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§ 6。 模的逆与直极限
在本段中,I将表示非空预购集合,α ≤ β \alpha \leq \beta α ≤ β 预序关系表示I。另外提及除非,其逆和直接系统具有索引集合I。
1. 逆极限模
令( A α , ϕ α β ) (A_\alpha, \phi_{\alpha \beta}) ( A α , ϕ α β ) 为环(I, § 10, no. 1)的逆系,可交换的群(加法写)(I, § 10, no. 1)的( E α , f α β ) (E_\alpha, f_{\alpha \beta}) ( E α , f α β ) 逆系,并假设每个E α E_\alpha E α 都有一个左A α A_\alpha A α 模块结构;此外,假设α ≤ β \alpha \leq \beta α ≤ β ( f α β , ϕ α β ) (f_{\alpha \beta}, \phi_{\alpha \beta}) ( f α β , ϕ α β ) 是E β E_\beta E β 到E α E_\alpha E α (§ 1, no. 13)的二态性,在其他字中
f α β ( λ β x β ) = ϕ α β ( λ β ) f α β ( x β ) ,
f_{\alpha \beta}(\lambda_\beta x_\beta) = \phi_{\alpha \beta}(\lambda_\beta) f_{\alpha \beta}(x_\beta),
f α β ( λ β x β ) = ϕ α β ( λ β ) f α β ( x β ) , 对于 x β ∈ E β x_\beta \in E_\beta x β ∈ E β 、λ β ∈ A β \lambda_\beta \in A_\beta λ β ∈ A β ;那么从I, § 10, no. 2可以得出E = lim ← E α E = \lim \leftarrow E_\alpha E = lim ← E α 比A = lim ← A α A = \lim \leftarrow A_\alpha A = lim ← A α 有左模结构。对于所有α ∈ I \alpha \in I α ∈ I ,令f : E → E α f : E \to E_\alpha f : E → E α 、ϕ α : A → A α \phi_\alpha : A \to A_\alpha ϕ α : A → A α 为典范映射;那么( f α , ϕ α ) (f_\alpha, \phi_\alpha) ( f α , ϕ α ) 是E到E α E_\alpha E α 的二态性。我们可以说,( E α , f α β ) (E_\alpha, f_{\alpha\beta}) ( E α , f α β ) 是左A α A_\alpha A α 模块*的*逆系,而A A A 模块E E E 是它的*逆极限*。
令( E α ′ , f α β ′ ) (E'_\alpha, f'_{\alpha\beta}) ( E α ′ , f α β ′ ) 为左侧A α A_\alpha A α 模块的另一个逆系,对于所有α \alpha α ,令u α : E α ′ → E α u_\alpha : E'_\alpha \to E_\alpha u α : E α ′ → E α 为*A α A_\alpha A α 线性*映射,这些映射形成*逆系*;那么 u = lim u α u = \lim u_\alpha u = lim u α 是 lim E α ′ \lim E'_\alpha lim E α ′ 到 lim E α \lim E_\alpha lim E α 的 A A A -线性 映射。
此外:
令*( E α , f α β ) , ( E α ′ , f α β ′ ) , ( E α ′ ′ , f α β ′ ′ ) (E_\alpha, f_{\alpha\beta}),\ (E'_\alpha, f'_{\alpha\beta}),\ (E''_\alpha, f''_{\alpha\beta}) ( E α , f α β ) , ( E α ′ , f α β ′ ) , ( E α ′′ , f α β ′′ ) *为A α A_\alpha A α -模块中的三个逆系和*( u α ) , ( v α ) (u_\alpha),\ (v_\alpha) ( u α ) , ( v α ) *A α A_\alpha A α -线性映射中的两个逆系,使得序列
引用了 1 · 被以下引用 1 引用了 命题 2, E III § 7
被以下引用 注
0 ⟶ E α ′ → u α E α → v α E α ′ ′
0 \longrightarrow E'_\alpha \xrightarrow{u_\alpha} E_\alpha \xrightarrow{v_\alpha} E''_\alpha
0 ⟶ E α ′ u α E α v α E α ′′
对于所有α \alpha α 都是准确的。 然后,写 u = lim u α , v = lim v α u = \lim u_\alpha,\ v = \lim v_\alpha u = lim u α , v = lim v α ,*序列*
0 ⟶ lim E α ′ → u lim E α → v lim E α ′ ′
0 \longrightarrow \lim E'_\alpha \xrightarrow{u} \lim E_\alpha \xrightarrow{v} \lim E''_\alpha
0 ⟶ lim E α ′ u lim E α v lim E α ′′
准确 。
由于 u α − 1 ( 0 ) = { 0 } u_\alpha^{-1}(0) = \{0\} u α − 1 ( 0 ) = { 0 } 对于所有α \alpha α ,它从集合理论、III, § 7, no. 2、命题 2 得出 u − 1 ( 0 ) = { 0 } u^{-1}(0) = \{0\} u − 1 ( 0 ) = { 0 } ,*因此* u u u 是单射的;进一步地, E α E_\alpha E α *的子集的*u α ( E α ′ ) u_\alpha(E'_\alpha) u α ( E α ′ ) *形式逆系以及因此*u ( lim E α ′ ) = lim u α ( E α ′ ) u(\lim E'_\alpha) = \lim u_\alpha(E'_\alpha) u ( lim E α ′ ) = lim u α ( E α ′ ) 。 作为 u α ( E α ′ ) = v α − 1 ( 0 ) u_\alpha(E'_\alpha) = v_\alpha^{-1}(0) u α ( E α ′ ) = v α − 1 ( 0 ) 通过假设, v − 1 ( 0 ) = lim u α ( E α ′ ) = u ( lim E α ′ ) v^{-1}(0) = \lim u_\alpha(E'_\alpha) = u(\lim E'_\alpha) v − 1 ( 0 ) = lim u α ( E α ′ ) = u ( lim E α ′ ) (*集合理论*,III, § 7, no. 2,命题 2),*完成证明*。
对于A A A *模块中的每个逆系* ( E α , f α β ) (E_\alpha, f_{\alpha \beta}) ( E α , f α β ) 和每个A A A -模块F F F ,*典范映射* u ↦ ( f α ∘ u ) u \mapsto (f_\alpha \circ u) u ↦ ( f α ∘ u ) 是一个Z \mathbf{Z} Z -模块*同构
被以下引用 1 被以下引用 § 6. 。 模的逆与直极限
(2)
l F : Hom A ( F , lim ← E α ) → lim ← Hom A ( F , E α ) .
l_F: \operatorname{Hom}_A(F, \lim_{\leftarrow} E_\alpha) \to \lim_{\leftarrow} \operatorname{Hom}_A(F, E_\alpha).
l F : Hom A ( F , ← lim E α ) → ← lim Hom A ( F , E α ) .
对于每个A A A *-模块同态v : F → F ′ v: F \to F' v : F → F ′ ,
v ˉ α = Hom ( v , 1 E α ) : Hom ( F ′ , E α ) → Hom ( F , E α )
\bar{v}_\alpha = \operatorname{Hom}(v, 1_{E_\alpha}): \operatorname{Hom}(F', E_\alpha) \to \operatorname{Hom}(F, E_\alpha)
v ˉ α = Hom ( v , 1 E α ) : Hom ( F ′ , E α ) → Hom ( F , E α )
Z \mathbf{Z} Z 的形式逆系-线性映射*和图表*
(3)
Hom ( F ′ , lim ← E α ) → l F ′ lim ← Hom ( F ′ , E α ) ↓ Hom ( v , 1 E ) ↓ lim ← v ˉ α Hom ( F , lim ← E α ) → l F lim ← Hom ( F , E α )
\begin{array}{ccc}
\operatorname{Hom}(F', \lim_{\leftarrow} E_\alpha) & \xrightarrow{l_{F'}} & \lim_{\leftarrow} \operatorname{Hom}(F', E_\alpha) \\
\downarrow \operatorname{Hom}(v, 1_E) & & \downarrow \lim_{\leftarrow} \bar{v}_\alpha \\
\operatorname{Hom}(F, \lim_{\leftarrow} E_\alpha) & \xrightarrow{l_F} & \lim_{\leftarrow} \operatorname{Hom}(F, E_\alpha)
\end{array}
Hom ( F ′ , lim ← E α ) ↓ Hom ( v , 1 E ) Hom ( F , lim ← E α ) l F ′ l F lim ← Hom ( F ′ , E α ) ↓ lim ← v ˉ α lim ← Hom ( F , E α )
是可交换的 。
对于所有u ∈ Hom ( F ′ , lim ← E α ) u \in \operatorname{Hom}(F', \lim_{\leftarrow} E_\alpha) u ∈ Hom ( F ′ , lim ← E α ) ,l F ( u ∘ v ) = ( f α ∘ u ∘ v ) l_F(u \circ v) = (f_\alpha \circ u \circ v) l F ( u ∘ v ) = ( f α ∘ u ∘ v ) 乘以定义和交换律,图表(3)紧随定义而来。
2. 直极限模
从此以后 I 被假定为右向。
令( A α , ϕ β α ) (A_\alpha, \phi_{\beta \alpha}) ( A α , ϕ β α ) 为环(I, § 10, no. 3)的直接系统,可交换的群(加法写)(I, § 10, no. 3)的( E α , f β α ) (E_\alpha, f_{\beta \alpha}) ( E α , f β α ) 直接系统,并假设每个E α E_\alpha E α 都有一个*左A α A_\alpha A α *-模块结构;此外,假设对于α ≤ β \alpha \leq \beta α ≤ β ,( f β α , ϕ β α ) (f_{\beta \alpha}, \phi_{\beta \alpha}) ( f β α , ϕ β α ) 是E α E_\alpha E α 到E β E_\beta E β (§ 1, no. 13)的*二态*,在其他字中
(4)
f β α ( λ α x α ) = ϕ β α ( λ α ) f β α ( x α )
f_{\beta \alpha}(\lambda_\alpha x_\alpha) = \phi_{\beta \alpha}(\lambda_\alpha) f_{\beta \alpha}(x_\alpha)
f β α ( λ α x α ) = ϕ β α ( λ α ) f β α ( x α )
对于x α ∈ E α , λ α ∈ A α x_\alpha \in E_\alpha, \lambda_\alpha \in A_\alpha x α ∈ E α , λ α ∈ A α ;那么 E = lim ⟶ E α E = \lim_{\longrightarrow} E_\alpha E = lim ⟶ E α 的 左模 结构超过 A = lim ⟶ A α A = \lim_{\longrightarrow} A_\alpha A = lim ⟶ A α (I, § 10, no. 4)。对于所有α ∈ I \alpha \in I α ∈ I ,令f α : E α → E , ϕ α : A α → A f_\alpha: E_\alpha \to E, \phi_\alpha: A_\alpha \to A f α : E α → E , ϕ α : A α → A 为典范映射;那么( f α , ϕ α ) (f_\alpha, \phi_\alpha) ( f α , ϕ α ) 是E α E_\alpha E α 到E E E 的*二态*。我们可以说( E α , f β α ) (E_\alpha, f_{\beta \alpha}) ( E α , f β α ) 是左A α A_\alpha A α *模块的*直接系统,A A A *模块E E E 是它的*直极限*。
令( E α ′ , f β α ′ ) (E'_\alpha, f'_{\beta \alpha}) ( E α ′ , f β α ′ ) 为左A α A_\alpha A α *模块的另一个直接系统,并且对于所有α \alpha α ,令u α : E α ′ → E α u_\alpha : E'_\alpha \to E_\alpha u α : E α ′ → E α 为A α A_\alpha A α 线性映射,这些映射形成直接系统;那么u = lim → u α u = \lim \to u_\alpha u = lim → u α 是lim → E α ′ \lim \to E'_\alpha lim → E α ′ 到lim → E α \lim \to E_\alpha lim → E α 的A A A 线性映射。
此外:
令*( E α , f β α ) , ( E α ′ , f β α ′ ) , ( E α ′ ′ , f β α ′ ′ ) (E_\alpha, f_{\beta \alpha}), (E'_\alpha, f'_{\beta \alpha}), (E''_\alpha, f''_{\beta \alpha}) ( E α , f β α ) , ( E α ′ , f β α ′ ) , ( E α ′′ , f β α ′′ ) *为*A α A_\alpha A α *-模块中的三个直接系统和*( u α ) , ( v α ) (u_\alpha), (v_\alpha) ( u α ) , ( v α ) **A α A_\alpha A α *中的两个直接系统-线性映射,使得序列
引用了 2 引用了 E III § 7. 逆极限和直极限 , 推论, E III § 7
E α ′ → u α E α → v α E α ′ ′
E'_\alpha \xrightarrow{u_\alpha} E_\alpha \xrightarrow{v_\alpha} E''_\alpha
E α ′ u α E α v α E α ′′
对所有人来说都是准确的 α \alpha α 。 然后,写 u = lim → u α , v = lim → v α u = \lim \to u_\alpha, v = \lim \to v_\alpha u = lim → u α , v = lim → v α ,*序列*
lim → E α ′ → u lim → E α → v lim → E α ′ ′
\lim \to E'_\alpha \xrightarrow{u} \lim \to E_\alpha \xrightarrow{v} \lim \to E''_\alpha
lim → E α ′ u lim → E α v lim → E α ′′
准确。
u ( lim → E α ′ ) = lim → u α ( E α ′ ) u(\lim \to E'_\alpha) = \lim \to u_\alpha(E'_\alpha) u ( lim → E α ′ ) = lim → u α ( E α ′ ) 和 v − 1 ( 0 ) = lim → v α − 1 ( 0 ) v^{-1}(0) = \lim \to v_\alpha^{-1}(0) v − 1 ( 0 ) = lim → v α − 1 ( 0 ) (集合理论,III, § 7, no. 6,命题 7 的推论)。
宽松地说,命题 3 也可以用说表示,*经过到直极限保持精确性*。
让*( E α , f β α ) (E_\alpha, f_{\beta \alpha}) ( E α , f β α ) *成为*A α A_\alpha A α *模块的直接系统,E = lim → E α E = \lim \to E_\alpha E = lim → E α *其直极限和*ϕ α : A α → A \phi_\alpha : A_\alpha \to A ϕ α : A α → A *和*f α : E α → E f_\alpha : E_\alpha \to E f α : E α → E *典范映射对于所有*α ∈ I \alpha \in I α ∈ I 。 如果,对于所有 α ∈ I \alpha \in I α ∈ I 、S α S_\alpha S α 是 E α E_\alpha E α 的生成的系统,*则* S = ⋃ α ∈ I f α ( S α ) S = \bigcup_{\alpha \in I} f_\alpha(S_\alpha) S = ⋃ α ∈ I f α ( S α ) 是 E E E 的生成的系统。
被以下引用 2 被以下引用 推论 , 命题 5
每个x ∈ E x \in E x ∈ E 是形式 f α ( x α ) f_\alpha(x_\alpha) f α ( x α ) 对于一些 α ∈ I \alpha \in I α ∈ I 和一些 x α ∈ E α x_\alpha \in E_\alpha x α ∈ E α 和假设 x = ∑ i λ α ( i ) y α ( i ) x = \sum_i \lambda^{(i)}_\alpha y^{(i)}_\alpha x = ∑ i λ α ( i ) y α ( i ) ,*其中* λ α ( i ) ∈ A α \lambda^{(i)}_\alpha \in A_\alpha λ α ( i ) ∈ A α 和 y α ( i ) ∈ S α y^{(i)}_\alpha \in S_\alpha y α ( i ) ∈ S α ; 写 λ ( i ) = ϕ α ( λ α ( i ) ) \lambda^{(i)} = \phi_\alpha(\lambda^{(i)}_\alpha) λ ( i ) = ϕ α ( λ α ( i ) ) ,y ( i ) = f α ( y α ( i ) ) y^{(i)} = f_\alpha(y^{(i)}_\alpha) y ( i ) = f α ( y α ( i ) ) ,*我们得到*x = ∑ i λ ( i ) y ( i ) x = \sum_i \lambda^{(i)} y^{(i)} x = ∑ i λ ( i ) y ( i ) 。
根据命题 4 的假设和记号,假设对于所有* α ∈ I \alpha \in I α ∈ I ,E α E_\alpha E α 是一个家庭 ( M α λ ) α ∈ L (M^\lambda_\alpha)_{\alpha \in L} ( M α λ ) α ∈ L 的直和 子模(索引集合* L L L 独立于 α \alpha α ) 和那个 f β α ( M α λ ) ⊂ M α λ f_{\beta \alpha}(M^\lambda_\alpha) \subset M^\lambda_\alpha f β α ( M α λ ) ⊂ M α λ 为了 α ≤ β \alpha \leq \beta α ≤ β 和所有 λ ∈ L \lambda \in L λ ∈ L 。 那么 E E E *是子模*M λ = lim → M α λ M^\lambda = \lim \to M^\lambda_\alpha M λ = lim → M α λ ( λ ∈ L ) (\lambda \in L) ( λ ∈ L ) 中的直和。
引用了 2 · 被以下引用 3 引用了 命题 4 , 引理 1, E III § 7
被以下引用 推论, II § 11 , 命题 9, III § 6 , 注, III § 7
从命题 4 可以得出,E E E 是M λ M^\lambda M λ 的和。 令( y λ ) λ ∈ L (y^\lambda)_{\lambda \in L} ( y λ ) λ ∈ L 成为一个家庭,使得 y λ ∈ M λ y^\lambda \in M^\lambda y λ ∈ M λ 对于所有人 λ ∈ L \lambda \in L λ ∈ L 且其支持是有限的,并假设 ∑ λ y λ = 0 \sum_\lambda y^\lambda = 0 ∑ λ y λ = 0 。 根据集合理论,III, § 7, no. 5,引理1,存在 α ∈ I \alpha \in I α ∈ I *和*( x α λ ) α ∈ L (x^\lambda_\alpha)_{\alpha \in L} ( x α λ ) α ∈ L *的有限支撑由……组成*E α E_\alpha E α *的元素*使得*x α λ ∈ M α λ x^\lambda_\alpha \in M^\lambda_\alpha x α λ ∈ M α λ *和* y λ = f α ( x α λ ) y^\lambda = f_\alpha(x^\lambda_\alpha) y λ = f α ( x α λ ) 对于所有人 λ ∈ L \lambda \in L λ ∈ L 。 关系 f α ( ∑ λ ∈ L x α λ ) = 0 f_\alpha \left( \sum_{\lambda \in L} x^\lambda_\alpha \right) = 0 f α ( ∑ λ ∈ L x α λ ) = 0 暗示存在a β ≥ α \beta \geq \alpha β ≥ α 使得 f β α ( ∑ λ ∈ L x α λ ) = 0 f_{\beta \alpha} \left( \sum_{\lambda \in L} x^\lambda_\alpha \right) = 0 f β α ( ∑ λ ∈ L x α λ ) = 0 *(集合理论, III, § 7, no. 5, 引理 1),可写为∑ λ ∈ L x β λ = 0 \sum_{\lambda \in L} x_\beta^\lambda = 0 ∑ λ ∈ L x β λ = 0 ,其中x β λ = f β α ( x α λ ) ∈ M β λ x_\beta^\lambda = f_{\beta \alpha}(x_\alpha^\lambda) \in M_\beta^\lambda x β λ = f β α ( x α λ ) ∈ M β λ 乘假设;因此x β λ = 0 x_\beta^\lambda = 0 x β λ = 0 对于所有λ ∈ L \lambda \in L λ ∈ L ,因此y λ = f β ( x β λ ) = 0 y^\lambda = f_\beta(x_\beta^\lambda) = 0 y λ = f β ( x β λ ) = 0 对于所有λ ∈ L \lambda \in L λ ∈ L ,这证明M λ M^\lambda M λ 的和是直接的。
令*( P α ) (P_\alpha) ( P α ) *为*E α E_\alpha E α *的子集直接系统并且令*P = lim P α → P = \lim \overrightarrow{P_\alpha} P = lim P α 。 如果,对于所有 α ∈ I \alpha \in I α ∈ I 、P α P_\alpha P α 是 E α E_\alpha E α 的免费子集(或基),*则* P P P 是 E E E 的免费子集(或基)。
引用了 2 · 被以下引用 1 引用了 命题 4 , 引理 1, E III § 7
被以下引用 命题 9, III § 4
第二个断言紧随第一个命题4。因此,足以证明如果P α P_\alpha P α 是免费的,则P P P 的不同元素的每个子集{ y ( i ) } 1 ≤ i ≤ n \{ y^{(i)} \}_{1 \leq i \leq n} { y ( i ) } 1 ≤ i ≤ n 由……组成都是免费的。存在α ∈ I \alpha \in I α ∈ I 和元素x α ( i ) ∈ P α x_\alpha^{(i)} \in P_\alpha x α ( i ) ∈ P α ,使得y ( i ) = f α ( x α ( i ) ) y^{(i)} = f_\alpha(x_\alpha^{(i)}) y ( i ) = f α ( x α ( i ) ) 对应1 ≤ i ≤ n 1 \leq i \leq n 1 ≤ i ≤ n (*集合理论*,III, § 7, no. 5,引理1);如果∑ i λ ( i ) y ( i ) = 0 \sum_i \lambda^{(i)} y^{(i)} = 0 ∑ i λ ( i ) y ( i ) = 0 ,可以假设λ ( i ) = ϕ α ( λ α ( i ) ) \lambda^{(i)} = \phi_\alpha(\lambda_\alpha^{(i)}) λ ( i ) = ϕ α ( λ α ( i ) ) 对应1 ≤ i ≤ n 1 \leq i \leq n 1 ≤ i ≤ n ,因此f α ( ∑ i λ β ( i ) x β ( i ) ) = 0 f_\alpha \left( \sum_i \lambda_\beta^{(i)} x_\beta^{(i)} \right) = 0 f α ( ∑ i λ β ( i ) x β ( i ) ) = 0 ;这意味着∑ i λ β ( i ) x β ( i ) = 0 \sum_i \lambda_\beta^{(i)} x_\beta^{(i)} = 0 ∑ i λ β ( i ) x β ( i ) = 0 对于某些β ≥ α \beta \geq \alpha β ≥ α 来说,其中λ β ( i ) = ϕ β α ( λ α ( i ) ) \lambda_\beta^{(i)} = \phi_{\beta \alpha}(\lambda_\alpha^{(i)}) λ β ( i ) = ϕ β α ( λ α ( i ) ) 、x β ( i ) = f β α ( x α ( i ) ) x_\beta^{(i)} = f_{\beta \alpha}(x_\alpha^{(i)}) x β ( i ) = f β α ( x α ( i ) ) 和x β ( i ) x_\beta^{(i)} x β ( i ) 、属于到P β P_\beta P β 并且从y ( i ) = f β ( x β ( i ) ) y^{(i)} = f_\beta(x_\beta^{(i)}) y ( i ) = f β ( x β ( i ) ) 开始是不同的;然后λ β ( i ) = 0 \lambda_\beta^{(i)} = 0 λ β ( i ) = 0 换1 ≤ i ≤ n 1 \leq i \leq n 1 ≤ i ≤ n ,从而
λ ( i ) = ϕ β ( λ β ( i ) ) = 0
\lambda^{(i)} = \phi_\beta(\lambda_\beta^{(i)}) = 0
λ ( i ) = ϕ β ( λ β ( i ) ) = 0 1 ≤ i ≤ n 1 \leq i \leq n 1 ≤ i ≤ n 。
现在假设所有环A α A_\alpha A α 都等于*相同的环*A A A 以及ϕ β α \phi_{\beta \alpha} ϕ β α 到1 A 1_A 1 A ;那么,对于 A A A 模块中的每一个直接系统 ( E α , f β α ) (E_\alpha, f_{\beta \alpha}) ( E α , f β α ) ,E = lim E α → E = \lim \overrightarrow{E_\alpha} E = lim E α 都是一个 A A A 模块。令F F F 为A A A -模,对于所有α \alpha α ,让u α : E α → F u_\alpha : E_\alpha \to F u α : E α → F 为A A A -线性映射,使得( u α ) (u_\alpha) ( u α ) 为映射的直接系统;那么u = lim u α → u = \lim \overrightarrow{u_\alpha} u = lim u α 是E E E 到F F F 的A A A 线性映射。 相反 ,对于每个A A A -线性映射v : lim E α → → F v : \lim \overrightarrow{E_\alpha} \to F v : lim E α → F ,v α = v ∘ f α v_\alpha = v \circ f_\alpha v α = v ∘ f α 族是A A A -线性映射的直接系统,使得v = lim v α → v = \lim \overrightarrow{v_\alpha} v = lim v α 。另一方面,我们注 α ≤ β \alpha \leq \beta α ≤ β 映射
Hom ( f β α , 1 F ) = f ˉ α β : Hom A ( E β , F ) → Hom A ( E α , F )
\operatorname{Hom}(f_{\beta \alpha}, 1_F) = \bar{f}_{\alpha \beta} : \operatorname{Hom}_A(E_\beta, F) \to \operatorname{Hom}_A(E_\alpha, F)
Hom ( f β α , 1 F ) = f ˉ α β : Hom A ( E β , F ) → Hom A ( E α , F ) 是一个
Z \mathbf{Z} Z -模块同态,使得
( Hom A ( E α , F ) , f ˉ α β ) (\operatorname{Hom}_A(E_\alpha, F), \bar{f}_{\alpha \beta}) ( Hom A ( E α , F ) , f ˉ α β ) 是*逆系*
Z \mathbf{Z} Z *-模块*;为
f ˉ α β ( v β ) = v β ∘ f β α \bar{f}_{\alpha \beta}(v_\beta) = v_\beta \circ f_{\beta \alpha} f ˉ α β ( v β ) = v β ∘ f β α ,则上述注可表示为:
对于每个直接系统* ( E α , f β α ) (E_\alpha, f_{\beta \alpha}) ( E α , f β α ) of A A A *-模块和每个* A A A *-模块* F F F ,*典范映射* u ↦ ( u ∘ f α ) u \mapsto (u \circ f_\alpha) u ↦ ( u ∘ f α ) 是一个 Z \mathbf{Z} Z *-模块同构*
d F : Hom A ( lim E α → , F ) → lim ← Hom A ( E α , F ) .
d_F : \operatorname{Hom}_A(\lim \overrightarrow{E_\alpha}, F) \to \lim \leftarrow \operatorname{Hom}_A(E_\alpha, F).
d F : Hom A ( lim E α , F ) → lim ← Hom A ( E α , F ) .
对于每个* A A A *-模块同态* v : F → F ′ v : F \to F' v : F → F ′ ,*该*
v ˉ α = Hom ( 1 E α , v ) : Hom ( E α , F ) → Hom ( E α , F ′ )
\bar{v}_\alpha = \operatorname{Hom}(1_{E_\alpha}, v) : \operatorname{Hom}(E_\alpha, F) \to \operatorname{Hom}(E_\alpha, F')
v ˉ α = Hom ( 1 E α , v ) : Hom ( E α , F ) → Hom ( E α , F ′ )
Z \mathbf{Z} Z 线性映射的形式逆系和图表
Hom ( lim E α , F ) → d F lim Hom ( E α , F ) ↓ Hom ( 1 E , v ) ↓ lim v ‾ α Hom ( lim E α , F ′ ) → d F ′ lim Hom ( E α , F ′ )
\begin{array}{ccc}
\operatorname{Hom}(\lim E_\alpha, F) & \xrightarrow{d_F} & \lim \operatorname{Hom}(E_\alpha, F) \\
\downarrow \operatorname{Hom}(1_E, v) & & \downarrow \lim \overline{v}_\alpha \\
\operatorname{Hom}(\lim E_\alpha, F') & \xrightarrow{d_{F'}} & \lim \operatorname{Hom}(E_\alpha, F')
\end{array}
Hom ( lim E α , F ) ↓ Hom ( 1 E , v ) Hom ( lim E α , F ′ ) d F d F ′ lim Hom ( E α , F ) ↓ lim v α lim Hom ( E α , F ′ )
是可交换的。
对于 u ∈ Hom ( lim E α , F ) u \in \operatorname{Hom}(\lim E_\alpha, F) u ∈ Hom ( lim E α , F ) 、d F ′ ( v ∘ u ) = ( v ∘ u ∘ f α ) d_{F'}(v \circ u) = (v \circ u \circ f_\alpha) d F ′ ( v ∘ u ) = ( v ∘ u ∘ f α ) 、定义和交换律的图表 (6),则紧随定义。
如果* ( E α , f β α ) (E_\alpha, f_{\beta \alpha}) ( E α , f β α ) 是左 A A A *-模块的直接系统,并且* E = lim ⟶ E α E = \lim \longrightarrow E_\alpha E = lim ⟶ E α ,( E α ∗ , t f β α ) (E_\alpha^*, t f_{\beta \alpha}) ( E α ∗ , t f β α ) 是右 A A A *-模块的逆系,并且* lim ← E α ∗ \lim \leftarrow E_\alpha^* lim ← E α ∗ 规范地同构于 E ∗ E^* E ∗ 。
3. 张量积 / 直极限
令 ( A α , ρ β α ) (A_\alpha, \rho_{\beta \alpha}) ( A α , ρ β α ) 为环的直接系统,( E α , f β α ) (E_\alpha, f_{\beta \alpha}) ( E α , f β α ) (分别为 ( F α , g β α ) (F_\alpha, g_{\beta \alpha}) ( F α , g β α ) )为右(分别为左)A α A_\alpha A α *-模块的直接系统。对于α ≤ β \alpha \leq \beta α ≤ β ,有一个Z \mathbf{Z} Z *-模块同态*
f β α ⊗ g β α : E α ⊗ A α F α → ( E β ) [ A α ] ⊗ A α ( F β ) [ A α ]
f_{\beta \alpha} \otimes g_{\beta \alpha}: E_\alpha \otimes_{A_\alpha} F_\alpha \to (E_\beta)_{[A_\alpha]} \otimes_{A_\alpha} (F_\beta)_{[A_\alpha]}
f β α ⊗ g β α : E α ⊗ A α F α → ( E β ) [ A α ] ⊗ A α ( F β ) [ A α ]
另一方面,有一个规范的 Z \mathbf{Z} Z *-模块同态*
( E β ) [ A α ] ⊗ A α ( F β ) [ A α ] → E β ⊗ A β F β
(E_\beta)_{[A_\alpha]} \otimes_{A_\alpha} (F_\beta)_{[A_\alpha]} \to E_\beta \otimes_{A_\beta} F_\beta
( E β ) [ A α ] ⊗ A α ( F β ) [ A α ] → E β ⊗ A β F β
相应的至环同态ρ β α \rho_{\beta \alpha} ρ β α (§ 3 § 3 §3 、no. 3、命题2); 从而通过合成,我们得到一个Z \mathbf{Z} Z *-模块同态*
h β α : E α ⊗ A α F α → E β ⊗ A β F β
h_{\beta \alpha}: E_\alpha \otimes_{A_\alpha} F_\alpha \to E_\beta \otimes_{A_\beta} F_\beta
h β α : E α ⊗ A α F α → E β ⊗ A β F β
其中映射张量积x α ⊗ y α x_\alpha \otimes y_\alpha x α ⊗ y α 至f β α ( x α ) ⊗ g β α ( y α ) f_{\beta \alpha}(x_\alpha) \otimes g_{\beta \alpha}(y_\alpha) f β α ( x α ) ⊗ g β α ( y α ) 。显然
( E α ⊗ A α F α , h β α )
(E_\alpha \otimes_{A_\alpha} F_\alpha, h_{\beta \alpha})
( E α ⊗ A α F α , h β α )
是 直接系统 个 Z \mathbf{Z} Z * 个模块。让*A = lim ⟶ A α A = \lim \longrightarrow A_\alpha A = lim ⟶ A α ,E = lim ⟶ E α E = \lim \longrightarrow E_\alpha E = lim ⟶ E α ,F = lim ⟶ F α F = \lim \longrightarrow F_\alpha F = lim ⟶ F α *和*
设ρ α : A α → A , f α : E α → E , g α : F α → F \rho_\alpha : A_\alpha \to A, f_\alpha : E_\alpha \to E, g_\alpha : F_\alpha \to F ρ α : A α → A , f α : E α → E , g α : F α → F 为典范映射。如上,定义了一个Z \mathbf{Z} Z -线性映射π α : E α ⊗ A α F α → E ⊗ A F \pi_\alpha : E_\alpha \otimes_{A_\alpha} F_\alpha \to E \otimes_A F π α : E α ⊗ A α F α → E ⊗ A F ,其中映射张量积x α ⊗ y α x_\alpha \otimes y_\alpha x α ⊗ y α 到f α ( x α ) ⊗ g α ( y α ) f_\alpha(x_\alpha) \otimes g_\alpha(y_\alpha) f α ( x α ) ⊗ g α ( y α ) ,映射形式直接系统为直接的。这样我们就得到了Z \mathbf{Z} Z -线性映射
π = lim π α : lim ( E α ⊗ A α F α ) → E ⊗ A F .
\pi = \lim \pi_\alpha : \lim (E_\alpha \otimes_{A_\alpha} F_\alpha) \to E \otimes_A F.
π = lim π α : lim ( E α ⊗ A α F α ) → E ⊗ A F .
Z \mathbf{Z} Z -线性映射 (7) 是双射的。
引用了 3 · 被以下引用 8 引用了 命题 10, E III § 7 , 引理 1, E III § 7 , 命题 1, II § 3
被以下引用 命题 2, AC I § 2 , AC II § 2. 环和模分数 , 推论 2 , 推论 3 , 命题 26, II § 7 , 命题 4, III § 4 , 命题 6, III § 5 , 命题 3, V § 15
我们集合P = lim ( E α ⊗ A α F α ) P = \lim (E_\alpha \otimes_{A_\alpha} F_\alpha) P = lim ( E α ⊗ A α F α ) ,并且对于所有α ∈ I \alpha \in I α ∈ I ,令h α : E α ⊗ A α F α → P h_\alpha : E_\alpha \otimes_{A_\alpha} F_\alpha \to P h α : E α ⊗ A α F α → P 为典范映射。另一方面,对于所有 α ∈ I \alpha \in I α ∈ I ,让
t α : E α × F α → E α ⊗ A α F α
t_\alpha : E_\alpha \times F_\alpha \to E_\alpha \otimes_{A_\alpha} F_\alpha
t α : E α × F α → E α ⊗ A α F α 是规范的
Z \mathbf{Z} Z -双线性映射;对于
α ≤ β \alpha \leq \beta α ≤ β ,
t β ( f β α ( x α ) , g β α ( y α ) ) = f β α ( x α ) ⊗ g β α ( y α ) = h β α ( t α ( x α , y α ) )
t_\beta(f_{\beta \alpha}(x_\alpha), g_{\beta \alpha}(y_\alpha)) = f_{\beta \alpha}(x_\alpha) \otimes g_{\beta \alpha}(y_\alpha) = h_{\beta \alpha}(t_\alpha(x_\alpha, y_\alpha))
t β ( f β α ( x α ) , g β α ( y α )) = f β α ( x α ) ⊗ g β α ( y α ) = h β α ( t α ( x α , y α )) 因此
( t α ) (t_\alpha) ( t α ) 是映射的直接系统。将
lim ( E α × F α ) \lim (E_\alpha \times F_\alpha) lim ( E α × F α ) 与
E × F E \times F E × F (*集合理论*,III, § 7, no. 7,命题10)进行规范地识别,我们推导出映射
t = lim t α : E × F → P t = \lim t_\alpha : E \times F \to P t = lim t α : E × F → P ,使得
t ( f α ( x α ) , g α ( y α ) ) = h α ( t α ( x α , y α ) ) = h α ( x α ⊗ y α ) .
t(f_\alpha(x_\alpha), g_\alpha(y_\alpha)) = h_\alpha(t_\alpha(x_\alpha, y_\alpha)) = h_\alpha(x_\alpha \otimes y_\alpha).
t ( f α ( x α ) , g α ( y α )) = h α ( t α ( x α , y α )) = h α ( x α ⊗ y α ) . 考虑*集合理论*、III, § 7, no. 5、引理1,立即看出
t t t 是
Z \mathbf{Z} Z 双线性;此外,对于
x ∈ E , y ∈ F , λ ∈ A x \in E, y \in F, \lambda \in A x ∈ E , y ∈ F , λ ∈ A ,存在
α ∈ I \alpha \in I α ∈ I 使得
x = f α ( x α ) , y = g α ( y α ) , λ = ρ α ( λ α ) x = f_\alpha(x_\alpha), y = g_\alpha(y_\alpha), \lambda = \rho_\alpha(\lambda_\alpha) x = f α ( x α ) , y = g α ( y α ) , λ = ρ α ( λ α ) 与
λ α ∈ A α , x α ∈ E α , y α ∈ F α \lambda_\alpha \in A_\alpha, x_\alpha \in E_\alpha, y_\alpha \in F_\alpha λ α ∈ A α , x α ∈ E α , y α ∈ F α (*集合理论*,III, § 3, no. 7,引理1); 从而
t ( x λ , y ) = h α ( ( x α λ α ) ⊗ y α ) = h α ( x α ⊗ ( λ α y α ) ) = t ( x , λ y ) .
t(x \lambda, y) = h_\alpha((x_\alpha \lambda_\alpha) \otimes y_\alpha) = h_\alpha(x_\alpha \otimes (\lambda_\alpha y_\alpha)) = t(x, \lambda y).
t ( x λ , y ) = h α (( x α λ α ) ⊗ y α ) = h α ( x α ⊗ ( λ α y α )) = t ( x , λ y ) . 因此,存在且仅有一个
Z \mathbf{Z} Z -线性映射
π ′ : E ⊗ A F → P \pi' : E \otimes_A F \to P π ′ : E ⊗ A F → P ,使得
π ′ ( x ⊗ y ) = t ( x , y ) \pi'(x \otimes y) = t(x, y) π ′ ( x ⊗ y ) = t ( x , y ) (§ 3, no. 1, 命题 1)。此外,通过定义
π ′ ( π ( h α ( x α ⊗ y α ) ) ) = π ′ ( f α ( x α ) ⊗ g α ( y α ) ) = h α ( x α ⊗ y α )
\pi'(\pi(h_\alpha(x_\alpha \otimes y_\alpha))) = \pi'(f_\alpha(x_\alpha) \otimes g_\alpha(y_\alpha)) = h_\alpha(x_\alpha \otimes y_\alpha)
π ′ ( π ( h α ( x α ⊗ y α ))) = π ′ ( f α ( x α ) ⊗ g α ( y α )) = h α ( x α ⊗ y α ) π ( π ′ ( f α ( x α ) ⊗ g α ( y α ) ) ) = π ( h α ( x α ⊗ y α ) ) = f α ( x α ) ⊗ g α ( y α )
\pi(\pi'(f_\alpha(x_\alpha) \otimes g_\alpha(y_\alpha))) = \pi(h_\alpha(x_\alpha \otimes y_\alpha)) = f_\alpha(x_\alpha) \otimes g_\alpha(y_\alpha)
π ( π ′ ( f α ( x α ) ⊗ g α ( y α ))) = π ( h α ( x α ⊗ y α )) = f α ( x α ) ⊗ g α ( y α ) 并且作为形式
f α ( x α ) ⊗ g α ( y α ) f_\alpha(x_\alpha) \otimes g_\alpha(y_\alpha) f α ( x α ) ⊗ g α ( y α ) (分别为
h α ( x α ⊗ y α ) h_\alpha(x_\alpha \otimes y_\alpha) h α ( x α ⊗ y α ) )生成的元素,
Z \mathbf{Z} Z -模块
E ⊗ A F E \otimes_A F E ⊗ A F (分别为
P P P )、
π ′ ∘ π \pi' \circ \pi π ′ ∘ π 和
π ∘ π ′ \pi \circ \pi' π ∘ π ′ 为恒等映射。
宽松地说,命题 7 可以用说来表示,*张量积与直极限*可交换,并且通常通过同构π \pi π 来标识(7)的两侧。
令*( E α ′ , f β α ′ ) (E'_\alpha, f'_{\beta \alpha}) ( E α ′ , f β α ′ ) (或( F α ′ , g α β ′ ) (F'_\alpha, g'_{\alpha \beta}) ( F α ′ , g α β ′ ) )*为右*(或*左*)的另一个直接系统*A α A_\alpha A α *-*模;对于所有* α ∈ I \alpha \in I α ∈ I ,*让* u α : E α → E α ′ u_\alpha : E_\alpha \to E'_\alpha u α : E α → E α ′ (或v α : F α → F α ′ v_\alpha : F_\alpha \to F'_\alpha v α : F α → F α ′ )*成为
A α A_\alpha A α -线性映射,使得( u α ) (u_\alpha) ( u α ) (分别为( v α ) (v_\alpha) ( v α ) )为直接系统。那么( u α ⊕ v α ) (u_\alpha \oplus v_\alpha) ( u α ⊕ v α ) 是Z \mathbf{Z} Z 线性映射的直接系统和图表
lim ( E α ⊗ A α F α ) ⟶ ( lim E α ) ⊗ A ( lim F α ) ↓ ↓ lim ( u α ⊗ v α ) ( lim u α ) ⊗ ( lim v α ) lim ( E α ′ ⊗ A α F α ′ ) ⟶ ( lim E α ′ ) ⊗ A ( lim F α ′ )
\begin{array}{ccc}
\lim(E_\alpha \otimes_{A_\alpha} F_\alpha) & \longrightarrow & (\lim E_\alpha) \otimes_A (\lim F_\alpha) \\
\downarrow & & \downarrow \\
\lim(u_\alpha \otimes v_\alpha) & & (\lim u_\alpha) \otimes (\lim v_\alpha) \\
\lim(E'_\alpha \otimes_{A_\alpha} F'_\alpha) & \longrightarrow & (\lim E'_\alpha) \otimes_A (\lim F'_\alpha)
\end{array}
lim ( E α ⊗ A α F α ) ↓ lim ( u α ⊗ v α ) lim ( E α ′ ⊗ A α F α ′ ) ⟶ ⟶ ( lim E α ) ⊗ A ( lim F α ) ↓ ( lim u α ) ⊗ ( lim v α ) ( lim E α ′ ) ⊗ A ( lim F α ′ )
是可交换的。
验证为直接的。
令( A α ′ , ρ β α ′ ) (A'_\alpha, \rho'_{\beta\alpha}) ( A α ′ , ρ β α ′ ) 为环的另一个直接系统,并假设每个E α E_\alpha E α 是( A α ′ , A α ) (A'_\alpha, A_\alpha) ( A α ′ , A α ) 双模,f β α f_{\beta\alpha} f β α 对于α ≤ β \alpha \leq \beta α ≤ β 是( A α ′ , A α ) (A'_\alpha, A_\alpha) ( A α ′ , A α ) 线性。那么,如果我们写 A ′ = lim A α ′ A' = \lim A'_\alpha A ′ = lim A α ′ ,则根据推论 1,同构 (7) 相对于两侧左侧的 A ′ A' A ′ 模块结构是*线性的。这可以立即推广到任意多模块。
特别是,如果A α A_\alpha A α 是*可交换的*,则A = lim A α A = \lim A_\alpha A = lim A α 是可交换的并且同构(7)是*A-模同构*。
设*( E α , f β α ) (E_\alpha, f_{\beta\alpha}) ( E α , f β α ) *为右*A α A_\alpha A α *-模块的直接系统,并让*E α ′ = E α ⊗ A α A E'_\alpha = E_\alpha \otimes_{A_\alpha} A E α ′ = E α ⊗ A α A *为通过典范同态*ρ α : A α → A \rho_\alpha : A_\alpha \to A ρ α : A α → A 将标量的环扩展到*A = lim A α A = \lim A_\alpha A = lim A α *所获得的*A A A *-模块。 那么 ( E α ′ , f β α ⊗ 1 A ) (E'_\alpha, f_{\beta\alpha} \otimes 1_A) ( E α ′ , f β α ⊗ 1 A ) 是右 A A A *模块的直接系统,*其直极限规范地同构于* lim E α \lim E_\alpha lim E α 。
引用了 1 引用了 命题 7
它足以满足应用命题 7,其中F α F_\alpha F α 环A A A 通过ρ α \rho_\alpha ρ α 被视为( A α , A ) (A_\alpha, A) ( A α , A ) 双模。
设*A A A *为环,右*A A A *-模块和*F F F *左*A A A *-模块的*( E α , f β α ) (E_\alpha, f_{\beta\alpha}) ( E α , f β α ) *直接系统。 那么 Z \mathbf{Z} Z *-模块* lim ( E α ⊗ A F ) \lim (E_\alpha \otimes_A F) lim ( E α ⊗ A F ) 和 ( lim E α ) ⊗ A F (\lim E_\alpha) \otimes_A F ( lim E α ) ⊗ A F 是规范同构的 。
引用了 1 引用了 命题 7
对于命题 7 中的所有α ∈ I \alpha \in I α ∈ I ,取A α = A A_\alpha = A A α = A 和F α = F F_\alpha = F F α = F 就足够了。
特别是,如果 ρ : A → B \rho : A \to B ρ : A → B 是环同态,则 lim ρ ∗ ( E α ) \lim \rho^*(E_\alpha) lim ρ ∗ ( E α ) 和 ρ ∗ ( lim E α ) \rho^*(\lim E_\alpha) ρ ∗ ( lim E α ) 是规范同构的。
设* M M M 为右 A A A *-模,N N N 左 A A A *-模,( x i ) 1 ≤ i ≤ n (x_i)_{1 \leq i \leq n} ( x i ) 1 ≤ i ≤ n 元素的族 M M M ,( y i ) 1 ≤ i ≤ n (y_i)_{1 \leq i \leq n} ( y i ) 1 ≤ i ≤ n 元素的族 N N N ,*使得*∑ i ( x i ⊗ y i ) = 0 \sum_i (x_i \otimes y_i) = 0 ∑ i ( x i ⊗ y i ) = 0 *在*M ⊗ A N M \otimes_A N M ⊗ A N 。 然后存在一个有限生成的子模 M 1 M_1 M 1 (分别为 N 1 N_1 N 1 ) M M M (分别为 N N N )包含 x i x_i x i (分别为 y i y_i y i )*并且这样* ∑ i ( x i ⊗ y i ) = 0 \sum_i (x_i \otimes y_i) = 0 ∑ i ( x i ⊗ y i ) = 0 *在*M 1 ⊗ A N 1 M_1 \otimes_A N_1 M 1 ⊗ A N 1 。
M M M (分别N N N )被规范地等同于其有限生成的子模包含和x i x_i x i (分别y i y_i y i )的右有向族的直极限,并且足以应用*集合理论, III, § 7, no. 5, 引理 1.
引用了 1 · 被以下引用 1 引用了 引理 1, E III § 7
被以下引用 命题 4, AC II § 2
习题
参见习题为 § 6 。