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§ 3。 张量积
1. 张量积两个模
令G 1 , G 2 G_1, G_2 G 1 , G 2 为两个Z \mathbf{Z} Z 模块;如果 u ( x 1 , x 2 ) u(x_1, x_2) u ( x 1 , x 2 ) 是“相对于 x 1 x_1 x 1 和x 2 x_2 x 2 的可加性”,则将集合 G = G 1 × G 2 G = G_1 \times G_2 G = G 1 × G 2 的映射 u u u 转换为 Z \mathbf{Z} Z 模,称为双可加性(或Z \mathbf{Z} Z 双线性);准确地说,这意味着,对于G 1 G_1 G 1 中的x 1 , y 1 x_1, y_1 x 1 , y 1 ,G 2 G_2 G 2 中的x 2 , y 2 x_2, y_2 x 2 , y 2 ,
u ( x 1 + y 1 , x 2 ) = u ( x 1 , x 2 ) + u ( y 1 , x 2 )
u(x_1 + y_1, x_2) = u(x_1, x_2) + u(y_1, x_2)
u ( x 1 + y 1 , x 2 ) = u ( x 1 , x 2 ) + u ( y 1 , x 2 )
u ( x 1 , x 2 + y 2 ) = u ( x 1 , x 2 ) + u ( x 1 , y 2 ) .
u(x_1, x_2 + y_2) = u(x_1, x_2) + u(x_1, y_2).
u ( x 1 , x 2 + y 2 ) = u ( x 1 , x 2 ) + u ( x 1 , y 2 ) .
注这特别意味着 u ( 0 , x 2 ) = u ( x 1 , 0 ) = 0 u(0, x_2) = u(x_1, 0) = 0 u ( 0 , x 2 ) = u ( x 1 , 0 ) = 0 对于所有 x 1 ∈ G 1 , x 2 ∈ G 2 x_1 \in G_1, x_2 \in G_2 x 1 ∈ G 1 , x 2 ∈ G 2 。
设 A 为环,E 右A-模,F 左A-模。我们将考虑普遍映射问题(集合理论,IV, § 3, no. 1),其中Σ \Sigma Σ 是Z \mathbf{Z} Z 模块结构的类(态射则为Z \mathbf{Z} Z 线性映射,在其他字中, 加法群同态),α \alpha α -映射是E × F E \times F E × F 的映射f f f 到Z \mathbf{Z} Z -模块G,其是Z \mathbf{Z} Z 双线性,进一步满足,对于所有x ∈ E , y ∈ F x \in E, y \in F x ∈ E , y ∈ F 和λ ∈ A \lambda \in A λ ∈ A
f ( x λ , y ) = f ( x , λ y ) .
f(x \lambda, y) = f(x, \lambda y).
f ( x λ , y ) = f ( x , λ y ) .
我们证明这个问题承认解。为此,我们考虑E × F E \times F E × F 的元素的形式线性组合的Z \mathbf{Z} Z -模块C = Z ( E × F ) C = \mathbf{Z}^{(E \times F)} C = Z ( E × F ) ,其系数为Z \mathbf{Z} Z (§ 1, no. 11),其中基可以被认为由有序对( x , y ) (x, y) ( x , y ) 组成,其中x ∈ E x \in E x ∈ E 和 y ∈ F y \in F y ∈ F 。令 D 为由以下型之一的元素生成的 C 的子Z \mathbf{Z} Z 模块:
{ ( x 1 + x 2 , y ) − ( x 1 , y ) − ( x 2 , y ) ( x , y 1 + y 2 ) − ( x , y 1 ) − ( x , y 2 ) ( x λ , y ) − ( x , λ y )
\begin{cases}
(x_1 + x_2, y) - (x_1, y) - (x_2, y) \\
(x, y_1 + y_2) - (x, y_1) - (x, y_2) \\
(x \lambda, y) - (x, \lambda y)
\end{cases}
⎩ ⎨ ⎧ ( x 1 + x 2 , y ) − ( x 1 , y ) − ( x 2 , y ) ( x , y 1 + y 2 ) − ( x , y 1 ) − ( x , y 2 ) ( x λ , y ) − ( x , λ y )
其中x , x 1 , x 2 x, x_1, x_2 x , x 1 , x 2 在E E E 中,y , y 1 , y 2 y, y_1, y_2 y , y 1 , y 2 在F F F 中,λ \lambda λ 在A A A 中。
右A-模 E 和左A-模 F* 的张量积,用 E ⊗ A F E \otimes_A F E ⊗ A F 或 E ⊗ A F E \otimes_A F E ⊗ A F 表示(如果不用担心混淆,则简单地用 E ⊗ F E \otimes F E ⊗ F 表示) * 是商 Z \mathbf{Z} Z -模* C / D C/D C / D (Z \mathbf{Z} Z -模的商) E × F E \times F E × F 的元素形式线性组合的C与Z \mathbf{Z} Z 中的系数,由子模D D D 由型(2))之一的元素生成。 *对于x ∈ E x \in E x ∈ E 和y ∈ F y \in F y ∈ F ,E ⊗ A F E \otimes_A F E ⊗ A F 的元素即元素的典范像,C = Z ( E × F ) C = \mathbf{Z}^{(E \times F)} C = Z ( E × F ) 的( x , y ) (x, y) ( x , y ) 记为x ⊗ y x \otimes y x ⊗ y ,称为x x x 的张量积, y y y 。
被以下引用 3 被以下引用 § 3. 。 张量积 , 注 , 命题 1
E × F E \times F E × F 到E ⊗ A F E \otimes_A F E ⊗ A F 的映射( x , y ) ↦ x ⊗ y (x, y) \mapsto x \otimes y ( x , y ) ↦ x ⊗ y 被称为*规范*。它是满足条件 (1) 的 Z \mathbf{Z} Z 双线性映射。
我们展示了张量积E ⊗ A F E \otimes_A F E ⊗ A F 和上面的普遍映射问题的典范映射形式解较早的姿势。准确地说:
(a) *令g g g 为E ⊗ A F E \otimes_A F E ⊗ A F 到Z \mathbf{Z} Z 模块G G G 的Z \mathbf{Z} Z 线性映射。 E × F E \times F E × F 到G G G 的映射( x , y ) ↦ f ( x , y ) = g ( x ⊗ y ) (x, y) \mapsto f(x, y) = g(x \otimes y) ( x , y ) ↦ f ( x , y ) = g ( x ⊗ y ) 是Z \mathbf{Z} Z 双线性并且满足条件(1)。
引用了 3 · 被以下引用 8 引用了 II § 1. 。 模 , 命题 17, II § 1 , 定义 1
被以下引用 § 3. 。 张量积 , 推论 , 命题 2 , 命题 3 , 命题 8 , II § 4. 。 关系张量积和同态模之间 , 命题 7, II § 6 , 命题 16, II § 7
(b) 相反,令f f f 是E × F E \times F E × F 到Z \mathbf{Z} Z -模块G G G 满足条件的Z \mathbf{Z} Z 双线性映射 (1)。那么存在一个且仅有一个 E ⊗ A F E \otimes_A F E ⊗ A F 到 G G G 的 Z \mathbf{Z} Z -线性映射 g g g ,使得 f ( x , y ) = g ( x ⊗ y ) f(x, y) = g(x \otimes y) f ( x , y ) = g ( x ⊗ y ) 对应 x ∈ E , y ∈ F x \in E, y \in F x ∈ E , y ∈ F 。
如果ϕ \phi ϕ 将E × F E \times F E × F 的典范映射代入E ⊗ A F E \otimes_A F E ⊗ A F ,则f = g ∘ ϕ f = g \circ \phi f = g ∘ ϕ ; 从而(一)。为了证明(b),我们注,在定义 1的记号中,f f f 扩展到C C C 的Z \mathbf{Z} Z 线性映射f ˉ \bar{f} f ˉ 到G G G (§ 1, no. 11,命题) 17)。根据关系 (1),对于型 (2) 之一的 C C C 的所有元素,f ˉ \bar{f} f ˉ 为零,因此在 D D D 上。因此,存在C / D = E ⊗ A F C/D = E \otimes_A F C / D = E ⊗ A F 到G G G 的Z \mathbf{Z} Z 线性映射g g g ,使得f ˉ = g ∘ ψ \bar{f} = g \circ \psi f ˉ = g ∘ ψ ,其中ψ : C → C / D \psi : C \to C/D ψ : C → C / D 是典范同态(§ 1, no. 8,*注*)。 g g g 的唯一性是直接的,因为E ⊗ A F E \otimes_A F E ⊗ A F 是由形式x ⊗ y x \otimes y x ⊗ y 的元素生成为Z \mathbf{Z} Z 模块。
将Z \mathbf{Z} Z 的Z \mathbf{Z} Z 模块的命题 1 定义a 典范同构 将E × F E \times F E × F 的f f f 映射到G G G 、满足条件 (1), Z \mathbf{Z} Z -模块H o m Z ( E ⊗ A F , G ) \mathrm{Hom}_{\mathbf{Z}}(E \otimes_A F, G) Hom Z ( E ⊗ A F , G ) 。
当A = Z A = \mathbf{Z} A = Z 、条件(1)自动满足*每个*Z \mathbf{Z} Z 双线性映射f f f 和C C C 的子模D D D 已经由(2)中前两个型的元素生成。
如果现在我们回到一般情况,E ′ E' E ′ 和F ′ F' F ′ 分别表示E E E 和F F F 的底层Z \mathbf{Z} Z 模块,则上面的注和定义1立即表明Z \mathbf{Z} Z 模块E ⊗ A F E \otimes_A F E ⊗ A F 可以是由形式( x λ ) ⊗ y − x ⊗ ( λ y ) (x \lambda) \otimes y - x \otimes (\lambda y) ( x λ ) ⊗ y − x ⊗ ( λ y ) 的元素生成的子Z \mathbf{Z} Z 模块,以Z \mathbf{Z} Z 模块E ′ ⊗ Z F ′ E' \otimes_{\mathbf{Z}} F' E ′ ⊗ Z F ′ 的*商*规范地标识,其中x x x 贯穿E E E ,y y y 贯穿F F F 和λ \lambda λ 贯穿A A A 。
令H H H 为Z \mathbf{Z} Z 模,h : E × F → H h : E \times F \to H h : E × F → H 为Z \mathbf{Z} Z 双线性映射满足条件 (1),使得H H H 由h ( E × F ) h(E \times F) h ( E × F ) 生成。假设对于每个Z \mathbf{Z} Z -模块G G G 和E × F E \times F E × F 到G G G 满足(1)*的每个Z \mathbf{Z} Z 双线性映射f f f (1)*,存在一个Z \mathbf{Z} Z 线性映射g : H → G g : H \to G g : H → G 使得f = g ∘ h f = g \circ h f = g ∘ h 。那么,如果ϕ \phi ϕ 将E × F E \times F E × F 的典范映射表示为E ⊗ A F E \otimes_A F E ⊗ A F ,则存在且仅有一个E ⊗ A F E \otimes_A F E ⊗ A F 的同构θ \theta θ 到H H H 使得h = θ ∘ ϕ h = \theta \circ \phi h = θ ∘ ϕ 。
引用了 1 · 被以下引用 1 引用了 E IV § 3. 普遍映射
被以下引用 § 3. 。 张量积
假设 h ( E × F ) h(E \times F) h ( E × F ) 生成 H H H 意味着 g g g 的唯一性;那么推论就是解普遍映射问题的一般唯一性性质(集合理论,IV, § 3, no. 1)。
令* E 0 E^0 E 0 (分别F 0 F^0 F 0 )*表示模* E E E (分别F F F )*视为左(或右)模超过逆环* A 0 A^0 A 0 ; 则存在一个且仅一个 Z \mathbf{Z} Z *-模块同构* σ : E ⊗ A F → F 0 ⊗ A 0 E 0 \sigma : E \otimes_A F \to F^0 \otimes_{A^0} E^0 σ : E ⊗ A F → F 0 ⊗ A 0 E 0 使得 σ ( x ⊗ y ) = y ⊗ x \sigma(x \otimes y) = y \otimes x σ ( x ⊗ y ) = y ⊗ x 对于 x ∈ E x \in E x ∈ E 和 y ∈ F y \in F y ∈ F (张量积的“交换律”)。
被以下引用 3 被以下引用 § 3. 。 张量积 , 推论 , III § 1. 。 代数
由E 0 E^0 E 0 和F 0 F^0 F 0 上的A 0 A^0 A 0 模结构的定义,E × F E \times F E × F 的映射( x , y ) ↦ y ⊗ x (x, y) \mapsto y \otimes x ( x , y ) ↦ y ⊗ x 进入F 0 ⊗ A 0 E 0 F^0 \otimes_{A^0} E^0 F 0 ⊗ A 0 E 0 是Z \mathbf{Z} Z 双线性且满足条件(1), 从而Z \mathbf{Z} Z -线性映射σ \sigma σ 的存在性和唯一性。类似地,Z \mathbf{Z} Z -线性映射τ : F 0 ⊗ A 0 E 0 → E ⊗ A F \tau : F^0 \otimes_{A^0} E^0 \to E \otimes_A F τ : F 0 ⊗ A 0 E 0 → E ⊗ A F 被定义为使得τ ( y ⊗ x ) = x ⊗ y \tau(y \otimes x) = x \otimes y τ ( y ⊗ x ) = x ⊗ y 并且显然σ \sigma σ 和τ \tau τ 是逆同构。
2. 张量积两个线性映射
令A A A 为环、E , E ′ E, E' E , E ′ 两个右A A A 模块、F , F ′ F, F' F , F ′ 两个左A A A 模块以及u : E → E ′ u : E \to E' u : E → E ′ 和v : F → F ′ v : F \to F' v : F → F ′ 两个A A A 线性映射。很容易验证映射
( x , y ) ↦ u ( x ) ⊗ v ( y )
(x, y) \mapsto u(x) \otimes v(y)
( x , y ) ↦ u ( x ) ⊗ v ( y ) E × F E \times F E × F 到 E ′ ⊕ A F ′ E' \oplus_A F' E ′ ⊕ A F ′ 是 Z \mathbf{Z} Z 双线性,且满足 no. 1 的条件 (1)。因此,通过 no. 1 的命题 1,存在一个且仅有一个Z \mathbf{Z} Z -线性映射w : E ⊗ A F → E ′ ⊗ A F ′ w : E \otimes_A F \to E' \otimes_A F' w : E ⊗ A F → E ′ ⊗ A F ′ ,使得 w ( x ⊗ y ) = u ( x ) ⊗ v ( y )
w(x \otimes y) = u(x) \otimes v(y)
w ( x ⊗ y ) = u ( x ) ⊗ v ( y ) x ∈ E , y ∈ F x \in E, y \in F x ∈ E , y ∈ F 。这个映射用u ⊗ v u \otimes v u ⊗ v 表示(当不会引起混淆时),称为线性映射u u u 和v v v 的*张量积*。
从 (3) 可以立即得出,( u , v ) ↦ u ⊗ v (u, v) \mapsto u \otimes v ( u , v ) ↦ u ⊗ v 是一个 Z -bilinear \mathbf{Z}\text{-bilinear} Z -bilinear 映射,称为*规范*
Hom A ( E , E ′ ) × Hom A ( F , F ′ ) → Hom Z ( E ⊗ A F , E ′ ⊗ A F ′ ) .
\operatorname{Hom}_A(E, E') \times \operatorname{Hom}_A(F, F') \to \operatorname{Hom}_{\mathbf{Z}}(E \otimes_A F, E' \otimes_A F').
Hom A ( E , E ′ ) × Hom A ( F , F ′ ) → Hom Z ( E ⊗ A F , E ′ ⊗ A F ′ ) .
通过 no. 1 的命题 1 到它有对应一个 Z \mathbf{Z} Z 线性映射,称为规范
(4)
Hom A ( E , E ′ ) ⊗ Z Hom A ( F , F ′ ) → Hom Z ( E ⊗ A F , E ′ ⊗ A F ′ )
\operatorname{Hom}_A(E, E') \otimes_{\mathbf{Z}} \operatorname{Hom}_A(F, F') \to \operatorname{Hom}_{\mathbf{Z}}(E \otimes_A F, E' \otimes_A F')
Hom A ( E , E ′ ) ⊗ Z Hom A ( F , F ′ ) → Hom Z ( E ⊗ A F , E ′ ⊗ A F ′ ) 与张量积线性映射u ⊗ v : E ⊗ A F → E ′ ⊗ A F ′ u \otimes v : E \otimes_A F \to E' \otimes_A F' u ⊗ v : E ⊗ A F → E ′ ⊗ A F ′ 中的每个元素u ⊗ v u \otimes v u ⊗ v 相关联。 注典范映射 (4) 不一定是单射或满射 。因此,记号u ⊗ v u \otimes v u ⊗ v 可能会导致混淆,因此有必要根据上下文指示它是否表示元素或张量积或线性映射。
进一步,设E ′ ′ E'' E ′′ 为右A A A 模,F ′ ′ F'' F ′′ 为左A A A 模,u ′ : E ′ → E ′ ′ u' : E' \to E'' u ′ : E ′ → E ′′ 、v ′ : F ′ → F ′ ′ v' : F' \to F'' v ′ : F ′ → F ′′ A A A 线性映射;由(3)可知 (5)
( u ′ ∘ u ) ⊗ ( v ′ ∘ v ) = ( u ′ ⊗ v ′ ) ∘ ( u ⊗ v ) .
(u' \circ u) \otimes (v' \circ v) = (u' \otimes v') \circ (u \otimes v).
( u ′ ∘ u ) ⊗ ( v ′ ∘ v ) = ( u ′ ⊗ v ′ ) ∘ ( u ⊗ v ) .
3. 变换环
令A , B A, B A , B 为两个环、ρ : B → A \rho : B \to A ρ : B → A 、环、同态和E E E (分别为F F F )右(分别为左)A A A 模块。 Then there exists one and only one Z \mathbf{Z} Z -linear mapping* (6)
ϕ : ρ ∗ ( E ) ⊗ B ρ ∗ ( F ) → E ⊗ A F
\phi : \rho_*(E) \otimes_B \rho_*(F) \to E \otimes_A F
ϕ : ρ ∗ ( E ) ⊗ B ρ ∗ ( F ) → E ⊗ A F *such that, for all
x ∈ E x \in E x ∈ E and
y ∈ F y \in F y ∈ F , the image under
ϕ \phi ϕ of the element
x ⊗ y x \otimes y x ⊗ y of
ρ ∗ ( E ) ⊗ B ρ ∗ ( F ) \rho_*(E) \otimes_B \rho_*(F) ρ ∗ ( E ) ⊗ B ρ ∗ ( F ) is the element
x ⊗ y x \otimes y x ⊗ y of
E ⊗ A F E \otimes_A F E ⊗ A F ; this
Z \mathbf{Z} Z -linear mapping is surjective.
引用了 1 · 被以下引用 1 引用了 命题 1
被以下引用 推论
我们将ρ ∗ ( E ) × ρ ∗ ( F ) \rho_*(E) \times \rho_*(F) ρ ∗ ( E ) × ρ ∗ ( F ) 的映射( x , y ) ↦ x ⊗ y (x, y) \mapsto x \otimes y ( x , y ) ↦ x ⊗ y 考虑为E ⊗ A F E \otimes_A F E ⊗ A F ;它是Z \mathbf{Z} Z 双线性的,并且对于所有β ∈ B \beta \in B β ∈ B ,通过定义( x ρ ( β ) ) ⊗ y = x ⊗ ( ρ ( β ) y ) (x \rho(\beta)) \otimes y = x \otimes (\rho(\beta)y) ( x ρ ( β )) ⊗ y = x ⊗ ( ρ ( β ) y ) ,因此no. 1的条件(1)成立,从而ϕ \phi ϕ 的存在和唯一性(no. 1, 命题1)。后者断言源自元素x ⊗ y x \otimes y x ⊗ y 生成Z \mathbf{Z} Z 模块E ⊗ A F E \otimes_A F E ⊗ A F 。
映射 (6) 被称为*规范*。
令J \mathfrak{J} J 为A A A 的双面理想,使得J \mathfrak{J} J 包含在E E E 的湮没子和F F F 的湮没子中,因此E E E (或F F F )具有规范左(或右) ( A / J ) (A/\mathfrak{J}) ( A / J ) -模块结构*(§ 1 § 1 §1 ,no. 12)。 然后典范同态 (6)
ϕ : E ⊗ A F → E ⊗ A / J F
\phi : E \otimes_A F \to E \otimes_{A/\mathfrak{J}} F
ϕ : E ⊗ A F → E ⊗ A / J F *相应的到典范同态
ρ : A → A / J \rho : A \to A/\mathfrak{J} ρ : A → A / J 是身份。
引用了 1 · 被以下引用 1 引用了 命题 2
被以下引用 推论 3
对于所有α ˉ ∈ A / J \bar{\alpha} \in A/\mathfrak{J} α ˉ ∈ A / J ,所有x ∈ E x \in E x ∈ E 和所有y ∈ F y \in F y ∈ F ,x α ˉ = x α x \bar{\alpha} = x \alpha x α ˉ = xα (分别为α ˉ y = α y \bar{\alpha} y = \alpha y α ˉ y = α y )对于所有α \alpha α ,使得ρ ( α ) = α ˉ \rho(\alpha) = \bar{\alpha} ρ ( α ) = α ˉ 。如果C = Z ( E × F ) C = \mathbf{Z}^{(E \times F)} C = Z ( E × F ) ,元素( x α , y ) − ( x , α y ) (x \alpha, y) - (x, \alpha y) ( xα , y ) − ( x , α y ) 生成的C C C 的子模则等于元素( x α ˉ , y ) − ( x , α ˉ y ) (x \bar{\alpha}, y) - (x, \bar{\alpha} y) ( x α ˉ , y ) − ( x , α ˉ y ) 生成的子模。
根据命题 2 的假设和记号,令E ′ E' E ′ 为右B B B 模,F ′ F' F ′ 左B B B 模,并考虑两个*半线性* 映射 u : E ′ → E u : E' \to E u : E ′ → E ,v:F' \to F 相对于同态ρ : B → A \rho : B \to A ρ : B → A ; u u u (分别v v v )可以被视为B B B 线性映射E ′ → ρ ∗ ( E ) E' \to \rho_*(E) E ′ → ρ ∗ ( E ) (分别F ′ → ρ ∗ ( F ′ ) F' \to \rho_*(F') F ′ → ρ ∗ ( F ′ ) ),从而一个Z \mathbf{Z} Z 线性映射w : E ′ ⊗ B F ′ → ρ ∗ ( E ) ⊗ B ρ ∗ ( F ) w : E' \otimes_B F' \to \rho_*(E) \otimes_B \rho_*(F) w : E ′ ⊗ B F ′ → ρ ∗ ( E ) ⊗ B ρ ∗ ( F ) ,使得w ( x ′ ⊗ y ′ ) = u ( x ′ ) ⊗ v ( y ′ ) w(x' \otimes y') = u(x') \otimes v(y') w ( x ′ ⊗ y ′ ) = u ( x ′ ) ⊗ v ( y ′ ) 对应于x ′ ∈ E ′ , y ′ ∈ F ′ x' \in E',\ y' \in F' x ′ ∈ E ′ , y ′ ∈ F ′ ;将典范映射 (6) 与映射组合,从而获得Z \mathbf{Z} Z -线性映射w ′ : E ′ ⊗ B F ′ → E ⊗ A F w' : E' \otimes_B F' \to E \otimes_A F w ′ : E ′ ⊗ B F ′ → E ⊗ A F ,使得w ′ ( x ′ ⊗ y ′ ) = u ( x ′ ) ⊗ v ( y ′ ) w'(x' \otimes y') = u(x') \otimes v(y') w ′ ( x ′ ⊗ y ′ ) = u ( x ′ ) ⊗ v ( y ′ ) 对于x ′ ∈ E ′ , y ′ ∈ F ′ x' \in E',\ y' \in F' x ′ ∈ E ′ , y ′ ∈ F ′ ;这是映射,如果不会引起混淆,通常用 u ⊗ v u \otimes v u ⊗ v 表示。显然 ( u , v ) ↦ u ⊗ v (u, v) \mapsto u \otimes v ( u , v ) ↦ u ⊗ v 是 Z \mathbf{Z} Z 双线性映射
Hom B ( E ′ , ρ ∗ ( E ) ) × Hom B ( F ′ , ρ ∗ ( F ) ) → Hom Z ( E ′ ⊗ B F ′ , E ⊗ A F ) .
\operatorname{Hom}_B(E', \rho_*(E)) \times \operatorname{Hom}_B(F', \rho_*(F)) \to \operatorname{Hom}_\mathbf{Z}(E' \otimes_B F', E \otimes_A F).
Hom B ( E ′ , ρ ∗ ( E )) × Hom B ( F ′ , ρ ∗ ( F )) → Hom Z ( E ′ ⊗ B F ′ , E ⊗ A F ) .
此外,如果C C C 是第三个环,σ : C → B \sigma : C \to B σ : C → B 同态,E ′ ′ E'' E ′′ 右C C C 模块,F ′ ′ F'' F ′′ 左C C C 模块,u ′ : E ′ ′ → E ′ u' : E'' \to E' u ′ : E ′′ → E ′ 和v ′ : F ′ ′ → F ′ v' : F'' \to F' v ′ : F ′′ → F ′ 相对于的半线性映射σ \sigma σ ,那么
( u ∘ u ′ ) ⊗ ( v ∘ v ′ ) = ( u ⊗ v ) ∘ ( u ′ ⊗ v ′ ) .
(u \circ u') \otimes (v \circ v') = (u \otimes v) \circ (u' \otimes v').
( u ∘ u ′ ) ⊗ ( v ∘ v ′ ) = ( u ⊗ v ) ∘ ( u ′ ⊗ v ′ ) .
4. 张量积上的操作员; 张量积作为多模块
根据假设和no. 1的记号,对于A A A -模块E E E (分别F F F )的每个自同态u u u (分别v v v ),u ⊗ 1 F u \otimes 1_F u ⊗ 1 F (分别1 E ⊗ v 1_E \otimes v 1 E ⊗ v )为Z \mathbf{Z} Z 模块E ⊗ A F E \otimes_A F E ⊗ A F 的自同态;从 (5) (no. 2) 可以立即得出,映射 u ↦ u ⊗ 1 F u \mapsto u \otimes 1_F u ↦ u ⊗ 1 F (分别为 v ↦ 1 E ⊗ v v \mapsto 1_E \otimes v v ↦ 1 E ⊗ v )是 环同态
End A ( E ) → End Z ( E ⊗ A F )
\operatorname{End}_A(E) \to \operatorname{End}_\mathbf{Z}(E \otimes_A F)
End A ( E ) → End Z ( E ⊗ A F )
(分别End A ( F ) → End Z ( E ⊗ A F ) \operatorname{End}_A(F) \to \operatorname{End}_\mathbf{Z}(E \otimes_A F) End A ( F ) → End Z ( E ⊗ A F ) );此外,
( u ⊗ 1 F ) ∘ ( 1 E ⊗ v ) = ( 1 E ⊗ v ) ∘ ( u ⊗ 1 F ) = u ⊗ v
(u \otimes 1_F) \circ (1_E \otimes v) = (1_E \otimes v) \circ (u \otimes 1_F) = u \otimes v
( u ⊗ 1 F ) ∘ ( 1 E ⊗ v ) = ( 1 E ⊗ v ) ∘ ( u ⊗ 1 F ) = u ⊗ v
因此 (§ 1, no. 14) E ⊗ A F E \otimes_A F E ⊗ A F 相对于环 End A ( E ) \operatorname{End}_A(E) End A ( E ) 和 End A ( F ) \operatorname{End}_A(F) End A ( F ) 具有规范的 left 双模 结构。
既然如此,假设在 E E E 上给出一个 ( ( B i ′ ) ; A , ( C j ′ ) ) ((B'_i); A, (C'_j)) (( B i ′ ) ; A , ( C j ′ )) -多模块结构和在 F F F 上给出一个 ( A , ( B h ′ ′ ) ; ( C k c ′ ′ ) ) (A, (B''_h); (C''_{k_c})) ( A , ( B h ′′ ) ; ( C k c ′′ )) -多模块结构 (§ 1, no. 14);这相当于说环同态 B i ′ → End A ( E ) B'_i \to \operatorname{End}_A(E) B i ′ → End A ( E ) 、C j ′ 0 → End A ( E ) C'_j{}^0 \to \operatorname{End}_A(E) C j ′ 0 → End A ( E ) 是用成对可置换像给出的,环同态 B h ′ ′ → End A ( F ) B''_h \to \operatorname{End}_A(F) B h ′′ → End A ( F ) 、C k c ′ ′ 0 → End A ( F ) C''_{k_c}{}^0 \to \operatorname{End}_A(F) C k c ′′ 0 → End A ( F ) 是用成对可置换像给出的。如果这些同态分别与上面定义的典范同态、End A ( E ) → End Z ( E ⊗ A F ) \operatorname{End}_A(E) \to \operatorname{End}_\mathbf{Z}(E \otimes_A F) End A ( E ) → End Z ( E ⊗ A F ) 和End A ( F ) → End Z ( E ⊗ A F ) \operatorname{End}_A(F) \to \operatorname{End}_\mathbf{Z}(E \otimes_A F) End A ( F ) → End Z ( E ⊗ A F ) 组成,可以看出(考虑(7))环同态
B i ′ → End Z ( E ⊗ A F ) , C j ′ 0 → End Z ( E ⊗ A F ) B h ′ ′ → End Z ( E ⊗ A F ) , C k c ′ ′ 0 → End Z ( E ⊗ A F )
\begin{align*}
B'_i &\to \operatorname{End}_\mathbf{Z}(E \otimes_A F), & C'_j{}^0 &\to \operatorname{End}_\mathbf{Z}(E \otimes_A F) \\
B''_h &\to \operatorname{End}_\mathbf{Z}(E \otimes_A F), & C''_{k_c}{}^0 &\to \operatorname{End}_\mathbf{Z}(E \otimes_A F)
\end{align*}
B i ′ B h ′′ → End Z ( E ⊗ A F ) , → End Z ( E ⊗ A F ) , C j ′ 0 C k c ′′ 0 → End Z ( E ⊗ A F ) → End Z ( E ⊗ A F )
定义为 pairwise permutable 像;在其他字中,E ⊗ A F E \otimes_A F E ⊗ A F 上定义了一个( ( B i ′ ) , ( B h ′ ′ ) ; ( C j ′ ) , ( C k c ′ ′ ) ) ((B'_i), (B''_h); (C'_j), (C''_{k_c})) (( B i ′ ) , ( B h ′′ ) ; ( C j ′ ) , ( C k c ′′ )) -多模块结构;正是这个多模块也被称为*张量积*(相对于A A A )*
((B'_i); A, (C'_j))-多模块 E 和 (A, (B''_h); (C''_k))-多模块 F。该多模块是普遍映射问题的解,类似于 no. 1 中考虑的;准确地说:
设 G 为 ((B'_i), (B''_h); (C'_j), (C''_k))-多模块。
引用了 1 · 被以下引用 2 引用了 命题 1
被以下引用 § 3. 。 张量积 , 学院
(a) 设 g 为多模 E ⊗ A \otimes_A ⊗ A F 到 G 的线性映射。E × \times × F 到 G 的映射 f : ( x , y ) ↦ g ( x ⊗ y ) f : (x, y) \mapsto g(x \otimes y) f : ( x , y ) ↦ g ( x ⊗ y ) 是 Z \mathbf{Z} Z 双线性,并且满足 no. 1 和条件的关系 (1)
{ f ( μ i ′ x , y ) = μ i ′ f ( x , y ) , f ( x v j ′ , y ) = f ( x , y ) v j ′ f ( x , μ h ′ ′ y ) = μ h ′ ′ f ( x , y ) , f ( x , y v k ′ ′ ) = f ( x , y ) v k ′ ′
\begin{cases}
f(\mu'_i x, y) = \mu'_i f(x, y), & f(x v'_j, y) = f(x, y) v'_j \\
f(x, \mu''_h y) = \mu''_h f(x, y), & f(x, y v''_k) = f(x, y) v''_k
\end{cases}
{ f ( μ i ′ x , y ) = μ i ′ f ( x , y ) , f ( x , μ h ′′ y ) = μ h ′′ f ( x , y ) , f ( x v j ′ , y ) = f ( x , y ) v j ′ f ( x , y v k ′′ ) = f ( x , y ) v k ′′
对于所有 x ∈ E , y ∈ F , μ i ′ ∈ B i ′ , v j ′ ∈ C j ′ , μ h ′ ′ ∈ B h ′ ′ , v k ′ ′ ∈ C k ′ ′ , i , j , h , k x \in E, y \in F, \mu'_i \in B'_i, v'_j \in C'_j, \mu''_h \in B''_h, v''_k \in C''_k, i, j, h, k x ∈ E , y ∈ F , μ i ′ ∈ B i ′ , v j ′ ∈ C j ′ , μ h ′′ ∈ B h ′′ , v k ′′ ∈ C k ′′ , i , j , h , k 任意。
(b) 相反,令 f 为 E × \times × F 到 G 满足条件 (1) (no. 1) 和 (8) 的 Z \mathbf{Z} Z 双线性映射。则多模 E ⊗ A \otimes_A ⊗ A F 中存在且仅有一个线性映射 g 进入多模 G,使得 f ( x , y ) = g ( x ⊗ y ) f(x, y) = g(x \otimes y) f ( x , y ) = g ( x ⊗ y ) 对应 x ∈ E , y ∈ F x \in E, y \in F x ∈ E , y ∈ F 。
断言 (a) 紧随 E ⊗ A \otimes_A ⊗ A F 上多模块结构的定义,因为对于例 ( x ⊗ y ) v j ′ = ( x v j ′ ) ⊗ y (x \otimes y)v'_j = (xv'_j) \otimes y ( x ⊗ y ) v j ′ = ( x v j ′ ) ⊗ y 。为了证明(b),我们首先注no. 1的命题1给出了Z \mathbf{Z} Z 线性映射g的存在性和唯一性,使得g ( x ⊗ y ) = f ( x , y ) g(x \otimes y) = f(x, y) g ( x ⊗ y ) = f ( x , y ) 对于x ∈ E , y ∈ F x \in E, y \in F x ∈ E , y ∈ F ;所需要做的只是验证 g 对于多模结构是线性的。作为元素 x ⊗ y x \otimes y x ⊗ y 生成 Z \mathbf{Z} Z -模块 E ⊗ A \otimes_A ⊗ A F,足以验证关系 g ( μ ′ ( x ⊗ y ) ) = μ i ′ g ( x ⊗ y ) g(\mu'(x \otimes y)) = \mu'_i g(x \otimes y) g ( μ ′ ( x ⊗ y )) = μ i ′ g ( x ⊗ y ) 及其类似物;但这是紧随公式g ( x ⊗ y ) = f ( x , y ) g(x \otimes y) = f(x, y) g ( x ⊗ y ) = f ( x , y ) 和关系(8)而来的。
如果E E E 是右A A A -模块,E E E 到E ⊗ A ( s A d ) E \otimes_A (sA_d) E ⊗ A ( s A d ) 的映射h : x ↦ x ⊗ 1 h : x \mapsto x \otimes 1 h : x ↦ x ⊗ 1 是右A A A -模块同构,其逆同构g g g 是这样的g ( x ⊗ λ ) = x λ g(x \otimes \lambda) = x\lambda g ( x ⊗ λ ) = x λ x ∈ E , λ ∈ A x \in E, \lambda \in A x ∈ E , λ ∈ A 。
被以下引用 16 被以下引用 AC I § 2. 平模(*) , 命题 7, II § 11 , 注 , 推论 1 , 推论 3 , 推论 6 , 引理 3, II § 4 , 命题 4, II § 4 , 推论, II § 5 , 命题 2, II § 5 , 命题 6, II § 5 , 命题 26, II § 7 , III § 1. 。 代数 , 命题 3, III § 11 , 命题 13, III § 7 , 定义 1, VIII § 6
如果 g g g 为典范映射,g ∘ h g \circ h g ∘ h 为恒等映射 1 E 1_E 1 E ,并且 h ∘ g h \circ g h ∘ g 重合与 E ⊗ A ( s A d ) E \otimes_A (sA_d) E ⊗ A ( s A d ) 的恒等映射相加,则元素为形式 x ⊗ y x \otimes y x ⊗ y ,其中生成后者Z \mathbf{Z} Z -模块;因此得出结论。
我们通常会写E ⊗ A A E \otimes_A A E ⊗ A A 而不是E ⊗ A ( s A d ) E \otimes_A (sA_d) E ⊗ A ( s A d ) ,并且经常通过上面的典范同构将认同E ⊗ A A E \otimes_A A E ⊗ A A 与E E E 一起写。观察到,如果E E E 也有一个(左或右)B B B -模块结构与其右A A A -模块结构兼容,则对于E E E 和E ⊗ A A E \otimes_A A E ⊗ A A 上的B B B -模块结构,g g g 和h h h 也是同构(因此是多节点) 模同构)。
现在让 F F F 成为左 A A A 模块; ( s A d ) ⊗ A F (sA_d) \otimes_A F ( s A d ) ⊗ A F (也由A ⊗ A F A \otimes_A F A ⊗ A F 表示)则具有规范的左A A A 模块结构,并且如命题4中那样,典范同构将A ⊗ A F A \otimes_A F A ⊗ A F 定义到F F F 映射λ ⊗ x \lambda \otimes x λ ⊗ x 到λ x \lambda x λ x ,其逆同构为x ↦ 1 ⊗ x x \mapsto 1 \otimes x x ↦ 1 ⊗ x 。
特别地,存在( A , A ) (A, A) ( A , A ) 双模( s A d ) ⊗ A ( s A d ) (sA_d) \otimes_A (sA_d) ( s A d ) ⊗ A ( s A d ) 到s A d sA_d s A d 的典范同构,其中映射λ ⊗ μ \lambda \otimes \mu λ ⊗ μ 到λ μ \lambda \mu λ μ 。
5. 张量积两个模超过交换环
令 C C C 为*可交换* 环;对于每个C C C -模块E E E ,E E E 上的模结构*与其自身兼容*(§ 1, no. 14)。如果E E E 和F F F 是两个C C C 模块,则no. 4的考虑允许我们在张量积和E ⊗ C F E \otimes_C F E ⊗ C F 上分别构建定义*两个*C C C 模块结构,使得γ ( x ⊗ y ) = ( γ x ) ⊗ y \gamma(x \otimes y) = (\gamma x) \otimes y γ ( x ⊗ y ) = ( γ x ) ⊗ y 和这样γ ( x ⊗ y ) = x ⊗ ( γ y ) \gamma(x \otimes y) = x \otimes (\gamma y) γ ( x ⊗ y ) = x ⊗ ( γ y ) ;但是,通过 no. 1 的定义 1,在本例中为 ( γ x ) ⊗ y = x ⊗ ( γ y ) (\gamma x) \otimes y = x \otimes (\gamma y) ( γ x ) ⊗ y = x ⊗ ( γ y ) ,这两个结构 相同 。从此以后,当我们将 E ⊗ C F E \otimes_C F E ⊗ C F 称为 C C C -*模* 时,我们将指的是如此定义的结构,否则将说明除非。 典范同构。
σ : F ⊗ C E → E ⊗ C F
\sigma : F \otimes_C E \to E \otimes_C F
σ : F ⊗ C E → E ⊗ C F
(no. 1,推论 2 到命题 1)则为C C C -模同构。
由此定义可以得出,如果( a λ ) λ ∈ L (a_\lambda)_{\lambda \in L} ( a λ ) λ ∈ L (或( b μ ) μ ∈ M (b_\mu)_{\mu \in M} ( b μ ) μ ∈ M )是C C C 模块E E E (或F F F )的*生成的系统*,则( a λ ⊗ b μ ) (a_\lambda \otimes b_\mu) ( a λ ⊗ b μ ) 是*生成的 C C C 模块E ⊗ C F E \otimes_C F E ⊗ C F 的系统*;特别是,如果E E E 和F F F 是*有限生成的*C C C 模块,那么E ⊗ C F E \otimes_C F E ⊗ C F 也是。
对于每个C C C -模块G G G ,E × F E \times F E × F 的Z \mathbf{Z} Z 双线性映射f f f 到G G G ,其中
f ( γ x , y ) = f ( x , γ y ) = γ f ( x , y ) for x ∈ E , y ∈ F , γ ∈ C
f(\gamma x, y) = f(x, \gamma y) = \gamma f(x, y) \quad \text{for } x \in E, y \in F, \gamma \in C
f ( γ x , y ) = f ( x , γ y ) = γ f ( x , y ) for x ∈ E , y ∈ F , γ ∈ C
然后称为 C-双线性和形式 C-模,用 L 2 ( E , F ; G ) \mathscr{L}_2(E, F; G) L 2 ( E , F ; G ) 表示; 命题 3 (no. 4) 定义规范的C模块同构 (cf. § 1, no. 14, 注 1)。
L 2 ( E , F ; G ) → H o m C ( E ⊗ C F , G ) .
\mathscr{L}_2(E, F; G) \to \mathrm{Hom}_C(E \otimes_C F, G).
L 2 ( E , F ; G ) → Hom C ( E ⊗ C F , G ) .
令E',F'为两个C-模和u : E → E ′ u : E \to E' u : E → E ′ ,v : F → F ′ v : F \to F' v : F → F ′ 两个C-线性映射;那么 (no. 4) u ⊗ v u \otimes v u ⊗ v 是 E ⊗ C F E \otimes_C F E ⊗ C F 到 E ′ ⊗ C F ′ E' \otimes_C F' E ′ ⊗ C F ′ 的 C 线性映射。 进一步地,( u , v ) ↦ u ⊗ v (u, v) \mapsto u \otimes v ( u , v ) ↦ u ⊗ v 是H o m C ( E , E ′ ) × H o m C ( F , F ′ ) \mathrm{Hom}_C(E, E') \times \mathrm{Hom}_C(F, F') Hom C ( E , E ′ ) × Hom C ( F , F ′ ) 到H o m C ( E ⊗ C F , E ′ ⊗ C F ′ ) \mathrm{Hom}_C(E \otimes_C F, E' \otimes_C F') Hom C ( E ⊗ C F , E ′ ⊗ C F ′ ) 的C双线性映射,即直接的;因此,规范地存在对应 C 线性映射,称为规范:
H o m C ( E , E ′ ) ⊗ C H o m C ( F , F ′ ) → H o m C ( E ⊗ C F , E ′ ⊗ C F ′ )
\mathrm{Hom}_C(E, E') \otimes_C \mathrm{Hom}_C(F, F') \to \mathrm{Hom}_C(E \otimes_C F, E' \otimes_C F')
Hom C ( E , E ′ ) ⊗ C Hom C ( F , F ′ ) → Hom C ( E ⊗ C F , E ′ ⊗ C F ′ )
与张量积的每一个元素 u ⊗ v u \otimes v u ⊗ v 相关联
H o m C ( E , E ′ ) ⊗ C H o m C ( F , F ′ )
\mathrm{Hom}_C(E, E') \otimes_C \mathrm{Hom}_C(F, F')
Hom C ( E , E ′ ) ⊗ C Hom C ( F , F ′ )
线性映射u ⊗ v u \otimes v u ⊗ v 。 注典范映射 (11) 不一定是单射或满射 (§ 4, 习题 2)。
6. E ⊗ A F E \otimes_A F E ⊗ A F 相对于正合序列的性质
设* E、E'、E'' 为右 A-*模*、F 左 A-*模* 且
(14)
E ′ → u E → v E ′ ′ → 0
E' \xrightarrow{u} E \xrightarrow{v} E'' \to 0
E ′ u E v E ′′ → 0
正合序列线性映射.* 写作 u ˉ = u ⊗ 1 F , v ˉ = v ⊗ 1 F , \bar{u} = u \otimes 1_F, \bar{v} = v \otimes 1_F, u ˉ = u ⊗ 1 F , v ˉ = v ⊗ 1 F , *序列
被以下引用 8 被以下引用 命题 7, II § 11 , 推论 , 命题 6 , 习题 6, § 4 , 命题 14, II § 7 , VIII § 11. 。 格罗滕迪克群 , 命题 9, VIII § 11 , 命题 11, VIII § 6
(15)
E ′ ⊗ A F → u ˉ E ⊗ A F → v ˉ E ′ ′ ⊗ A F → 0
E' \otimes_A F \xrightarrow{\bar{u}} E \otimes_A F \xrightarrow{\bar{v}} E'' \otimes_A F \to 0
E ′ ⊗ A F u ˉ E ⊗ A F v ˉ E ′′ ⊗ A F → 0
的 Z \mathbf{Z} Z -*同态**是准确的*。
凭借no. 2、公式(5)、v ˉ ∘ u ˉ = ( v ∘ u ) ⊗ 1 F = 0 \bar{v} \circ \bar{u} = (v \circ u) \otimes 1_F = 0 v ˉ ∘ u ˉ = ( v ∘ u ) ⊗ 1 F = 0 ; 像H = u ˉ ( E ′ ⊗ F ) H = \bar{u}(E' \otimes F) H = u ˉ ( E ′ ⊗ F ) 包含在核L = Ker ( v ˉ ) L = \operatorname{Ker}(\bar{v}) L = Ker ( v ˉ ) 中;通过经过求商,因此我们从 v ˉ \bar{v} v ˉ 导出 u ˉ \bar{u} u ˉ 的余核 M = ( E ⊗ F ) / H M = (E \otimes F)/H M = ( E ⊗ F ) / H 的 Z \mathbf{Z} Z 线性映射 f f f 到 E ′ ′ ⊗ F E'' \otimes F E ′′ ⊗ F ;必须证明f f f 是*双射的*,因此它足以满足定义一个Z \mathbf{Z} Z 线性映射g : E ′ ′ ⊗ F → M g : E'' \otimes F \to M g : E ′′ ⊗ F → M ,使得g ∘ f g \circ f g ∘ f 和f ∘ g f \circ g f ∘ g 是恒等映射。
设x ′ ′ ∈ E ′ ′ x'' \in E'' x ′′ ∈ E ′′ ,y ∈ F y \in F y ∈ F ;到假设,存在x ∈ E x \in E x ∈ E ,使得v ( x ) = x ′ ′ v(x) = x'' v ( x ) = x ′′ 。我们证明,如果x 1 , x 2 x_1, x_2 x 1 , x 2 是E的两个元素,使得v ( x 1 ) = v ( x 2 ) = x ′ ′ v(x_1) = v(x_2) = x'' v ( x 1 ) = v ( x 2 ) = x ′′ 和ϕ : E ⊗ F → M \phi : E \otimes F \to M ϕ : E ⊗ F → M 是典范映射,则ϕ ( x 1 ⊗ y ) = ϕ ( x 2 ⊗ y ) \phi(x_1 \otimes y) = \phi(x_2 \otimes y) ϕ ( x 1 ⊗ y ) = ϕ ( x 2 ⊗ y ) 。只要证明如果v ( x ) = 0 v(x) = 0 v ( x ) = 0 则ϕ ( x ⊗ y ) = 0 \phi(x \otimes y) = 0 ϕ ( x ⊗ y ) = 0 即可,这是从x = u ( x ′ ) x = u(x') x = u ( x ′ ) 与x ′ ∈ E ′ x' \in E' x ′ ∈ E ′ 、从而x ⊗ y = u ( x ′ ) ⊗ y = u ˉ ( x ′ ⊗ y ) ∈ H x \otimes y = u(x') \otimes y = \bar{u}(x' \otimes y) \in H x ⊗ y = u ( x ′ ) ⊗ y = u ˉ ( x ′ ⊗ y ) ∈ H 这一事实得出的。如果对于所有x ∈ E x \in E x ∈ E ,将( x ′ ′ , y ) (x'', y) ( x ′′ , y ) 映射到ϕ ( x ⊗ y ) \phi(x \otimes y) ϕ ( x ⊗ y ) 的唯一值,使得v ( x ) = x ′ ′ v(x) = x'' v ( x ) = x ′′ ,映射将E ′ ′ × F E'' \times F E ′′ × F 定义到M中;这个映射是Z \mathbf{Z} Z 双线性并且满足条件 (1) (no. 1),因为v ( x λ ) = x ′ ′ λ v(x \lambda) = x'' \lambda v ( x λ ) = x ′′ λ 和( x λ ) ⊗ y = x ⊗ ( λ y ) (x \lambda) \otimes y = x \otimes (\lambda y) ( x λ ) ⊗ y = x ⊗ ( λ y ) 对于x ∈ E x \in E x ∈ E ;因此,存在E ′ ′ ⊗ F E'' \otimes F E ′′ ⊗ F 到M的Z \mathbf{Z} Z 线性映射g g g ,使得g ( x ′ ′ ⊗ y ) = ϕ ( x ⊗ y ) g(x'' \otimes y) = \phi(x \otimes y) g ( x ′′ ⊗ y ) = ϕ ( x ⊗ y ) 对应于y ∈ F , x ∈ E y \in F, x \in E y ∈ F , x ∈ E 和x ′ ′ = v ( x ) x'' = v(x) x ′′ = v ( x ) 。这个定义进一步证明了f ∘ g f \circ g f ∘ g 重合和恒等映射对于元素的
形式 x ′ ′ ⊗ y x'' \otimes y x ′′ ⊗ y 的E ′ ′ ⊗ F E'' \otimes F E ′′ ⊗ F ,因此f ∘ g f \circ g f ∘ g 是E ′ ′ ⊗ F E'' \otimes F E ′′ ⊗ F 的恒等映射;另一方面,对于x ∈ E x \in E x ∈ E 和y ∈ F y \in F y ∈ F ,f ( ϕ ( x ⊗ y ) ) = v ( x ) ⊗ y f(\phi(x \otimes y)) = v(x) \otimes y f ( ϕ ( x ⊗ y )) = v ( x ) ⊗ y 乘以定义,因此g ( f ( ϕ ( x ⊗ y ) ) ) = ϕ ( x ⊗ y ) g(f(\phi(x \otimes y))) = \phi(x \otimes y) g ( f ( ϕ ( x ⊗ y ))) = ϕ ( x ⊗ y ) ,并且,作为形式ϕ ( x ⊗ y ) \phi(x \otimes y) ϕ ( x ⊗ y ) 生成M的元素,g ∘ f g \circ f g ∘ f 是恒等映射 M 的。
设 F、F'、F'' 为左A-模,E 右A-模且*
F ′ → s F → t F ′ ′ ⟶ 0
\begin{array}{ccccc}
F' & \xrightarrow{s} & F & \xrightarrow{t} & F'' \longrightarrow 0
\end{array}
F ′ s F t F ′′ ⟶ 0 (16) 正合序列 / 线性映射。写出 \bar{s} = l E \otimes s, \bar{t} = l_E \otimes t, \mathbf{Z} 同态* 的序列
E ⊗ A F ′ → s ˉ E ⊗ A F → t ˉ E ⊗ A F ′ ′ ⟶ 0
\begin{array}{cccccc}
E \otimes_A F' & \xrightarrow{\bar{s}} & E \otimes_A F & \xrightarrow{\bar{t}} & E \otimes_A F'' & \longrightarrow 0
\end{array}
E ⊗ A F ′ s ˉ E ⊗ A F t ˉ E ⊗ A F ′′ ⟶ 0 (17) *准确。
引用了 3 · 被以下引用 2 引用了 命题 1 , 推论 2 , 命题 5
被以下引用 引理 1, AC I § 2 , 命题 6
当 E(或 F)被视为左(或右)A^0 模时,F \otimes_{A^0} E 被识别为 E \otimes_A F,并且 F' \otimes_{A^0} E 和 F'' \otimes_{A^0} E 也有类似的识别(no. 1,推论 2 到命题 1);推论立即从命题 5 得出。
给定两个正合序列 (14) 和 (16),同态 v \otimes t : E \otimes_A F \to E'' \otimes_A F'' 是满射,其核等于*
Im ( u ⊗ 1 F ) + Im ( l E ⊗ s )
\operatorname{Im}(u \otimes 1_F) + \operatorname{Im}(l_E \otimes s)
Im ( u ⊗ 1 F ) + Im ( l E ⊗ s )
引用了 2 · 被以下引用 4 引用了 命题 5 , 推论
被以下引用 推论 3, II § 11 , 注 , 习题 1, § 1 , 命题 3, III § 5
现在 v ⊗ t = ( v ⊗ 1 F ′ ′ ) ∘ ( 1 E ⊗ t ) v \otimes t = (v \otimes 1_{F''}) \circ (1_E \otimes t) v ⊗ t = ( v ⊗ 1 F ′′ ) ∘ ( 1 E ⊗ t ) (no. 2, 公式 (5)) 和 v ⊗ t v \otimes t v ⊗ t 因此是满射的,根据命题 5 及其推论,它是两个满同态的合成。另一方面,要使z ∈ E ⊗ F z \in E \otimes F z ∈ E ⊗ F 在v ⊗ t v \otimes t v ⊗ t 的核内,( 1 E ⊗ t ) ( z ) (1_E \otimes t)(z) ( 1 E ⊗ t ) ( z ) 属于到v ⊗ 1 F ′ ′ v \otimes 1_{F''} v ⊗ 1 F ′′ 的核是充分必要的,即,凭借(15)到像
u ⊗ 1 F ′ ′ : E ′ ⊗ F ′ ′ → E ⊗ F ′ ′ .
u \otimes 1_{F''}: E' \otimes F'' \to E \otimes F''.
u ⊗ 1 F ′′ : E ′ ⊗ F ′′ → E ⊗ F ′′ .
但由于同态 t : F → F ′ ′ t: F \to F'' t : F → F ′′ 是满射,所以也是
1 E ′ ⊗ t : E ′ ⊗ F → E ′ ⊗ F ′ ′
1_{E'} \otimes t: E' \otimes F \to E' \otimes F''
1 E ′ ⊗ t : E ′ ⊗ F → E ′ ⊗ F ′′
由命题 5 的推论,因此 z z z 约化上的条件存在a ∈ E ′ ⊗ F a \in E' \otimes F a ∈ E ′ ⊗ F ,使得
( l E ⊗ t ) ( z ) = ( u ⊗ t ) ( a ) .
(l_E \otimes t)(z) = (u \otimes t)(a).
( l E ⊗ t ) ( z ) = ( u ⊗ t ) ( a ) .
令 b = z − ( u ⊗ 1 F ) ( a ) b = z - (u \otimes 1_F)(a) b = z − ( u ⊗ 1 F ) ( a ) ;然后( l E ⊗ t ) ( b ) = 0 (l_E \otimes t)(b) = 0 ( l E ⊗ t ) ( b ) = 0 ,并凭借(17),l E ⊗ s l_E \otimes s l E ⊗ s 的b b b 属于到像,从而证明命题。
其他字:
令E ′ E' E ′ 为右A A A 模块E E E 的子模,左A A A 模块F F F 的F ′ F' F ′ 子模以及Im ( E ′ ⊗ A F ) \operatorname{Im}(E' \otimes_A F) Im ( E ′ ⊗ A F ) 和Im ( E ⊗ A F ′ ) \operatorname{Im}(E \otimes_A F') Im ( E ⊗ A F ′ ) E ⊗ A F E \otimes_A F E ⊗ A F 的子Z \mathbf{Z} Z 模块,典范映射E ′ ⊗ A F → E ⊗ A F E' \otimes_A F \to E \otimes_A F E ′ ⊗ A F → E ⊗ A F 各自的像,
E ⊗ A F ′ → E ⊗ A F .
E \otimes_A F' \to E \otimes_A F.
E ⊗ A F ′ → E ⊗ A F .
然后是一个规范的 Z \mathbf{Z} Z -模块同构
被以下引用 2 被以下引用 命题 1, III § 4 , 命题 8, IV § 6
( 20 ) π : ( E / E ′ ) ⊗ A ( F / F ′ ) → ( E ⊗ A F ) / ( Im ( E ′ ⊗ A F ) + Im ( E ⊗ A F ′ ) ) (20)\quad \pi : (E/E') \otimes_A (F/F') \to (E \otimes_A F)/(\operatorname{Im}(E' \otimes_A F) + \operatorname{Im}(E \otimes_A F')) ( 20 ) π : ( E / E ′ ) ⊗ A ( F / F ′ ) → ( E ⊗ A F ) / ( Im ( E ′ ⊗ A F ) + Im ( E ⊗ A F ′ ))
*这样,对于 ξ ∈ E / E ′ \xi \in E/E' ξ ∈ E / E ′ 、η ∈ F \eta \in F η ∈ F 、π ( ξ ⊗ η ) \pi(\xi \otimes \eta) π ( ξ ⊗ η ) 是所有元素 x ⊗ y ∈ E ⊗ A F x \otimes y \in E \otimes_A F x ⊗ y ∈ E ⊗ A F 中的类,使得 x ∈ ξ x \in \xi x ∈ ξ 和 y ∈ η y \in \eta y ∈ η 。
注,当E E E 是( ( B i ′ ) ; A , ( C j ′ ) ) ((B'_i); A, (C'_j)) (( B i ′ ) ; A , ( C j ′ )) 多模块时,F F F 是( A , ( B h ′ ′ ) ; ( C k ′ ′ ) ) (A, (B''_h); (C''_k)) ( A , ( B h ′′ ) ; ( C k ′′ )) 多模块,并且E ′ E' E ′ 和F ′ F' F ′ 分别是E E E 和F F F 的*子多模块*,同构 (20) 对于两侧 (no. 3) 的( ( B i ′ ) , ( B h ′ ′ ) ; ( C j ′ ) , ( C k ′ ′ ) ) ((B'_i), (B''_h); (C'_j), (C''_k)) (( B i ′ ) , ( B h ′′ ) ; ( C j ′ ) , ( C k ′′ )) -多模结构来说,是同构。
令a a a 为A A A 的右理想,F F F 为左A A A 模,a F aF a F 由形式λ x \lambda x λ x 的元素生成F F F 的子Z \mathbf{Z} Z 模,其中λ ∈ a \lambda \in a λ ∈ a 和 x ∈ F x \in F x ∈ F 。然后是一个规范的 Z \mathbf{Z} Z -模块同构
被以下引用 1 被以下引用 命题 7, II § 11
( 21 ) π : ( A / a ) ⊗ A F → F / a F (21)\quad \pi : (A/a) \otimes_A F \to F/aF ( 21 ) π : ( A / a ) ⊗ A F → F / a F
*这样,对于所有 λ ˉ ∈ A / a \bar{\lambda} \in A/a λ ˉ ∈ A / a 和所有 x ∈ F x \in F x ∈ F ,π ( λ ˉ ⊗ x ) \pi(\bar{\lambda} \otimes x) π ( λ ˉ ⊗ x ) 是类 mod。 λ x \lambda x λ x 的a F aF a F ,其中λ ∈ λ ˉ \lambda \in \bar{\lambda} λ ∈ λ ˉ 。
特别是,对于A = Z A = \mathbf{Z} A = Z ,可以看出,对于每个整数n n n 和每个Z \mathbf{Z} Z -模F F F ,( Z / n Z ) ⊗ Z F (\mathbf{Z}/n\mathbf{Z}) \otimes_{\mathbf{Z}} F ( Z / n Z ) ⊗ Z F 都被规范地标识为商Z \mathbf{Z} Z -模F / n F F/nF F / n F 。
令A A A 为交换环,a a a 为A A A 和E E E 以及F F F 两个A A A 模的理想,使得a a a 包含在F F F 的湮没子中。那么( A / a ) (A/a) ( A / a ) -模块E ⊗ A F E \otimes_A F E ⊗ A F 和( E / a E ) ⊗ A / a F (E/aE) \otimes_{A/a} F ( E / a E ) ⊗ A / a F 是规范同构的。
引用了 1 · 被以下引用 1 引用了 推论
被以下引用 命题 1, AC III § 5
F F F 和E ⊗ A F E \otimes_A F E ⊗ A F 被a a a 消灭,因此具有规范的( A / a ) (A/a) ( A / a ) 模块结构(§ 1 § 1 §1 ,no. 12),如果我们写E ′ = a E E' = aE E ′ = a E ,则Im ( E ′ ⊗ A F ) = 0 \operatorname{Im}(E' \otimes_A F) = 0 Im ( E ′ ⊗ A F ) = 0 ;那么E ⊗ A F E \otimes_A F E ⊗ A F 的典范同构(20)到( E / a E ) ⊗ A F (E/aE) \otimes_A F ( E / a E ) ⊗ A F ,后者本身与( E / a E ) ⊗ A / a F (E/aE) \otimes_{A/a} F ( E / a E ) ⊗ A / a F 相同(no. 3,命题2的推论)。
令a , b a, b a , b 为交换环C C C 中的两个理想;那么 C C C -模块 ( C / a ) ⊗ C ( C / b ) (C/a) \otimes_C (C/b) ( C / a ) ⊗ C ( C / b ) 与 C ( a + b ) C(a + b) C ( a + b ) 是规范同构的。
被以下引用 1 被以下引用 注
7. 张量积 / 乘积和直和
令( E λ ) λ ∈ L (E_\lambda)_{\lambda \in L} ( E λ ) λ ∈ L 为右A A A 模块族,( F μ ) μ ∈ M (F_\mu)_{\mu \in M} ( F μ ) μ ∈ M 为左A A A 模块族,并考虑乘积模C = ∏ λ ∈ L E λ , D = ∏ μ ∈ M F μ C = \prod_{\lambda \in L} E_\lambda, D = \prod_{\mu \in M} F_\mu C = ∏ λ ∈ L E λ , D = ∏ μ ∈ M F μ 。 映射 ( ( x λ ) , ( y μ ) ) ↦ ( x λ ⊗ y μ ) ((x_\lambda), (y_\mu)) \mapsto (x_\lambda \otimes y_\mu) (( x λ ) , ( y μ )) ↦ ( x λ ⊗ y μ ) / C × D C \times D C × D 进入乘积 Z \mathbf{Z} Z -模块
∏ ( λ , μ ) ∈ L × M ( E λ ⊗ A F μ )
\prod_{(\lambda, \mu) \in L \times M} (E_\lambda \otimes_A F_\mu)
( λ , μ ) ∈ L × M ∏ ( E λ ⊗ A F μ ) 是 Z \mathbf{Z} Z 双线性且显然满足条件 (1) (no. 1)。因此存在 (no. 1, 命题 1) Z \mathbf{Z} Z -线性映射,称为规范 f : ( ∏ λ ∈ L E λ ) ⊗ A ( ∏ μ ∈ M F μ ) → ∏ ( λ , μ ) ∈ L × M ( E λ ⊗ A F μ )
f : \left( \prod_{\lambda \in L} E_\lambda \right) \otimes_A \left( \prod_{\mu \in M} F_\mu \right) \to \prod_{(\lambda, \mu) \in L \times M} (E_\lambda \otimes_A F_\mu)
f : ( λ ∈ L ∏ E λ ) ⊗ A μ ∈ M ∏ F μ → ( λ , μ ) ∈ L × M ∏ ( E λ ⊗ A F μ ) 这样f ( ( x λ ) ⊗ ( y μ ) ) = ( x λ ⊗ y μ ) f((x_\lambda) \otimes (y_\mu)) = (x_\lambda \otimes y_\mu) f (( x λ ) ⊗ ( y μ )) = ( x λ ⊗ y μ ) 。
当C = R L , D = S M , R C = R^L, D = S^M, R C = R L , D = S M , R (或S S S )是右(或左)A A A 模块时,典范映射(22)与每个张量积u ⊗ v u \otimes v u ⊗ v 关联,其中u u u 是L L L 到R R R 的映射,并且将M M M 中的v v v 映射转换为S S S ,将L × M L \times M L × M 中的映射( λ , μ ) ↦ u ( λ ) ⊗ v ( μ ) (\lambda, \mu) \mapsto u(\lambda) \otimes v(\mu) ( λ , μ ) ↦ u ( λ ) ⊗ v ( μ ) 转换为R ⊗ A S R \otimes_A S R ⊗ A S ;即使在这种情况下,典范映射 (22) 通常既不是单射也不是满射(习题 3;cf. 推论 3 到命题 7)。
当E λ E_\lambda E λ 为( ( B i ′ ) ; A , ( C j ′ ) ) ((B'_i); A, (C'_j)) (( B i ′ ) ; A , ( C j ′ )) -多模块且F μ F_\mu F μ ( A , ( B h ′ ′ ) ; ( C k c ′ ′ ) ) (A, (B''_h); (C''_{k_c})) ( A , ( B h ′′ ) ; ( C k c ′′ )) -多模块时,同态(22)对于两侧的( ( B i ′ ) , ( B h ′ ′ ) ; ( C j ′ ) , ( C k c ′ ′ ) ) ((B'_i), (B''_h); (C'_j), (C''_{k_c})) (( B i ′ ) , ( B h ′′ ) ; ( C j ′ ) , ( C k c ′′ )) -多模块结构来说也是同态。
现在考虑C C C (或D D D )的子模E = ⨁ λ ∈ L E λ E = \bigoplus_{\lambda \in L} E_\lambda E = ⨁ λ ∈ L E λ (或⨁ μ ∈ M F μ \bigoplus_{\mu \in M} F_\mu ⨁ μ ∈ M F μ ); 典范嵌入 E → C , F → D E \to C, F \to D E → C , F → D 定义典型的Z \mathbf{Z} Z 线性映射E ⊗ A F → C ⊗ A D E \otimes_A F \to C \otimes_A D E ⊗ A F → C ⊗ A D ,与映射 (22) 组合,给出E ⊗ A F E \otimes_A F E ⊗ A F 到∏ λ , μ ( E λ ⊗ A F μ ) \prod_{\lambda, \mu} (E_\lambda \otimes_A F_\mu) ∏ λ , μ ( E λ ⊗ A F μ ) 的Z \mathbf{Z} Z 线性映射g g g ,使得
g ( ( x λ ) ⊗ ( y μ ) ) = ( x λ ⊗ y μ ) ;
g((x_\lambda) \otimes (y_\mu)) = (x_\lambda \otimes y_\mu);
g (( x λ ) ⊗ ( y μ )) = ( x λ ⊗ y μ ) ;
此外,由于家庭( x λ ) (x_\lambda) ( x λ ) 和( y μ ) (y_\mu) ( y μ ) 有有限支撑,( x λ ⊗ y μ ) (x_\lambda \otimes y_\mu) ( x λ ⊗ y μ ) 也是如此,因此最终g g g 是典范同态
g : ( ⨁ λ ∈ L E λ ) ⊗ A ( ⨁ μ ∈ M F μ ) → ⨁ ( λ , μ ) ∈ L × M ( E λ ⊗ A F μ ) ,
g : \left( \bigoplus_{\lambda \in L} E_\lambda \right) \otimes_A \left( \bigoplus_{\mu \in M} F_\mu \right) \to \bigoplus_{(\lambda, \mu) \in L \times M} (E_\lambda \otimes_A F_\mu),
g : ( λ ∈ L ⨁ E λ ) ⊗ A μ ∈ M ⨁ F μ → ( λ , μ ) ∈ L × M ⨁ ( E λ ⊗ A F μ ) ,
这是与(22)相同的条件下的多模块同态。
典范映射 (23) 是双射的。
引用了 1 · 被以下引用 15 引用了 命题 6, II § 1
被以下引用 命题 2, AC I § 2 , II § 11. 。分级为模和环 , § 3. 。 张量积 , 注 2 , 推论 1 , 推论 3 , 推论 5 , 推论 6 , 引理 2, II § 4 , 引理 5, II § 4 , 推论, II § 5 , 命题 2, III § 4 , III § 5. 。 张量代数、张量 , 引理 2, VIII § 15 , 命题 5, VIII § 7
为了证明这一点,只需将直和G = ⨁ ( λ , μ ) ∈ L × M ( E λ ⊗ A F μ ) G = \bigoplus_{(\lambda, \mu) \in L \times M} (E_\lambda \otimes_A F_\mu) G = ⨁ ( λ , μ ) ∈ L × M ( E λ ⊗ A F μ ) 的定义Z \mathbf{Z} Z 线性映射h h h 映射到E ⊗ A F E \otimes_A F E ⊗ A F ,使得g ∘ h g \circ h g ∘ h 和h ∘ g h \circ g h ∘ g 是恒等映射。但是,对于 G G G 到 E ⊗ A F E \otimes_A F E ⊗ A F 的定义 Z \mathbf{Z} Z 线性映射,(§ 1, no. 6, 命题 6) 到定义 Z \mathbf{Z} Z 线性映射就足够了
h λ μ : E λ ⊗ A F μ → E ⊗ A F
h_{\lambda \mu} : E_\lambda \otimes_A F_\mu \to E \otimes_A F
h λ μ : E λ ⊗ A F μ → E ⊗ A F
对于每个有序对( λ , μ ) (\lambda, \mu) ( λ , μ ) ,我们取h λ μ = i λ ⊗ j μ h_{\lambda \mu} = i_\lambda \otimes j_\mu h λ μ = i λ ⊗ j μ ,其中i λ : E λ → E i_\lambda : E_\lambda \to E i λ : E λ → E 和j μ : F μ → F j_\mu : F_\mu \to F j μ : F μ → F 是典范嵌入。然后显然 h ∘ g h \circ g h ∘ g 重合和恒等映射为形式 ( ∑ λ x λ ) ⊗ ( ∑ μ y μ ) \left( \sum_\lambda x_\lambda \right) \otimes \left( \sum_\mu y_\mu \right) ( ∑ λ x λ ) ⊗ ( ∑ μ y μ ) 的元素,其中生成 Z \mathbf{Z} Z -模块 E ⊗ A F E \otimes_A F E ⊗ A F ;类似地,g ∘ h g \circ h g ∘ h 重合和恒等映射对于形式∑ λ , μ ( x λ ⊗ y μ ) \sum_{\lambda, \mu} (x_\lambda \otimes y_\mu) ∑ λ , μ ( x λ ⊗ y μ ) 的元素,其中生成Z \mathbf{Z} Z -模块G G G ,因为对于每个有序对( λ , μ ) (\lambda, \mu) ( λ , μ ) 乘积
x λ ⊗ y μ ( x λ ∈ E λ , y μ ∈ F μ )
x_\lambda \otimes y_\mu \quad (x_\lambda \in E_\lambda, y_\mu \in F_\mu)
x λ ⊗ y μ ( x λ ∈ E λ , y μ ∈ F μ )
生成 Z \mathbf{Z} Z -模块E λ ⊗ A F μ E_\lambda \otimes_A F_\mu E λ ⊗ A F μ 。 从而命题。
令u λ : E λ → E λ ′ u_\lambda : E_\lambda \to E'_\lambda u λ : E λ → E λ ′ 、v μ : F μ → F μ ′ v_\mu : F_\mu \to F'_\mu v μ : F μ → F μ ′ 为A A A -同态;显然图表
( ⨁ λ E λ ) ⊗ A ( ⨁ μ F μ ) ⟶ ⨁ λ , μ ( E λ ⊗ A ( F μ ) ) ( ⨁ u λ ) ⊗ ( ⨁ v μ ) ↓ ↓ ( ⨁ ( u λ ⊗ v μ ) ) ( ⨁ λ E λ ′ ) ⊗ A ( ⨁ μ F μ ′ ) ⟶ ⨁ λ , μ ( E λ ′ ⊗ A F μ ′ )
\begin{array}{ccc}
\left( \bigoplus_\lambda E_\lambda \right) \otimes_A \left( \bigoplus_\mu F_\mu \right) & \longrightarrow & \bigoplus_{\lambda, \mu} (E_\lambda \otimes_A (F_\mu)) \\
(\bigoplus u_\lambda) \otimes (\bigoplus v_\mu) \downarrow & & \downarrow (\bigoplus (u_\lambda \otimes v_\mu)) \\
\left( \bigoplus_\lambda E'_\lambda \right) \otimes_A \left( \bigoplus_\mu F'_\mu \right) & \longrightarrow & \bigoplus_{\lambda, \mu} (E'_\lambda \otimes_A F'_\mu)
\end{array}
( ⨁ λ E λ ) ⊗ A ( ⨁ μ F μ ) ( ⨁ u λ ) ⊗ ( ⨁ v μ ) ↓ ( ⨁ λ E λ ′ ) ⊗ A ( ⨁ μ F μ ′ ) ⟶ ⟶ ⨁ λ , μ ( E λ ⊗ A ( F μ )) ↓ ( ⨁ ( u λ ⊗ v μ )) ⨁ λ , μ ( E λ ′ ⊗ A F μ ′ )
是可交换的。
如果左A A A -模块F F F 承认基( b μ ) μ ∈ M (b_\mu)_{\mu \in M} ( b μ ) μ ∈ M ,则E ⊗ A F E \otimes_A F E ⊗ A F 的每个元素都可以唯一地写在形式∑ μ ( x μ ⊗ b μ ) \sum_\mu (x_\mu \otimes b_\mu) ∑ μ ( x μ ⊗ b μ ) 中,其中x μ ∈ E x_\mu \in E x μ ∈ E 和族( x μ ) (x_\mu) ( x μ ) 有有限支撑。 Z \mathbf{Z} Z -模块 E ⊗ A F E \otimes_A F E ⊗ A F 与 E ( M ) E^{(M)} E ( M ) 同构的,被视为 Z \mathbf{Z} Z -模块。
引用了 2 · 被以下引用 9 引用了 命题 4 , 命题 7
被以下引用 引理 10, AC I § 2 , 推论 3 , 推论 4 , 引理 3, II § 4 , 命题 4, II § 5 , 推出, II § 7 , 命题 6, III § 4 , 命题 7, III § 4 , 命题 5, VIII § 5
The basis ( b μ ) (b_\mu) ( b μ ) defines an isomorphism of F F F onto ⨁ μ ∈ M A b μ \bigoplus_{\mu \in M} Ab_\mu ⨁ μ ∈ M A b μ , whence there is an isomorphism E ⊗ A F → ⨁ μ ∈ M ( E ⊗ A A b μ ) E \otimes_A F \to \bigoplus_{\mu \in M} (E \otimes_A Ab_\mu) E ⊗ A F → ⨁ μ ∈ M ( E ⊗ A A b μ ) by virtue of Proposition 7; as ξ ↦ ξb_μ is an isomorphism of A_s onto Ab_μ, x ↦ x ⊗ b_μ is an isomorphism of E onto E ⊗_A (Ab_μ) by virtue of Proposition 4 of no. 4, whence the corollary.
如果 E 是 ((B'_i); A, (C'_j))-多模,典范同构 E ⊗_A F → E^{(M)} 是 ((B'_i); (C'_j))-多模同构。
特别是,如果 E 也承认基 (a_λ)_{λ ε L},则每个 z ∈ E ⊗_A F 都可以以一种且仅一种方式写成形式 ∑ λ , μ ( a λ ξ λ μ ) ⊗ b μ \sum_{\lambda, \mu} (a_\lambda \xi_{\lambda\mu}) \otimes b_\mu ∑ λ , μ ( a λ ξ λ μ ) ⊗ b μ ,其中 xi_{λμ} 属于到 A(以及形式有限支撑族);对于 \mathbf{Z} 模结构,映射 z ↦ ( ξ λ μ ) ( λ , μ ) ∈ L × M z \mapsto (\xi_{\lambda\mu})_{(\lambda, \mu) \in L \times M} z ↦ ( ξ λ μ ) ( λ , μ ) ∈ L × M 是 E ⊗_A F 的同构到 A^{(L × M)}(甚至是 A 的中心上的模结构)。更具体地说:
如果 E 和 F 是交换环 C 上的两个自由模,且 (a_λ)(分别为 (b_μ))是 C 模块 E(分别为 F)的基,则 (a_λ ⊗ b_μ) 是 C 模块 E 的基 ⊗_C F.
被以下引用 9 被以下引用 II § 10. 。 矩阵 , § 3. 。 张量积 , 推论 7 , 注, II § 7 , III § 1. 。 代数 , 命题 4, III § 4 , 注, III § 5 , 定理 1, III § 7 , 命题 1, VIII § 12
滥用语言,基 (a_λ ⊗ b_μ) 是有时,称为基 (a_λ) 和 (b_μ) 的 张量积 。
注(1) 。设 E 为自由右A-模,F 为自由左A-模,E 的 (a_λ)_{λ ∈ L} 基和 F 的 (b_μ)_{μ ∈ M} 基。每个元素 z ∈ E ⊗_A F 可以唯一地写为 ∑ λ a λ ⊗ y λ \sum_\lambda a_\lambda \otimes y_\lambda ∑ λ a λ ⊗ y λ ,其中y_λ ∈ F,并且也唯一为 ∑ μ x μ ⊗ b μ \sum_\mu x_\mu \otimes b_\mu ∑ μ x μ ⊗ b μ ,其中 x_μ ∈ E。如果我们写 y λ = ∑ μ η λ μ b μ y_\lambda = \sum_\mu \eta_{\lambda\mu} b_\mu y λ = ∑ μ η λ μ b μ ,x μ = ∑ λ a λ ξ λ μ x_\mu = \sum_\lambda a_\lambda \xi_{\lambda\mu} x μ = ∑ λ a λ ξ λ μ ,其中 xi_{λμ} 和 η_{λμ} 属于为 A,则 ξ λ μ = η λ μ \xi_{\lambda\mu} = \eta_{\lambda\mu} ξ λ μ = η λ μ 对于所有 (λ, μ),对于
∑ λ ( a λ ⊗ ( ∑ μ η λ μ b μ ) ) = ∑ λ , μ ( ( a λ η λ μ ) ⊗ b μ ) = ∑ μ ( ( ∑ λ a λ η λ μ ) ⊗ b μ ) .
\sum_\lambda \left( a_\lambda \otimes \left( \sum_\mu \eta_{\lambda\mu} b_\mu \right) \right) = \sum_{\lambda, \mu} ((a_\lambda \eta_{\lambda\mu}) \otimes b_\mu) = \sum_\mu \left( \left( \sum_\lambda a_\lambda \eta_{\lambda\mu} \right) \otimes b_\mu \right).
λ ∑ ( a λ ⊗ ( μ ∑ η λ μ b μ ) ) = λ , μ ∑ (( a λ η λ μ ) ⊗ b μ ) = μ ∑ ( ( λ ∑ a λ η λ μ ) ⊗ b μ ) .
( ∏ λ ∈ L E λ ) ⊗ A F → ∏ λ ∈ L ( E λ ⊗ A F )
\left( \prod_{\lambda \in L} E_\lambda \right) \otimes_A F \to \prod_{\lambda \in L} (E_\lambda \otimes_A F)
( λ ∈ L ∏ E λ ) ⊗ A F → λ ∈ L ∏ ( E λ ⊗ A F )
是单射(或双射)。
如果(b_μ)是F的基,则( ∏ λ ∈ L E λ ) ⊗ A F \left( \prod_{\lambda \in L} E_\lambda \right) \otimes_A F ( ∏ λ ∈ L E λ ) ⊗ A F 的每个元素都可以唯一地写成z = ∑ μ ( ( x λ ( μ ) ) ⊗ b μ ) z = \sum_\mu ((x_\lambda^{(\mu)}) \otimes b_\mu) z = ∑ μ (( x λ ( μ ) ) ⊗ b μ ) (推论1);说它的典范像是零意味着,对于所有 λ ε L,∑ μ ( x λ ( μ ) ⊗ b μ ) = 0 \sum_\mu (x_\lambda^{(\mu)} \otimes b_\mu) = 0 ∑ μ ( x λ ( μ ) ⊗ b μ ) = 0 ,因此对于所有 λ ε L 和所有 μ(推论 1),x λ ( μ ) = 0 x_\lambda^{(\mu)} = 0 x λ ( μ ) = 0 ,因此z = 0 z = 0 z = 0 。
证明当 F 承认有限基时典范映射是双射的,凭借命题 7,立即减少到以下情况:
F = A_s;但随后两侧都被规范地标识为∏ λ ∈ L E λ \prod_{\lambda \in L} E_\lambda ∏ λ ∈ L E λ (no. 4,命题 4)和之后,这些标识典范映射(22)成为身份。
设 A 为环,没有除子或零,E 为自由右A-模,F 为自由左A-模。那么 E ⊗ A \otimes_A ⊗ A F 中的关系 x ⊗ \otimes ⊗ y = 0 意味着 x = 0 或 y = 0。
引用了 1 · 被以下引用 1 引用了 推论 1
被以下引用 命题 1, VII § 4
令( a λ ) (a_\lambda) ( a λ ) 为E的基,F的( b μ ) (b_\mu) ( b μ ) 基,并令x = ∑ λ a λ ξ λ , y = ∑ μ η μ b μ x = \sum_\lambda a_\lambda \xi_\lambda, y = \sum_\mu \eta_\mu b_\mu x = ∑ λ a λ ξ λ , y = ∑ μ η μ b μ ;那么x ⊗ y = ∑ λ , μ ( ( a λ ξ λ η μ ) ⊗ b μ x \otimes y = \sum_{\lambda, \mu} ((a_\lambda \xi_\lambda \eta_\mu) \otimes b_\mu x ⊗ y = ∑ λ , μ (( a λ ξ λ η μ ) ⊗ b μ 和关系x ⊗ y = 0 x \otimes y = 0 x ⊗ y = 0 意味着ξ λ η μ = 0 \xi_\lambda \eta_\mu = 0 ξ λ η μ = 0 对于指标( λ , μ ) (\lambda, \mu) ( λ , μ ) 的每一个有序对(推论1)。因此,如果x ≠ 0 x \neq 0 x = 0 ,即至少一个λ \lambda λ 的ξ λ ≠ 0 \xi_\lambda \neq 0 ξ λ = 0 ,那么η μ = 0 \eta_\mu = 0 η μ = 0 对于所有μ \mu μ ,从而y = 0 y = 0 y = 0 。
设 E 为 E 的右A-模、F 左A-模、M 子模和 F 的 N 子模。如果 M 为 E 的直因子且 F 的 N 直因子,则典范同态 M ⊗ A N → E ⊗ A F M \otimes_A N \to E \otimes_A F M ⊗ A N → E ⊗ A F 是单内射,在此情况下M ⊗ A N M \otimes_A N M ⊗ A N 的像同态是 Z \mathbf{Z} Z 模块 E ⊗ A F E \otimes_A F E ⊗ A F 的直因子。
引用了 1 · 被以下引用 4 引用了 命题 7
被以下引用 引理 1, AC I § 2 , 推论 7 , 命题 14, II § 7 , 命题 2, III § 11
这紧随命题 7 而来。
注,如果 E 是( ( B i ′ ) ; A , ( C j ′ ) ) ((B'_i); A, (C'_j)) (( B i ′ ) ; A , ( C j ′ )) -多模块,F 是( A , ( B h ′ ′ ) ; ( C k ′ ′ ) ) (A, (B''_h); (C''_k)) ( A , ( B h ′′ ) ; ( C k ′′ )) -多模块,并且这些多模块中的 M 和 N 直因子,则 M ⊗ N M \otimes N M ⊗ N 是 ( ( B i ′ ) , ( B h ′ ′ ) ; ( C j ′ ) , ( C k ′ ′ ) ) ((B'_i), (B''_h); (C'_j), (C''_k)) (( B i ′ ) , ( B h ′′ ) ; ( C j ′ ) , ( C k ′′ )) -多模块 E ⊗ F E \otimes F E ⊗ F 的直因子。
设 P 为射影左A-模,E、F 为射影右A-模。对于每个单同态 u : E → F u : E \to F u : E → F 、同态*
u ⊗ 1 P : E ⊗ A P → F ⊗ A P
u \otimes 1_P : E \otimes_A P \to F \otimes_A P
u ⊗ 1 P : E ⊗ A P → F ⊗ A P *是单射的。
引用了 4 · 被以下引用 4 引用了 命题 4, II § 2 , 命题 7 , 推论 1, II § 1 , 命题 4
被以下引用 命题 7, II § 11 , 推论, II § 4 , 命题 9, VIII § 11 , 命题 11, VIII § 6
存在左A-模 Q,使得 L = P ⊕ Q L = P \oplus Q L = P ⊕ Q 是自由的(§ 2, no. 2,命题 4)并且 u ⊗ 1 L u \otimes 1_L u ⊗ 1 L 被识别(命题 7)
( u ⊗ 1 P ) ⊕ ( u ⊗ 1 Q ) ; (u \otimes 1_P) \oplus (u \otimes 1_Q); ( u ⊗ 1 P ) ⊕ ( u ⊗ 1 Q ) ; 因此,只要证明 P 是*自由*时的推论就足够了(§ 1, no. 6,推论 1 到命题 7)。与
P = A s P = A_s P = A s 的情况相同的参数约化问题,它紧随 no. 4、命题 4。
令C为交换环。如果 E 和 F 是两个射影 C 模,则 E ⊗ C F E \otimes_C F E ⊗ C F 是射影 C 模。
引用了 2 引用了 推论 2 , 推论 5
这直接从推论 5 以及两个免费 C 模块中的张量积是一个免费 C 模块这一事实得出(推论 2)。
8. 结合性张量积
设 A、B 为两个环,E 右A-模,F 为 (A, B) 双模,G 左B-模。则 E ⊗_A F 为右B-模,F ⊗_B G 左A-模且存在且仅有一个 Z \mathbf{Z} Z -线性映射
引用了 1 · 被以下引用 6 引用了 命题 1
被以下引用 命题 8, AC I § 2 , § 3. 。 张量积 , 命题 3, II § 5 , 命题 6, II § 5 , 例, III § 4 , 定义 1, VIII § 6
ϕ : ( E ⊗ A F ) ⊗ B G → E ⊗ A ( F ⊗ B G )
\phi : (E \otimes_A F) \otimes_B G \to E \otimes_A (F \otimes_B G)
ϕ : ( E ⊗ A F ) ⊗ B G → E ⊗ A ( F ⊗ B G )
这样 ϕ ( ( x ⊗ y ) ⊗ z ) = x ⊗ ( y ⊗ z ) \phi((x \otimes y) \otimes z) = x \otimes (y \otimes z) ϕ (( x ⊗ y ) ⊗ z ) = x ⊗ ( y ⊗ z ) *对于*x ∈ E , y ∈ F , z ∈ G ; x \in E,\ y \in F,\ z \in G; x ∈ E , y ∈ F , z ∈ G ; 而且*这个Z \mathbf{Z} Z 线性映射是双射的*(张量积的“结合性”)。
E ⊗_A F 上的右B-模结构和 F ⊗_B G 上的左A-模结构已在no. 4 中定义。 ϕ \phi ϕ 的唯一性是显而易见的,因为元素( x ⊗ y ) ⊗ z (x \otimes y) \otimes z ( x ⊗ y ) ⊗ z 生成Z \mathbf{Z} Z -模块( E ⊗ A F ) ⊗ B G (E \otimes_A F) \otimes_B G ( E ⊗ A F ) ⊗ B G 。为了证明ϕ \phi ϕ 的存在,我们注认为,对于所有z ∈ G , h z : y ↦ y ⊗ z z \in G,\ h_z : y \mapsto y \otimes z z ∈ G , h z : y ↦ y ⊗ z 来说,左A-模F的A-线性映射到左A-模F⊗_BG。我们写成g z = 1 E ⊗ h z g_z = 1_E \otimes h_z g z = 1 E ⊗ h z ,因此它是E的Z \mathbf{Z} Z 线性映射⊗_A F 转化为 E ⊗_A (F ⊗_BG) 并考虑映射 ( t , z ) ↦ g z ( t ) (t, z) \mapsto g_z(t) ( t , z ) ↦ g z ( t ) 从 ( E ⊗ A F × G (E \otimes_A F \times G ( E ⊗ A F × G 转化为 E ⊗ A ( F ⊗ B G ) E \otimes_A (F \otimes_B G) E ⊗ A ( F ⊗ B G ) ;由于h z + z ′ = h z + h z ′ h_{z + z'} = h_z + h_{z'} h z + z ′ = h z + h z ′ 对于z ∈ G , z ′ ∈ G z \in G,\ z' \in G z ∈ G , z ′ ∈ G 来说,上面的映射是Z \mathbf{Z} Z 双线性,所以直接的。此外,我们证明对于所有 μ ∈ B , g μ z ( t ) = g z ( t μ ) \mu \in B,\ g_{\mu z}(t) = g_z(t \mu) μ ∈ B , g μ z ( t ) = g z ( t μ ) ;显然,对于 t = x ⊗ y t = x \otimes y t = x ⊗ y 这样做就足够了,其中 x ∈ E x \in E x ∈ E 和 y ∈ F y \in F y ∈ F ;现在和
g μ z ( x ⊗ y ) = x ⊗ ( y ⊗ μ z )
g_{\mu z}(x \otimes y) = x \otimes (y \otimes \mu z)
g μ z ( x ⊗ y ) = x ⊗ ( y ⊗ μ z )
g z ( ( x ⊗ y ) μ ) = g z ( x ⊗ y μ ) = x ⊗ ( y μ ⊗ z ) .
g_z((x \otimes y)\mu) = g_z(x \otimes y\mu) = x \otimes (y\mu \otimes z).
g z (( x ⊗ y ) μ ) = g z ( x ⊗ y μ ) = x ⊗ ( y μ ⊗ z ) .
命题 1 (no. 1) 然后证明Z \mathbf{Z} Z -线性映射的存在
ϕ : ( E ⊗ A F ) ⊗ B G → E ⊗ A ( F ⊗ B G )
\phi : (E \otimes_A F) \otimes_B G \to E \otimes_A (F \otimes_B G)
ϕ : ( E ⊗ A F ) ⊗ B G → E ⊗ A ( F ⊗ B G )
这样ϕ ( t ⊗ z ) = g z ( t ) \phi(t \otimes z) = g_z(t) ϕ ( t ⊗ z ) = g z ( t ) ,因此ϕ ( ( x ⊗ y ) ⊗ z ) = x ⊗ ( y ⊗ z ) \phi((x \otimes y) \otimes z) = x \otimes (y \otimes z) ϕ (( x ⊗ y ) ⊗ z ) = x ⊗ ( y ⊗ z ) 。类似地,Z \mathbf{Z} Z -线性映射
ψ : E ⊗ A ( F ⊗ B G ) → ( E ⊗ A F ) ⊗ B G
\psi : E \otimes_A (F \otimes_B G) \to (E \otimes_A F) \otimes_B G
ψ : E ⊗ A ( F ⊗ B G ) → ( E ⊗ A F ) ⊗ B G
被定义为使得ψ ( x ⊗ ( y ⊗ z ) ) = ( x ⊗ y ) ⊗ z \psi(x \otimes (y \otimes z)) = (x \otimes y) \otimes z ψ ( x ⊗ ( y ⊗ z )) = ( x ⊗ y ) ⊗ z 并且显然ψ ∘ ϕ \psi \circ \phi ψ ∘ ϕ 和ϕ ∘ ψ \phi \circ \psi ϕ ∘ ψ 分别是( E ⊗ A F ) ⊗ B G (E \otimes_A F) \otimes_B G ( E ⊗ A F ) ⊗ B G 和E ⊗ A ( F ⊗ B G ) E \otimes_A (F \otimes_B G) E ⊗ A ( F ⊗ B G ) 的恒等映射,因为它们在生成的系统上是约化到恒等映射 Z \mathbf{Z} Z -模块。
直接的,如果E E E 是( ( C i ′ ) ; A , ( D j ′ ) ) ((C'_i); A, (D'_j)) (( C i ′ ) ; A , ( D j ′ )) 多模块,F F F 是( A , ( C h ′ ′ ) ; B , ( D k ′ ′ ) ) (A, (C''_h); B, (D''_k)) ( A , ( C h ′′ ) ; B , ( D k ′′ )) 多模块,G G G 是( B , ( C l ′ ′ ′ ) ; ( D m ′ ′ ′ ) ) (B, (C'''_l); (D'''_m)) ( B , ( C l ′′′ ) ; ( D m ′′′ )) 多模块,命题8中定义的典范同构是( ( C i ′ ) , ( C h ′ ′ ) , ( C l ′ ′ ′ ) ; ( D j ′ ) , ( D k ′ ′ ) , ( D m ′ ′ ′ ) ) ((C'_i), (C''_h), (C'''_l); (D'_j), (D''_k), (D'''_m)) (( C i ′ ) , ( C h ′′ ) , ( C l ′′′ ) ; ( D j ′ ) , ( D k ′′ ) , ( D m ′′′ )) 多模块同构。特别是,如果C C C 是一个*可交换的*环和E , F , G E, F, G E , F , G 三个C C C 模块,则存在一个规范的C C C 模块同构
( E ⊗ C F ) ⊗ C G → E ⊗ C ( F ⊗ C G ) .
(E \otimes_C F) \otimes_C G \to E \otimes_C (F \otimes_C G).
( E ⊗ C F ) ⊗ C G → E ⊗ C ( F ⊗ C G ) .
我们将在下面看到,在某些条件下,张量积的定义可以推广到一系列多模块,这将特别在命题8的假设下为我们提供一个Z \mathbf{Z} Z -模块E ⊗ A F ⊗ B G E \otimes_A F \otimes_B G E ⊗ A F ⊗ B G ,它与每个Z \mathbf{Z} Z -模块( E ⊗ A F ) ⊗ B G (E \otimes_A F) \otimes_B G ( E ⊗ A F ) ⊗ B G 和E ⊗ A ( F ⊗ B G ) E \otimes_A (F \otimes_B G) E ⊗ A ( F ⊗ B G ) ,后者将被识别。
9. 多模块系列的张量积
令( G λ ) λ ∈ L (G_\lambda)_{\lambda \in L} ( G λ ) λ ∈ L 为Z \mathbf{Z} Z 模块族;如果 ( x λ ) ↦ u ( ( x λ ) ) (x_\lambda) \mapsto u((x_\lambda)) ( x λ ) ↦ u (( x λ )) 相对于每个变量 x λ x_\lambda x λ 是可加的,则将集合 G = ∏ λ ∈ L G λ G = \prod_{\lambda \in L} G_\lambda G = ∏ λ ∈ L G λ 的映射 u u u 放入Z \mathbf{Z} Z -模块中被称为*多重可加性*(或Z \mathbf{Z} Z -*多重线性*);准确地说,这意味着,对于所有 μ ∈ L \mu \in L μ ∈ L 和每个元素 ( a λ ) ∈ ∏ λ ≠ μ G λ (a_\lambda) \in \prod_{\lambda \neq \mu} G_\lambda ( a λ ) ∈ ∏ λ = μ G λ ,规范地识别 G G G 与 G μ × ∏ λ ≠ μ G λ G_\mu \times \prod_{\lambda \neq \mu} G_\lambda G μ × ∏ λ = μ G λ ,
u ( x μ + y μ , ( a λ ) ) = u ( x μ , ( a λ ) ) + u ( y μ , ( a λ ) ) for x μ , y μ in G μ .
u(x_\mu + y_\mu, (a_\lambda)) = u(x_\mu, (a_\lambda)) + u(y_\mu, (a_\lambda)) \quad \text{for } x_\mu, y_\mu \text{ in } G_\mu.
u ( x μ + y μ , ( a λ )) = u ( x μ , ( a λ )) + u ( y μ , ( a λ )) for x μ , y μ in G μ .
这特别意味着如果x λ x_\lambda x λ 之一是零,则u ( ( x λ ) ) = 0 u((x_\lambda)) = 0 u (( x λ )) = 0 。
我们还考虑*普遍映射问题*,其中Σ \Sigma Σ 是Z \mathbf{Z} Z 模块结构的类,α \alpha α 映射是G G G 到Z \mathbf{Z} Z 模块的多重加法映射。 解仍然是通过考虑G G G 的元素的形式线性组合的Z \mathbf{Z} Z -模C = Z ( G ) C = \mathbf{Z}^{(G)} C = Z ( G ) (系数在Z \mathbf{Z} Z )和C C C 的子Z \mathbf{Z} Z -模D D D 生成元素 / 形式
( x μ + y μ , ( z λ ) λ ≠ μ ) − ( x μ , ( z λ ) λ ≠ μ ) − ( y μ , ( z λ ) λ ≠ μ )
(x_\mu + y_\mu, (z_\lambda)_{\lambda \neq \mu}) - (x_\mu, (z_\lambda)_{\lambda \neq \mu}) - (y_\mu, (z_\lambda)_{\lambda \neq \mu})
( x μ + y μ , ( z λ ) λ = μ ) − ( x μ , ( z λ ) λ = μ ) − ( y μ , ( z λ ) λ = μ )
其中 μ ∈ L , x μ ∈ G μ , y μ ∈ G μ \mu \in L, x_\mu \in G_\mu, y_\mu \in G_\mu μ ∈ L , x μ ∈ G μ , y μ ∈ G μ 和 z λ ∈ G λ z_\lambda \in G_\lambda z λ ∈ G λ (λ ≠ μ \lambda \neq \mu λ = μ ) 是任意的。 Z \mathbf{Z} Z -模C / D C/D C / D 称为Z \mathbf{Z} Z -*模*的族*( G λ ) λ ∈ L (G_\lambda)_{\lambda \in L} ( G λ ) λ ∈ L 的*张量积(大于Z \mathbf{Z} Z ),记为⨂ λ ∈ L G λ \bigotimes_{\lambda \in L} G_\lambda ⨂ λ ∈ L G λ ;对于G G G 的每个元素( x λ ) λ ∈ L (x_\lambda)_{\lambda \in L} ( x λ ) λ ∈ L ,即C C C 的典范基元素,⨂ λ ∈ L x λ \bigotimes_{\lambda \in L} x_\lambda ⨂ λ ∈ L x λ 表示C/D中的该元素的典范像。从上面定义可以得出,G到⨂ λ ∈ L G λ \bigotimes_{\lambda \in L} G_\lambda ⨂ λ ∈ L G λ 的映射ϕ : ( x λ ) ↦ ⨂ λ ∈ L x λ \phi : (x_\lambda) \mapsto \bigotimes_{\lambda \in L} x_\lambda ϕ : ( x λ ) ↦ ⨂ λ ∈ L x λ 是Z \mathbf{Z} Z -多重线性,并且对于G到Z \mathbf{Z} Z 模块H的每一个Z \mathbf{Z} Z -多重线性映射f f f ,存在一个且仅有一个Z \mathbf{Z} Z -线性映射g : ⨂ λ ∈ L G λ → H g : \bigotimes_{\lambda \in L} G_\lambda \to H g : ⨂ λ ∈ L G λ → H 使得f = g ∘ ϕ f = g \circ \phi f = g ∘ ϕ ; 有序对( ⨂ λ ∈ L G λ , ϕ ) \left( \bigotimes_{\lambda \in L} G_\lambda, \phi \right) ( ⨂ λ ∈ L G λ , ϕ ) 因此解决了所讨论的普遍映射问题。
令( G λ ′ ) λ ∈ L (G'_\lambda)_{\lambda \in L} ( G λ ′ ) λ ∈ L 为Z \mathbf{Z} Z 模块的另一个族,对于所有λ ∈ L \lambda \in L λ ∈ L ,令v λ : G λ → G λ ′ v_\lambda : G_\lambda \to G'_\lambda v λ : G λ → G λ ′ 为Z \mathbf{Z} Z 线性映射(在可交换群的其他字同态中)。然后映射
( x λ ) ↦ ⨂ λ ∈ L v λ ( x λ )
(x_\lambda) \mapsto \bigotimes_{\lambda \in L} v_\lambda(x_\lambda)
( x λ ) ↦ λ ∈ L ⨂ v λ ( x λ ) G 到 ⨂ λ ∈ L G λ ′ \bigotimes_{\lambda \in L} G'_\lambda ⨂ λ ∈ L G λ ′ 的映射是 Z \mathbf{Z} Z -多重线性的,因此定义典型地是 ⨂ λ ∈ L G λ \bigotimes_{\lambda \in L} G_\lambda ⨂ λ ∈ L G λ 到 ⨂ λ ∈ L G λ ′ \bigotimes_{\lambda \in L} G'_\lambda ⨂ λ ∈ L G λ ′ 的 Z \mathbf{Z} Z 线性映射,用 ⨂ λ ∈ L v λ \bigotimes_{\lambda \in L} v_\lambda ⨂ λ ∈ L v λ 表示,这样 ( ⨂ λ ∈ L v λ ) ( ⨂ λ ∈ L x λ ) = ⨂ λ ∈ L v λ ( x λ ) .
\left( \bigotimes_{\lambda \in L} v_\lambda \right) \left( \bigotimes_{\lambda \in L} x_\lambda \right) = \bigotimes_{\lambda \in L} v_\lambda(x_\lambda).
( λ ∈ L ⨂ v λ ) ( λ ∈ L ⨂ x λ ) = λ ∈ L ⨂ v λ ( x λ ) . 特别是,我们考虑,对于 μ ∈ L \mu \in L μ ∈ L 、自同态 θ \theta θ 或 G μ G_\mu G μ ;我们用⨂ λ ∈ L G λ \bigotimes_{\lambda \in L} G_\lambda ⨂ λ ∈ L G λ 的θ ~ \tilde{\theta} θ ~ 自同态表示等于⨂ λ ∈ L v λ \bigotimes_{\lambda \in L} v_\lambda ⨂ λ ∈ L v λ ,其中v μ = θ v_\mu = \theta v μ = θ 和v λ = 1 G λ v_\lambda = 1_{G_\lambda} v λ = 1 G λ 表示λ ≠ μ \lambda \neq \mu λ = μ 。
然后我们假设给定集合 Ω \Omega Ω , 映射
c : ω ↦ ( ρ ( ω ) , σ ( ω ) )
c : \omega \mapsto (\rho(\omega), \sigma(\omega))
c : ω ↦ ( ρ ( ω ) , σ ( ω )) 将 Ω \Omega Ω 转换为 L × L L \times L L × L ,并且对于所有 ω ∈ Ω \omega \in \Omega ω ∈ Ω 、G ρ ( ω ) G_{\rho(\omega)} G ρ ( ω ) 的自同态 p ω p_\omega p ω 和 G σ ( ω ) G_{\sigma(\omega)} G σ ( ω ) 的自同态 q ω q_\omega q ω ;他们有对应两个自同态 p ~ ω \tilde{p}_\omega p ~ ω 和q ~ ω \tilde{q}_\omega q ~ ω P = ⨂ λ ∈ L G λ P = \bigotimes_{\lambda \in L} G_\lambda P = ⨂ λ ∈ L G λ 。令 R 为当 ω \omega ω 穿过 Ω \Omega Ω 时,由自同态* p ~ ω − q ~ ω \tilde{p}_\omega - \tilde{q}_\omega p ~ ω − q ~ ω 的像的并生成的 P * 的子 Z \mathbf{Z} Z 模。 Z \mathbf{Z} Z 模P / R P/R P / R 称为族*( G λ ) λ ∈ L (G_\lambda)_{\lambda \in L} ( G λ ) λ ∈ L *相对于*c、p、q的*张量积,并用⨂ ( c , p , q ) G λ \bigotimes_{(c, p, q)} G_\lambda ⨂ ( c , p , q ) G λ 表示;将典范同态P → P / R P \to P/R P → P / R 与上面定义的映射ϕ : G → ⨂ λ ∈ L G λ \phi : G \to \bigotimes_{\lambda \in L} G_\lambda ϕ : G → ⨂ λ ∈ L G λ 组合,我们得到一个Z \mathbf{Z} Z -多重线性映射ϕ ( c , p , q ) : G → ⨂ ( c , p , q ) G λ \phi_{(c, p, q)} : G \to \bigotimes_{(c, p, q)} G_\lambda ϕ ( c , p , q ) : G → ⨂ ( c , p , q ) G λ 并写成ϕ ( c , p , q ) ( ( x λ ) ) = ⨂ ( c , p , q ) x λ \phi_{(c, p, q)}((x_\lambda)) = \bigotimes_{(c, p, q)} x_\lambda ϕ ( c , p , q ) (( x λ )) = ⨂ ( c , p , q ) x λ 或简称⨂ ( c ) x λ \bigotimes_{(c)} x_\lambda ⨂ ( c ) x λ 。 ⨂ ( c , p , q ) x λ \bigotimes_{(c, p, q)} x_\lambda ⨂ ( c , p , q ) x λ 和 ϕ ( c , p , q ) \phi_{(c, p, q)} ϕ ( c , p , q ) 的有序对由……组成解决以下问题 普遍映射问题 :令 p ˉ ω \bar{p}_\omega p ˉ ω (或 q ˉ ω \bar{q}_\omega q ˉ ω )表示映射 ( x ρ ( ω ) , ( x λ ) λ ≠ ρ ( ω ) ) ↦ ( p ω ( x ρ ( ω ) ) , ( x λ ) λ ≠ ρ ( ω ) )
(x_{\rho(\omega)}, (x_\lambda)_{\lambda \neq \rho(\omega)}) \mapsto (p_\omega(x_{\rho(\omega)}), (x_\lambda)_{\lambda \neq \rho(\omega)})
( x ρ ( ω ) , ( x λ ) λ = ρ ( ω ) ) ↦ ( p ω ( x ρ ( ω ) ) , ( x λ ) λ = ρ ( ω ) ) (分别( x σ ( ω ) , ( x λ ) λ ≠ σ ( ω ) ) ↦ ( q ω ( x σ ( ω ) ) , ( x λ ) λ ≠ σ ( ω ) ) (x_{\sigma(\omega)}, (x_\lambda)_{\lambda \neq \sigma(\omega)}) \mapsto (q_\omega(x_{\sigma(\omega)}), (x_\lambda)_{\lambda \neq \sigma(\omega)}) ( x σ ( ω ) , ( x λ ) λ = σ ( ω ) ) ↦ ( q ω ( x σ ( ω ) ) , ( x λ ) λ = σ ( ω ) ) ) G 进入自身。然后Σ \Sigma Σ 被视为Z \mathbf{Z} Z 模块结构的类,并且将G G G 的Z \mathbf{Z} Z -多线性映射u u u 的α-映射到Z \mathbf{Z} Z 模块,进一步满足条件
u ∘ p ˉ ω = u ∘ q ˉ ω
u \circ \bar{p}_\omega = u \circ \bar{q}_\omega
u ∘ p ˉ ω = u ∘ q ˉ ω
对于所有ω ∈ Ω \omega \in \Omega ω ∈ Ω 。从上面的定义可以明显看出证明。
这个构造特别恢复了no. 1中描述的E ⊗ A F E \otimes_A F E ⊗ A F :在这种情况下,我们采用L = { 1 , 2 } L = \{1, 2\} L = { 1 , 2 } ,G 1 = E G_1 = E G 1 = E ,G 2 = F G_2 = F G 2 = F ,Ω = A \Omega = A Ω = A ;此外,对于所有ω ∈ A \omega \in A ω ∈ A ,我们必须有ρ ( ω ) = 1 \rho(\omega) = 1 ρ ( ω ) = 1 ,σ ( ω ) = 2 \sigma(\omega) = 2 σ ( ω ) = 2 ,ω \omega ω 是Z \mathbf{Z} Z 模块E E E 的自同态x ↦ x ω x \mapsto x\omega x ↦ x ω 和q ω q_\omega q ω 自同态y ↦ ω y y \mapsto \omega y y ↦ ω y Z \mathbf{Z} Z -模块F F F 。
令( G λ ′ ) λ ∈ L (G'_\lambda)_{\lambda \in L} ( G λ ′ ) λ ∈ L 为Z \mathbf{Z} Z 模块的第二个家族;保持映射c c c 相同,假设给定G ρ ( ω ) ′ G'_{\rho(\omega)} G ρ ( ω ) ′ 的所有ω ∈ Ω \omega \in \Omega ω ∈ Ω 、自同态p ω ′ p'_\omega p ω ′ 和G σ ( ω ) ′ G'_{\sigma(\omega)} G σ ( ω ) ′ 的自同态q ω ′ q'_\omega q ω ′ 。对于所有 λ ∈ L \lambda \in L λ ∈ L ,则令 v λ : G λ → G λ ′ v_\lambda : G_\lambda \to G'_\lambda v λ : G λ → G λ ′ 为 Z \mathbf{Z} Z 线性映射,使得对于所有 ω ∈ Ω \omega \in \Omega ω ∈ Ω ,
v ρ ( ω ) ∘ p ω = p ω ′ ∘ v ρ ( ω ) and v σ ( ω ) ∘ q ω = q ω ′ ∘ v σ ( ω )
v_{\rho(\omega)} \circ p_\omega = p'_\omega \circ v_{\rho(\omega)} \quad \text{and} \quad v_{\sigma(\omega)} \circ q_\omega = q'_\omega \circ v_{\sigma(\omega)}
v ρ ( ω ) ∘ p ω = p ω ′ ∘ v ρ ( ω ) and v σ ( ω ) ∘ q ω = q ω ′ ∘ v σ ( ω )
(在其他字中,对于所有λ ∈ L \lambda \in L λ ∈ L ,v λ v_\lambda v λ 对于G λ G_\lambda G λ (或G λ ′ G'_\lambda G λ ′ )上定义的p ξ p_\xi p ξ 和q η q_\eta q η (或p ξ ′ p'_\xi p ξ ′ 和)上的作用的律来说是态射 q η ′ q'_\eta q η ′ )与ξ \xi ξ 和η \eta η ,使得ρ ( ξ ) = λ \rho(\xi) = \lambda ρ ( ξ ) = λ 和σ ( η ) = λ \sigma(\eta) = \lambda σ ( η ) = λ )。然后映射
u : ( x λ ) ↦ ⨂ ( c , p ′ , q ′ ) v λ ( x λ )
u : (x_\lambda) \mapsto \bigotimes_{(c, p', q')} v_\lambda(x_\lambda)
u : ( x λ ) ↦ ( c , p ′ , q ′ ) ⨂ v λ ( x λ ) G G G 到 ⨂ ( c , p ′ , q ′ ) G λ ′ \bigotimes_{(c, p', q')} G'_\lambda ⨂ ( c , p ′ , q ′ ) G λ ′ 的映射是 Z \mathbf{Z} Z 多重线性,并且满足条件 (26),因此定义是 ⨂ ( c , p , q ) G λ \bigotimes_{(c, p, q)} G_\lambda ⨂ ( c , p , q ) G λ 到 ⨂ ( c , p ′ , q ′ ) G λ ′ \bigotimes_{(c, p', q')} G'_\lambda ⨂ ( c , p ′ , q ′ ) G λ ′ 的 Z \mathbf{Z} Z 线性映射,如果不会混淆的话,我们将简单地用 ⨂ ( c ) v λ \bigotimes_{(c)} v_\lambda ⨂ ( c ) v λ 来表示出现。
现在我们将为如此定义的一般张量积给出“结合性”性质。令( L i ) 1 ≤ i ≤ n (L_i)_{1 \leq i \leq n} ( L i ) 1 ≤ i ≤ n 为L L L 的有限划分;对于每个指标i i i ,令Ω i \Omega_i Ω i 表示Ω \Omega Ω 由……组成或元素的子集,使得ρ ( ω ) ∈ L i \rho(\omega) \in L_i ρ ( ω ) ∈ L i 和σ ( ω ) ∈ L i \sigma(\omega) \in L_i σ ( ω ) ∈ L i ;显然Ω i \Omega_i Ω i 是成对的不相交的;我们集合Ω ′ = Ω − ( ⋃ i Ω i ) \Omega' = \Omega - \left( \bigcup_i \Omega_i \right) Ω ′ = Ω − ( ⋃ i Ω i ) 。对于每个指标i i i ,c ( i ) c^{(i)} c ( i ) 将把Ω i \Omega_i Ω i 中的映射ω ↦ ( ρ ( ω ) , σ ( ω ) ) \omega \mapsto (\rho(\omega), \sigma(\omega)) ω ↦ ( ρ ( ω ) , σ ( ω )) 表示为L i × L i L_i \times L_i L i × L i ;对于ω ∈ Ω i \omega \in \Omega_i ω ∈ Ω i ,我们写为p ω ( i ) p^{(i)}_\omega p ω ( i ) 和q ω ( i ) q^{(i)}_\omega q ω ( i ) ,而不是p ω p_\omega p ω 和q ω q_\omega q ω 。那么对于每个 i i i 都有一个“部分”张量积
F i = ⨂ ( c ( i ) , p ( i ) , q ( i ) ) G λ .
F_i = \bigotimes_{(c^{(i)}, p^{(i)}, q^{(i)})} G_\lambda.
F i = ( c ( i ) , p ( i ) , q ( i ) ) ⨂ G λ .
我们进一步做出以下“可置换性”假设:
(P) 如果ω ∈ Ω ′ \omega \in \Omega' ω ∈ Ω ′ 、p ω p_\omega p ω (分别q ω q_\omega q ω )与G ρ ( ω ) G_{\rho(\omega)} G ρ ( ω ) (分别G σ ( ω ) G_{\sigma(\omega)} G σ ( ω ) )的自同态、p ξ p_\xi p ξ 和q η q_\eta q η 进行排列,使得ξ ∉ Ω ′ \xi \notin \Omega' ξ ∈ / Ω ′ 、η ∉ Ω ′ \eta \notin \Omega' η ∈ / Ω ′ 和ρ ( ω ) = ρ ( ξ ) = σ ( η ) \rho(\omega) = \rho(\xi) = \sigma(\eta) ρ ( ω ) = ρ ( ξ ) = σ ( η ) (分别σ ( ω ) = ρ ( ξ ) = σ ( η ) \sigma(\omega) = \rho(\xi) = \sigma(\eta) σ ( ω ) = ρ ( ξ ) = σ ( η ) )。
对于每个ω ∈ Ω ′ \omega \in \Omega' ω ∈ Ω ′ ,令i i i 为指标,使得ρ ( ω ) ∈ L i \rho(\omega) \in L_i ρ ( ω ) ∈ L i ;然后考虑家庭( v λ ) λ ∈ L i (v_\lambda)_{\lambda \in L_i} ( v λ ) λ ∈ L i ,其中v ρ ( ω ) = p ω v_{\rho(\omega)} = p_\omega v ρ ( ω ) = p ω 和v λ = 1 G λ v_\lambda = 1_{G_\lambda} v λ = 1 G λ 代表λ ≠ ρ ( ω ) \lambda \neq \rho(\omega) λ = ρ ( ω ) ; 假设(P)意味着族( v λ ) (v_\lambda) ( v λ ) 满足条件(27)(其中p ′ p' p ′ 和p p p 必须由p ( i ) p^{(i)} p ( i ) 、q ′ q' q ′ 和q q q 替换为q ( i ) q^{(i)} q ( i ) 、ω \omega ω 替换为元素ξ \xi ξ 贯穿Ω i \Omega_i Ω i );因此自同态⨂ ( c ( i ) ) v λ = r ω \bigotimes_{(c^{(i)})} v_\lambda = r_\omega ⨂ ( c ( i ) ) v λ = r ω 源自Z \mathbf{Z} Z -模块F i F_i F i 。类似地,自同态s ω s_\omega s ω 是从q ω q_\omega q ω 开始的Z \mathbf{Z} Z 模块F j F_j F j 的定义,j j j 是指标,使得σ ( ω ) ∈ L j \sigma(\omega) \in L_j σ ( ω ) ∈ L j ;最后让d ( ω ) = ( i , j ) d(\omega) = (i, j) d ( ω ) = ( i , j ) 。然后我们可以定义 张量积 ⨂ ( d , r , s ) F i \bigotimes_{(d, r, s)} F_i ⨂ ( d , r , s ) F i 和相应的典范映射
ϕ ( d , r , s ) : ∏ i = 1 n F i → ⨂ ( d , r , s ) F i .
\phi_{(d, r, s)} : \prod_{i=1}^n F_i \to \bigotimes_{(d, r, s)} F_i.
ϕ ( d , r , s ) : i = 1 ∏ n F i → ( d , r , s ) ⨂ F i .
另一方面,对于每个i i i ,典范映射
ψ i = ϕ ( c ( i ) , p ( i ) , q ( i ) ) : ∏ λ ∈ L i G λ → F i ;
\psi_i = \phi_{(c^{(i)}, p^{(i)}, q^{(i)})} : \prod_{\lambda \in L_i} G_\lambda \to F_i;
ψ i = ϕ ( c ( i ) , p ( i ) , q ( i ) ) : λ ∈ L i ∏ G λ → F i ;
使用集合的乘积的结合性,导出G G G 到⨂ ( d , r , s ) F i \bigotimes_{(d, r, s)} F_i ⨂ ( d , r , s ) F i 的Z \mathbf{Z} Z -多重线性映射ψ = ϕ ( d , r , s ) ∘ ( ψ i ) \psi = \phi_{(d, r, s)} \circ (\psi_i) ψ = ϕ ( d , r , s ) ∘ ( ψ i ) 。我们证明*有序对* ( ⨂ ( d , r , s ) F i , ψ ) \left( \bigotimes_{(d, r, s)} F_i, \psi \right) ( ⨂ ( d , r , s ) F i , ψ ) 是相同通用问题的解 ( ⨂ ( c , p , q ) G λ , ϕ ( c , p , q ) ) \left( \bigotimes_{(c, p, q)} G_\lambda, \phi_{(c, p, q)} \right) ( ⨂ ( c , p , q ) G λ , ϕ ( c , p , q ) ) ,从而将遵循*唯一* Z \mathbf{Z} Z -模块*同构*的存在
θ : ⨂ ( c , p , q ) G λ → ⨂ ( d , r , s ) F i
\theta : \bigotimes_{(c, p, q)} G_\lambda \to \bigotimes_{(d, r, s)} F_i
θ : ( c , p , q ) ⨂ G λ → ( d , r , s ) ⨂ F i
这样ψ = θ ∘ ϕ ( c , p , q ) \psi = \theta \circ \phi_{(c, p, q)} ψ = θ ∘ ϕ ( c , p , q ) (*集合理论*,IV, § 3, no. 1)。
到n n n 的归纳,证明减少到n = 2 n = 2 n = 2 ;为简单起见,我们写为 F 1 ⊗ ( d ) F 2 F_1 \otimes_{(d)} F_2 F 1 ⊗ ( d ) F 2 和 y 1 ⊗ ( d ) y 2 y_1 \otimes_{(d)} y_2 y 1 ⊗ ( d ) y 2 而不是 ⨂ ( d , r , s ) F i \bigotimes_{(d, r, s)} F_i ⨂ ( d , r , s ) F i 和 ⨂ ( d , r , s ) y i \bigotimes_{(d, r, s)} y_i ⨂ ( d , r , s ) y i 。考虑从G G G 到F 1 ⊗ ( d ) F 2 F_1 \otimes_{(d)} F_2 F 1 ⊗ ( d ) F 2 的映射
h : ( x λ ) → ( ⨂ ( c ( 1 ) ) x λ ) ⊗ ( d ) ( ⨂ ( c ( 2 ) ) x λ ) .
h : (x_\lambda) \to \left( \bigotimes_{(c^{(1)})} x_\lambda \right) \otimes_{(d)} \left( \bigotimes_{(c^{(2)})} x_\lambda \right).
h : ( x λ ) → ( c ( 1 ) ) ⨂ x λ ⊗ ( d ) ( c ( 2 ) ) ⨂ x λ .
显然是Z \mathbf{Z} Z -多重线性;我们证明它对于所有 ω ∈ Ω \omega \in \Omega ω ∈ Ω 都满足条件 (26)。如果ω ∈ Ω 1 \omega \in \Omega_1 ω ∈ Ω 1 或ω ∈ Ω 2 \omega \in \Omega_2 ω ∈ Ω 2 ,这是显而易见的;否则,假设在阶中修正思路,ρ ( ω ) ∈ L 1 \rho(\omega) \in L_1 ρ ( ω ) ∈ L 1 和σ ( ω ) ∈ L 2 \sigma(\omega) \in L_2 σ ( ω ) ∈ L 2 ,h ∘ p ˉ ω h \circ \bar{p}_\omega h ∘ p ˉ ω 的值和h ∘ q ˉ ω h \circ \bar{q}_\omega h ∘ q ˉ ω 在( x λ ) (x_\lambda) ( x λ ) 分别是
( r ω ( ⨂ ( c ( 1 ) ) x λ ) ) ⊗ ( d ) ( ⨂ ( c ( 2 ) ) x λ ) and ( ⨂ ( c ( 1 ) ) x λ ) ⊗ ( d ) ( s ω ( ⨂ ( c ( 2 ) ) x λ ) )
\left( r_\omega \left( \bigotimes_{(c^{(1)})} x_\lambda \right) \right) \otimes_{(d)} \left( \bigotimes_{(c^{(2)})} x_\lambda \right) \quad \text{and} \quad \left( \bigotimes_{(c^{(1)})} x_\lambda \right) \otimes_{(d)} \left( s_\omega \left( \bigotimes_{(c^{(2)})} x_\lambda \right) \right)
r ω ( c ( 1 ) ) ⨂ x λ ⊗ ( d ) ( c ( 2 ) ) ⨂ x λ and ( c ( 1 ) ) ⨂ x λ ⊗ ( d ) s ω ( c ( 2 ) ) ⨂ x λ
也等于定义或 F 1 ⊗ ( d ) F 2 F_1 \otimes_{(d)} F_2 F 1 ⊗ ( d ) F 2 。
既然如此,让u u u 是G G G 到Z \mathbf{Z} Z -模块H H H ,满足条件的Z \mathbf{Z} Z 多线性映射(26);我们将定义一个Z \mathbf{Z} Z 线性映射v : F 1 ⊗ ( d ) F 2 → H v : F_1 \otimes_{(d)} F_2 \to H v : F 1 ⊗ ( d ) F 2 → H ,这样u = v ∘ h u = v \circ h u = v ∘ h 将证明我们的断言(重复no. 1的论证,推论1到命题1)。对于所有z 2 = ( x λ ) λ ∈ L 2 z_2 = (x_\lambda)_{\lambda \in L_2} z 2 = ( x λ ) λ ∈ L 2 ,我们将∏ λ ∈ L 1 G λ \prod_{\lambda \in L_1} G_\lambda ∏ λ ∈ L 1 G λ 的“部分”线性映射考虑为H H H
u ( . , z 2 ) : ( x λ ) λ ∈ L 1 ↦ u ( ( x λ ) λ ∈ L 1 , z 2 ) = u ( ( x λ ) λ ∈ L ) .
u(., z_2): (x_\lambda)_{\lambda \in L_1} \mapsto u((x_\lambda)_{\lambda \in L_1}, z_2) = u((x_\lambda)_{\lambda \in L}).
u ( . , z 2 ) : ( x λ ) λ ∈ L 1 ↦ u (( x λ ) λ ∈ L 1 , z 2 ) = u (( x λ ) λ ∈ L ) .
显然它是 Z \mathbf{Z} Z -多重线性且对于 ω ∈ Ω 1 \omega \in \Omega_1 ω ∈ Ω 1 满足条件 (26);通过定义,因此存在F 1 F_1 F 1 到H H H 的Z \mathbf{Z} Z 线性映射y 1 ↦ w 1 ( y 1 , x 2 ) y_1 \mapsto w_1(y_1, x_2) y 1 ↦ w 1 ( y 1 , x 2 ) ,使得
w 1 ( ⨂ ( c ( 1 ) ) x λ , z 2 ) = u ( ( x λ ) λ ∈ L 1 , z 2 )
w_1\left( \bigotimes_{(c^{(1)})} x_\lambda, z_2 \right) = u((x_\lambda)_{\lambda \in L_1}, z_2)
w 1 ( c ( 1 ) ) ⨂ x λ , z 2 = u (( x λ ) λ ∈ L 1 , z 2 )
我们接下来考虑映射
u 2 : ( x λ ) λ ∈ L 2 ↦ w 1 ( . , ( x λ ) λ ∈ L 2 )
u_2: (x_\lambda)_{\lambda \in L_2} \mapsto w_1(., (x_\lambda)_{\lambda \in L_2})
u 2 : ( x λ ) λ ∈ L 2 ↦ w 1 ( . , ( x λ ) λ ∈ L 2 )
∏ λ ∈ L 2 G λ \prod_{\lambda \in L_2} G_\lambda ∏ λ ∈ L 2 G λ 变为 H o m Z ( F 1 , H ) \mathrm{Hom}_\mathbf{Z}(F_1, H) Hom Z ( F 1 , H ) ;显然,它是Z \mathbf{Z} Z -多线性的,并且凭借u u u 和关系(28)和(29)上的假设,并且考虑到形式的元素这一事实,对于ω ∈ Ω 2 \omega \in \Omega_2 ω ∈ Ω 2 满足条件(26) ⨂ ( c ( 1 ) ) x λ \bigotimes_{(c^{(1)})} x_\lambda ⨂ ( c ( 1 ) ) x λ 生成Z \mathbf{Z} Z -模块F 1 F_1 F 1 。因此存在Z \mathbf{Z} Z -线性映射
w 2 : F 2 → H o m Z ( F 1 , H )
w_2: F_2 \to \mathrm{Hom}_\mathbf{Z}(F_1, H)
w 2 : F 2 → Hom Z ( F 1 , H )
这样
w 2 ( ⨂ ( c ( 2 ) ) x λ ) = u 2 ( ( x λ ) λ ∈ L 2 )
w_2\left( \bigotimes_{(c^{(2)})} x_\lambda \right) = u_2((x_\lambda)_{\lambda \in L_2})
w 2 ( c ( 2 ) ) ⨂ x λ = u 2 (( x λ ) λ ∈ L 2 )
或者也
( w 2 ( ⨂ ( c ( 2 ) ) x λ ) ) ( ⨂ ( c ( 1 ) ) x λ ) = u ( ( x λ ) λ ∈ L ) .
\left( w_2\left( \bigotimes_{(c^{(2)})} x_\lambda \right) \right)\left( \bigotimes_{(c^{(1)})} x_\lambda \right) = u((x_\lambda)_{\lambda \in L}).
w 2 ( c ( 2 ) ) ⨂ x λ ( c ( 1 ) ) ⨂ x λ = u (( x λ ) λ ∈ L ) .
我们现在考虑,对于y 1 ∈ F 1 , y 2 ∈ F 2 y_1 \in F_1, y_2 \in F_2 y 1 ∈ F 1 , y 2 ∈ F 2 ,元素 of H H H
w ( y 1 , y 2 ) = ( w 2 ( y 2 ) ) ( y 1 ) .
w(y_1, y_2) = (w_2(y_2))(y_1).
w ( y 1 , y 2 ) = ( w 2 ( y 2 )) ( y 1 ) .
显然,w w w 是F 1 × F 2 F_1 \times F_2 F 1 × F 2 到H H H 的Z \mathbf{Z} Z 双线性映射。我们进一步表明,对于所有ω ∈ Ω ′ \omega \in \Omega' ω ∈ Ω ′ ,(假设,为了修正想法,ρ ( ω ) ∈ L 1 \rho(\omega) \in L_1 ρ ( ω ) ∈ L 1 和σ ( ω ) ∈ L 2 \sigma(\omega) \in L_2 σ ( ω ) ∈ L 2 )
w ( r ω ( y 1 ) , y 2 ) = w ( y 1 , s ω ( y 2 ) ) .
w(r_\omega(y_1), y_2) = w(y_1, s_\omega(y_2)).
w ( r ω ( y 1 ) , y 2 ) = w ( y 1 , s ω ( y 2 )) .
It suffices to verify this relation when y 1 y_1 y 1 (resp. y 2 y_2 y 2 ) is of the form ⨂ ( c ( 1 ) ) x λ \bigotimes_{(c^{(1)})} x_\lambda ⨂ ( c ( 1 ) ) x λ (resp. ⨂ ( c ( 2 ) ) x λ \bigotimes_{(c^{(2)})} x_\lambda ⨂ ( c ( 2 ) ) x λ ), since these elements generate the Z \mathbf{Z} Z -module F 1 F_1 F 1 (resp. F 2 F_2 F 2 ). 但是通过定义、r ω ( ⨂ ( c ( 1 ) ) x λ ) = ⨂ ( c ( 1 ) ) x λ ′ r_\omega\left( \bigotimes_{(c^{(1)})} x_\lambda \right) = \bigotimes_{(c^{(1)})} x'_\lambda r ω ( ⨂ ( c ( 1 ) ) x λ ) = ⨂ ( c ( 1 ) ) x λ ′ ,其中x ρ ( ω ) ′ = p ω ( x ρ ( ω ) ) x'_{\rho(\omega)} = p_\omega(x_{\rho(\omega)}) x ρ ( ω ) ′ = p ω ( x ρ ( ω ) ) 和x λ ′ = x λ x'_\lambda = x_\lambda x λ ′ = x λ ,对于L₁中的λ≠ρ(ω);类似地s ω ( ⨂ ( c ( 2 ) ) x λ ) = ⨂ ( c ( 2 ) ) x λ ′ ′ s_\omega\left( \bigotimes_{(c^{(2)})} x_\lambda \right) = \bigotimes_{(c^{(2)})} x''_\lambda s ω ( ⨂ ( c ( 2 ) ) x λ ) = ⨂ ( c ( 2 ) ) x λ ′′ ,其中x σ ( ω ) ′ ′ = q ω ( x σ ( ω ) ′ ) x''_{\sigma(\omega)} = q_\omega(x'_{\sigma(\omega)}) x σ ( ω ) ′′ = q ω ( x σ ( ω ) ′ ) 和x λ ′ ′ = x λ x''_\lambda = x_\lambda x λ ′′ = x λ ,对于L₂中的λ≠σ(ω);使用(30)和(31),然后从(26)得出关系(32)。 因此,存在 F₁ ⊗ F2 到 H 的 Z \mathbf{Z} Z 线性映射 v,使得 v ( y 1 ⊗ y 2 ) = w ( y 1 , y 2 ) v(y_1 \otimes y_2) = w(y_1, y_2) v ( y 1 ⊗ y 2 ) = w ( y 1 , y 2 ) ,然后从 (30) 和 (31) 得出 v ∘ h = u v \circ h = u v ∘ h = u 。
上面定义的一般张量积最重要的特殊情况如下:我们从环的族( A i ) 1 ≤ i ≤ n − 1 (A_i)_{1 \leq i \leq n-1} ( A i ) 1 ≤ i ≤ n − 1 和族( E i ) 1 ≤ i ≤ n (E_i)_{1 \leq i \leq n} ( E i ) 1 ≤ i ≤ n 开始,其中E 1 E_1 E 1 是右A 1 A_1 A 1 模块,E n E_n E n 是左A n − 1 A_{n-1} A n − 1 模,并且2 ≤ i ≤ n − 1 2 \leq i \leq n-1 2 ≤ i ≤ n − 1 、E i E_i E i 是( A i − 1 , A i ) (A_{i-1}, A_i) ( A i − 1 , A i ) 双模。那么上面的定义应用如下:L是集合[ 1 , n ] [1, n] [ 1 , n ] ,G i = E i G_i = E_i G i = E i ,Ω是A i A_i A i (1 ≤ i ≤ n − 1 1 \leq i \leq n-1 1 ≤ i ≤ n − 1 )的集合和。对于ω ∈ A i \omega \in A_i ω ∈ A i (1 ≤ i ≤ n − 1 1 \leq i \leq n-1 1 ≤ i ≤ n − 1 ),取ρ ( ω ) = i \rho(\omega) = i ρ ( ω ) = i 、σ ( ω ) = i + 1 \sigma(\omega) = i + 1 σ ( ω ) = i + 1 、p ω p_\omega p ω 为Z Z Z -模E i E_i E i 和q ω q_\omega q ω 自同态的自同态 x ↦ x ω x \mapsto x\omega x ↦ x ω Z Z Z -模块E i + 1 E_{i+1} E i + 1 的y ↦ ω y y \mapsto \omega y y ↦ ω y ; 相应的张量积表示为
E 1 ⊗ A 1 E 2 ⊗ A 2 E 3 ⊗ ⋯ ⊗ A n − 2 E n − 1 ⊗ A n − 1 E n
E_1 \otimes_{A_1} E_2 \otimes_{A_2} E_3 \otimes \cdots \otimes_{A_{n-2}} E_{n-1} \otimes_{A_{n-1}} E_n
E 1 ⊗ A 1 E 2 ⊗ A 2 E 3 ⊗ ⋯ ⊗ A n − 2 E n − 1 ⊗ A n − 1 E n
(记号,其中A i A_i A i 偶尔会被抑制)和张量积的元素⨂ ( c , p , q ) x i \bigotimes_{(c, p, q)} x_i ⨂ ( c , p , q ) x i ,对于( x i ) (x_i) ( x i ) 家庭,x i ∈ E i x_i \in E_i x i ∈ E i 代表1 ≤ i ≤ n 1 \leq i \leq n 1 ≤ i ≤ n ,如果不会引起混淆,可以写成x 1 ⊗ x 2 ⊗ ⋯ ⊗ x n x_1 \otimes x_2 \otimes \cdots \otimes x_n x 1 ⊗ x 2 ⊗ ⋯ ⊗ x n ;类似的记号用于Z Z Z 线性映射⨂ ( c ) v i \bigotimes_{(c)} v_i ⨂ ( c ) v i 。 假设 (P) 对于[ 1 , n ] [1, n] [ 1 , n ] 的每一个划分都成立,因为E i E_i E i 对于2 ≤ i ≤ n − 1 2 \leq i \leq n-1 2 ≤ i ≤ n − 1 来说是双模。当n = 3 n = 3 n = 3 时,我们定义了no. 8中提到的Z Z Z 模块E ⊗ A F ⊗ B G E \otimes_A F \otimes_B G E ⊗ A F ⊗ B G ,并恢复了命题8(no. 8)。
当每个 E i E_i E i 都是多模块时(对于 2 ≤ i ≤ n − 1 2 \leq i \leq n-1 2 ≤ i ≤ n − 1 ,A i − 1 A_{i-1} A i − 1 环之一在左侧操作,A i A_i A i 环之一在右侧操作,并且类似条件对于 i = 1 i = 1 i = 1 和 i = n i = n i = n ),如下所示no. 4,相对于所有环,在E 1 ⊗ A 1 E 2 ⊗ ⋯ ⊗ A n − 1 E n E_1 \otimes_{A_1} E_2 \otimes \cdots \otimes_{A_{n-1}} E_n E 1 ⊗ A 1 E 2 ⊗ ⋯ ⊗ A n − 1 E n 上定义了多模块结构,除了在E i E_i E i (1 ≤ i ≤ n 1 \leq i \leq n 1 ≤ i ≤ n )上运行的A i A_i A i 之外。
特别地,令C为交换环,( E i ) 1 ≤ i ≤ n (E_i)_{1 \leq i \leq n} ( E i ) 1 ≤ i ≤ n 一系列C模块。通过给定E 1 E_1 E 1 和E n E_n E n 两个与给定结构相同的C模块结构和E i E_i E i 对于2 ≤ i ≤ n − 1 2 \leq i \leq n-1 2 ≤ i ≤ n − 1 三个与给定结构相同的C模块结构,我们在张量积上计算定义
E 1 ⊗ C E 2 ⊗ C E 3 ⊗ ⋯ ⊗ C E n − 1 ⊗ C E n
E_1 \otimes_C E_2 \otimes_C E_3 \otimes \cdots \otimes_C E_{n-1} \otimes_C E_n
E 1 ⊗ C E 2 ⊗ C E 3 ⊗ ⋯ ⊗ C E n − 1 ⊗ C E n
n n n C-模块结构与一个另一个兼容,并且实际上是相同的,因为对于所有γ ∈ C \gamma \in C γ ∈ C 和( x i ) ∈ ∏ i = 1 n E i (x_i) \in \prod_{i=1}^n E_i ( x i ) ∈ ∏ i = 1 n E i ,通过定义
( γ x 1 ) ⊗ x 2 ⊗ ⋯ ⊗ x n = x 1 ⊗ ( γ x 2 ) ⊗ ⋯ ⊗ x n = ⋯ = x 1 ⊗ x 2 ⊗ ⋯ ⊗ ( γ x n ) .
(\gamma x_1) \otimes x_2 \otimes \cdots \otimes x_n \\
= x_1 \otimes (\gamma x_2) \otimes \cdots \otimes x_n = \cdots = x_1 \otimes x_2 \otimes \cdots \otimes (\gamma x_n).
( γ x 1 ) ⊗ x 2 ⊗ ⋯ ⊗ x n = x 1 ⊗ ( γ x 2 ) ⊗ ⋯ ⊗ x n = ⋯ = x 1 ⊗ x 2 ⊗ ⋯ ⊗ ( γ x n ) .
当我们将张量积 (34) 称为 C 模时,我们总是指的是结构,另外提到的除非,如果不会引起混淆,张量积 (34) 也用 ⨂ 1 ≤ i ≤ n E i \bigotimes_{1 \leq i \leq n} E_i ⨂ 1 ≤ i ≤ n E i 表示。对于每个 C-模 G,∏ i = 1 n E i \prod_{i=1}^n E_i ∏ i = 1 n E i 到 G 的Z \mathbf{Z} Z -多线性映射,其中,对于每个指标 i,满足关系
f ( x 1 , … , x i − 1 , γ x i , x i + 1 , … , x n ) = γ f ( x 1 , … , x n )
f(x_1, \ldots, x_{i-1}, \gamma x_i, x_{i+1}, \ldots, x_n) = \gamma f(x_1, \ldots, x_n)
f ( x 1 , … , x i − 1 , γ x i , x i + 1 , … , x n ) = γ f ( x 1 , … , x n )
对于γ ∈ C \gamma \in \mathbf{C} γ ∈ C 和( x i ) ∈ ∏ i E i (x_i) \in \prod_i E_i ( x i ) ∈ ∏ i E i 则称为C-多线性和形式一个C-模,用L n ( E 1 , … , E n ; G ) \mathscr{L}_n(E_1, \ldots, E_n; G) L n ( E 1 , … , E n ; G ) 表示; 张量积 (34) 的泛性质允许我们定义一个规范的 C 模块同构
L n ( E 1 , … , E n ; G ) → Hom C ( E 1 ⊗ C E 2 ⊗ ⋯ ⊗ C E n , G )
\mathscr{L}_n(E_1, \ldots, E_n; G) \to \operatorname{Hom}_\mathbf{C}(E_1 \otimes_\mathbf{C} E_2 \otimes \cdots \otimes_\mathbf{C} E_n, G)
L n ( E 1 , … , E n ; G ) → Hom C ( E 1 ⊗ C E 2 ⊗ ⋯ ⊗ C E n , G )
它与每个 C-多线性映射 f 和 C-线性映射 g 相关联,使得
f ( x 1 , … , x n ) = g ( x 1 ⊗ x 2 ⊗ ⋯ ⊗ x n ) .
f(x_1, \ldots, x_n) = g(x_1 \otimes x_2 \otimes \cdots \otimes x_n).
f ( x 1 , … , x n ) = g ( x 1 ⊗ x 2 ⊗ ⋯ ⊗ x n ) .
E 1 × ⋯ × E n E_1 \times \cdots \times E_n E 1 × ⋯ × E n 到 C \mathbf{C} C 的 C 多重线性映射也称为 n n n 线性形式。
令( F i ) 1 ≤ i ≤ n (F_i)_{1 \leq i \leq n} ( F i ) 1 ≤ i ≤ n 为另一个系列C模块;对于n个C线性映射u i : E i → F i , u 1 ⊗ u 2 ⊗ ⋯ ⊗ u n u_i : E_i \to F_i, u_1 \otimes u_2 \otimes \cdots \otimes u_n u i : E i → F i , u 1 ⊗ u 2 ⊗ ⋯ ⊗ u n (也表示为⨂ 1 ≤ i ≤ n u i \bigotimes_{1 \leq i \leq n} u_i ⨂ 1 ≤ i ≤ n u i )中的每个系统,是一个C线性映射
E 1 ⊗ C E 2 ⊗ ⋯ ⊗ C E n into F 1 ⊗ C F 2 ⊗ ⋯ ⊗ C F n .
E_1 \otimes_\mathbf{C} E_2 \otimes \cdots \otimes_\mathbf{C} E_n \text{ into } F_1 \otimes_\mathbf{C} F_2 \otimes \cdots \otimes_\mathbf{C} F_n.
E 1 ⊗ C E 2 ⊗ ⋯ ⊗ C E n into F 1 ⊗ C F 2 ⊗ ⋯ ⊗ C F n .
此外,( u 1 , … , u n ) ↦ u 1 ⊗ u 2 ⊗ ⋯ ⊗ u n (u_1, \ldots, u_n) \mapsto u_1 \otimes u_2 \otimes \cdots \otimes u_n ( u 1 , … , u n ) ↦ u 1 ⊗ u 2 ⊗ ⋯ ⊗ u n 是 ∏ i Hom C ( E i , F i ) \prod_i \operatorname{Hom}_\mathbf{C}(E_i, F_i) ∏ i Hom C ( E i , F i ) 的 C 多重线性映射
Hom C ( E 1 ⊗ C E ⊗ ⋯ ⊗ C E n , F 1 ⊗ C F 2 ⊗ ⋯ ⊗ C F n ) .
\operatorname{Hom}_\mathbf{C}(E_1 \otimes_\mathbf{C} E \otimes \cdots \otimes_\mathbf{C} E_n, F_1 \otimes_\mathbf{C} F_2 \otimes \cdots \otimes_\mathbf{C} F_n).
Hom C ( E 1 ⊗ C E ⊗ ⋯ ⊗ C E n , F 1 ⊗ C F 2 ⊗ ⋯ ⊗ C F n ) .
因此,对应规范地到后者映射,一个C线性映射称为规范
Hom C ( E 1 , F 1 ) ⊗ C Hom C ( E 2 , F 2 ) ⊗ ⋯ ⊗ C Hom C ( E n , F n )
\operatorname{Hom}_\mathbf{C}(E_1, F_1) \otimes_\mathbf{C} \operatorname{Hom}_\mathbf{C}(E_2, F_2) \otimes \cdots \otimes_\mathbf{C} \operatorname{Hom}_\mathbf{C}(E_n, F_n)
Hom C ( E 1 , F 1 ) ⊗ C Hom C ( E 2 , F 2 ) ⊗ ⋯ ⊗ C Hom C ( E n , F n )
→ Hom C ( E 1 ⊗ C E 2 ⊗ ⋯ ⊗ C E n , F 1 ⊗ C F 2 ⊗ ⋯ ⊗ C F n )
\to \operatorname{Hom}_\mathbf{C}(E_1 \otimes_\mathbf{C} E_2 \otimes \cdots \otimes_\mathbf{C} E_n, F_1 \otimes_\mathbf{C} F_2 \otimes \cdots \otimes_\mathbf{C} F_n)
→ Hom C ( E 1 ⊗ C E 2 ⊗ ⋯ ⊗ C E n , F 1 ⊗ C F 2 ⊗ ⋯ ⊗ C F n )
将 no. 5 中定义的内容概括为 n = 2 n = 2 n = 2 。
前面看到的通用结合性性质可以在这里特殊化如下。给定N \mathbf{N} N 的区间{ 1 , n } \{1, n\} { 1 , n } 的划分( J k ) 1 ≤ k ≤ m (J_k)_{1 \leq k \leq m} ( J k ) 1 ≤ k ≤ m ,令对于每个k k k ,F k F_k F k 为张量积E i 1 ⊗ C E i 2 ⊗ ⋯ ⊗ C E i r E_{i_1} \otimes_\mathbf{C} E_{i_2} \otimes \cdots \otimes_\mathbf{C} E_{i_r} E i 1 ⊗ C E i 2 ⊗ ⋯ ⊗ C E i r ,其中( i 1 , … , i r ) (i_1, \ldots, i_r) ( i 1 , … , i r ) 为严格递增的序列元素 J k J_k J k 。然后是一个规范的C模块同构(称为“结合性同构”)
F 1 ⊗ C F 2 ⊗ ⋯ ⊗ C F m → E 1 ⊗ C E 2 ⊗ ⋯ ⊗ C E n
F_1 \otimes_C F_2 \otimes \cdots \otimes_C F_m \to E_1 \otimes_C E_2 \otimes \cdots \otimes_C E_n
F 1 ⊗ C F 2 ⊗ ⋯ ⊗ C F m → E 1 ⊗ C E 2 ⊗ ⋯ ⊗ C E n
其中,上面的记号、映射张量积
y 1 ⊗ y 2 ⊗ ⋯ ⊗ y m , where y k = x i 1 ⊗ x i 2 ⊗ ⋯ ⊗ x i r ,
y_1 \otimes y_2 \otimes \cdots \otimes y_m, \quad \text{where } y_k = x_{i_1} \otimes x_{i_2} \otimes \cdots \otimes x_{i_r},
y 1 ⊗ y 2 ⊗ ⋯ ⊗ y m , where y k = x i 1 ⊗ x i 2 ⊗ ⋯ ⊗ x i r ,
到张量积x 1 ⊗ x 2 ⊗ ⋯ ⊗ x n x_1 \otimes x_2 \otimes \cdots \otimes x_n x 1 ⊗ x 2 ⊗ ⋯ ⊗ x n (其中x i ∈ E i x_i \in E_i x i ∈ E i 代表所有i i i )。
特别是,如果π \pi π 是{ 1 , n } \{1, n\} { 1 , n } 的置换,将J k = { π ( k ) } J_k = \{\pi(k)\} J k = { π ( k )} 写成1 ≤ k ≤ n 1 \leq k \leq n 1 ≤ k ≤ n ,我们得到一个规范的(“交换律”)同构
E π ( 1 ) ⊗ C E π ( 2 ) ⊗ ⋯ ⊗ C E π ( n ) → E 1 ⊗ C E 2 ⊗ ⋯ ⊗ C E n
E_{\pi(1)} \otimes_C E_{\pi(2)} \otimes \cdots \otimes_C E_{\pi(n)} \to E_1 \otimes_C E_2 \otimes \cdots \otimes_C E_n
E π ( 1 ) ⊗ C E π ( 2 ) ⊗ ⋯ ⊗ C E π ( n ) → E 1 ⊗ C E 2 ⊗ ⋯ ⊗ C E n
其中映射 x π ( 1 ) ⊗ x π ( 2 ) ⊗ ⋯ ⊗ x π ( n ) x_{\pi(1)} \otimes x_{\pi(2)} \otimes \cdots \otimes x_{\pi(n)} x π ( 1 ) ⊗ x π ( 2 ) ⊗ ⋯ ⊗ x π ( n ) 至 x 1 ⊗ x 2 ⊗ ⋯ ⊗ x n x_1 \otimes x_2 \otimes \cdots \otimes x_n x 1 ⊗ x 2 ⊗ ⋯ ⊗ x n 。我们经常将认同各种张量积其中对应到这些典范同构下的一个另一个。
对于1 ≤ i ≤ n 1 \leq i \leq n 1 ≤ i ≤ n ,假设E i E_i E i 承认基( b λ i ( i ) ) λ i ∈ L i (b^{(i)}_{\lambda_i})_{\lambda_i \in L_i} ( b λ i ( i ) ) λ i ∈ L i ;通过n n n 上的归纳,从no. 7,推论2到命题7,( b λ 1 ( 1 ) ⊗ b λ 2 ( 2 ) ⊗ ⋯ ⊗ b λ n ( n ) ) (b^{(1)}_{\lambda_1} \otimes b^{(2)}_{\lambda_2} \otimes \cdots \otimes b^{(n)}_{\lambda_n}) ( b λ 1 ( 1 ) ⊗ b λ 2 ( 2 ) ⊗ ⋯ ⊗ b λ n ( n ) ) 族,其中( λ 1 , … , λ n ) (\lambda_1, \ldots, \lambda_n) ( λ 1 , … , λ n ) 贯穿∏ 1 ≤ i ≤ n L i \prod_{1 \leq i \leq n} L_i ∏ 1 ≤ i ≤ n L i ,是⨁ 1 ≤ i ≤ n E i \bigoplus_{1 \leq i \leq n} E_i ⨁ 1 ≤ i ≤ n E i 的基,有时称为*有问题的基( b λ 1 ( 1 ) ) (b^{(1)}_{\lambda_1}) ( b λ 1 ( 1 ) ) 中的张量积*。
习题
参见习题为 § 3 。