ⊗ A B ) ⊗ B M ; f ∘ ( f 1 ∘ 1 M ) ∘ f 2 为典范映射f ′ : J ⊗ A M → J M f' : \mathfrak{J} \otimes_A M \to \mathfrak{J}M f ′ : J ⊗ A M → J M ,这很容易验证。现在f ′ f' f ′ 是同构,因为M M M 是一个平坦的A A A 模块,而f 1 f_1 f 1 是同构,因为B B B 是平坦的,A ; f A ; f A ; f 是同构。
设p : A / J → B / J B p : A/\mathfrak{J} \to B/\mathfrak{J}B p : A / J → B / J B 为典范同态; M / J M M/\mathfrak{J}M M / J M 上的( A / J ) (A/\mathfrak{J}) ( A / J ) 模块结构通过p p p 从其( B / J B ) (B/\mathfrak{J}B) ( B / J B ) 模块结构导出,与M ⊗ A ( A / J ) M \otimes_A (A/\mathfrak{J}) M ⊗ A ( A / J ) 上的同构。那么,如果M M M 是一个扁平的A A A 模块,那么M / J M M/\mathfrak{J}M M / J M 是一个扁平的( A / J ) (A/\mathfrak{J}) ( A / J ) 模块,因此如果p p p 是同构,那么它也是一个扁平的( B / J B ) (B/\mathfrak{J}B) ( B / J B ) 模块;因此,我们在这种情况下证明了 (c) ⇒ \Rightarrow ⇒ (b)。
令 A A A 为可交换的诺特环,J \mathfrak{J} J A A A 、A ^ \hat{A} A ^ A A A 相对于 J \mathfrak{J} J -adic 拓扑的 Hausdorff 完成,并且M M M 相对于 J A ^ \mathfrak{J} \hat{A} J A ^ 的理想 Hausdorff A ^ \hat{A} A ^ 模。为了使 M M M 成为扁平 A A A 模块,M M M 成为扁平 A ^ \hat{A} A ^ 模块是必要且充分的。
被以下引用 1 被以下引用 命题 4
事实上我们知道A ^ \hat{A} A ^ 是诺特环(§ 3 § 3 §3 ,编号4 ,命题8)和一个扁平的A A A 模块(§ 3 § 3 §3 ,编号4 ,定理3),即J A ^ = J ^ \mathfrak{J} \hat{A} = \hat{\mathfrak{J}} J A ^ = J ^ (§ 2 § 2 §2 , no. 12, 命题 16 ) 并且典范同态 A / J → A ^ / J ^ A/\mathfrak{J} \to \hat{A}/\hat{\mathfrak{J}} A / J → A ^ / J ^ 是双射 (§ 2 § 2 §2 , no. 12, 命题 15);因此可以应用命题 3 。
设A A A 和B B B 是两个可交换的诺特环,h : A → B h : A \to B h : A → B 环同态,3 3 3 A A A 的理想和2 2 2 B B B 的理想包含 J B \mathfrak{J}B J B 并包含在 B B B 的雅各布森根中。令A ^ \hat{A} A ^ 为A A A 相对于3 3 3 -adic 拓扑的豪斯多夫完成,B ^ \hat{B} B ^ 为B B B 相对于2 2 2 -adic 拓扑的豪斯多夫完成; h h h 与这些拓扑连续,因此 h : A ^ → B ^ h : \hat{A} \to \hat{B} h : A ^ → B ^ 使 8 \mathbf{8} 8 成为 A ^ \hat{A} A ^ 代数。令 M M M 为有限生成的 B B B -模,M ^ \hat{M} M ^ 为相对于 2 2 2 -adic 拓扑的 Hausdorff 补全;以下属性是等效的: (a) M M M 是扁平 A A A 模块。 (b) M ^ \hat{M} M ^ 是扁平 A A A 模块。 (c) M ^ \hat{M} M ^ 是一个扁平的 A ^ \hat{A} A ^ 模块。
引用了 2 引用了 推论 , 命题 2
由于 B B B 与 2 2 2 -adic 拓扑是 Zariski 环,B ^ \hat{B} B ^ 是一个忠实的扁平 B B B 模块(§ 3 § 3 §3 、no. 5、命题 9),M M M 是规范同构的至M ⊗ B B ^ M \otimes_B \hat{B} M ⊗ B B ^ (§ 3 § 3 §3 ,第4 ,定理3);立即验证该典范同构是M ^ \hat{M} M ^ 上的A A A 模块结构的同构到源自M M M 上的M ⊗ B B ^ M \otimes_B \hat{B} M ⊗ B B ^ 上的A A A 模块结构。 应用命题 4 个章 I、§ 3 § 3 §3 、no. 2,其中 R R R 替换为 B B B 、S S S 替换为 A A A 、E E E 替换为B ^ \hat{B} B ^ 、F F F 和M M M ,我们看到M M M 是一个扁平的A A A 模,M ^ \hat{M} M ^ 是一个扁平的A A A 模是充分必要的。此外,M ^ \hat{M} M ^ 是有限生成的B ^ \hat{B} B ^ 模,J B ^ \mathfrak{J} \hat{B} J B ^ 包含在Q = Q B ^ \mathfrak{Q} = \mathfrak{Q} \hat{B} Q = Q B ^ 中,因此包含在B ^ \hat{B} B ^ 的Jacobson根式中(§ 3 § 3 §3 ,编号4 ,命题8);因此 M ^ \hat{M} M ^ 是关于 J A ^ \mathfrak{J} \hat{A} J A ^ (命题 2) 的理想 Hausdorff A A A 模。因此,根据推论,条件 (b) 和 (c) 等价于命题 3。
习题
参见习题为 § 5 。