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§ 5。 张量代数、张量
1. 定义张量代数模
设 A 为交换环,M 为 A-模。对于每个整数n ⩾ 0 n \geqslant 0 n ⩾ 0 ,n n n 模的A-模张量积等于M(也称为M的第n个张量幂*)由⨂ n M \bigotimes^n M ⨂ n M 或M ⊗ n M^{\otimes n} M ⊗ n 表示,或T n ( M ) T^n(M) T n ( M ) 、或T A n ( M ) T^n_A(M) T A n ( M ) 、或T e n s n ( M ) \mathrm{Tens}^n(M) Tens n ( M ) ;然后T 1 ( M ) = M T^1(M) = M T 1 ( M ) = M ;我们也写T 0 ( M ) = A T^0(M) = A T 0 ( M ) = A 。 A-模 直和 ⨁ n ⩾ 0 T n ( M ) \bigoplus_{n \geqslant 0} T^n(M) ⨁ n ⩾ 0 T n ( M ) 用T ( M ) T(M) T ( M ) 或T e n s ( M ) \mathrm{Tens}(M) Tens ( M ) 表示。我们将在T ( M ) T(M) T ( M ) 上对型N \mathbf{N} N 进行定义分级A-代数结构,通过定义整数p ⩾ 0 , q ⩾ 0 p \geqslant 0, q \geqslant 0 p ⩾ 0 , q ⩾ 0 、A-线性映射的每个有序对
m p q : T p ( M ) ⊗ A T q ( M ) → T p + q ( M )
m_{pq} : T^p(M) \otimes_A T^q(M) \to T^{p+q}(M)
m pq : T p ( M ) ⊗ A T q ( M ) → T p + q ( M ) (§ 3 § 3 §3 、no. 1、*注*)。对于 p > 0 p > 0 p > 0 和 q > 0 q > 0 q > 0 ,m p q m_{pq} m pq 为结合性同构(II、§ 3 § 3 §3 、no. 9),当 p = 0 p = 0 p = 0 (或 q = 0 q = 0 q = 0 )时,m 0 , q m_{0,q} m 0 , q 为A ⊗ A T q ( M ) A \otimes_A T^q(M) A ⊗ A T q ( M ) 的典范同构到T q ( M ) T^q(M) T q ( M ) (m p , 0 m_{p,0} m p , 0 是T p ( M ) ⊗ A A T^p(M) \otimes_A A T p ( M ) ⊗ A A 的典范同构到T p ( M ) T^p(M) T p ( M ) (II、§ 3 § 3 §3 、no. 4、命题4))。然后,对于x i ∈ M x_i \in M x i ∈ M ,α ∈ A \alpha \in A α ∈ A , ( x 1 ⊗ ⋯ ⊗ x p ) ⋅ ( x p + 1 ⊗ ⋯ ⊗ x p + q ) = x 1 ⊗ ⋯ ⊗ x p ⊗ x p + 1 ⊗ ⋯ ⊗ x p + q α ⋅ ( x 1 ⊗ ⋯ ⊗ x p ) = α ( x 1 ⊗ ⋯ ⊗ x p ) .
\begin{align}
(x_1 \otimes \cdots \otimes x_p) \cdot (x_{p+1} \otimes \cdots \otimes x_{p+q}) &= x_1 \otimes \cdots \otimes x_p \otimes x_{p+1} \otimes \cdots \otimes x_{p+q} \\
\alpha \cdot (x_1 \otimes \cdots \otimes x_p) &= \alpha(x_1 \otimes \cdots \otimes x_p).
\end{align}
( x 1 ⊗ ⋯ ⊗ x p ) ⋅ ( x p + 1 ⊗ ⋯ ⊗ x p + q ) α ⋅ ( x 1 ⊗ ⋯ ⊗ x p ) = x 1 ⊗ ⋯ ⊗ x p ⊗ x p + 1 ⊗ ⋯ ⊗ x p + q = α ( x 1 ⊗ ⋯ ⊗ x p ) . 因此在 T ( M ) T(M) T ( M ) 上定义的乘法是直接的,它是*结合的*,并且承认为 A = T 0 ( M ) A = T^0(M) A = T 0 ( M ) 的单位元单位元 1。
对于M M M 中超过交换环A A A 、张量代数的每个模M M M ,用T ( M ) T(M) T ( M ) 、或T e n s ( M ) \mathrm{Tens}(M) Tens ( M ) 、或T A ( M ) T_A(M) T A ( M ) 表示,有代数 ⨁ n ≥ 0 T n ( M ) \bigoplus_{n \geq 0} T^n(M) ⨁ n ≥ 0 T n ( M ) 与 (1) 中定义的乘法。 典范嵌入 ϕ : T 1 ( M ) → T ( M ) \phi : T^1(M) \to T(M) ϕ : T 1 ( M ) → T ( M ) (II, § 1, no. 12)(也用ϕ M \phi_M ϕ M 表示)被称为M M M 的典范嵌入到T ( M ) T(M) T ( M ) 。
引用了 1 引用了 II § 1. 。 模
在其他字中,( T ( M ) , ϕ ) (T(M), \phi) ( T ( M ) , ϕ ) 是普遍映射问题的解(集合理论,IV, § 3, no. 1),其中Σ \Sigma Σ 是A A A -代数结构的类, α \alpha α -映射是从模M M M 到A A A -代数的A A A -线性映射。请注意,这里不存在 T ( M ) T(M) T ( M ) 毕业的问题。
For every finite family ( x i ) 1 ≤ i ≤ n (x_i)_{1 \leq i \leq n} ( x i ) 1 ≤ i ≤ n of n n n elements of M M M , by definition of the product in T ( M ) T(M) T ( M ) , x 1 ⊗ x 2 ⊗ ⋯ ⊗ x n = ϕ ( x 1 ) ϕ ( x 2 ) … ϕ ( x n ) x_1 \otimes x_2 \otimes \cdots \otimes x_n = \phi(x_1)\phi(x_2)\ldots\phi(x_n) x 1 ⊗ x 2 ⊗ ⋯ ⊗ x n = ϕ ( x 1 ) ϕ ( x 2 ) … ϕ ( x n ) ; then necessarily g ( x 1 ⊗ x 2 ⊗ ⋯ ⊗ x n ) = f ( x 1 ) f ( x 2 ) … f ( x n ) g(x_1 \otimes x_2 \otimes \cdots \otimes x_n) = f(x_1)f(x_2)\ldots f(x_n) g ( x 1 ⊗ x 2 ⊗ ⋯ ⊗ x n ) = f ( x 1 ) f ( x 2 ) … f ( x n ) for n ≥ 1 n \geq 1 n ≥ 1 and g ( α ) = α e g(\alpha) = \alpha e g ( α ) = α e (if e e e is the unit element of E E E ) for α ∈ A \alpha \in A α ∈ A , which proves the uniqueness of g g g . Conversely, note that, for all n > 0 n > 0 n > 0 , the mapping
( x 1 , … , x n ) ↦ f ( x 1 ) f ( x 2 ) … f ( x n )
(x_1, \ldots, x_n) \mapsto f(x_1)f(x_2)\ldots f(x_n)
( x 1 , … , x n ) ↦ f ( x 1 ) f ( x 2 ) … f ( x n ) of
M n M^n M n into
E E E is
A A A -multilinear; hence there corresponds to it an
A A A -linear mapping
g n : T n ( M ) → E g_n : T^n(M) \to E g n : T n ( M ) → E such that
g ( x 1 ⊗ x 2 ⊗ ⋯ ⊗ x n ) = f ( x 1 ) f ( x 2 ) … f ( x n ) .
g(x_1 \otimes x_2 \otimes \cdots \otimes x_n) = f(x_1)f(x_2)\ldots f(x_n).
g ( x 1 ⊗ x 2 ⊗ ⋯ ⊗ x n ) = f ( x 1 ) f ( x 2 ) … f ( x n ) . Also we define the mapping
g 0 : T 0 ( M ) → E g_0 : T^0(M) \to E g 0 : T 0 ( M ) → E as equal to
η E \eta_E η E (
§ 1 § 1 §1 , no. 3), in other words
g 0 ( α ) = α e g_0(\alpha) = \alpha e g 0 ( α ) = α e for
α ∈ A \alpha \in A α ∈ A . 令
g g g 为
T ( M ) T(M) T ( M ) 到
E E E 的唯一
A A A 线性映射,其限制到
T n ( M ) T^n(M) T n ( M ) 为
g n g_n g n (
n ≥ 0 n \geq 0 n ≥ 0 );
g ∘ ϕ = g 1 = f g \circ \phi = g_1 = f g ∘ ϕ = g 1 = f 就是直接的,还有待验证
g g g 是
A A A 代数同态。 通过构造
g ( 1 ) = e g(1) = e g ( 1 ) = e 并且通过线性足以表明
g ( u v ) = g ( u ) g ( v ) g(uv) = g(u)g(v) g ( uv ) = g ( u ) g ( v ) 对于
u ∈ T p ( M ) u \in T^p(M) u ∈ T p ( M ) 和
v ∈ T q ( M ) v \in T^q(M) v ∈ T q ( M ) (
p > 0 , q > 0 p > 0, q > 0 p > 0 , q > 0 );现在从公式 (1) 和 (2) 可以得出,当
u = x 1 ⊗ x 2 ⊗ ⋯ ⊗ x p u = x_1 \otimes x_2 \otimes \cdots \otimes x_p u = x 1 ⊗ x 2 ⊗ ⋯ ⊗ x p 和
v ∈ x p + 1 ⊗ ⋯ ⊗ x p + q v \in x_{p+1} \otimes \cdots \otimes x_{p+q} v ∈ x p + 1 ⊗ ⋯ ⊗ x p + q (其中
x i x_i x i 属于到
E E E )时,关系为真。 因此,对于
u ∈ T p ( M ) u \in T^p(M) u ∈ T p ( M ) 和
v ∈ T q ( M ) v \in T^q(M) v ∈ T q ( M ) 来说,线性关系成立。
2. 张量代数的函数性质
A-线性映射。存在且仅有一个 A-代数同态
u ′ : T ( M ) → T ( N )
u': \mathbf{T}(M) \to \mathbf{T}(N)
u ′ : T ( M ) → T ( N )
这样图表
M → u N ↓ ϕ M ↓ ϕ N T ( M ) → u ′ T ( N )
\begin{array}{ccc}
M & \xrightarrow{u} & N \\
\downarrow \phi_M & & \downarrow \phi_N \\
\mathbf{T}(M) & \xrightarrow{u'} & \mathbf{T}(N)
\end{array}
M ↓ ϕ M T ( M ) u u ′ N ↓ ϕ N T ( N )
是可交换的。此外,u ′ u' u ′ 是分级的代数同态。
u ′ u' u ′ 的存在性和唯一性从no. 1、命题1出发,应用于代数T ( N ) \mathbf{T}(N) T ( N ) 和线性映射ϕ N ∘ u : M → T ( N ) \phi_N \circ u : M \to \mathbf{T}(N) ϕ N ∘ u : M → T ( N ) ;作为
u ( M ) ⊂ T 1 ( N ) = N ,
u(M) \subset \mathbf{T}^1(N) = N,
u ( M ) ⊂ T 1 ( N ) = N ,
事实上,u ′ u' u ′ 是分级的代数同态,是从 no. 1 的注得出的。
命题 2 中的同态 u ′ u' u ′ 今后将用T ( u ) \mathbf{T}(u) T ( u ) 表示。如果 P 为 A-模且 v : N → P v : N \to P v : N → P A-线性映射,则
T ( v ∘ u ) = T ( v ) ∘ T ( u )
\mathbf{T}(v \circ u) = \mathbf{T}(v) \circ \mathbf{T}(u)
T ( v ∘ u ) = T ( v ) ∘ T ( u )
对于 T ( v ) ∘ T ( u ) \mathbf{T}(v) \circ \mathbf{T}(u) T ( v ) ∘ T ( u ) 是代数同态渲染可交换图表
M → v ∘ u P ↓ ϕ M ↓ ϕ P T ( M ) → T ( v ) ∘ T ( u ) T ( P )
\begin{array}{ccc}
M & \xrightarrow{v \circ u} & P \\
\downarrow \phi_M & & \downarrow \phi_P \\
\mathbf{T}(M) & \xrightarrow{\mathbf{T}(v) \circ \mathbf{T}(u)} & \mathbf{T}(P)
\end{array}
M ↓ ϕ M T ( M ) v ∘ u T ( v ) ∘ T ( u ) P ↓ ϕ P T ( P )
T ( u ) \mathbf{T}(u) T ( u ) 是有时,称为 u u u 到 T ( M ) \mathbf{T}(M) T ( M ) 的规范扩张(其中包含 M = T 1 ( M ) M = \mathbf{T}^1(M) M = T 1 ( M ) )。 注限制 T n ( u ) : T n ( M ) → T n ( N ) \mathbf{T}^n(u) : \mathbf{T}^n(M) \to \mathbf{T}^n(N) T n ( u ) : T n ( M ) → T n ( N ) 只是线性映射 u ⊗ n = u ⊗ u ⊗ ⋯ ⊗ u u^{\otimes n} = u \otimes u \otimes \cdots \otimes u u ⊗ n = u ⊗ u ⊗ ⋯ ⊗ u (n 次),对于
T n ( u ) ( x 1 ⊗ ⋯ ⊗ x n ) = u ( x 1 ) ⊗ ⋯ ⊗ u ( x n )
\mathbf{T}^n(u)(x_1 \otimes \cdots \otimes x_n) = u(x_1) \otimes \cdots \otimes u(x_n)
T n ( u ) ( x 1 ⊗ ⋯ ⊗ x n ) = u ( x 1 ) ⊗ ⋯ ⊗ u ( x n )
因为T ( u ) \mathbf{T}(u) T ( u ) 是代数同态和T 1 ( u ) = u \mathbf{T}^1(u) = u T 1 ( u ) = u ; 限制T 0 ( u ) \mathbf{T}^0(u) T 0 ( u ) 到A是恒等映射。 T n ( u ) \mathbf{T}^n(u) T n ( u ) 称为u u u 的第n n n 第张量幂。
如果u : M → N u : M \to N u : M → N 是满射A-线性映射,则同态T ( u ) : T ( M ) → T ( N ) \mathbf{T}(u) : \mathbf{T}(M) \to \mathbf{T}(N) T ( u ) : T ( M ) → T ( N ) 是满射,其核是由u u u 的核P ⊂ M ⊂ T ( M ) P \subset M \subset \mathbf{T}(M) P ⊂ M ⊂ T ( M ) 生成的T ( M ) \mathbf{T}(M) T ( M ) 的两侧理想。
引用了 3 · 被以下引用 2 引用了 命题 6, II § 3 , 习题 1, § 5 , 命题 15, II § 1
被以下引用 命题 4 , 命题 4, III § 6
T 0 ( u ) : T 0 ( M ) → T 0 ( N ) \mathbf{T}^0(u) : \mathbf{T}^0(M) \to \mathbf{T}^0(N) T 0 ( u ) : T 0 ( M ) → T 0 ( N ) 是双射且对于每个整数 n > 0 n > 0 n > 0 ,
T n ( u ) : T n ( M ) → T n ( N )
\mathbf{T}^n(u) : \mathbf{T}^n(M) \to \mathbf{T}^n(N)
T n ( u ) : T n ( M ) → T n ( N )
是满射的,如归纳在 n n n 上使用 II, § 3, no. 6、命题 6 所见;后者命题还通过n n n 上的归纳表明,T n ( u ) T^n(u) T n ( u ) 的核I n \mathfrak{I}_n I n 是乘积生成的T n ( M ) T^n(M) T n ( M ) 的子模
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 x_i x i 属于至
P P P 中至少之一。由此可见,
T ( u ) T(u) T ( u ) 的核
I = ⨁ n ≥ 1 I n \mathfrak{I} = \bigoplus_{n \geq 1} \mathfrak{I}_n I = ⨁ n ≥ 1 I n 是
P P P 在
T ( M ) T(M) T ( M ) 生成的双边理想。
如果 u : M → N u : M \to N u : M → N 是*单射* 线性映射,则 T ( u ) T(u) T ( u ) 并不总是真单射映射 (习题 1)。然而,当u u u 是单射使得u ( M ) u(M) u ( M ) 是N N N 的*直因子*时,这是正确的,因为那么存在线性映射v : N → M v : N \to M v : N → M 使得v ∘ u v \circ u v ∘ u 是M M M 上的恒等映射,因此
T ( v ∘ u ) = T ( v ) ∘ T ( u )
T(v \circ u) = T(v) \circ T(u)
T ( v ∘ u ) = T ( v ) ∘ T ( u ) 是
T ( M ) T(M) T ( M ) 上的恒等映射,因此
T ( u ) T(u) T ( u ) 是单射的,其像(与
T ( M ) T(M) T ( M ) 同构的)是
T ( N ) T(N) T ( N ) 的*直因子*(II, § 1, no. 9,命题15)。更准确地说:
令N N N 和P P P 是A A A 模块M M M 的两个子模,这样它们的和N + P N + P N + P 是M M M 中的直因子,并且它们的交N ∩ P N \cap P N ∩ P 是N N N 和P P P 中的直因子。然后同态 T ( N ) → T ( M ) T(N) \to T(M) T ( N ) → T ( M ) 、T ( P ) → T ( M ) T(P) \to T(M) T ( P ) → T ( M ) 和*
T ( N ∩ P ) → T ( M ) ,
T(N \cap P) \to T(M),
T ( N ∩ P ) → T ( M ) , * 典范嵌入的典范扩张是单射的;如果
T ( N ) T(N) T ( N ) 、
T ( P ) T(P) T ( P ) 和
T ( N ∩ P ) T(N \cap P) T ( N ∩ P ) 通过这些同态与
T ( M ) T(M) T ( M ) 中的子代数进行识别,那么* (5)
T ( N ∩ P ) = T ( N ) ∩ T ( P ) .
T(N \cap P) = T(N) \cap T(P).
T ( N ∩ P ) = T ( N ) ∩ T ( P ) .
引用了 1 · 被以下引用 5 引用了 命题 3
被以下引用 § 5. 。 张量代数、张量 , 推论 , 注 , 命题 5, III § 6 , 命题 4, III § 7
到假设,存在子模N ′ ⊂ N N' \subset N N ′ ⊂ N 和P ′ ⊂ P P' \subset P P ′ ⊂ P 使得N = N ′ ⊕ ( N ∩ P ) N = N' \oplus (N \cap P) N = N ′ ⊕ ( N ∩ P ) ,P = P ′ ⊕ ( N ∩ P ) P = P' \oplus (N \cap P) P = P ′ ⊕ ( N ∩ P ) ;然后
N + P = N ′ ⊕ P ′ ⊕ ( N ∩ P )
N + P = N' \oplus P' \oplus (N \cap P)
N + P = N ′ ⊕ P ′ ⊕ ( N ∩ P ) 并且存在
M M M 的假设子模
M ′ M' M ′ 使得
M = M ′ ⊕ ( N + P ) = M ′ ⊕ N ′ ⊕ P ′ ⊕ ( N ∩ P ) = M ′ ⊕ P ′ ⊕ N = M ′ ⊕ N ′ ⊕ P .
M = M' \oplus (N + P) = M' \oplus N' \oplus P' \oplus (N \cap P) \\
= M' \oplus P' \oplus N = M' \oplus N' \oplus P.
M = M ′ ⊕ ( N + P ) = M ′ ⊕ N ′ ⊕ P ′ ⊕ ( N ∩ P ) = M ′ ⊕ P ′ ⊕ N = M ′ ⊕ N ′ ⊕ P .
特别是,N + P N + P N + P 、N N N 、P P P 和N ∩ P N \cap P N ∩ P 是M M M 中的直因子,这意味着,正如上面所见,典范同态
T ( N + P ) → T ( M ) , T ( N ) → T ( M ) ,
T(N + P) \to T(M), \quad T(N) \to T(M),
T ( N + P ) → T ( M ) , T ( N ) → T ( M ) , T ( P ) → T ( M ) , T ( N ∩ P ) → T ( M )
T(P) \to T(M), \quad T(N \cap P) \to T(M)
T ( P ) → T ( M ) , T ( N ∩ P ) → T ( M ) 是单射的。因此,三个代数、
T ( N ) T(N) T ( N ) 、
T ( P ) T(P) T ( P ) 和
T ( N ∩ P ) T(N \cap P) T ( N ∩ P ) 被识别为子代数或
T ( N + P ) T(N + P) T ( N + P ) ,而后者则被识别为子代数或
T ( M ) T(M) T ( M ) ;
写成Q = N ∩ P Q = N \cap P Q = N ∩ P ,还需要证明,如果T ( Q ) T(Q) T ( Q ) 、T ( N ′ ⊕ Q ) T(N' \oplus Q) T ( N ′ ⊕ Q ) 、T ( P ′ ⊕ Q ) T(P' \oplus Q) T ( P ′ ⊕ Q ) 与T ( N ′ ⊕ P ′ ⊕ Q ) T(N' \oplus P' \oplus Q) T ( N ′ ⊕ P ′ ⊕ Q ) 的子代数一致,则
T ( N ′ ⊕ Q ) ∩ T ( P ′ ⊕ Q ) = T ( Q ) .
T(N' \oplus Q) \cap T(P' \oplus Q) = T(Q).
T ( N ′ ⊕ Q ) ∩ T ( P ′ ⊕ Q ) = T ( Q ) .
现在,考虑交换律图表
N ′ ⊕ Q ⟶ N ′ ⊕ P ′ ⊕ Q ↓ ↓ Q ⟶ P ′ ⊕ Q
\begin{array}{ccc}
N' \oplus Q & \longrightarrow & N' \oplus P' \oplus Q \\
\downarrow & & \downarrow \\
Q & \longrightarrow & P' \oplus Q
\end{array}
N ′ ⊕ Q ↓ Q ⟶ ⟶ N ′ ⊕ P ′ ⊕ Q ↓ P ′ ⊕ Q
其中水平箭头是典范嵌入,垂直箭头是规范的投影。我们推导出可交换的图表
T ( N ′ ⊕ Q ) ⟶ u T ( N ′ ⊕ P ′ ⊕ Q ) ↓ r ↓ s T ( Q ) ⟶ v T ( P ′ ⊕ Q )
\begin{array}{ccc}
T(N' \oplus Q) & \overset{u}{\longrightarrow} & T(N' \oplus P' \oplus Q) \\
\downarrow r & & \downarrow s \\
T(Q) & \overset{v}{\longrightarrow} & T(P' \oplus Q)
\end{array}
T ( N ′ ⊕ Q ) ↓ r T ( Q ) ⟶ u ⟶ v T ( N ′ ⊕ P ′ ⊕ Q ) ↓ s T ( P ′ ⊕ Q )
其中r r r 和s s s 是满同态(命题3)和u u u 和v v v 单同态。因此,要证明(6),注右手边显然包含在左手边;因此只需验证如果
x ∈ T ( N ′ ⊕ Q ) ∩ T ( P ′ ⊕ Q ) ,
x \in T(N' \oplus Q) \cap T(P' \oplus Q),
x ∈ T ( N ′ ⊕ Q ) ∩ T ( P ′ ⊕ Q ) ,
然后x ∈ T ( Q ) x \in T(Q) x ∈ T ( Q ) 。现在同态s s s 的定义显示其限制到T ( P ′ ⊕ Q ) T(P' \oplus Q) T ( P ′ ⊕ Q ) (用T ( N ′ ⊕ P ′ ⊕ Q ) T(N' \oplus P' \oplus Q) T ( N ′ ⊕ P ′ ⊕ Q ) 的子代数识别)为恒等映射;因此,x x x 上的假设意味着s ( u ( x ) ) = x s(u(x)) = x s ( u ( x )) = x 。但还有v ( r ( x ) ) = x v(r(x)) = x v ( r ( x )) = x ,其他字,x x x ,属于到像,T ( Q ) T(Q) T ( Q ) 在T ( P ′ ⊕ Q ) T(P' \oplus Q) T ( P ′ ⊕ Q ) ,这有待证明。
在这个叙述中可以理解,对于M M M 的每个向量子空间P P P ,T ( P ) T(P) T ( P ) 被规范地标识为T ( M ) T(M) T ( M ) 的子代数。让z ∈ T ( M ) z \in T(M) z ∈ T ( M ) ; z z z 可以表示为线性组合 of 元素,其中每一个都是M = T 1 ( M ) M = T^1(M) M = T 1 ( M ) 的元素的有限乘积; M M M 中的所有元素出现在有限秩和 z ∈ T ( Q ) z \in T(Q) z ∈ T ( Q ) 中的乘积生成向量子空间 Q Q Q 。
令 F \mathscr{F} F 为向量子空间 P P P 有限秩的(非空)集合,使得 z ∈ T ( P ) z \in T(P) z ∈ T ( P ) 。 F \mathscr{F} F 的元素中的每个递减序列都是静止的,因为它们是有限秩中的向量空间。因此 F \mathscr{F} F 具有最小元素 N N N (集合理论,III, § 6, no. 5)。还需要验证每个 P ∈ F P \in \mathscr{F} P ∈ F 包含于 N N N ;现在,z ∈ T ( P ) ∩ T ( N ) = T ( P ∩ N ) z \in T(P) \cap T(N) = T(P \cap N) z ∈ T ( P ) ∩ T ( N ) = T ( P ∩ N ) (命题4);鉴于N N N 的定义,这意味着N ∩ P = N N \cap P = N N ∩ P = N ,即P ⊃ N P \supset N P ⊃ N 。
M M M 的子空间 N N N 据说与 z z z *相关联。
3. 标量的环的扩张
令A , A ′ A, A' A , A ′ 为两个交换环和ρ : A → A ′ \rho : A \to A' ρ : A → A ′ 环同态。令M M M 为A A A 模,M ′ M' M ′ 为A ′ A' A ′ 模,u : M → M ′ u : M \to M' u : M → M ′ 为A A A 同态;因为典范嵌入 ϕ M ′ : M ′ → T A ′ ( M ′ ) \phi_{M'} : M' \to T_{A'}(M') ϕ M ′ : M ′ → T A ′ ( M ′ ) 也是 A A A 同态(通过标量的限制),合成 M → u M ′ → ϕ M ′ T A ′ ( M ′ ) M \xrightarrow{u} M' \xrightarrow{\phi_{M'}} T_{A'}(M') M u M ′ ϕ M ′ T A ′ ( M ′ ) 也是如此。推导出A A A -代数同态T A ( M ) → ρ ∗ ( T A ′ ( M ′ ) ) T_A(M) \to \rho^*(T_{A'}(M')) T A ( M ) → ρ ∗ ( T A ′ ( M ′ )) (no. 2),也记为T ( u ) : T A ( M ) → T A ′ ( M ′ ) T(u) : T_A(M) \to T_{A'}(M') T ( u ) : T A ( M ) → T A ′ ( M ′ ) ,这是唯一的A A A -同态渲染交换交换图表
M → u M ′ ↓ ϕ M ↓ ϕ M ′ T A ( M ) → T ( u ) T A ′ ( M ′ )
\begin{array}{ccc}
M & \xrightarrow{u} & M' \\
\downarrow \phi_M & & \downarrow \phi_{M'} \\
T_A(M) & \xrightarrow{T(u)} & T_{A'}(M')
\end{array}
M ↓ ϕ M T A ( M ) u T ( u ) M ′ ↓ ϕ M ′ T A ′ ( M ′ )
如果σ : A ′ → A ′ ′ \sigma : A' \to A'' σ : A ′ → A ′′ 是交换环同态,M ′ ′ M'' M ′′ 是A ′ ′ A'' A ′′ 模,v : M ′ → M ′ ′ v : M' \to M'' v : M ′ → M ′′ 是A ′ A' A ′ 同态,则上面的唯一性性质表明:
T ( v ∘ u ) = T ( v ) ∘ T ( u ) .
T(v \circ u) = T(v) \circ T(u).
T ( v ∘ u ) = T ( v ) ∘ T ( u ) .
ψ : T B ( B ⊗ A M ) → B ⊗ A T A ( M )
\psi : T_B(B \otimes_A M) \to B \otimes_A T_A(M)
ψ : T B ( B ⊗ A M ) → B ⊗ A T A ( M )
B-线性映射 l B ⊗ ϕ M : B ⊗ A M → B ⊗ A T A ( M ) l_B \otimes \phi_M : B \otimes_A M \to B \otimes_A T_A(M) l B ⊗ ϕ M : B ⊗ A M → B ⊗ A T A ( M ) 是分级 B 代数的同构 。
考虑两个 A A A 代数同态:典范嵌入 j : B = T 0 ( B ⊗ A M ) → T ( B ⊗ A M ) j : B = T^0(B \otimes_A M) \to T(B \otimes_A M) j : B = T 0 ( B ⊗ A M ) → T ( B ⊗ A M ) 和同态
h = T ( i ) : T ( M ) → T ( B ⊗ A M )
h = T(i) : T(M) \to T(B \otimes_A M)
h = T ( i ) : T ( M ) → T ( B ⊗ A M )
从规范 A A A 线性映射导出 (cf. 公式 (8))
i : M → B ⊗ A M .
i : M \to B \otimes_A M.
i : M → B ⊗ A M .
由于T 0 ( B ⊗ A M ) T^0(B \otimes_A M) T 0 ( B ⊗ A M ) 包含在T ( B ⊗ A M ) T(B \otimes_A M) T ( B ⊗ A M ) 中的中心中,因此可以应用§ 4, no. 2中的5个命题,并且A-代数同态
ψ ′ : B ⊗ A T ( M ) → T ( B ⊗ A M )
\psi': B \otimes_A T(M) \to T(B \otimes_A M)
ψ ′ : B ⊗ A T ( M ) → T ( B ⊗ A M )
得到这样的结果,对于β ∈ B , x i ∈ M \beta \in B, x_i \in M β ∈ B , x i ∈ M 对于1 ≤ i ≤ n 1 \leq i \leq n 1 ≤ i ≤ n ,
ψ ′ ( β ⊗ ( x 1 ⊗ x 2 ⊗ ⋯ ⊗ x n ) ) = β ( ( 1 ⊗ x 1 ) ⊗ ( 1 ⊗ x 2 ) ⊗ ⋯ ⊗ ( 1 ⊗ x n ) ) ,
\psi'(\beta \otimes (x_1 \otimes x_2 \otimes \cdots \otimes x_n)) = \beta((1 \otimes x_1) \otimes (1 \otimes x_2) \otimes \cdots \otimes (1 \otimes x_n)),
ψ ′ ( β ⊗ ( x 1 ⊗ x 2 ⊗ ⋯ ⊗ x n )) = β (( 1 ⊗ x 1 ) ⊗ ( 1 ⊗ x 2 ) ⊗ ⋯ ⊗ ( 1 ⊗ x n )) ,
这立即表明 ψ ′ \psi' ψ ′ 也是 B 代数同态。只需证明ψ ∘ ψ ′ \psi \circ \psi' ψ ∘ ψ ′ 和ψ ′ ∘ ψ \psi' \circ \psi ψ ′ ∘ ψ 分别在B ⊗ A T ( M ) B \otimes_A T(M) B ⊗ A T ( M ) 和T ( B ⊗ A M ) T(B \otimes_A M) T ( B ⊗ A M ) 上是恒等映射即可。现在,这两个代数是由B ⊗ A M B \otimes_A M B ⊗ A M 生成的,显然是ψ ∘ ψ ′ \psi \circ \psi' ψ ∘ ψ ′ 和ψ ′ ∘ ψ \psi' \circ \psi ψ ′ ∘ ψ ,重合和恒等映射对B ⊗ A M B \otimes_A M B ⊗ A M ,从而的结论。
4. 直极限张量代数
令( A α , ϕ β α ) (A_\alpha, \phi_{\beta \alpha}) ( A α , ϕ β α ) 为交换环的有向直接系统和A α A_\alpha A α 模块(II, § 6, no. 2)的( M α , f β α ) (M_\alpha, f_{\beta \alpha}) ( M α , f β α ) 直接系统;让A = lim → A α A = \lim \rightarrow A_\alpha A = lim → A α 和M = lim → M α M = \lim \rightarrow M_\alpha M = lim → M α ,这是一个A A A 模块。对于 α ≤ β \alpha \leq \beta α ≤ β ,A α A_\alpha A α -代数同态 (no. 3, 公式 (8)) f β α ′ = T ( f β α ) : T A α ( M α ) → T A β ( M β ) f'_{\beta \alpha} = T(f_{\beta \alpha}): T_{A\alpha}(M_\alpha) \to T_{A\beta}(M_\beta) f β α ′ = T ( f β α ) : T A α ( M α ) → T A β ( M β ) 是从 A α A_\alpha A α -同态 f β α : M α → M β f_{\beta \alpha}: M_\alpha \to M_\beta f β α : M α → M β 规范导出的,并且从 (9) (no. 3) 可以得出 ( T A α ( M α ) , f β α ′ ) (T_{A\alpha}(M_\alpha), f'_{\beta \alpha}) ( T A α ( M α ) , f β α ′ ) 是*A α A_\alpha A α -代数的直接系统*。另一方面,令 f α ′ : M α → M f'_\alpha: M_\alpha \to M f α ′ : M α → M 为规范的 A α A_\alpha A α 同态;推导出A α A_\alpha A α -代数同态f α ′ : T A α ( M α ) → T A ( M ) f'_\alpha: T_{A\alpha}(M_\alpha) \to T_A(M) f α ′ : T A α ( M α ) → T A ( M ) (no. 3, 公式 (8)),并且从 (9) (no. 3) 还可以得出,f α ′ f'_\alpha f α ′ 构成 A α A_\alpha A α 同态的直接系统。
A-同态* f ′ = lim → f α ′ : lim → T A α ( M α ) → T A ( M ) f' = \lim \rightarrow f'_\alpha : \lim \rightarrow T_{A\alpha}(M_\alpha) \to T_A(M) f ′ = lim → f α ′ : lim → T A α ( M α ) → T A ( M ) 是分级的代数同构 。
引用了 2 · 被以下引用 2 引用了 命题 1 , 命题 7, II § 6
被以下引用 命题 8, III § 6 , 命题 9, III § 7
为了简化,我们写 E = T A ( M ) E = T_A(M) E = T A ( M ) 和 E ′ = lim → T A α ( M α ) E' = \lim \rightarrow T_{A\alpha}(M_\alpha) E ′ = lim → T A α ( M α ) 并让
g α : T A α ( M α ) → E ′
g_\alpha: T_{A\alpha}(M_\alpha) \to E'
g α : T A α ( M α ) → E ′
是规范的 A α A_\alpha A α 同态。显然,复合 A α A_\alpha A α -线性映射 M α → ϕ M α T A α ( M α ) → g α E ′ M_\alpha \xrightarrow{\phi_{M_\alpha}} T_{A\alpha}(M_\alpha) \xrightarrow{g_\alpha} E' M α ϕ M α T A α ( M α ) g α E ′ 形式直接系统,因此存在且仅有一个 A A A -线性映射 u = lim → ( g α ∘ ϕ M α ) : M → E ′ u = \lim \rightarrow (g_\alpha \circ \phi_{M_\alpha}): M \to E' u = lim → ( g α ∘ ϕ M α ) : M → E ′ 使得
u ∘ f α = g α ∘ ϕ M α
u \circ f_\alpha = g_\alpha \circ \phi_{M_\alpha}
u ∘ f α = g α ∘ ϕ M α
对于所有α \alpha α 。这个映射本身将(no. 1,命题1)唯一分解为M → ϕ M E → E ′ M \xrightarrow{\phi_M} E \to E' M ϕ M E → E ′ ,其中h h h 是A A A 代数同态。只要证明h ∘ f ′ = 1 E ′ h \circ f' = 1_{E'} h ∘ f ′ = 1 E ′ 和f ′ ∘ h = 1 E f' \circ h = 1_E f ′ ∘ h = 1 E 就足够了。
为此注,对于每一个指标α \alpha α ,(no. 3,公式 (8))
h ∘ f α ′ ∘ ϕ M α = h ∘ ϕ M ∘ f α = u ∘ f α = g α ∘ ϕ M α
h \circ f'_\alpha \circ \phi_{M_\alpha} = h \circ \phi_M \circ f_\alpha = u \circ f_\alpha = g_\alpha \circ \phi_{M_\alpha}
h ∘ f α ′ ∘ ϕ M α = h ∘ ϕ M ∘ f α = u ∘ f α = g α ∘ ϕ M α
从而,由 no. 1、命题 1、唯一性断言、
h ∘ f α ′ = g α
h \circ f'_\alpha = g_\alpha
h ∘ f α ′ = g α
对于所有α \alpha α ;由此可见,( h ∘ f ′ ) ∘ g α = g α (h \circ f') \circ g_\alpha = g_\alpha ( h ∘ f ′ ) ∘ g α = g α 对于所有 α \alpha α ,因此 h ∘ f ′ = 1 E ′ h \circ f' = 1_{E'} h ∘ f ′ = 1 E ′ 乘以定义的直极限。
另一方面,凭借 no. 3,公式 (8),
f ′ ∘ u ∘ f α = f ′ ∘ g α ∘ ϕ M α = f α ′ ∘ ϕ M α = ϕ M ∘ f α ,
f' \circ u \circ f_\alpha = f' \circ g_\alpha \circ \phi_{M_\alpha} = f'_\alpha \circ \phi_{M_\alpha} = \phi_M \circ f_\alpha,
f ′ ∘ u ∘ f α = f ′ ∘ g α ∘ ϕ M α = f α ′ ∘ ϕ M α = ϕ M ∘ f α ,
从而又f ′ ∘ u = ϕ M f' \circ u = \phi_M f ′ ∘ u = ϕ M 由直极限的定义;我们将no. 1、命题 1 的f ′ ∘ h ∘ ϕ M = ϕ M f' \circ h \circ \phi_M = \phi_M f ′ ∘ h ∘ ϕ M = ϕ M 和唯一性性质结论给出f ′ ∘ h = 1 E f' \circ h = 1_E f ′ ∘ h = 1 E 。
命题 6 也可以由注意到证明,对于每个整数 n ≥ 1 n \geq 1 n ≥ 1 ,都有一个规范的 A A A 模块同构 lim → T A α n ( M α ) → T A n ( M ) \lim \rightarrow T^n_{A_\alpha}(M_\alpha) \to T^n_A(M) lim → T A α n ( M α ) → T A n ( M ) ,如下由 n n n 上的归纳得出II, § 6, no. 3、命题 7、立即验证这些同构是f ′ f' f ′ 中的限制。
5. 张量代数直和。 张量代数自由模。 张量代数已分级模
令A A A 为A A A 模块族中的交换环和M = ⨁ λ ∈ L M λ M = \bigoplus_{\lambda \in L} M_\lambda M = ⨁ λ ∈ L M λ 直和。由II, § 3, no. 7、命题7、n n n 上的归纳得出,T n ( M ) T^n(M) T n ( M ) 是子模直和典范嵌入像
M λ 1 ⊗ M λ 2 ⊗ ⋯ ⊗ M λ n → T n ( M ) = M ⊗ n
M_{\lambda_1} \otimes M_{\lambda_2} \otimes \cdots \otimes M_{\lambda_n} \to T^n(M) = M^{\otimes n}
M λ 1 ⊗ M λ 2 ⊗ ⋯ ⊗ M λ n → T n ( M ) = M ⊗ n
相对于*所有* 序列 ( λ i ) ∈ L n (\lambda_i) \in L^n ( λ i ) ∈ L n 。将M λ 1 ⊗ M λ 2 ⊗ ⋯ ⊗ M λ n M_{\lambda_1} \otimes M_{\lambda_2} \otimes \cdots \otimes M_{\lambda_n} M λ 1 ⊗ M λ 2 ⊗ ⋯ ⊗ M λ n 与这个像进行识别,可知T ( M ) T(M) T ( M ) 是所有模*中的*直和
M λ 1 ⊗ M λ 2 ⊗ ⋯ ⊗ M λ n
M_{\lambda_1} \otimes M_{\lambda_2} \otimes \cdots \otimes M_{\lambda_n}
M λ 1 ⊗ M λ 2 ⊗ ⋯ ⊗ M λ n
其中n n n 穿过N \mathbf{N} N ,对于每个n n n ,( λ i ) (\lambda_i) ( λ i ) 穿过L n L^n L n 。
我们首先推导出以下推论:
令A A A 为交换环,M M M 为免费的A A A 模块,( e λ ) λ ∈ L (e_\lambda)_{\lambda \in L} ( e λ ) λ ∈ L 基为M M M 。 然后元素e s = e λ 1 ⊗ e λ 2 ⊗ ⋯ ⊗ e λ n e_s = e_{\lambda_1} \otimes e_{\lambda_2} \otimes \cdots \otimes e_{\lambda_n} e s = e λ 1 ⊗ e λ 2 ⊗ ⋯ ⊗ e λ n ,其中s = ( λ 1 , … , λ n ) s = (\lambda_1, \ldots, \lambda_n) s = ( λ 1 , … , λ n ) 贯穿L L L 的元素和e ∅ e_\varnothing e ∅ 的所有有限序列的集合,用来表示T ( M ) T(M) T ( M ) 的单位元,形式基 A A A -模块T ( M ) T(M) T ( M ) .
引用了 3 · 被以下引用 4 引用了 I § 7. 。免费幺半群,免费群 , III § 2. 。 例 / 代数 , 命题 7, III § 2
被以下引用 III § 11. 。 余代数、乘积多重线性形式、内部乘积和对偶 , 命题 7, III § 11 , 推出 , 定理 1, III § 6
这个基的元素显然是齐次的,乘法表由下式给出
e s e t = e s t
e_s e_t = e_{st}
e s e t = e s t
其中s t st s t 表示通过*并置*序列s s s 和t t t (I, § 7, no. 2)获得L L L 的元素的序列。
可以看出,T ( M ) T(M) T ( M ) 的基( e s ) (e_s) ( e s ) 与律(10)的乘法同构于集合L L L (I, § 7, no. 2)的*自由幺半群*,同构由映射每个获得这个幺半群的字s s s 到元素e s e_s e s 。由此可知 (§ 2, no. 7) 自由模 M M M 的 张量代数 T ( M ) T(M) T ( M ) ,以及索引集合 L L L 的基,规范地同构于 的自由结合律代数 L L L 超过A A A 。特别是(§ 2, no. 7,命题 7),对于从L L L 到A A A -代数E E E 的每个映射f : L → E f : L \to E f : L → E ,存在且仅有一个A A A -代数同态f ˉ : T ( M ) → E \bar{f} : T(M) \to E f ˉ : T ( M ) → E ,使得f ˉ ( e λ ) = f ( λ ) \bar{f}(e_\lambda) = f(\lambda) f ˉ ( e λ ) = f ( λ ) 。
M M M 是自由 A A A 模块 N N N (II, § 2, no. 2, 命题 4) 的直因子,因此 T ( M ) T(M) T ( M ) 是 T ( N ) T(N) T ( N ) (no. 2) 的直因子;由于 T ( N ) T(N) T ( N ) 是自由的 (定理 1),这表明 T ( M ) T(M) T ( M ) 是射影 (II, § 2, no. 2)。
令Δ \Delta Δ 为可交换幺半群,M M M 为型Δ \Delta Δ 的分级A A A 模,以及( M α ) α ∈ Δ (M_\alpha)_{\alpha \in \Delta} ( M α ) α ∈ Δ 其毕业。对于每个有序对( α , n ) ∈ Δ × N (\alpha, n) \in \Delta \times \mathbf{N} ( α , n ) ∈ Δ × N ,令T α , n ( M ) T^{\alpha, n}(M) T α , n ( M ) 为T n ( M ) T^n(M) T n ( M ) 的子模M α 1 ⊗ M α 2 ⊗ ⋯ ⊗ M α n M_{\alpha_1} \otimes M_{\alpha_2} \otimes \cdots \otimes M_{\alpha_n} M α 1 ⊗ M α 2 ⊗ ⋯ ⊗ M α n 的(直接的)和,使得∑ i = 1 n α i = α \sum_{i=1}^n \alpha_i = \alpha ∑ i = 1 n α i = α ;那么 ( T α , n ( M ) ) ( α , n ) ∈ Δ × N (T^{\alpha, n}(M))_{(\alpha, n) \in \Delta \times \mathbf{N}} ( T α , n ( M ) ) ( α , n ) ∈ Δ × N 是型 Δ × N \Delta \times \mathbf{N} Δ × N 的唯一分级,与 T ( M ) T(M) T ( M ) 上的代数结构兼容,并在 M = T 1 ( M ) M = T^1(M) M = T 1 ( M ) 上引入给定的分级。
引用了 1 · 被以下引用 3 引用了 II § 1. 。 模
被以下引用 注 , 命题 10, III § 6 , 命题 11, III § 7
在本号的开头已经看到了。 T ( M ) T(M) T ( M ) 是 T α , n ( M ) T^{\alpha, n}(M) T α , n ( M ) 的直和,并且这是与代数结构兼容的毕业事实,紧随定义而来。如果( T ′ α , n ) ({T'}^{\alpha, n}) ( T ′ α , n ) 是型Δ × N \Delta \times \mathbf{N} Δ × N 在T ( M ) T(M) T ( M ) 上的另一个分级,与代数结构兼容,并且T ′ α , 1 ( M ) = T ′ α , 1 {T'}^{\alpha, 1}(M) = {T'}^{\alpha, 1} T ′ α , 1 ( M ) = T ′ α , 1 适合α ∈ Δ \alpha \in \Delta α ∈ Δ ,则立即从定义得出,对于所有n ≥ 1 n \geq 1 n ≥ 1 以及所有 α ∈ Δ \alpha \in \Delta α ∈ Δ 、T α , n ( M ) ⊂ T ′ α , n T^{\alpha, n}(M) \subset {T'}^{\alpha, n} T α , n ( M ) ⊂ T ′ α , n ;但由于T ( M ) T(M) T ( M ) 也是T α , n ( M ) T^{\alpha, n}(M) T α , n ( M ) 的直和,这意味着T ′ α , n = T α , n ( M ) {T'}^{\alpha, n} = T^{\alpha, n}(M) T ′ α , n = T α , n ( M ) (II, § 1, no. 8,*注*)。
6. 张量和张量记号
令 A A A 为交换环,M M M A A A 模,M ∗ M^* M ∗ M M M (II, § 2, no. 3) 的*对偶*,以及 I I I 和 J J J 两个 不相交的有限 集合; A A A -模块⨂ i ∈ I ∪ J E i \bigotimes_{i \in I \cup J} E_i ⨂ i ∈ I ∪ J E i ,其中,如果i ∈ I i \in I i ∈ I 则为E i = M E_i = M E i = M ,如果i ∈ J i \in J i ∈ J 则为E i = M ∗ E_i = M^* E i = M ∗ ,由T J I ( M ) T^I_J(M) T J I ( M ) 表示; T J I ( M ) T^I_J(M) T J I ( M ) 的元素在M M M 上被称为型*( I , J ) (I, J) ( I , J ) 的*张量。如果 J = ∅ J = \varnothing J = ∅ ,则称为“逆变”;如果 I = ∅ I = \varnothing I = ∅ ,则称为“协变”;否则称为“混合”。
令I ′ , I ′ ′ I', I'' I ′ , I ′′ 为I I I 的两个子集和J ′ , J ′ ′ J', J'' J ′ , J ′′ 为J J J 的两个子集,使得I ′ ∪ I ′ ′ = I I' \cup I'' = I I ′ ∪ I ′′ = I ,
I ′ ∩ I ′ ′ = ∅ , J ′ ∪ J ′ ′ = J , J ′ ∩ J ′ ′ = ∅ I' \cap I'' = \varnothing,\ J' \cup J'' = J,\ J' \cap J'' = \varnothing I ′ ∩ I ′′ = ∅ , J ′ ∪ J ′′ = J , J ′ ∩ J ′′ = ∅ ;那么有一个规范的结合性同构 (II, § 3, no. 9)
T J I ( M ) → T J ′ I ′ ( M ) ⊗ A T J ′ ′ I ′ ′ ( M ) .
T_J^I(M) \to T_{J'}^{I'}(M) \otimes_A T_{J''}^{I''}(M).
T J I ( M ) → T J ′ I ′ ( M ) ⊗ A T J ′′ I ′′ ( M ) .
考虑到张量代数T ( M ⊕ M ∗ ) T(M \oplus M^*) T ( M ⊕ M ∗ ) ,从no. 5可以得出T n ( M ⊕ M ∗ ) T^n(M \oplus M^*) T n ( M ⊕ M ∗ ) 规范地与T J I ( M ) T_J^I(M) T J I ( M ) 的直和相同,其中I贯穿区间子集的集合 N \mathbf{N} N 和J J J 的{ 1 , n } \{1, n\} { 1 , n } 是{ 1 , n } \{1, n\} { 1 , n } 中I的补集。
当I = { 1 , p } I = \{1, p\} I = { 1 , p } 和J = { p + 1 , p + q } J = \{p + 1, p + q\} J = { p + 1 , p + q } 与整数p ≥ 0 , q ≥ 0 p \geq 0,\ q \geq 0 p ≥ 0 , q ≥ 0 时(当p = 0 p = 0 p = 0 (或q = 0 q = 0 q = 0 )时,替换I(分别是J)乘以∅ \varnothing ∅ )时,A-模T J I ( M ) T_J^I(M) T J I ( M ) 也是用T q p ( M ) T_q^p(M) T q p ( M ) 表示;因此,A-模T 0 n ( M ) T_0^n(M) T 0 n ( M ) 和T n 0 ( M ) T_n^0(M) T n 0 ( M ) 分别是定义A-模T n ( M ) T^n(M) T n ( M ) 和T n ( M ∗ ) T^n(M^*) T n ( M ∗ ) 。当I和J是基数p = C a r d ( I ) p = \mathrm{Card}(I) p = Card ( I ) 和q = C a r d ( J ) q = \mathrm{Card}(J) q = Card ( J ) 的任意有限集合时,我们给它们每个人一个全序;那么存在I(分别J)的递增双射到{ 1 , p } \{1, p\} { 1 , p } (分别{ p + 1 , p + q } \{p + 1, p + q\} { p + 1 , p + q } ),并且这些双射因此定义同构
T J I ( M ) → T q p ( M ) .
T_J^I(M) \to T_q^p(M).
T J I ( M ) → T q p ( M ) .
当M是*有限生成射影*A-模时,从II, § 2, no. 7,推论4到命题13和II, § 4, no. 4,推论1到命题4,有典范同构
( T J I ( M ) ) ∗ → T I J ( M ) .
(T_J^I(M))^* \to T_I^J(M).
( T J I ( M ) ) ∗ → T I J ( M ) .
现在假设 M 是一个*有限生成的自由* A-模,并让 ( e λ ) λ ∈ L (e_\lambda)_{\lambda \in L} ( e λ ) λ ∈ L 是 M 的基(L 因此是一个*有限* 集合)。 M ∗ M^* M ∗ 对偶 到( e λ ) (e_\lambda) ( e λ ) (II, § 2, no. 6) 的基由( e λ ) λ ∈ L (e^\lambda)_{\lambda \in L} ( e λ ) λ ∈ L 表示。 M 和 M ∗ M^* M ∗ 的基 ( e λ ) (e_\lambda) ( e λ ) 和 ( e λ ) (e^\lambda) ( e λ ) 分别为 T J I ( M ) T_J^I(M) T J I ( M ) 的定义 (no. 5) 基,我们明确给出如下:给定两个映射 f : I → L f : I \to L f : I → L 和g : J → L g : J \to L g : J → L ,令 e f g e_f^g e f g 为 T J I ( M ) T_J^I(M) T J I ( M ) 的元素 ⨂ i ∈ I ∪ J x i \bigotimes_{i \in I \cup J} x_i ⨂ i ∈ I ∪ J x i 定义为
x i = e f ( i ) if i ∈ I , x i = e g ( i ) if i ∈ J .
x_i = e_{f(i)} \quad \text{if } i \in I, \qquad x_i = e_{g(i)} \quad \text{if } i \in J.
x i = e f ( i ) if i ∈ I , x i = e g ( i ) if i ∈ J .
当( f , g ) (f, g) ( f , g ) 穿过映射f : I → L f : I \to L f : I → L 和g : J → L g : J \to L g : J → L 的有序对的集合时,e f g e_f^g e f g 形式A-模T J I ( M ) T_J^I(M) T J I ( M ) 的一个*基*,说是*关联*给定 M 的基 ( e λ ) (e_\lambda) ( e λ ) 。对于 z ∈ T J I ( M ) z \in T_J^I(M) z ∈ T J I ( M ) ,我们可以这样写
z = ∑ ( f , g ) α g f ( z ) ⋅ e f g
z = \sum_{(f, g)} \alpha_g^f(z) \cdot e_f^g
z = ( f , g ) ∑ α g f ( z ) ⋅ e f g
其中α g f \alpha_g^f α g f 是相对于基( e f g ) (e_f^g) ( e f g ) 的坐标形式;通过滥用语言,α g f ( z ) \alpha_g^f(z) α g f ( z ) 被称为张量z z z *相对于模M的基*( e λ ) (e_\lambda) ( e λ ) 的坐标。α g f \alpha_g^f α g f 构成( e f g ) (e_f^g) ( e f g ) 的对偶基,在其他字中它们被识别为元素 / 基 / T I J ( M ) T_I^J(M) T I J ( M ) ,与( e λ ) (e_\lambda) ( e λ ) *相关*。当I和J是N \mathbf{N} N 区间{ 1 , n } \{1, n\} { 1 , n } 的补子集时,α g f \alpha_g^f α g f (或α g f ( z ) \alpha_g^f(z) α g f ( z ) )表示如下:i ∈ I i \in I i ∈ I 的每个元素f ( i ) f(i) f ( i ) 被写为上位指标第 i 个位置有一个点,第 i 个位置为 i ∈ J i \in J i ∈ J ;类似地,i ∈ J i \in J i ∈ J 的g ( i ) g(i) g ( i ) 在第i个位置写为较低的指标,在i ∈ I i \in I i ∈ I 的第i个位置写一个点。对于例,对于I = { 1 , 4 } , J = { 2 , 3 } I = \{1, 4\}, J = \{2, 3\} I = { 1 , 4 } , J = { 2 , 3 } ,我们写为α v ρ λ ⋅ ⋅ μ \alpha_{v\rho}^{\lambda\cdot\cdot\mu} α v ρ λ ⋅⋅ μ :如果f ( 1 ) = λ , f ( 4 ) = μ , g ( 2 ) = ν , g ( 3 ) = ρ f(1) = \lambda, f(4) = \mu, g(2) = \nu, g(3) = \rho f ( 1 ) = λ , f ( 4 ) = μ , g ( 2 ) = ν , g ( 3 ) = ρ 。
令( e ~ λ ) λ ∈ L (\tilde{e}_{\lambda})_{\lambda \in L} ( e ~ λ ) λ ∈ L 为M的另一个基,从( e λ ) (e_{\lambda}) ( e λ ) 到( e ~ λ ) (\tilde{e}_{\lambda}) ( e ~ λ ) (II, § 10, no. 8),为经过的P矩阵。那么从( e λ ) (e^{\lambda}) ( e λ ) 到( e ~ λ ) (\tilde{e}^{\lambda}) ( e ~ λ ) (( e ~ λ ) (\tilde{e}_{\lambda}) ( e ~ λ ) 的对偶基)的经过的矩阵就是P(II, § 10, no. 8,命题5)的同余t P − 1 ^tP^{-1} t P − 1 。由此可知 (II, § 10, no. 10) 经过的矩阵从 T J I ( M ) T^{I}_{J}(M) T J I ( M ) 的基 ( e f g ) (e^{g}_{f}) ( e f g ) 到基 ( e ~ f g ) (\tilde{e}^{g}_{f}) ( e ~ f g ) (其中 f f f (分别为 g g g )穿过集合 I到L的映射(分别是J到L))是矩阵
⨂ i ∈ I ∪ J Q i , where Q i = P if i ∈ I , Q i = t P − 1 if i ∈ J .
\bigotimes_{i \in I \cup J} Q_{i}, \quad \text{where } Q_{i} = P \text{ if } i \in I, Q_{i} = {}^{t}P^{-1} \text{ if } i \in J.
i ∈ I ∪ J ⨂ Q i , where Q i = P if i ∈ I , Q i = t P − 1 if i ∈ J .
因此,这个矩阵中的转置被识别为
⨂ i ∈ I ∪ J R i , where R i = t P − 1 if i ∈ I , R i = P if i ∈ J .
\bigotimes_{i \in I \cup J} R_{i}, \quad \text{where } R_{i} = {}^{t}P^{-1} \text{ if } i \in I, R_{i} = P \text{ if } i \in J.
i ∈ I ∪ J ⨂ R i , where R i = t P − 1 if i ∈ I , R i = P if i ∈ J .
现在假设 M 是任意模。设i ∈ I , j ∈ J i \in I, j \in J i ∈ I , j ∈ J 并写出I ′ = I − { i } , J ′ = J − { j } I' = I - \{i\}, J' = J - \{j\} I ′ = I − { i } , J ′ = J − { j } ;我们将定义一个规范的A-线性映射
c j i : T J I ( M ) → T J ′ I ′ ( M ) ,
c^{i}_{j}: T^{I}_{J}(M) \to T^{I'}_{J'}(M),
c j i : T J I ( M ) → T J ′ I ′ ( M ) ,
称为指标 i 和指标 j 的缩写。为此,M I × ( M ∗ ) J M^{I} \times (M^{*})^{J} M I × ( M ∗ ) J 的注、映射,与每个家庭( x i ) i ∈ I ∪ J (x_{i})_{i \in I \cup J} ( x i ) i ∈ I ∪ J 相关联,其中x i ∈ M x_{i} \in M x i ∈ M 如果i ∈ I i \in I i ∈ I 和x i ∈ M ∗ x_{i} \in M^{*} x i ∈ M ∗ 如果i ∈ J i \in J i ∈ J 、元素
⟨ x i , x j ⟩ k ∈ ( I ∪ J ) − { i , j } x k
\langle x_{i}, x_{j} \rangle_{k \in (I \cup J) - \{i, j\}} x_{k}
⟨ x i , x j ⟩ k ∈ ( I ∪ J ) − { i , j } x k
T J ′ I ′ ( M ) T^{I'}_{J'}(M) T J ′ I ′ ( M ) ,是A-多重线性; c j i c^{i}_{j} c j i 是相应的 A-线性映射。
现在假设 M 是自由且有限生成的,并令 ( e λ ) λ ∈ L (e_{\lambda})_{\lambda \in L} ( e λ ) λ ∈ L 为 M 的基。给定两个映射 f : I → L , g : J → L f: I \to L, g: J \to L f : I → L , g : J → L ,令 f i f_{i} f i 表示 f f f 至 I ′ = I − { i } I' = I - \{i\} I ′ = I − { i } 和 g j g_{j} g j 的限制限制至 g g g 至 J ′ = J − { j } J' = J - \{j\} J ′ = J − { j } ;那么根据 (12)
c j i ( e f g ) = { 0 if f ( i ) ≠ g ( j ) e f i g j if f ( i ) = g ( j )
c^{i}_{j}(e^{g}_{f}) = \begin{cases} 0 & \text{if } f(i) \neq g(j) \\ e^{g_{j}}_{f_{i}} & \text{if } f(i) = g(j) \end{cases}
c j i ( e f g ) = { 0 e f i g j if f ( i ) = g ( j ) if f ( i ) = g ( j )
得到c j i ( z ) c^{i}_{j}(z) c j i ( z ) 坐标为z坐标函数的表达式;对于I'的每个映射f ′ f' f ′ (或g ′ g' g ′ )到L(或J'到L)和每个λ ∈ L \lambda \in L λ ∈ L ,令( f ′ , λ ) (f', \lambda) ( f ′ , λ ) (或( g ′ , λ ) (g', \lambda) ( g ′ , λ ) )表示映射 I 到 L(分别从 J 到 L),其中限制到 I'(分别为 J')为 f ′ f' f ′ (分别为 g ′ g' g ′ ),并且在元素 i 处需要值 λ \lambda λ (分别为j)。那么,若将T J ′ I ′ ( M ) T^{I'}_{J'}(M) T J ′ I ′ ( M ) 相对于基( e f ′ g ′ ) (e^{g'}_{f'}) ( e f ′ g ′ ) 的坐标形式记为β g ′ f ′ \beta^{f'}_{g'} β g ′ f ′ ,
β g ′ f ′ ( c j i ( z ) ) = ∑ λ ∈ L α ( g ′ ; λ ) ( f ′ ; λ ) ( z ) .
\beta^{f'}_{g'}(c^{i}_{j}(z)) = \sum_{\lambda \in L} \alpha^{(f'; \lambda)}_{(g'; \lambda)}(z).
β g ′ f ′ ( c j i ( z )) = λ ∈ L ∑ α ( g ′ ; λ ) ( f ′ ; λ ) ( z ) .
例共张量。 (1) 设 M 为有限生成射影 A-模。我们知道(II, § 4, no. 2,命题 2 的推论),存在一个规范的 A-模同构
θ M : M ∗ ⊗ A M → End A ( M )
\theta_M : M^* \otimes_A M \to \operatorname{End}_A(M)
θ M : M ∗ ⊗ A M → End A ( M )
这样θ M ( x ∗ ⊗ x ) \theta_M(x^* \otimes x) θ M ( x ∗ ⊗ x ) (对于x ∈ M , x ∗ ∈ M ∗ x \in M, x^* \in M^* x ∈ M , x ∗ ∈ M ∗ )是自同态
y ↦ ⟨ y , x ∗ ⟩ x .
y \mapsto \langle y, x^*\rangle x.
y ↦ ⟨ y , x ∗ ⟩ x .
因此,通过θ M \theta_M θ M ,T { 1 } ( 2 ) ( M ) T^{(2)}_{\{1\}}(M) T { 1 } ( 2 ) ( M ) (与T 1 1 ( M ) T^1_1(M) T 1 1 ( M ) 同构的)可以与A-模End A ( M ) \operatorname{End}_A(M) End A ( M ) 识别。假设M是自由模,令( e λ ) λ ∈ L (e_\lambda)_{\lambda \in L} ( e λ ) λ ∈ L 是M的基;那么张量z ∈ M ∗ ⊗ M z \in M^* \otimes M z ∈ M ∗ ⊗ M 相对于这个模的基( e μ ⊗ e λ ) (e^\mu \otimes e_\lambda) ( e μ ⊗ e λ ) 的坐标就记为ζ μ ⋅ λ \zeta_{\mu \cdot \lambda} ζ μ ⋅ λ 。由于θ M ( e μ ⊗ e λ ) \theta_M(e^\mu \otimes e_\lambda) θ M ( e μ ⊗ e λ ) 为自同态y ↦ ⟨ y , e μ ⟩ e λ y \mapsto \langle y, e^\mu\rangle e_\lambda y ↦ ⟨ y , e μ ⟩ e λ ,自同态u = θ M ( z ) = θ M ( ∑ λ , μ ζ μ ⋅ λ e μ ⊗ e λ ) u = \theta_M(z) = \theta_M\left( \sum_{\lambda, \mu} \zeta_{\mu \cdot \lambda} e^\mu \otimes e_\lambda \right) u = θ M ( z ) = θ M ( ∑ λ , μ ζ μ ⋅ λ e μ ⊗ e λ ) 映射y y y 至∑ λ , μ ζ μ ⋅ λ ⟨ y , e μ ⟩ e λ \sum_{\lambda, \mu} \zeta_{\mu \cdot \lambda} \langle y, e^\mu\rangle e_\lambda ∑ λ , μ ζ μ ⋅ λ ⟨ y , e μ ⟩ e λ ;写y = e λ y = e_\lambda y = e λ ,我们得到关系
u ( e λ ) = ∑ μ ∈ L ζ λ ⋅ μ e μ
u(e_\lambda) = \sum_{\mu \in L} \zeta_{\lambda \cdot \mu} e_\mu
u ( e λ ) = μ ∈ L ∑ ζ λ ⋅ μ e μ
其它字、线性映射*u = θ M ( z ) u = \theta_M(z) u = θ M ( z ) *的*矩阵是指标*μ \mu μ *和指标*λ \lambda λ *行中的元素和列*是* ζ λ ⋅ μ \zeta_{\lambda \cdot \mu} ζ λ ⋅ μ 。
u u u (II, § 4, no. 3) 的*轨迹*的定义立即表明
Tr ( θ M ( z ) ) = c 1 2 ( z ) .
\operatorname{Tr}(\theta_M(z)) = c_1^2(z).
Tr ( θ M ( z )) = c 1 2 ( z ) .
因此元素z 0 = ∑ λ ∈ L e λ ⊗ e λ z_0 = \sum_{\lambda \in L} e^\lambda \otimes e_\lambda z 0 = ∑ λ ∈ L e λ ⊗ e λ (其坐标ζ μ ⋅ λ \zeta_{\mu \cdot \lambda} ζ μ ⋅ λ 对于λ ≠ μ \lambda \neq \mu λ = μ 来说是零,对于λ = μ \lambda = \mu λ = μ 等于1),这样θ M ( z 0 ) = 1 M \theta_M(z_0) = 1_M θ M ( z 0 ) = 1 M 就是元素1 ∈ A = T 0 0 ( M ) 1 \in A = T^0_0(M) 1 ∈ A = T 0 0 ( M ) 的像映射收缩的*转置*
c 1 2 : T { 1 } ( 2 ) ( M ) → A .
c_1^2 : T^{(2)}_{\{1\}}(M) \to A.
c 1 2 : T { 1 } ( 2 ) ( M ) → A .
(2) 假设M总是有限生成射影A-模;有一个规范的 A-模同构
μ : M ∗ ⊗ A M ∗ → ( M ⊗ A M ) ∗
\mu : M^* \otimes_A M^* \to (M \otimes_A M)^*
μ : M ∗ ⊗ A M ∗ → ( M ⊗ A M ) ∗
(II, § 4, no. 4,推论 1 至命题 2)和典范同构
θ : ( M ⊗ A M ) ∗ ⊗ A M → Hom A ( M ⊗ A M , M )
\theta : (M \otimes_A M)^* \otimes_A M \to \operatorname{Hom}_A(M \otimes_A M, M)
θ : ( M ⊗ A M ) ∗ ⊗ A M → Hom A ( M ⊗ A M , M )
(II, § 4, no. 2,命题 2 的推论); Hom A ( M ⊗ A M , M ) \operatorname{Hom}_A(M \otimes_A M, M) Hom A ( M ⊗ A M , M ) 也与 M × M M \times M M × M 的 A-*双线性* 映射的 A-模 L 2 ( M , M ; M ) \mathscr{L}_2(M, M; M) L 2 ( M , M ; M ) 典型地同构为 M M M (II, § 3, no. 9)。组合这些同构,得到典范同构
χ M : T { 1 , 2 } ( 3 ) ( M ) = M ∗ ⊗ M ∗ ⊗ M → L 2 ( M , M ; M )
\chi_M : T^{(3)}_{\{1, 2\}}(M) = M^* \otimes M^* \otimes M \to \mathscr{L}_2(M, M; M)
χ M : T { 1 , 2 } ( 3 ) ( M ) = M ∗ ⊗ M ∗ ⊗ M → L 2 ( M , M ; M )
这样,对于 M ∗ M^* M ∗ 、z ∈ M z \in M z ∈ M 、χ M ( x ∗ ⊗ y ∗ ⊗ z ) \chi_M(x^* \otimes y^* \otimes z) χ M ( x ∗ ⊗ y ∗ ⊗ z ) 中的 x ∗ , y ∗ x^*, y^* x ∗ , y ∗ 来说,映射是双线性的
( u , v ) ↦ ⟨ u , x ∗ ⟩ ⟨ v , y ∗ ⟩ z .
(u, v) \mapsto \langle u, x^*\rangle \langle v, y^*\rangle z.
( u , v ) ↦ ⟨ u , x ∗ ⟩ ⟨ v , y ∗ ⟩ z . 因此,通过χ M \chi_M χ M ,T { 1 , 2 } ( 3 ) ( M ) T_{\{1, 2\}}^{(3)}(M) T { 1 , 2 } ( 3 ) ( M ) (与T 2 1 ( M ) T_2^1(M) T 2 1 ( M ) 同构的)可以与A-模L 2 ( M , M ; M ) \mathscr{L}_2(M, M; M) L 2 ( M , M ; M ) 识别。假设M是自由A-模,令( e λ ) λ ∈ L (e_\lambda)_{\lambda \in L} ( e λ ) λ ∈ L 是M的基;那么张量z ∈ M ∗ ⊗ M ∗ ⊗ M z \in M^* \otimes M^* \otimes M z ∈ M ∗ ⊗ M ∗ ⊗ M 相对于这个模的基( e λ ⊗ e μ ⊗ e ν ) (e^\lambda \otimes e^\mu \otimes e_\nu) ( e λ ⊗ e μ ⊗ e ν ) 的坐标就用ζ λ μ ν \zeta_{\lambda \mu \nu} ζ λ μν 来表示。双线性映射 χ M ( z ) \chi_M(z) χ M ( z ) 映射有序对 ( e λ , e μ ) (e_\lambda, e_\mu) ( e λ , e μ ) 至 ∑ ν ∈ L ζ λ μ ν e ν
\sum_{\nu \in L} \zeta_{\lambda \mu \nu} e_\nu
ν ∈ L ∑ ζ λ μν e ν 因此 ζ λ μ ν \zeta_{\lambda \mu \nu} ζ λ μν 只是由双线性映射 χ M ( z ) \chi_M(z) χ M ( z ) 在 M 上定义的(通常是非关联的)代数的 * 结构* 常数,相对于基 ( e λ ) (e_\lambda) ( e λ ) (§ 1, no. 7)。
习题
参见习题为 § 5 。