Bourbaki

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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⩾0n \geqslant 0,nn模的A-模张量积等于M(也称为M的第n个张量幂*)由⨂nM\bigotimes^n M或M⊗nM^{\otimes n}表示,或Tn(M)T^n(M)、或TAn(M)T^n_A(M)、或Tensn(M)\mathrm{Tens}^n(M);然后T1(M)=MT^1(M) = M;我们也写T0(M)=AT^0(M) = A。 A-模 直和 ⨁n⩾0Tn(M)\bigoplus_{n \geqslant 0} T^n(M) 用T(M)T(M) 或Tens(M)\mathrm{Tens}(M) 表示。我们将在T(M)T(M)上对型N\mathbf{N}进行定义分级A-代数结构,通过定义整数p⩾0,q⩾0p \geqslant 0, q \geqslant 0、A-线性映射的每个有序对

mpq:Tp(M)⊗ATq(M)→Tp+q(M) m_{pq} : T^p(M) \otimes_A T^q(M) \to T^{p+q}(M)
(§3§ 3、no. 1、*注*)。对于 p>0p > 0 和 q>0q > 0,mpqm_{pq} 为结合性同构(II、§3§ 3、no. 9),当 p=0p = 0(或 q=0q = 0)时,m0,qm_{0,q} 为A⊗ATq(M)A \otimes_A T^q(M)的典范同构到Tq(M)T^q(M)(mp,0m_{p,0}是Tp(M)⊗AAT^p(M) \otimes_A A的典范同构到Tp(M)T^p(M)(II、§3§ 3、no. 4、命题4))。然后,对于xi∈Mx_i \in M,α∈A\alpha \in A,
(x1⊗⋯⊗xp)⋅(xp+1⊗⋯⊗xp+q)=x1⊗⋯⊗xp⊗xp+1⊗⋯⊗xp+qα⋅(x1⊗⋯⊗xp)=α(x1⊗⋯⊗xp). \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}
因此在 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=T0(M)A = T^0(M) 的单位元单位元 1。

定义 1 061H

对于MM中超过交换环AA、张量代数的每个模MM,用T(M)T(M)、或Tens(M)\mathrm{Tens}(M)、或TA(M)T_A(M)表示,有代数 ⨁n≥0Tn(M)\bigoplus_{n \geq 0} T^n(M) 与 (1) 中定义的乘法。 典范嵌入 ϕ:T1(M)→T(M)\phi : T^1(M) \to T(M) (II, § 1, no. 12)(也用ϕM\phi_M表示)被称为MM的典范嵌入到T(M)T(M)。

引用了 1

引用了 II § 1. 。 模

命题 1 061I

令 EE 为(单位)AA-代数,而 f:M→Ef : M \to E 为 AA-线性映射。存在且仅有一个AA-代数同态g:T(M)→Eg : T(M) \to E使得f=g∘ϕf = g \circ \phi。

引用了 1 · 被以下引用 5

引用了 E IV § 3. 普遍映射

被以下引用 命题 2, 命题 6, 命题 2, III § 6, 命题 1, III § 7, IV § 5. 。对称张量和多项式映射

在其他字中,(T(M),ϕ)(T(M), \phi)是普遍映射问题的解(集合理论,IV, § 3, no. 1),其中Σ\Sigma是AA-代数结构的类, α\alpha-映射是从模MM到AA-代数的AA-线性映射。请注意,这里不存在 T(M)T(M) 毕业的问题。

For every finite family (xi)1≤i≤n(x_i)_{1 \leq i \leq n} of nn elements of MM, by definition of the product in T(M)T(M), x1⊗x2⊗⋯⊗xn=ϕ(x1)ϕ(x2)…ϕ(xn)x_1 \otimes x_2 \otimes \cdots \otimes x_n = \phi(x_1)\phi(x_2)\ldots\phi(x_n); then necessarily g(x1⊗x2⊗⋯⊗xn)=f(x1)f(x2)…f(xn)g(x_1 \otimes x_2 \otimes \cdots \otimes x_n) = f(x_1)f(x_2)\ldots f(x_n) for n≥1n \geq 1 and g(α)=αeg(\alpha) = \alpha e (if ee is the unit element of EE) for α∈A\alpha \in A, which proves the uniqueness of gg. Conversely, note that, for all n>0n > 0, the mapping

(x1,…,xn)↦f(x1)f(x2)…f(xn) (x_1, \ldots, x_n) \mapsto f(x_1)f(x_2)\ldots f(x_n)
of MnM^n into EE is AA-multilinear; hence there corresponds to it an AA-linear mapping gn:Tn(M)→Eg_n : T^n(M) \to E such that
g(x1⊗x2⊗⋯⊗xn)=f(x1)f(x2)…f(xn). g(x_1 \otimes x_2 \otimes \cdots \otimes x_n) = f(x_1)f(x_2)\ldots f(x_n).
Also we define the mapping g0:T0(M)→Eg_0 : T^0(M) \to E as equal to ηE\eta_E (§1§ 1, no. 3), in other words g0(α)=αeg_0(\alpha) = \alpha e for α∈A\alpha \in A. 令gg为T(M)T(M)到EE的唯一AA线性映射,其限制到Tn(M)T^n(M)为gng_n(n≥0n \geq 0); g∘ϕ=g1=fg \circ \phi = g_1 = f就是直接的,还有待验证gg是AA代数同态。 通过构造 g(1)=eg(1) = e 并且通过线性足以表明 g(uv)=g(u)g(v)g(uv) = g(u)g(v) 对于 u∈Tp(M)u \in T^p(M) 和 v∈Tq(M)v \in T^q(M) (p>0,q>0p > 0, q > 0);现在从公式 (1) 和 (2) 可以得出,当 u=x1⊗x2⊗⋯⊗xpu = x_1 \otimes x_2 \otimes \cdots \otimes x_p 和 v∈xp+1⊗⋯⊗xp+qv \in x_{p+1} \otimes \cdots \otimes x_{p+q}(其中 xix_i 属于到 EE)时,关系为真。 因此,对于 u∈Tp(M)u \in T^p(M) 和 v∈Tq(M)v \in T^q(M) 来说,线性关系成立。

注 061J

假设 EE 是型 Z\mathbf{Z} 的分级 AA 代数,毕业为 (En)(E_n),并且还假设

f(M)⊂E1. f(M) \subset E_1.
然后从 (2) 得出,g(Tp(M))⊂Epg(T^p(M)) \subset E_p 对于所有 p≥0p \geq 0,因此 gg 是分级的代数同态。

2. 张量代数的函数性质

命题 2 061K

设AA为交换环、MM和NN两个AA模块,并且

u:M→N u : M \to N

引用了 1 · 被以下引用 1

引用了 命题 1

被以下引用 § 5. 。 张量代数、张量

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)

这样图表

M→uN↓ϕM↓ϕNT(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}

是可交换的。此外,u′u'是分级的代数同态。

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)和线性映射ϕN∘u:M→T(N)\phi_N \circ u : M \to \mathbf{T}(N);作为

u(M)⊂T1(N)=N, u(M) \subset \mathbf{T}^1(N) = N,

事实上,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' 今后将用T(u)\mathbf{T}(u) 表示。如果 P 为 A-模且 v:N→Pv : N \to 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)

对于 T(v)∘T(u)\mathbf{T}(v) \circ \mathbf{T}(u) 是代数同态渲染可交换图表

M→v∘uP↓ϕM↓ϕPT(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}

T(u)\mathbf{T}(u) 是有时,称为 uu 到 T(M)\mathbf{T}(M) 的规范扩张(其中包含 M=T1(M)M = \mathbf{T}^1(M))。 注限制 Tn(u):Tn(M)→Tn(N)\mathbf{T}^n(u) : \mathbf{T}^n(M) \to \mathbf{T}^n(N) 只是线性映射 u⊗n=u⊗u⊗⋯⊗uu^{\otimes n} = u \otimes u \otimes \cdots \otimes u(n 次),对于

Tn(u)(x1⊗⋯⊗xn)=u(x1)⊗⋯⊗u(xn) \mathbf{T}^n(u)(x_1 \otimes \cdots \otimes x_n) = u(x_1) \otimes \cdots \otimes u(x_n)

因为T(u)\mathbf{T}(u)是代数同态和T1(u)=u\mathbf{T}^1(u) = u; 限制T0(u)\mathbf{T}^0(u)到A是恒等映射。 Tn(u)\mathbf{T}^n(u)称为uu的第nn第张量幂。

命题 3 061L

如果u:M→Nu : M \to 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)是满射,其核是由uu的核P⊂M⊂T(M)P \subset M \subset \mathbf{T}(M)生成的T(M)\mathbf{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

T0(u):T0(M)→T0(N)\mathbf{T}^0(u) : \mathbf{T}^0(M) \to \mathbf{T}^0(N) 是双射且对于每个整数 n>0n > 0,

Tn(u):Tn(M)→Tn(N) \mathbf{T}^n(u) : \mathbf{T}^n(M) \to \mathbf{T}^n(N)

是满射的,如归纳在 nn 上使用 II, § 3, no. 6、命题 6 所见;后者命题还通过nn上的归纳表明,Tn(u)T^n(u)的核In\mathfrak{I}_n是乘积生成的Tn(M)T^n(M)的子模

x1⊗x2⊗⋯⊗xn x_1 \otimes x_2 \otimes \cdots \otimes x_n
其中 xix_i 属于至 PP 中至少之一。由此可见,T(u)T(u)的核I=⨁n≥1In\mathfrak{I} = \bigoplus_{n \geq 1} \mathfrak{I}_n是PP在T(M)T(M)生成的双边理想。

如果 u:M→Nu : M \to N 是*单射* 线性映射,则 T(u)T(u) 并不总是真单射映射 (习题 1)。然而,当uu是单射使得u(M)u(M)是NN的*直因子*时,这是正确的,因为那么存在线性映射v:N→Mv : N \to M使得v∘uv \circ u是MM上的恒等映射,因此

T(v∘u)=T(v)∘T(u) T(v \circ u) = T(v) \circ T(u)
是T(M)T(M)上的恒等映射,因此T(u)T(u)是单射的,其像(与T(M)T(M)同构的)是T(N)T(N)的*直因子*(II, § 1, no. 9,命题15)。更准确地说:

命题 4 061M

令NN和PP是AA模块MM的两个子模,这样它们的和N+PN + P是MM中的直因子,并且它们的交N∩PN \cap P是NN和PP中的直因子。然后同态 T(N)→T(M)T(N) \to T(M)、T(P)→T(M)T(P) \to T(M) 和*

T(N∩P)→T(M), T(N \cap P) \to T(M),
* 典范嵌入的典范扩张是单射的;如果T(N)T(N)、T(P)T(P)和T(N∩P)T(N \cap P)通过这些同态与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).

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′⊂NN' \subset N和P′⊂PP' \subset P使得N=N′⊕(N∩P)N = N' \oplus (N \cap P),P=P′⊕(N∩P)P = P' \oplus (N \cap P);然后

N+P=N′⊕P′⊕(N∩P) N + P = N' \oplus P' \oplus (N \cap P)
并且存在 MM 的假设子模 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.

特别是,N+PN + P、NN、PP和N∩PN \cap P是MM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(P)→T(M),T(N∩P)→T(M) T(P) \to T(M), \quad T(N \cap P) \to T(M)
是单射的。因此,三个代数、T(N)T(N)、T(P)T(P)和T(N∩P)T(N \cap P)被识别为子代数或T(N+P)T(N + P),而后者则被识别为子代数或T(M)T(M);

写成Q=N∩PQ = N \cap P,还需要证明,如果T(Q)T(Q)、T(N′⊕Q)T(N' \oplus Q)、T(P′⊕Q)T(P' \oplus Q)与T(N′⊕P′⊕Q)T(N' \oplus P' \oplus 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).

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}

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)⟶uT(N′⊕P′⊕Q)↓r↓sT(Q)⟶vT(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}

其中rr和ss是满同态(命题3)和uu和vv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),

然后x∈T(Q)x \in T(Q)。现在同态ss的定义显示其限制到T(P′⊕Q)T(P' \oplus Q)(用T(N′⊕P′⊕Q)T(N' \oplus P' \oplus Q)的子代数识别)为恒等映射;因此,xx上的假设意味着s(u(x))=xs(u(x)) = x。但还有v(r(x))=xv(r(x)) = x,其他字,xx,属于到像,T(Q)T(Q)在T(P′⊕Q)T(P' \oplus Q),这有待证明。

注 061N

注特别是,当AA为域(II, § 7, no. 3,命题4)时,命题4的假设对于MM的任意子模N,PN, P始终成立。此外,如果N⊂PN \subset P和N≠PN \neq P,则Tn(N)≠Tn(P)T^n(N) \neq T^n(P)对于所有n≥1n \geq 1,因为如果RR是NN中PP的补集,则Tn(P)∩Tn(R)={0}T^n(P) \cap T^n(R) = \{0\}通过(4)和Tn(R)≠{0}T^n(R) \neq \{0\}。

引用了 2

引用了 命题 4, II § 7, 命题 4

推论 061O

令KK为交换域且MM向量空间大于KK。对于每个元素z∈T(M)z \in T(M),都存在MM的最小的向量空间NN,使得z∈T(N)z \in T(N)和NN的有限秩超过KK。

引用了 2 · 被以下引用 2

引用了 命题 4, E III § 6. 无限集合

被以下引用 推论, III § 6, 推论, III § 7

在这个叙述中可以理解,对于MM的每个向量子空间PP,T(P)T(P)被规范地标识为T(M)T(M)的子代数。让z∈T(M)z \in T(M); zz可以表示为线性组合 of 元素,其中每一个都是M=T1(M)M = T^1(M)的元素的有限乘积; MM 中的所有元素出现在有限秩和 z∈T(Q)z \in T(Q) 中的乘积生成向量子空间 QQ。

令 F\mathscr{F} 为向量子空间 PP 有限秩的(非空)集合,使得 z∈T(P)z \in T(P)。 F\mathscr{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} 具有最小元素 NN(集合理论,III, § 6, no. 5)。还需要验证每个 P∈FP \in \mathscr{F} 包含于 NN;现在,z∈T(P)∩T(N)=T(P∩N)z \in T(P) \cap T(N) = T(P \cap N)(命题4);鉴于NN的定义,这意味着N∩P=NN \cap P = N,即P⊃NP \supset N。

MM 的子空间 NN 据说与 zz *相关联。

3. 标量的环的扩张

令A,A′A, A'为两个交换环和ρ:A→A′\rho : A \to A'环同态。令MM为AA模,M′M'为A′A'模,u:M→M′u : M \to M'为AA同态;因为典范嵌入 ϕM′:M′→TA′(M′)\phi_{M'} : M' \to T_{A'}(M') 也是 AA 同态(通过标量的限制),合成 M→uM′→ϕM′TA′(M′)M \xrightarrow{u} M' \xrightarrow{\phi_{M'}} T_{A'}(M') 也是如此。推导出AA-代数同态TA(M)→ρ∗(TA′(M′))T_A(M) \to \rho^*(T_{A'}(M'))(no. 2),也记为T(u):TA(M)→TA′(M′)T(u) : T_A(M) \to T_{A'}(M'),这是唯一的AA-同态渲染交换交换图表

M→uM′↓ϕM↓ϕM′TA(M)→T(u)TA′(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}

如果σ:A′→A′′\sigma : A' \to A''是交换环同态,M′′M''是A′′A''模,v:M′→M′′v : M' \to M''是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).

命题 5 061P

令A,BA, B为两个交换环、ρ:A→B\rho : A \to B、环、同态和MM一个AA模块。规范的扩张

引用了 1 · 被以下引用 3

引用了 命题 5, III § 4

被以下引用 注, III § 11, 命题 7, III § 6, 命题 8, III § 7

ψ:TB(B⊗AM)→B⊗ATA(M) \psi : T_B(B \otimes_A M) \to B \otimes_A T_A(M)

B-线性映射 lB⊗ϕM:B⊗AM→B⊗ATA(M)l_B \otimes \phi_M : B \otimes_A M \to B \otimes_A T_A(M) 是分级 B 代数的同构。

考虑两个 AA 代数同态:典范嵌入 j:B=T0(B⊗AM)→T(B⊗AM)j : B = T^0(B \otimes_A M) \to T(B \otimes_A M) 和同态

h=T(i):T(M)→T(B⊗AM) h = T(i) : T(M) \to T(B \otimes_A M)

从规范 AA 线性映射导出 (cf. 公式 (8))

i:M→B⊗AM. i : M \to B \otimes_A M.

由于T0(B⊗AM)T^0(B \otimes_A M)包含在T(B⊗AM)T(B \otimes_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⊗AT(M)→T(B⊗AM) \psi': B \otimes_A T(M) \to T(B \otimes_A M)

得到这样的结果,对于β∈B,xi∈M\beta \in B, x_i \in M对于1≤i≤n1 \leq i \leq n,

ψ′(β⊗(x1⊗x2⊗⋯⊗xn))=β((1⊗x1)⊗(1⊗x2)⊗⋯⊗(1⊗xn)), \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)),

这立即表明 ψ′\psi' 也是 B 代数同态。只需证明ψ∘ψ′\psi \circ \psi'和ψ′∘ψ\psi' \circ \psi分别在B⊗AT(M)B \otimes_A T(M)和T(B⊗AM)T(B \otimes_A M)上是恒等映射即可。现在,这两个代数是由B⊗AMB \otimes_A M生成的,显然是ψ∘ψ′\psi \circ \psi'和ψ′∘ψ\psi' \circ \psi,重合和恒等映射对B⊗AMB \otimes_A M,从而的结论。

4. 直极限张量代数

令(Aα,ϕβα)(A_\alpha, \phi_{\beta \alpha})为交换环的有向直接系统和AαA_\alpha模块(II, § 6, no. 2)的(Mα,fβα)(M_\alpha, f_{\beta \alpha})直接系统;让A=lim⁡→AαA = \lim \rightarrow A_\alpha和M=lim⁡→MαM = \lim \rightarrow M_\alpha,这是一个AA模块。对于 α≤β\alpha \leq \beta,AαA_\alpha-代数同态 (no. 3, 公式 (8)) fβα′=T(fβα):TAα(Mα)→TAβ(Mβ)f'_{\beta \alpha} = T(f_{\beta \alpha}): T_{A\alpha}(M_\alpha) \to T_{A\beta}(M_\beta) 是从 AαA_\alpha-同态 fβα:Mα→Mβf_{\beta \alpha}: M_\alpha \to M_\beta 规范导出的,并且从 (9) (no. 3) 可以得出 (TAα(Mα),fβα′)(T_{A\alpha}(M_\alpha), f'_{\beta \alpha}) 是*AαA_\alpha-代数的直接系统*。另一方面,令 fα′:Mα→Mf'_\alpha: M_\alpha \to M 为规范的 AαA_\alpha 同态;推导出AαA_\alpha-代数同态fα′:TAα(Mα)→TA(M)f'_\alpha: T_{A\alpha}(M_\alpha) \to T_A(M) (no. 3, 公式 (8)),并且从 (9) (no. 3) 还可以得出,fα′f'_\alpha 构成 AαA_\alpha 同态的直接系统。

命题 6 061Q

A-同态* f′=lim⁡→fα′:lim⁡→TAα(Mα)→TA(M)f' = \lim \rightarrow f'_\alpha : \lim \rightarrow T_{A\alpha}(M_\alpha) \to 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=TA(M)E = T_A(M) 和 E′=lim⁡→TAα(Mα)E' = \lim \rightarrow T_{A\alpha}(M_\alpha) 并让

gα:TAα(Mα)→E′ g_\alpha: T_{A\alpha}(M_\alpha) \to E'

是规范的 AαA_\alpha 同态。显然,复合 AαA_\alpha-线性映射 Mα→ϕMαTAα(Mα)→gαE′M_\alpha \xrightarrow{\phi_{M_\alpha}} T_{A\alpha}(M_\alpha) \xrightarrow{g_\alpha} E' 形式直接系统,因此存在且仅有一个 AA-线性映射 u=lim⁡→(gα∘ϕMα):M→E′u = \lim \rightarrow (g_\alpha \circ \phi_{M_\alpha}): M \to E' 使得

u∘fα=gα∘ϕMα u \circ f_\alpha = g_\alpha \circ \phi_{M_\alpha}

对于所有α\alpha。这个映射本身将(no. 1,命题1)唯一分解为M→ϕME→E′M \xrightarrow{\phi_M} E \to E',其中hh是AA代数同态。只要证明h∘f′=1E′h \circ f' = 1_{E'}和f′∘h=1Ef' \circ h = 1_E就足够了。

为此注,对于每一个指标α\alpha,(no. 3,公式 (8))

h∘fα′∘ϕMα=h∘ϕM∘fα=u∘fα=gα∘ϕMα 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}

从而,由 no. 1、命题 1、唯一性断言、

h∘fα′=gα h \circ f'_\alpha = g_\alpha

对于所有α\alpha;由此可见,(h∘f′)∘gα=gα(h \circ f') \circ g_\alpha = g_\alpha 对于所有 α\alpha,因此 h∘f′=1E′h \circ f' = 1_{E'} 乘以定义的直极限。

另一方面,凭借 no. 3,公式 (8),

f′∘u∘fα=f′∘gα∘ϕMα=fα′∘ϕMα=ϕM∘fα, 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,

从而又f′∘u=ϕMf' \circ u = \phi_M由直极限的定义;我们将no. 1、命题 1 的f′∘h∘ϕM=ϕMf' \circ h \circ \phi_M = \phi_M和唯一性性质结论给出f′∘h=1Ef' \circ h = 1_E。

命题 6 也可以由注意到证明,对于每个整数 n≥1n \geq 1,都有一个规范的 AA 模块同构 lim⁡→TAαn(Mα)→TAn(M)\lim \rightarrow T^n_{A_\alpha}(M_\alpha) \to T^n_A(M),如下由 nn 上的归纳得出II, § 6, no. 3、命题 7、立即验证这些同构是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AA为AA模块族中的交换环和M=⨁λ∈LMλM = \bigoplus_{\lambda \in L} M_\lambda直和。由II, § 3, no. 7、命题7、nn上的归纳得出,Tn(M)T^n(M)是子模直和典范嵌入像

Mλ1⊗Mλ2⊗⋯⊗Mλn→Tn(M)=M⊗n M_{\lambda_1} \otimes M_{\lambda_2} \otimes \cdots \otimes M_{\lambda_n} \to T^n(M) = M^{\otimes n}

相对于*所有* 序列 (λi)∈Ln(\lambda_i) \in L^n。将Mλ1⊗Mλ2⊗⋯⊗MλnM_{\lambda_1} \otimes M_{\lambda_2} \otimes \cdots \otimes M_{\lambda_n}与这个像进行识别,可知T(M)T(M)是所有模*中的*直和

Mλ1⊗Mλ2⊗⋯⊗Mλn M_{\lambda_1} \otimes M_{\lambda_2} \otimes \cdots \otimes M_{\lambda_n}

其中nn穿过N\mathbf{N},对于每个nn,(λi)(\lambda_i)穿过LnL^n。

我们首先推导出以下推论:

定理 1 061R

令AA为交换环,MM为免费的AA模块,(eλ)λ∈L(e_\lambda)_{\lambda \in L}基为MM。 然后元素es=eλ1⊗eλ2⊗⋯⊗eλne_s = e_{\lambda_1} \otimes e_{\lambda_2} \otimes \cdots \otimes e_{\lambda_n},其中s=(λ1,…,λn)s = (\lambda_1, \ldots, \lambda_n)贯穿LL的元素和e∅e_\varnothing的所有有限序列的集合,用来表示T(M)T(M)的单位元,形式基 AA-模块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

eset=est e_s e_t = e_{st}

其中stst表示通过*并置*序列ss和tt(I, § 7, no. 2)获得LL的元素的序列。

可以看出,T(M)T(M)的基(es)(e_s)与律(10)的乘法同构于集合LL(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ss到元素ese_s。由此可知 (§ 2, no. 7) 自由模 MM 的 张量代数 T(M)T(M),以及索引集合 LL 的基,规范地同构于 的自由结合律代数 LL超过AA。特别是(§ 2, no. 7,命题 7),对于从LL到AA-代数EE的每个映射f:L→Ef : L \to E,存在且仅有一个AA-代数同态fˉ:T(M)→E\bar{f} : T(M) \to E,使得fˉ(eλ)=f(λ)\bar{f}(e_\lambda) = f(\lambda)。

注 061S

上述结果同样可以作为张量代数的自由结合律代数的普遍性质的推论,使用II, § 3, no. 7、推论2到命题7得到。

引用了 2

引用了 推论 2, II § 3, 命题 7

推出 061T

如果 MM 是射影 AA 模,则 T(M)T(M) 是射影 AA 模。

引用了 3 · 被以下引用 2

引用了 II § 2. 。 模线性映射。二元性, 命题 4, II § 2, 定理 1

被以下引用 推论, III § 6, 推论 2, III § 7

MM 是自由 AA 模块 NN (II, § 2, no. 2, 命题 4) 的直因子,因此 T(M)T(M) 是 T(N)T(N) (no. 2) 的直因子;由于 T(N)T(N) 是自由的 (定理 1),这表明 T(M)T(M) 是射影 (II, § 2, no. 2)。

命题 7 061U

令Δ\Delta为可交换幺半群,MM为型Δ\Delta的分级AA模,以及(Mα)α∈Δ(M_\alpha)_{\alpha \in \Delta}其毕业。对于每个有序对(α,n)∈Δ×N(\alpha, n) \in \Delta \times \mathbf{N},令Tα,n(M)T^{\alpha, n}(M)为Tn(M)T^n(M)的子模Mα1⊗Mα2⊗⋯⊗MαnM_{\alpha_1} \otimes M_{\alpha_2} \otimes \cdots \otimes M_{\alpha_n}的(直接的)和,使得∑i=1nαi=α\sum_{i=1}^n \alpha_i = \alpha;那么 (Tα,n(M))(α,n)∈Δ×N(T^{\alpha, n}(M))_{(\alpha, n) \in \Delta \times \mathbf{N}} 是型 Δ×N\Delta \times \mathbf{N} 的唯一分级,与 T(M)T(M) 上的代数结构兼容,并在 M=T1(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) 是 Tα,n(M)T^{\alpha, 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})是型Δ×N\Delta \times \mathbf{N}在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}适合α∈Δ\alpha \in \Delta,则立即从定义得出,对于所有n≥1n \geq 1 以及所有 α∈Δ\alpha \in \Delta、Tα,n(M)⊂T′α,nT^{\alpha, n}(M) \subset {T'}^{\alpha, n};但由于T(M)T(M)也是Tα,n(M)T^{\alpha, n}(M)的直和,这意味着T′α,n=Tα,n(M){T'}^{\alpha, n} = T^{\alpha, n}(M)(II, § 1, no. 8,*注*)。

6. 张量和张量记号

令 AA 为交换环,MM AA 模,M∗M^* MM (II, § 2, no. 3) 的*对偶*,以及 II 和 JJ 两个 不相交的有限 集合; AA-模块⨂i∈I∪JEi\bigotimes_{i \in I \cup J} E_i,其中,如果i∈Ii \in I则为Ei=ME_i = M,如果i∈Ji \in J则为Ei=M∗E_i = M^*,由TJI(M)T^I_J(M)表示; TJI(M)T^I_J(M)的元素在MM上被称为型*(I,J)(I, J)的*张量。如果 J=∅J = \varnothing,则称为“逆变”;如果 I=∅I = \varnothing,则称为“协变”;否则称为“混合”。

令I′,I′′I', I''为II的两个子集和J′,J′′J', J''为JJ的两个子集,使得I′∪I′′=II' \cup I'' = I,

I′∩I′′=∅, J′∪J′′=J, J′∩J′′=∅I' \cap I'' = \varnothing,\ J' \cup J'' = J,\ J' \cap J'' = \varnothing;那么有一个规范的结合性同构 (II, § 3, no. 9)

TJI(M)→TJ′I′(M)⊗ATJ′′I′′(M). T_J^I(M) \to T_{J'}^{I'}(M) \otimes_A T_{J''}^{I''}(M).

考虑到张量代数T(M⊕M∗)T(M \oplus M^*),从no. 5可以得出Tn(M⊕M∗)T^n(M \oplus M^*)规范地与TJI(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}和JJ的{1,n}\{1, n\}是{1,n}\{1, n\}中I的补集。

当I={1,p}I = \{1, p\}和J={p+1,p+q}J = \{p + 1, p + q\}与整数p≥0, q≥0p \geq 0,\ q \geq 0时(当p=0p = 0(或q=0q = 0)时,替换I(分别是J)乘以∅\varnothing)时,A-模TJI(M)T_J^I(M)也是用Tqp(M)T_q^p(M)表示;因此,A-模T0n(M)T_0^n(M)和Tn0(M)T_n^0(M)分别是定义A-模Tn(M)T^n(M)和Tn(M∗)T^n(M^*)。当I和J是基数p=Card(I)p = \mathrm{Card}(I)和q=Card(J)q = \mathrm{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\}(分别{p+1,p+q}\{p + 1, p + q\}),并且这些双射因此定义同构

TJI(M)→Tqp(M). T_J^I(M) \to 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

(TJI(M))∗→TIJ(M). (T_J^I(M))^* \to T_I^J(M).

现在假设 M 是一个*有限生成的自由* A-模,并让 (eλ)λ∈L(e_\lambda)_{\lambda \in L} 是 M 的基(L 因此是一个*有限* 集合)。 M∗M^* 对偶 到(eλ)(e_\lambda) (II, § 2, no. 6) 的基由(eλ)λ∈L(e^\lambda)_{\lambda \in L} 表示。 M 和 M∗M^* 的基 (eλ)(e_\lambda) 和 (eλ)(e^\lambda) 分别为 TJI(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→Lf : I \to L 和g:J→Lg : J \to L,令 efge_f^g 为 TJI(M)T_J^I(M) 的元素 ⨂i∈I∪Jxi\bigotimes_{i \in I \cup J} x_i 定义为

xi=ef(i)if i∈I,xi=eg(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.

当(f,g)(f, g)穿过映射f:I→Lf : I \to L和g:J→Lg : J \to L的有序对的集合时,efge_f^g形式A-模TJI(M)T_J^I(M)的一个*基*,说是*关联*给定 M 的基 (eλ)(e_\lambda)。对于 z∈TJI(M)z \in T_J^I(M),我们可以这样写

z=∑(f,g)αgf(z)⋅efg z = \sum_{(f, g)} \alpha_g^f(z) \cdot e_f^g

其中αgf\alpha_g^f是相对于基(efg)(e_f^g)的坐标形式;通过滥用语言,αgf(z)\alpha_g^f(z)被称为张量zz*相对于模M的基*(eλ)(e_\lambda)的坐标。αgf\alpha_g^f构成(efg)(e_f^g)的对偶基,在其他字中它们被识别为元素 / 基 / TIJ(M)T_I^J(M),与(eλ)(e_\lambda)*相关*。当I和J是N\mathbf{N}区间{1,n}\{1, n\}的补子集时,αgf\alpha_g^f(或αgf(z)\alpha_g^f(z))表示如下:i∈Ii \in I的每个元素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∈Ji \in J;类似地,i∈Ji \in J的g(i)g(i)在第i个位置写为较低的指标,在i∈Ii \in 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\},我们写为αvρλ⋅⋅μ\alpha_{v\rho}^{\lambda\cdot\cdot\mu}:如果f(1)=λ,f(4)=μ,g(2)=ν,g(3)=ρf(1) = \lambda, f(4) = \mu, g(2) = \nu, g(3) = \rho。

令(e~λ)λ∈L(\tilde{e}_{\lambda})_{\lambda \in L}为M的另一个基,从(eλ)(e_{\lambda})到(e~λ)(\tilde{e}_{\lambda})(II, § 10, no. 8),为经过的P矩阵。那么从(eλ)(e^{\lambda})到(e~λ)(\tilde{e}^{\lambda})((e~λ)(\tilde{e}_{\lambda})的对偶基)的经过的矩阵就是P(II, § 10, no. 8,命题5)的同余tP−1^tP^{-1}。由此可知 (II, § 10, no. 10) 经过的矩阵从 TJI(M)T^{I}_{J}(M) 的基 (efg)(e^{g}_{f}) 到基 (e~fg)(\tilde{e}^{g}_{f})(其中 ff(分别为 gg)穿过集合 I到L的映射(分别是J到L))是矩阵

⨂i∈I∪JQi,where Qi=P if i∈I,Qi=tP−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.

因此,这个矩阵中的转置被识别为

⨂i∈I∪JRi,where Ri=tP−1 if i∈I,Ri=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.

现在假设 M 是任意模。设i∈I,j∈Ji \in I, j \in J并写出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

cji:TJI(M)→TJ′I′(M), c^{i}_{j}: T^{I}_{J}(M) \to T^{I'}_{J'}(M),

称为指标 i 和指标 j 的缩写。为此,MI×(M∗)JM^{I} \times (M^{*})^{J}的注、映射,与每个家庭(xi)i∈I∪J(x_{i})_{i \in I \cup J}相关联,其中xi∈Mx_{i} \in M如果i∈Ii \in I和xi∈M∗x_{i} \in M^{*}如果i∈Ji \in J、元素

⟨xi,xj⟩k∈(I∪J)−{i,j}xk \langle x_{i}, x_{j} \rangle_{k \in (I \cup J) - \{i, j\}} x_{k}

TJ′I′(M)T^{I'}_{J'}(M),是A-多重线性; cjic^{i}_{j} 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 (eλ)λ∈L(e_{\lambda})_{\lambda \in L} 为 M 的基。给定两个映射 f:I→L,g:J→Lf: I \to L, g: J \to L,令 fif_{i} 表示 ff 至 I′=I−{i}I' = I - \{i\} 和 gjg_{j} 的限制限制至 gg 至 J′=J−{j}J' = J - \{j\};那么根据 (12)

cji(efg)={0if f(i)≠g(j)efigjif 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}

得到cji(z)c^{i}_{j}(z)坐标为z坐标函数的表达式;对于I'的每个映射f′f'(或g′g')到L(或J'到L)和每个λ∈L\lambda \in L,令(f′,λ)(f', \lambda)(或(g′,λ)(g', \lambda))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'(分别为 g′g'),并且在元素 i 处需要值 λ\lambda (分别为j)。那么,若将TJ′I′(M)T^{I'}_{J'}(M)相对于基(ef′g′)(e^{g'}_{f'})的坐标形式记为βg′f′\beta^{f'}_{g'},

βg′f′(cji(z))=∑λ∈Lα(g′;λ)(f′;λ)(z). \beta^{f'}_{g'}(c^{i}_{j}(z)) = \sum_{\lambda \in L} \alpha^{(f'; \lambda)}_{(g'; \lambda)}(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

θM:M∗⊗AM→End⁡A(M) \theta_M : M^* \otimes_A M \to \operatorname{End}_A(M)

这样θM(x∗⊗x)\theta_M(x^* \otimes x)(对于x∈M,x∗∈M∗x \in M, x^* \in M^*)是自同态

y↦⟨y,x∗⟩x. y \mapsto \langle y, x^*\rangle x.

因此,通过θM\theta_M,T{1}(2)(M)T^{(2)}_{\{1\}}(M)(与T11(M)T^1_1(M)同构的)可以与A-模End⁡A(M)\operatorname{End}_A(M)识别。假设M是自由模,令(eλ)λ∈L(e_\lambda)_{\lambda \in L}是M的基;那么张量z∈M∗⊗Mz \in M^* \otimes M相对于这个模的基(eμ⊗eλ)(e^\mu \otimes e_\lambda)的坐标就记为ζμ⋅λ\zeta_{\mu \cdot \lambda}。由于θM(eμ⊗eλ)\theta_M(e^\mu \otimes e_\lambda)为自同态y↦⟨y,eμ⟩eλy \mapsto \langle y, e^\mu\rangle e_\lambda,自同态u=θM(z)=θM(∑λ,μζμ⋅λeμ⊗eλ)u = \theta_M(z) = \theta_M\left( \sum_{\lambda, \mu} \zeta_{\mu \cdot \lambda} e^\mu \otimes e_\lambda \right)映射yy至∑λ,μζμ⋅λ⟨y,eμ⟩eλ\sum_{\lambda, \mu} \zeta_{\mu \cdot \lambda} \langle y, e^\mu\rangle e_\lambda;写y=eλy = e_\lambda,我们得到关系

u(eλ)=∑μ∈Lζλ⋅μeμ u(e_\lambda) = \sum_{\mu \in L} \zeta_{\lambda \cdot \mu} e_\mu

其它字、线性映射*u=θM(z)u = \theta_M(z)*的*矩阵是指标*μ\mu*和指标*λ\lambda*行中的元素和列*是* ζλ⋅μ\zeta_{\lambda \cdot \mu}。

uu (II, § 4, no. 3) 的*轨迹*的定义立即表明

Tr⁡(θM(z))=c12(z). \operatorname{Tr}(\theta_M(z)) = c_1^2(z).

因此元素z0=∑λ∈Leλ⊗eλz_0 = \sum_{\lambda \in L} e^\lambda \otimes e_\lambda(其坐标ζμ⋅λ\zeta_{\mu \cdot \lambda}对于λ≠μ\lambda \neq \mu来说是零,对于λ=μ\lambda = \mu等于1),这样θM(z0)=1M\theta_M(z_0) = 1_M就是元素1∈A=T00(M)1 \in A = T^0_0(M)的像映射收缩的*转置*

c12:T{1}(2)(M)→A. c_1^2 : T^{(2)}_{\{1\}}(M) \to 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∗⊗AM∗→(M⊗AM)∗ \mu : M^* \otimes_A M^* \to (M \otimes_A M)^*

(II, § 4, no. 4,推论 1 至命题 2)和典范同构

θ:(M⊗AM)∗⊗AM→Hom⁡A(M⊗AM,M) \theta : (M \otimes_A M)^* \otimes_A M \to \operatorname{Hom}_A(M \otimes_A M, M)

(II, § 4, no. 2,命题 2 的推论); Hom⁡A(M⊗AM,M)\operatorname{Hom}_A(M \otimes_A M, M) 也与 M×MM \times M 的 A-*双线性* 映射的 A-模 L2(M,M;M)\mathscr{L}_2(M, M; M) 典型地同构为 MM (II, § 3, no. 9)。组合这些同构,得到典范同构

χM:T{1,2}(3)(M)=M∗⊗M∗⊗M→L2(M,M;M) \chi_M : T^{(3)}_{\{1, 2\}}(M) = M^* \otimes M^* \otimes M \to \mathscr{L}_2(M, M; M)

这样,对于 M∗M^*、z∈Mz \in M、χM(x∗⊗y∗⊗z)\chi_M(x^* \otimes y^* \otimes z) 中的 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.
因此,通过χM\chi_M,T{1,2}(3)(M)T_{\{1, 2\}}^{(3)}(M)(与T21(M)T_2^1(M)同构的)可以与A-模L2(M,M;M)\mathscr{L}_2(M, M; M)识别。假设M是自由A-模,令(eλ)λ∈L(e_\lambda)_{\lambda \in L}是M的基;那么张量z∈M∗⊗M∗⊗Mz \in M^* \otimes M^* \otimes M相对于这个模的基(eλ⊗eμ⊗eν)(e^\lambda \otimes e^\mu \otimes e_\nu)的坐标就用ζλμν\zeta_{\lambda \mu \nu}来表示。双线性映射 χM(z)\chi_M(z) 映射有序对 (eλ,eμ)(e_\lambda, e_\mu) 至
∑ν∈Lζλμνeν \sum_{\nu \in L} \zeta_{\lambda \mu \nu} e_\nu
因此 ζλμν\zeta_{\lambda \mu \nu} 只是由双线性映射 χM(z)\chi_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 (eλ)(e_\lambda) (§ 1, no. 7)。

注 2 061V

设(eλ)λ∈L(e_\lambda)_{\lambda \in L}、(eˉλ)λ∈L(\bar{e}_\lambda)_{\lambda \in L}为从(eλ)(e_\lambda)到(eˉλ)(\bar{e}_\lambda)的通道的M和P矩阵的两个基。 根据*例 1*中的情况,指标λ\lambda和指标μ\mu的列行中出现的P的元素被表示为对手tP−1{}^tP^{-1}的αμλ\alpha_\mu^\lambda和元素出现在指标μ\mu行中的指标λ\lambda和列的行记为βλμ\beta_\lambda^\mu。 然后(上面记号介绍过)

{eˉμ=∑λαμλeλeˉμ=∑λβλμeλ \begin{cases} \bar{e}_\mu = \sum_\lambda \alpha_\mu^\lambda e_\lambda \\ \bar{e}^\mu = \sum_\lambda \beta_\lambda^\mu e_\lambda \end{cases}
eˉf′g′=∑(f′,g)(∏i∈Iαf′(i)f(i))(∏j∈Jβg(j)g′(j))efg \bar{e}_{f'}^{g'} = \sum_{(f', g)} \left( \prod_{i \in I} \alpha_{f'(i)}^{f(i)} \right) \left( \prod_{j \in J} \beta_{g(j)}^{g'(j)} \right) e_f^g
对于所有映射 f′:I→Lf': I \to L 和 g′:J→Lg': J \to L。 因此,张量 z∈TJI(M)z \in T_J^I(M)相对于基(eλ)(e_\lambda)的坐标ζgf\zeta_g^f可以使用公式表示为z相对于基(eˉλ)(\bar{e}_\lambda)的坐标ζˉg′f′\bar{\zeta}_{g'}^{f'}的项
ζgf=∑(f′,g′)(∏i∈Iαg′(i)g(i))(∏j∈Jβf′(j)f(j))ζˉg′f′ \zeta_g^f = \sum_{(f', g')} \left( \prod_{i \in I} \alpha_{g'(i)}^{g(i)} \right) \left( \prod_{j \in J} \beta_{f'(j)}^{f(j)} \right) \bar{\zeta}_{g'}^{f'}
从基(eˉλ)(\bar{e}_\lambda)到基(eλ)(e_\lambda)的矩阵P−1P^{-1}是tP−1{}^tP^{-1}的转置,所以βλμ\beta_\lambda^\mu就是列中出现的元素指标λ\lambda和P−1P^{-1}的指标μ\mu行。 因此,在上述计算中,eˉf′g′\bar{e}_{f'}^{g'}的项中的efge_f^g和ζgf\zeta_g^f的项中的ζˉg′f′\bar{\zeta}_{g'}^{f'}的计算是由替换、αμλ\alpha_\mu^\lambda由βλμ\beta_\lambda^\mu和βλμ\beta_\lambda^\mu由αμλ\alpha_\mu^\lambda进行计算,交换ff和f′f'以及gg和g′g'的角色。 然后
efg=∑(f′,g′)(∏j∈Jαg′(j)g(j))(∏i∈Iβf′(i)f(i))eˉf′g′ e_f^g = \sum_{(f', g')} \left( \prod_{j \in J} \alpha_{g'(j)}^{g(j)} \right) \left( \prod_{i \in I} \beta_{f'(i)}^{f(i)} \right) \bar{e}_{f'}^{g'}

(23)

ζˉg′f′=∑(f,g)(∏j∈Jαg′(j)g(j))(∏i∈Iβf(i)f′(i))ζgf. \bar{\zeta}_{g'}^{f'} = \sum_{(f,g)} \left( \prod_{j \in J} \alpha_{g'(j)}^{g(j)} \right) \left( \prod_{i \in I} \beta_{f(i)}^{f'(i)} \right) \zeta_g^f.

上述公式使得总和超过指标,其中一次作为下指标出现一次,一次作为上指标出现。由于这种情况,某些作者允许自己抑制求和符号。

习题

参见习题为 § 5。

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