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§ 6。对称代数
1. 定义对称代数模
由于理想J ′ \mathfrak{J}' J ′ 是由次数2的齐次元素生成的,因此它是一个分级理想(II, § 11, no. 3,命题2);我们写J n ′ = J ′ ∩ T n ( M ) \mathfrak{J}'_n = \mathfrak{J}' \cap T^n(M) J n ′ = J ′ ∩ T n ( M ) ;然后,代数 S(M) 根据 S n ( M ) = T n ( M ) / J n ′ S^n(M) = T^n(M)/\mathfrak{J}'_n S n ( M ) = T n ( M ) / J n ′ 的分级(称为规范)由……组成进行分级。现在 J 0 ′ = J 1 ′ = { 0 } \mathfrak{J}'_0 = \mathfrak{J}'_1 = \{0\} J 0 ′ = J 1 ′ = { 0 } 以及S 0 ( M ) S^0(M) S 0 ( M ) 被规范地标识为 A,S 1 ( M ) S^1(M) S 1 ( M ) 被规范地标识为 T 1 ( M ) = M T^1(M) = M T 1 ( M ) = M ;我们将始终在下面进行这些识别,并用ϕ ′ \phi' ϕ ′ 或ϕ M ′ \phi'_M ϕ M ′ 典范嵌入M → S ( M ) M \to S(M) M → S ( M ) 表示。
对于M中的x , y x, y x , y ,通过定义ϕ ′ ( x ) ϕ ′ ( y ) = ϕ ′ ( y ) ϕ ′ ( x ) \phi'(x)\phi'(y) = \phi'(y)\phi'(x) ϕ ′ ( x ) ϕ ′ ( y ) = ϕ ′ ( y ) ϕ ′ ( x ) ,如元素ϕ ′ ( x ) \phi'(x) ϕ ′ ( x ) ,其中x穿过M,生成S(M),从§ 1, no. 7得出结论。
设 E 为 A-代数和 f : M → E f : M \to E f : M → E A-线性映射,这样*
f ( x ) f ( y ) = f ( y ) f ( x ) for all x , y in M . f(x)f(y) = f(y)f(x) \text{ for all } x, y \text{ in } M. f ( x ) f ( y ) = f ( y ) f ( x ) for all x , y in M . *存在且仅有一个A-代数同态
g : S ( M ) → E g : S(M) \to E g : S ( M ) → E 使得
f = g ∘ ϕ ′ f = g \circ \phi' f = g ∘ ϕ ′ 。
引用了 2 · 被以下引用 3 引用了 E IV § 3. 普遍映射 , 命题 1, III § 5
被以下引用 § 6. 。对称代数 , 命题 3 , 命题 9
在其他字中,( S ( M ) , ϕ ′ ) (S(M), \phi') ( S ( 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-代数的类结构,α \alpha α -映射为A-模M到A-代数满足的线性映射 (1)。
g 的唯一性由ϕ ′ ( M ) = M \phi'(M) = M ϕ ′ ( M ) = M 生成 S(M) 得出。证明 g, 注的存在性,根据 § 5, No. 1, 命题 1 存在 A-代数同态 g 1 : T ( M ) → E g_1 : T(M) \to E g 1 : T ( M ) → E 使得 f = g 1 ∘ ϕ ; f = g_1 \circ \phi; f = g 1 ∘ ϕ ;
需要证明的是,在理想的J ′ \mathfrak{J}' J ′ 上g 1 g_1 g 1 是零,那么,如果p : T ( M ) → S ( M ) = T ( M ) / J ′ p : T(M) \to S(M) = T(M)/\mathfrak{J}' p : T ( M ) → S ( M ) = T ( M ) / J ′ 是典范同态,我们可以写成g 1 = g ∘ p g_1 = g \circ p g 1 = g ∘ p ,其中g : S ( M ) → E g : S(M) \to E g : S ( M ) → E 是代数同态,结论如下: p ∘ ϕ = ϕ ′ p \circ \phi = \phi' p ∘ ϕ = ϕ ′ 。现在g 1 g_1 g 1 的核是一个双面理想,根据(1)和关系g 1 ∘ ϕ = f g_1 \circ \phi = f g 1 ∘ ϕ = f ,包含元素x ⊗ y − y ⊗ x x \otimes y - y \otimes x x ⊗ y − y ⊗ x 对于M M M 中的x , y x, y x , y 。这样就完成了证明。
2. 对称代数的函数性质
令A A A 为交换环、M M M 和N N N 两个A A A -模块和u : M → N u : M \to N u : M → N 一个A A A -线性映射。存在且仅有一个 A A A -代数同态 u ′ : S ( M ) → S ( N ) u' : S(M) \to S(N) u ′ : S ( M ) → S ( N ) 使得图表
引用了 1 · 被以下引用 1 引用了 命题 2
被以下引用 例, III § 11
M → u N ↓ ϕ M ′ ↓ ϕ N ′ S ( M ) → u ′ S ( N )
\begin{array}{ccc}
M & \xrightarrow{u} & N \\
\downarrow \phi'_M & & \downarrow \phi'_N \\
S(M) & \xrightarrow{u'} & S(N)
\end{array}
M ↓ ϕ M ′ S ( M ) u u ′ N ↓ ϕ N ′ S ( N )
* 是可交换的。此外,u ′ u' u ′ 是分级的代数同态。*
u ′ u' u ′ 的存在性和唯一性源自no. 1、命题2应用于交换代数、S ( N ) S(N) S ( N ) 和f = ϕ N ′ ∘ u : M → S ( N ) f = \phi'_N \circ u : M \to S(N) f = ϕ N ′ ∘ u : M → S ( N ) ;作为
f ( M ) ⊂ S 1 ( N ) = N ,
f(M) \subset S^1(N) = N,
f ( M ) ⊂ S 1 ( N ) = N , 事实上,
u ′ u' u ′ 是分级的代数同态,源自 no. 1,*注* 1。
命题 3 中的同态 u ′ u' u ′ 此后将用S ( u ) S(u) S ( u ) 表示。如果 P P P 是A A A -模且 v : N → P v : N \to P v : N → P A A A -线性映射,则
S ( v ∘ u ) = S ( v ) ∘ S ( u )
S(v \circ u) = S(v) \circ S(u)
S ( v ∘ u ) = S ( v ) ∘ S ( u )
对于 S ( v ) ∘ S ( u ) S(v) \circ S(u) S ( v ) ∘ S ( u ) 是代数同态渲染可交换图表
M → v ∘ u P ↓ ϕ M ′ ↓ ϕ P ′ S ( M ) → S ( v ) ∘ S ( u ) S ( P )
\begin{array}{ccc}
M & \xrightarrow{v \circ u} & P \\
\downarrow \phi'_M & & \downarrow \phi'_P \\
S(M) & \xrightarrow{S(v) \circ S(u)} & S(P)
\end{array}
M ↓ ϕ M ′ S ( M ) v ∘ u S ( v ) ∘ S ( u ) P ↓ ϕ P ′ S ( P )
由于S ( M ) S(M) S ( M ) 包含M = S 1 ( M ) M = S^1(M) M = S 1 ( M ) ,S ( u ) S(u) S ( u ) 是有时,称为u u u 到S ( M ) S(M) S ( M ) 的*规范扩张*。 限制 S n ( u ) : S n ( M ) → S n ( N ) S^n(u): S^n(M) \to S^n(N) S n ( u ) : S n ( M ) → S n ( N ) 是这样的
S n ( u ) ( x 1 x 2 … x n ) = u ( x 1 ) u ( x 2 ) … u ( x n )
S^n(u)(x_1 x_2 \ldots x_n) = u(x_1) u(x_2) \ldots u(x_n)
S n ( u ) ( x 1 x 2 … x n ) = u ( x 1 ) u ( x 2 ) … u ( x n ) 其中
x i ∈ M x_i \in M x i ∈ M ,因为
S ( u ) S(u) S ( u ) 是代数同态和
S 1 ( u ) = u S^1(u) = u S 1 ( u ) = u ; 限制
S 0 ( u ) S^0(u) S 0 ( u ) 到
A A A 是恒等映射。 注
S n ( u ) S^n(u) S n ( u ) 可以由
T n ( u ) : T n ( M ) → T n ( N ) T^n(u): T^n(M) \to T^n(N) T n ( u ) : T n ( M ) → T n ( N ) 通过经过得到商。
我们写v = T ( u ) : T ( M ) → T ( N ) v = T(u): T(M) \to T(N) v = T ( u ) : T ( M ) → T ( N ) ;我们知道 (§ 5, no. 2, 命题 3) v v v 是满射的,因此从定义得出 v ( J M ′ ) = J N ′ v(\mathfrak{J}'_M) = \mathfrak{J}'_N v ( J M ′ ) = J N ′ ;如果R \mathfrak{R} R 是v v v 的核,则v − 1 ( J N ′ ) = R + J M ′ v^{-1}(\mathfrak{J}'_N) = \mathfrak{R} + \mathfrak{J}'_M v − 1 ( J N ′ ) = R + J M ′ 。由于S ( u ) : T ( M ) / J M ′ → T ( N ) / J N ′ S(u): T(M)/\mathfrak{J}'_M \to T(N)/\mathfrak{J}'_N S ( u ) : T ( M ) / J M ′ → T ( N ) / J N ′ 是由v v v 乘以经过的商得出的,所以它是满同态,其核是R ′ = ( R + J M ′ ) / J M ′ \mathfrak{R}' = (\mathfrak{R} + \mathfrak{J}'_M)/\mathfrak{J}'_M R ′ = ( R + J M ′ ) / J M ′ 。由于R \mathfrak{R} R 是由u u u (§ 5, no. 2)的核P P P 生成,R ′ \mathfrak{R}' R ′ 也是如此。
如果 u : M → N u: M \to N u : M → N 是*单射* 线性映射,则 S ( u ) S(u) S ( u ) 并不总是真单射映射 (习题 1)。然而,当u u u 是单射时,u ( M ) u(M) u ( M ) 是N N N 中的*直因子*,然后S ( u ) S(u) S ( u ) 的像(与S ( M ) S(M) S ( M ) 同构的)是S ( N ) S(N) S ( N ) 的*直因子*; 证明与 T ( u ) T(u) T ( u ) (§ 5, no. 2) 替换 T T T by S S S 的类似断言相同。
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 S ( N ) → S ( M ) S(N) \to S(M) S ( N ) → S ( M ) 、S ( P ) → S ( M ) S(P) \to S(M) S ( P ) → S ( M ) 和*
S ( N ∩ P ) → S ( M ) ,
S(N \cap P) \to S(M),
S ( N ∩ P ) → S ( M ) , * 典范嵌入的典范扩张是单射的;如果
S ( N ) S(N) S ( N ) 、
S ( P ) S(P) S ( P ) 和
S ( N ∩ P ) S(N \cap P) S ( N ∩ P ) 通过这些同态与
S ( M ) S(M) S ( M ) 中的子代数进行识别,那么*
S ( N ∩ P ) = S ( N ) ∩ S ( P ) .
S(N \cap P) = S(N) \cap S(P).
S ( N ∩ P ) = S ( N ) ∩ S ( P ) . (4)
引用了 1 引用了 命题 4, III § 5
证明约化到 § 5, no. 2、命题 4 替换 T T T S S S 。当A A A 为域时,命题5的假设对于M M M 的*任意*子模N , P N, P N , P 始终成立。
设 K 为交换域且 M 向量空间超过 K。对于每个元素 z ∈ S ( M ) z \in S(M) z ∈ S ( M ) ,存在 M 的最小的向量空间 N,使得 z ∈ S ( N ) z \in S(N) z ∈ S ( N ) 和 N 是有限维的。
引用了 1 引用了 推论, III § 5
证明源自§ 5, no. 2,由S推论命题4替换T。
N 称为 M 与 z 关联 的向量子空间。
3. 模的 n 次对称幂和对称多线性映射
令X,Y为两个集合和n n n 整数⩾ 1 \geqslant 1 ⩾ 1 。 X n X^n X n 到 Y 的*对称映射* 是任意映射 f : X n → Y f : X^n \to Y f : X n → Y ,使得对于每个置换 σ ∈ S n \sigma \in \mathscr{S}_n σ ∈ S n 和每个元素 ( x i ) ∈ X n (x_i) \in X^n ( x i ) ∈ X n ,
f ( x σ ( 1 ) , x σ ( 2 ) , … , x σ ( n ) ) = f ( x 1 , x 2 , … , x n ) .
f(x_{\sigma(1)}, x_{\sigma(2)}, \ldots, x_{\sigma(n)}) = f(x_1, x_2, \ldots, x_n).
f ( x σ ( 1 ) , x σ ( 2 ) , … , x σ ( n ) ) = f ( x 1 , x 2 , … , x n ) .
作为交换两个连续的整数生成群S n \mathscr{S}_n S n (I, § 5, no. 7)的转置,当σ \sigma σ 是这样的转置时,条件(5)成立就足够了。
当Y是交换环A上的*模*时,显然X n X^n X n 的对称映射到Y的集合是X n X^n X n 的所有映射到Y的A-模Y X n Y^{X^n} Y X n 的*子模*。
设A为交换环,M和N为A-模。如果与每个 A-线性映射 g : S n ( M ) → N g : S^n(M) \to N g : S n ( M ) → N (n ⩾ 1 n \geqslant 1 n ⩾ 1 ) 相关联,则 n 线性映射
引用了 2 引用了 II § 3. 。 张量积 , 定理 1, II § 2
( x 1 , x 2 , … , x n ) ↦ g ( x 1 x 2 … x n )
(x_1, x_2, \ldots, x_n) \mapsto g(x_1 x_2 \ldots x_n)
( x 1 , x 2 , … , x n ) ↦ g ( x 1 x 2 … x n )
(在右侧,乘积取自代数S ( M ) S(M) S ( M ) ),双射A-线性映射是从A-模Hom A ( S n ( M ) , N ) \operatorname{Hom}_A(S^n(M), N) Hom A ( S n ( M ) , N ) 到A-模的M n M^n M n 到N的对称n线性映射获得的。
回想一下 (II, § 3, no. 9),A-模 Hom A ( T n ( M ) , N ) \operatorname{Hom}_A(T^n(M), N) Hom A ( T n ( M ) , N ) 的规范双射到 A-模 L n ( M , … , M ; N ) \mathscr{L}_n(M, \ldots, M; N) L n ( M , … , M ; N ) 的*所有* n 线性映射M n M^n M n 到 N 的映射是通过与每个 A-线性映射 f : T n ( M ) → N f : T^n(M) \to N f : T n ( M ) → N 关联获得的 n 线性映射
f ~ : ( x 1 , x 2 , … , x n ) ↦ f ( x 1 ⊗ x 2 ⊗ ⋯ ⊗ x n ) .
\tilde{f} : (x_1, x_2, \ldots, x_n) \mapsto f(x_1 \otimes x_2 \otimes \cdots \otimes x_n).
f ~ : ( x 1 , x 2 , … , x n ) ↦ f ( x 1 ⊗ x 2 ⊗ ⋯ ⊗ x n ) .
另一方面,A-线性映射g : S n ( M ) → N g : S^n(M) \to N g : S n ( M ) → N 与A-线性映射f : T n ( M ) → N f : T^n(M) \to N f : T n ( M ) → N 是一对一的对应,这样通过与g g g 映射关联,f f f 是零*on*J n ′ \mathfrak{J}'_n J n ′ f = g ∘ p n f = g \circ p_n f = g ∘ p n ,哪里
p n : T n ( M ) → S n ( M ) = T n ( M ) / J n ′
p_n : T^n(M) \to S^n(M) = T^n(M)/\mathfrak{J}'_n
p n : T n ( M ) → S n ( M ) = T n ( M ) / J n ′
是典范同态 (II, § 2, no. 1, 定理 1)。但由于J n ′ \mathfrak{J}'_n J n ′ 是形式元素线性组合
( u 1 ⊗ u 2 ⊗ ⋯ ⊗ u p ) ⊗ ( x ⊗ y − y ⊗ x ) ⊗ ( v 1 ⊗ ⋯ ⊗ v n − p − 2 )
(u_1 \otimes u_2 \otimes \cdots \otimes u_p) \otimes (x \otimes y - y \otimes x) \otimes (v_1 \otimes \cdots \otimes v_{n-p-2})
( u 1 ⊗ u 2 ⊗ ⋯ ⊗ u p ) ⊗ ( x ⊗ y − y ⊗ x ) ⊗ ( v 1 ⊗ ⋯ ⊗ v n − p − 2 )
n 个对称幂
(x, y, u_i, v_j in M),说函数 f 是形式 g \circ p_n 意味着相应的 n-线性函数 f ˉ \bar{f} f ˉ 满足关系
f ˉ ( u 1 , … , u p , x , y , v 1 , … , v n − p − 2 ) = f ˉ ( u 1 , … , u p , y , x , v 1 , … , v n − p − 2 ) ;
\bar{f}(u_1, \ldots, u_p, x, y, v_1, \ldots, v_{n-p-2}) = \bar{f}(u_1, \ldots, u_p, y, x, v_1, \ldots, v_{n-p-2});
f ˉ ( u 1 , … , u p , x , y , v 1 , … , v n − p − 2 ) = f ˉ ( u 1 , … , u p , y , x , v 1 , … , v n − p − 2 ) ;
在其他字中,根据上面的内容,这意味着f ˉ \bar{f} f ˉ 是*对称*; 从而命题,考虑到这一事实
p n ( x 1 ⊗ x 2 ⊗ ⋯ ⊗ x n ) = x 1 x 2 … x n
p_n(x_1 \otimes x_2 \otimes \cdots \otimes x_n) = x_1 x_2 \ldots x_n
p n ( x 1 ⊗ x 2 ⊗ ⋯ ⊗ x n ) = x 1 x 2 … x n
与x i ∈ M x_i \in M x i ∈ M 。
A-模 S n ( M ) S^n(M) S n ( M ) 被称为 M 的第 n 个对称幂*。对于每个 A-模同态 u : M → N u : M \to N u : M → N 、映射 S n ( u ) : S n ( M ) → S n ( N ) S^n(u) : S^n(M) \to S^n(N) S n ( u ) : S n ( M ) → S n ( N ) 其中重合与 S ( u ) S(u) S ( u ) S n ( M ) S^n(M) S n ( M ) 称为 u* 的第 n 个对称幂。
4. 标量的环的扩张
令A , A ′ A, A' A , A ′ 为两个交换环、ρ : A → A ′ \rho : A \to A' ρ : A → A ′ 环同态、M M M 一个A A A 模、M ′ M' M ′ 一个A ′ A' A ′ 模以及f : M → M ′ f : M \to M' f : M → M ′ 一个A A A 同态(相对于ρ \rho ρ )的M M M 变成M ′ M' M ′ 。复合映射M → f M ′ → ϕ M ′ S A ′ ( M ′ ) M \xrightarrow{f} M' \xrightarrow{\phi_{M'}} S_{A'}(M') M f M ′ ϕ M ′ S A ′ ( M ′ ) 是M M M 到交换代数ρ ∗ ( S A ( M ′ ) ) \rho_*(S_A(M')) ρ ∗ ( S A ( M ′ )) 的A A A 线性映射;则存在 no. 1, 命题 2) 唯一一个 A A A 同态代数 f ′ : S A ( M ) → S A ′ ( M ′ ) f' : S_A(M) \to S_{A'}(M') f ′ : S A ( M ) → S A ′ ( M ′ ) 呈现可交换图表
M → f M ′ ↓ ϕ M ′ ↓ ϕ M ′ ′ S A ( M ) → f ′ S A ′ ( M ′ )
\begin{array}{ccc}
M & \xrightarrow{f} & M' \\
\downarrow \phi_M' & & \downarrow \phi_{M'}' \\
S_A(M) & \xrightarrow{f'} & S_{A'}(M')
\end{array}
M ↓ ϕ M ′ S A ( M ) f f ′ M ′ ↓ ϕ M ′ ′ S A ′ ( M ′ )
紧接着,如果σ : A ′ → A ′ ′ \sigma : A' \to A'' σ : A ′ → A ′′ 是另一个环同态,M ′ ′ M'' M ′′ 是A ′ ′ A'' A ′′ 模,g : M ′ → M ′ ′ g : M' \to M'' g : M ′ → M ′′ 是A ′ A' A ′ 同态(相对于σ \sigma σ )和g ′ : S A ′ ( M ′ ) → S A ′ ′ ( M ′ ′ ) g' : S_{A'}(M') \to S_{A''}(M'') g ′ : S A ′ ( M ′ ) → S A ′′ ( M ′′ ) 相应的 A ′ A' A ′ -代数的同态,则复合A A A -代数的同态
S A ( M ) → f ′ S A ′ ( M ′ ) → g ′ S A ′ ′ ( M ′ ′ )
S_A(M) \xrightarrow{f'} S_{A'}(M') \xrightarrow{g'} S_{A''}(M'')
S A ( M ) f ′ S A ′ ( M ′ ) g ′ S A ′′ ( M ′′ )
对应到复合A A A -同态g ∘ f : M → M ′ ′ g \circ f : M \to M'' g ∘ f : M → M ′′ (相对于σ ∘ ρ \sigma \circ \rho σ ∘ ρ )。
让A , B A, B A , B 是两个交换环,ρ : A → B \rho : A \to B ρ : A → B 环同态和M M M 一个A A A 模块。规范的扩张
ψ : S B ( B ⊗ A M ) → B ⊗ A S A ( M )
\psi : S_B(B \otimes_A M) \to B \otimes_A S_A(M)
ψ : S B ( B ⊗ A M ) → B ⊗ A S A ( M )
引用了 1 引用了 命题 5, III § 5
B B B -线性映射l B ⊗ ϕ M ′ : B ⊗ A M → B ⊗ A S A ( M ) l_B \otimes \phi_M' : B \otimes_A M \to B \otimes_A S_A(M) l B ⊗ ϕ M ′ : B ⊗ A M → B ⊗ A S A ( M ) 是分级的B B B -代数同构。
证明是由 § 5, no. 3、命题 5 替换 T T T 衍生自 S S S 以及 ϕ M \phi_M ϕ M 衍生自 ϕ M ′ \phi_M' ϕ M ′ 。
5. 直极限对称代数
令( A α , ϕ β α ) (A_\alpha, \phi_{\beta\alpha}) ( A α , ϕ β α ) 是交换环、( M α , f β α ) (M_\alpha, f_{\beta\alpha}) ( M α , f β α ) 直接系统的A α A_\alpha A α 模块、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 的有向直接系统。对于 α ≤ β \alpha \leq \beta α ≤ β ,我们从 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 和 A α A_\alpha A α 代数同态 (no. 4, 公式 (8)) f β α ′ : S A α ( M α ) → S A β ( M β ) f'_{\beta\alpha}: S_{A_\alpha}(M_\alpha) \to S_{A_\beta}(M_\beta) f β α ′ : S A α ( M α ) → S A β ( M β ) 推导出来,并从 (9) (no. 4) 得出 ( S A α ( M α ) , f β α ′ ) (S_{A_\alpha}(M_\alpha), f'_{\beta\alpha}) ( S A α ( M α ) , f β α ′ ) 是 直接系统的 A α A_\alpha A α -代数 。另一方面,f α : M α → M f_\alpha: M_\alpha \to M f α : M α → M 是规范的A A A 同态;我们推导出 (no. 4, 公式 (8)) A α A_\alpha A α -代数同态
f α ′ : S A α ( M ) → S A ( M )
f'_\alpha: S_{A_\alpha}(M) \to S_A(M)
f α ′ : S A α ( M ) → S A ( M )
并且从(9)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 A A -同态* f ′ = lim → f α ′ : lim → S A α ( M α ) → S A ( M ) f' = \lim \rightarrow f'_\alpha : \lim \rightarrow S_{A_\alpha}(M_\alpha) \to S_A(M) f ′ = lim → f α ′ : lim → S A α ( M α ) → S A ( M ) *是分级的代数同构。
引用了 1 引用了 命题 6, III § 5
证明与 § 5, no. 5、命题 6 替换在整个 T T T 和 S S S 以及 ϕ \phi ϕ 和 ϕ ′ \phi' ϕ ′ 之间是相同的,并且考虑到交换代数的直极限是可交换的。
6. 对称代数直和。对称代数自由模。对称代数分级模
令A A A 为交换环、M = ⨁ λ ∈ L M λ M = \bigoplus_{\lambda \in L} M_\lambda M = ⨁ λ ∈ L M λ 直和,属于A A A 模块族,以及j λ : M λ → M j_\lambda: M_\lambda \to M j λ : M λ → M 典范嵌入;我们推导出代数S ( j λ ) : S ( M λ ) → S ( M ) S(j_\lambda): S(M_\lambda) \to S(M) S ( j λ ) : S ( M λ ) → S ( M ) 的A A A 同态。由于S ( M ) S(M) S ( M ) 是可交换的,§ 4, no. 5的命题 8可以应用于同态S ( j λ ) S(j_\lambda) S ( j λ ) ,因此存在唯一代数同态
g : ⨂ λ ∈ L S ( M λ ) → S ( M )
g: \bigotimes_{\lambda \in L} S(M_\lambda) \to S(M)
g : λ ∈ L ⨂ S ( M λ ) → S ( M ) (也用 g M g_M g M 表示)使得 S ( j λ ) = g ∘ f λ S(j_\lambda) = g \circ f_\lambda S ( j λ ) = g ∘ f λ 对于所有 λ ∈ L \lambda \in L λ ∈ L ,其中
f λ : S ( M λ ) → ⨂ λ ∈ L S ( M λ )
f_\lambda: S(M_\lambda) \to \bigotimes_{\lambda \in L} S(M_\lambda)
f λ : S ( M λ ) → λ ∈ L ⨂ S ( M λ )
表示典范同态。
典范同态* g g g (公式 (10)) 是分级的代数同构 (cf. § 4, no. 8, 注 1 )。
引用了 8 · 被以下引用 4 引用了 III § 4. 。 张量积代数 , 注 , 命题 2 , 命题 8, III § 4 , 命题 6, II § 1 , 推论, III § 4 , 命题 10, III § 4 , 命题 5, II § 6
被以下引用 命题 2, III § 11 , 定理 1 , 命题 10, III § 7 , IV § 1. 。多项式
为了证明g g g 是双射的,我们定义代数同态
h : S ( M ) → ⨂ λ ∈ L S ( M λ )
h: S(M) \to \bigotimes_{\lambda \in L} S(M_\lambda)
h : S ( M ) → λ ∈ L ⨂ S ( M λ )
这样g ∘ h g \circ h g ∘ h 和h ∘ g h \circ g h ∘ g 分别是S ( M ) S(M) S ( M ) 和⨂ λ ∈ L S ( M λ ) \bigotimes_{\lambda \in L} S(M_\lambda) ⨂ λ ∈ L S ( M λ ) 上的恒等映射。 对于每个 λ ∈ L \lambda \in L λ ∈ L ,令 u λ u_\lambda u λ 为复合线性映射
M λ → ϕ M ′ S ( M λ ) → f λ ⨂ λ ∈ L S ( M λ ) .
M_\lambda \xrightarrow{\phi'_M} S(M_\lambda) \xrightarrow{f_\lambda} \bigotimes_{\lambda \in L} S(M_\lambda).
M λ ϕ M ′ S ( M λ ) f λ λ ∈ L ⨂ S ( M λ ) . 存在且仅有一个
A A A -线性映射
u : M → ⨂ λ ∈ L S ( M λ ) u : M \to \bigotimes_{\lambda \in L} S(M_\lambda) u : M → ⨂ λ ∈ L S ( M λ ) ,使得
u ∘ j λ = u λ u \circ j_\lambda = u_\lambda u ∘ j λ = u λ 对于所有
λ ∈ L \lambda \in L λ ∈ L 。 As the
S ( M λ ) S(M_\lambda) S ( M λ ) are commutative, so is their tensor product (§ 4, no. 5) and hence (no. 1, Proposition 2) there exists a unique algebra homomorphism
h : S ( M ) → ⨂ λ ∈ L S ( M λ ) h : S(M) \to \bigotimes_{\lambda \in L} S(M_\lambda) h : S ( M ) → ⨂ λ ∈ L S ( M λ ) such that
h ∘ ϕ M ′ = u h \circ \phi'_M = u h ∘ ϕ M ′ = u ; on the other hand, it is immediate that
u ( M ) u(M) u ( M ) is contained in the submodule of elements of degree 1 of the graded algebra
⨂ λ ∈ L S ( M λ ) \bigotimes_{\lambda \in L} S(M_\lambda) ⨂ λ ∈ L S ( M λ ) and hence
h h h is a graded algebra homomorphism. 对于
x λ ∈ M λ x_\lambda \in M_\lambda x λ ∈ M λ ,
h ( g ( u λ ( x λ ) ) ) = h ( g ( f λ ( ϕ M ′ ( x λ ) ) ) ) = h ( S ( j λ ) ( ϕ M ′ ( x λ ) ) ) = h ( ϕ M ′ ( j λ ( x λ ) ) ) = u λ ( x λ ) ;
h(g(u_\lambda(x_\lambda))) = h(g(f_\lambda(\phi'_M(x_\lambda)))) = h(S(j_\lambda)(\phi'_M(x_\lambda))) = h(\phi'_M(j_\lambda(x_\lambda))) = u_\lambda(x_\lambda);
h ( g ( u λ ( x λ ))) = h ( g ( f λ ( ϕ M ′ ( x λ )))) = h ( S ( j λ ) ( ϕ M ′ ( x λ ))) = h ( ϕ M ′ ( j λ ( x λ ))) = u λ ( x λ ) ; 因为
u λ ( x λ ) u_\lambda(x_\lambda) u λ ( x λ ) 生成代数
⨂ λ ∈ L S ( M λ ) \bigotimes_{\lambda \in L} S(M_\lambda) ⨂ λ ∈ L S ( M λ ) (§ 4, no. 5,命题8),
h ∘ g h \circ g h ∘ g 肯定是恒等映射。 同样,
g ( h ( ϕ M ′ ( j λ ( x λ ) ) ) ) = g ( u λ ( x λ ) ) = g ( f λ ( ϕ M ′ ( x λ ) ) ) = S ( j λ ) ( ϕ M ′ ( x λ ) ) = ϕ M ′ ( j λ ( x λ ) )
g(h(\phi'_M(j_\lambda(x_\lambda)))) = g(u_\lambda(x_\lambda)) = g(f_\lambda(\phi'_M(x_\lambda))) = S(j_\lambda)(\phi'_M(x_\lambda)) = \phi'_M(j_\lambda(x_\lambda))
g ( h ( ϕ M ′ ( j λ ( x λ )))) = g ( u λ ( x λ )) = g ( f λ ( ϕ M ′ ( x λ ))) = S ( j λ ) ( ϕ M ′ ( x λ )) = ϕ M ′ ( j λ ( x λ )) 并且,由于元素
ϕ M ′ ( j λ ( x λ ) ) \phi'_M(j_\lambda(x_\lambda)) ϕ M ′ ( j λ ( x λ )) 生成代数
S ( M ) S(M) S ( M ) ,
g ∘ h g \circ h g ∘ h 肯定是恒等映射。
注 (1) 令N = ⨁ λ ∈ L N λ N = \bigoplus_{\lambda \in L} N_\lambda N = ⨁ λ ∈ L N λ 为A A A 模块另一个系列的直和,并以L L L 作为索引集合,并且对于所有λ ∈ L \lambda \in L λ ∈ L ,令v λ : M λ → N λ v_\lambda : M_\lambda \to N_\lambda v λ : M λ → N λ 为A A A 线性映射, 从而存在A A A 线性映射v = ⨁ λ v λ : M → N v = \bigoplus_\lambda v_\lambda : M \to N v = ⨁ λ v λ : M → N (II, § 1, no. 6,命题 6)。然后图表
⨂ λ ∈ L S ( M λ ) → g M S ( M ) ↓ ↓ S ( v ) ⨁ λ ∈ L S ( v λ ) → g N S ( N )
\begin{array}{ccc}
\bigotimes_{\lambda \in L} S(M_\lambda) & \xrightarrow{g_M} & S(M) \\
\downarrow & & \downarrow S(v) \\
\bigoplus_{\lambda \in L} S(v_\lambda) & \xrightarrow{g_N} & S(N)
\end{array}
⨂ λ ∈ L S ( M λ ) ↓ ⨁ λ ∈ L S ( v λ ) g M g N S ( M ) ↓ S ( v ) S ( N ) 是可交换的,如下从定义(§ 4, no. 5,推论到命题 8)。
可以更精确地描述⨂ λ ∈ L S ( M λ ) \bigotimes_{\lambda \in L} S(M_\lambda) ⨂ λ ∈ L S ( M λ ) 的子A A A 模块,通过同构g g g 来识别S n ( M ) S^n(M) S n ( M ) 。对于L L L 的每个有限子集J J J ,我们写E J = ⨂ λ ∈ J S ( M λ ) E_J = \bigotimes_{\lambda \in J} S(M_\lambda) E J = ⨂ λ ∈ J S ( M λ ) ,因此⨂ λ ∈ L S ( M λ ) = l i m ← E J \bigotimes_{\lambda \in L} S(M_\lambda) = \varprojlim E_J ⨂ λ ∈ L S ( M λ ) = lim E J 相对于L L L 的有限子集的有向集合F ( L ) \mathscr{F}(L) F ( L ) ,乘以定义(§ 4, no. 5)。对于每个家庭ν = ( n λ ) ∈ N ( L ) \nu = (n_\lambda) \in \mathbf{N}^{(L)} ν = ( n λ ) ∈ N ( L ) (因此有*有限*支持),使得∑ λ ∈ L n λ = n \sum_{\lambda \in L} n_\lambda = n ∑ λ ∈ L n λ = n 和L L L 包含中的每个有限子集J J J 家庭ν \nu ν 的支持,我们写
S J , ν ( M ) = ⨂ λ ∈ J S n λ ( M λ )
S^{J,\nu}(M) = \bigotimes_{\lambda \in J} S^{n_\lambda}(M_\lambda)
S J , ν ( M ) = λ ∈ J ⨂ S n λ ( M λ )
因此,E J E_J E J 中次数n n n 的元素的子模E J , n E_{J,n} E J , n 是J J J 中包含的所有支持家庭ν \nu ν 的S J , ν ( M ) S^{J,\nu}(M) S J , ν ( M ) 的*直和*,并且使得∑ λ ∈ L n λ = n \sum_{\lambda \in L} n_\lambda = n ∑ λ ∈ L n λ = n (§ 4, no. 7、命题 10 和 § 4, no. 8)。按照惯例,我们为J J J 中未包含赡养费的家庭ν \nu ν 写S J , ν ( M ) = { 0 } S^{J,\nu}(M) = \{0\} S J , ν ( M ) = { 0 } ;那么E J , n E_{J,n} E J , n 也可以称为*所有*S J , ν ( M ) S^{J,\nu}(M) S J , ν ( M ) 的*直和*,其中ν \nu ν 贯穿*所有*家族ν = ( n λ ) λ ∈ L \nu = (n_\lambda)_{\lambda \in L} ν = ( n λ ) λ ∈ L 的集合H n H_n H n ,使得∑ λ ∈ L n λ = n \sum_{\lambda \in L} n_\lambda = n ∑ λ ∈ L n λ = n 。由于S 0 ( M λ ) S^0(M_\lambda) S 0 ( M λ ) 与A A A 相同,显然,对于L L L 的两个有限子集J ⊂ J ′ J \subset J' J ⊂ J ′ 和J J J 中包含的ν \nu ν 家庭的支持,典范映射S J , ν ( M ) → S J ′ , ν ( M ) S^{J,\nu}(M) \to S^{J',\nu}(M) S J , ν ( M ) → S J ′ , ν ( M ) (限制典范映射 E J → E J E_J \to E_J E J → E J 到 S J , ν ( M ) S^{J,\nu}(M) S J , ν ( M ) ) 是*双射的*。如果我们写,对于所有 ν ∈ H n \nu \in H_n ν ∈ H n ,
S ν ( M ) = l i m ← S J , ν ( M )
S^\nu(M) = \varprojlim S^{J,\nu}(M)
S ν ( M ) = lim S J , ν ( M )
可以看出,考虑II, § 6, no. 2、命题 5:
The A-module* S n ( M ) S^n(M) S n ( M ) is the image under isomorphism (10) of the submodule of ⨂ λ ∈ L S ( M λ ) \bigotimes_{\lambda \in L} S(M_\lambda) ⨂ λ ∈ L S ( M λ ) the direct sum of the submodules S ν ( M ) S^\nu(M) S ν ( M ) for all the families ν = ( n λ ) ∈ N ( L ) \nu = (n_\lambda) \in \mathbf{N}^{(L)} ν = ( n λ ) ∈ N ( L ) such that ∑ λ ∈ L n λ = n \sum_{\lambda \in L} n_\lambda = n ∑ λ ∈ L n λ = n ; if J J J is the support of ν \nu ν , S ν ( M ) S^\nu(M) S ν ( M ) is canonically isomorphic to ⨂ λ ∈ J S n λ ( M λ ) \bigotimes_{\lambda \in J} S^{n_\lambda}(M_\lambda) ⨂ λ ∈ J S n λ ( M λ ) .
被以下引用 1 被以下引用 命题 10
一般来说,S n ( M ) S^n(M) S n ( M ) 中的S ν ( M ) S^\nu(M) S ν ( M ) 、⨂ λ ∈ J S n λ ( M λ ) \bigotimes_{\lambda \in J} S^{n_\lambda}(M_\lambda) ⨂ λ ∈ J S n λ ( M λ ) 及其像都被识别。
e α = ∏ λ ∈ L e λ α ( λ )
e^\alpha = \prod_{\lambda \in L} e_\lambda^{\alpha(\lambda)}
e α = λ ∈ L ∏ e λ α ( λ )
(*乘积在交换代数* S ( M ) S(M) S ( M ) )。 然后,当 α \alpha α *穿过*L L L *的映射*的集合*N ( L ) \mathbf{N}^{(L)} N ( L ) *进入*N \mathbf{N} N 、*有限支撑时,*的*e α e^\alpha e α *形式基* A A A -*模*S ( M ) S(M) S ( M ) 。
由于M M M 是M λ = A e λ M_\lambda = Ae_\lambda M λ = A e λ 的直和,当L L L 减少为单个元素,然后应用命题9时,足以证明定理。但是当M = A e M = Ae M = A e (*e*一个免费的元素)时,则x ⊗ y − y ⊗ x = 0 x \otimes y - y \otimes x = 0 x ⊗ y − y ⊗ x = 0 适用于M M M 中的所有x , y x, y x , y ;因此,理想的g ′ \mathfrak{g}' g ′ 是零、从而、T ( A e ) = S ( A e ) T(Ae) = S(Ae) T ( A e ) = S ( A e ) 和定理,然后从§ 5, no. 5、定理1得出。
基 (14) 的乘法表由下式给出
(15)
e α e β = e α + β
e^\alpha e^\beta = e^{\alpha + \beta}
e α e β = e α + β 其中
α + β \alpha + \beta α + β 是
L L L 到
N \mathbf{N} N 的映射
λ ↦ α ( λ ) + β ( λ ) \lambda \mapsto \alpha(\lambda) + \beta(\lambda) λ ↦ α ( λ ) + β ( λ ) 。在其他字中,
S ( M ) S(M) S ( M ) 的基
( e α ) (e^\alpha) ( e α ) 与乘法律 (15) 规范同构于源自
L L L 的自由交换幺半群
N ( L ) N^{(L)} N ( L ) ; (§ 2, no. 9) 自由模
M M M 与基的对称代数
S ( M ) S(M) S ( M ) 其下标集合为
L L L ,与多项式代数规范同构
A [ ( X λ ) λ ∈ L ] A[(X_\lambda)_{\lambda \in L}] A [( X λ ) λ ∈ L ] 、典范同构由映射
e λ e_\lambda e λ 到
X λ X_\lambda X λ 获得。特别是(§ 2, no. 7,命题 7),对于
L L L 的每一个映射
f : L → E f : L \to E f : L → E 到可交换的
A A A -代数
E E E ,存在且仅有一个
A A A -代数同态
f ~ : S ( M ) → E \tilde{f} : S(M) \to E f ~ : S ( M ) → E ,使得
f ~ ( e λ ) = f ( λ ) \tilde{f}(e_\lambda) = f(\lambda) f ~ ( e λ ) = f ( λ ) 。
注 (2)。考虑到II, § 1, no. 11、推论3到命题17,上述结果同样可以作为多项式代数和对称代数的通用性质的推论得到。
如果 M M M 是射影 A A A 模,则 S ( M ) S(M) S ( M ) 是射影 A A A 模。
引用了 1 引用了 推出, III § 5
证明与§ 5, no. 5相同,推论为定理1,替换T T T 乘以S S S 。
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S α , n ( M ) S^{\alpha, n}(M) S α , n ( M ) 为子模⨂ λ ∈ J S n λ ( M α λ ) \bigotimes_{\lambda \in J} S^{n_\lambda}(M_{\alpha_\lambda}) ⨂ λ ∈ J S n λ ( M α λ ) 的S n ( M ) S^n(M) S n ( M ) 直和的子模,其中( n λ ) λ ∈ L (n_\lambda)_{\lambda \in L} ( n λ ) λ ∈ L 贯穿整数≥ 0 \geq 0 ≥ 0 的家庭的集合这样∑ λ ∈ L n λ = n \sum_{\lambda \in L} n_\lambda = n ∑ λ ∈ L n λ = n ,J J J 是它的支持,并且对于每个( n λ ) , ( α λ ) λ ∈ J (n_\lambda), (\alpha_\lambda)_{\lambda \in J} ( n λ ) , ( α λ ) λ ∈ J 贯穿Δ J \Delta^J Δ J 的家庭集合,使得∑ λ ∈ J α λ = α \sum_{\lambda \in J} \alpha_\lambda = \alpha ∑ λ ∈ J α λ = α 。那么 ( S α , n ( M ) ) ( α , n ) ∈ Δ × N (S^{\alpha, n}(M))_{(\alpha, n) \in \Delta \times \mathbf{N}} ( S α , n ( M ) ) ( α , n ) ∈ Δ × N 是型 Δ × N \Delta \times \mathbf{N} Δ × N 的唯一刻度,与 S ( M ) S(M) S ( M ) 上的代数结构以及 M = S 1 ( M ) M = S^1(M) M = S 1 ( M ) 上的诱导给定的刻度兼容。
引用了 3 引用了 命题 7, III § 5 , 推论 , II § 11. 。分级为模和环
S ( M ) S(M) S ( M ) 是 S α , n ( M ) S^{\alpha, n}(M) S α , n ( M ) 中的直和,这一事实由命题 9 的推论得出; 证明的其余部分与§ 5, no. 5、命题7的证明的末尾相同。
更具体地假设 Δ = Z \Delta = \mathbf{Z} Δ = Z 并让 S ( M ) S(M) S ( M ) 被赋予总分级 (型 Z \mathbf{Z} Z ) (II, § 11, no. 1) 相应的到型 Z × N \mathbf{Z} \times \mathbf{N} Z × N 的分级(因此也定义型 Z × Z \mathbf{Z} \times \mathbf{Z} Z × Z )上面;因此,在此分级下,次数 n ∈ Z n \in \mathbf{Z} n ∈ Z 的齐次元素是q + m = n q + m = n q + m = n 的S q , m ( M ) S^{q, m}(M) S q , m ( M ) 的直和。令f f f 为分级A A A -模M M M 的*次数* 0的*齐次*线性映射转换为型Z \mathbf{Z} Z 的*可交换*分级A A A -代数F F F ;那么代数同态g : S ( M ) → F g : S(M) \to F g : S ( M ) → F 使得f = g ∘ ϕ M ′ f = g \circ \phi_M' f = g ∘ ϕ M ′ 是型*Z \mathbf{Z} Z 的分级代数的*同态,如下从公式g ( x 1 x 2 … x n ) = f ( x 1 ) f ( x 2 ) … f ( x n ) g(x_1 x_2 \ldots 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 ) 对于M M M 中的同质x i x_i x i ,从f f f 假设开始,以及S ( M ) S(M) S ( M ) 型Z \mathbf{Z} Z 毕业定义开始。
习题
参见习题为 § 6 。