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§ 7。外观代数
1. 定义外部代数模
令 A A A 为交换环且 M M M 为 A A A 模块。 M M M 的外代数,用⋀ ( M ) \bigwedge(M) ⋀ ( M ) 或A l t ( M ) \mathrm{Alt}(M) Alt ( M ) 或⋀ A ( M ) \bigwedge_A(M) ⋀ A ( M ) 表示,是代数除以A A A 张量代数T ( M ) T(M) T ( M ) 与两侧理想J ′ ′ \mathfrak{J}'' J ′′ 的商(也用J M ′ ′ \mathfrak{J}_{M}'' J M ′′ 表示)由元素x ⊗ x x \otimes x x ⊗ x 生成,其中x x x 贯穿M M M 。
引用了 1 引用了 命题 2, II § 11
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 ) ;因此,代数 ⋀ ( M ) \bigwedge(M) ⋀ ( M ) 按 ⋀ n ( M ) = T n ( M ) / J n ′ ′ \bigwedge^n(M) = T^n(M)/\mathfrak{J}_n'' ⋀ n ( M ) = T n ( M ) / J n ′′ 的毕业(称为规范)由……组成进行评分。然后J 0 ′ ′ = J 1 ′ ′ = { 0 } \mathfrak{J}_0'' = \mathfrak{J}_1'' = \{0\} J 0 ′′ = J 1 ′′ = { 0 } ,因此⋀ 0 ( M ) \bigwedge^0(M) ⋀ 0 ( M ) 与A A A 识别,⋀ 1 ( M ) \bigwedge^1(M) ⋀ 1 ( M ) 与T 1 ( M ) = M T^1(M) = M T 1 ( M ) = M 识别;接下来我们将始终进行这些识别,并且典范嵌入M → ⋀ ( M ) M \to \bigwedge(M) M → ⋀ ( M ) 将由ϕ ′ ′ \phi'' ϕ ′′ 或ϕ M ′ ′ \phi_M'' ϕ M ′′ 表示。
在其他字中,( ⋀ ( M ) , ϕ ′ ′ ) (\bigwedge(M), \phi'') ( ⋀ ( 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A A A -模块M M M 到A A A -代数满足的线性映射 (1)。
g g g 的唯一性源自ϕ ′ ′ ( M ) = M \phi''(M) = M ϕ ′′ ( M ) = M 生成⋀ ( M ) \bigwedge(M) ⋀ ( M ) 。为了证明g g g 的存在性,我们注由§ 5, no. 1,命题1存在A A 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 ;我们需要证明g 1 g_1 g 1 在理想的J ′ ′ \mathfrak{J}'' J ′′ 上是零,因为如果
p : T ( M ) → ⋀ ( M ) = T ( M ) / J ′ ′
p : T(M) \to \bigwedge(M) = T(M)/\mathfrak{J}''
p : T ( M ) → ⋀ ( 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 : ⋀ ( M ) → E g : \bigwedge(M) \to E g : ⋀ ( M ) → E 是代数同态,根据
p ∘ ϕ = ϕ ′ ′ p \circ \phi = \phi'' p ∘ ϕ = ϕ ′′ 得出结论。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 ⊗ x x \otimes x x ⊗ x 对于
x ∈ M x \in M x ∈ M 。这样就完成了证明。
2. 外部的函数属性代数
令A A A 为交换环、M M M 和N N N 两个A A A 模块以及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 ′ ′ : ⋀ ( M ) → ⋀ ( N )
u'' : \bigwedge(M) \to \bigwedge(N)
u ′′ : ⋀ ( M ) → ⋀ ( N ) *这样图表
引用了 1 · 被以下引用 1 引用了 命题 1
被以下引用 例, III § 11
M → u N ↓ ϕ M ′ ′ ↓ ϕ N ′ ′ ⋀ ( M ) → u ′ ′ ⋀ ( N )
\begin{array}{ccc}
M & \xrightarrow{u} & N \\
\downarrow \phi_M'' & & \downarrow \phi_N'' \\
\bigwedge(M) & \xrightarrow{u''} & \bigwedge(N)
\end{array}
M ↓ ϕ M ′′ ⋀ ( M ) u u ′′ N ↓ ϕ N ′′ ⋀ ( N )
* 是可交换的。此外,u ′ ′ u'' u ′′ 是分级的代数同态。*
u ′ u' u ′ 的存在性和唯一性由no. 1、命题1适用于代数、⋀ ( N ) \bigwedge(N) ⋀ ( N ) 和f = ϕ N ′ ′ ∘ u : M → ⋀ ( N ) f = \phi_N'' \circ u : M \to \bigwedge(N) f = ϕ N ′′ ∘ u : M → ⋀ ( N ) ;对于f ( M ) ⊂ N f(M) \subset N f ( M ) ⊂ N ,因此f f f 通过g N ′ ′ \mathfrak{g}_N'' g N ′′ 的定义满足条件(1):与f ( M ) ⊂ ⋀ 1 ( N ) = N f(M) \subset \bigwedge^1(N) = N f ( M ) ⊂ ⋀ 1 ( N ) = N 一样,u ′ ′ u'' u ′′ 是分级代数同态的事实来自*注* 1 no. 1。
命题 2 中的同态 u ′ ′ u'' u ′′ 今后将用⋀ ( u ) \bigwedge(u) ⋀ ( u ) 表示。如果 P P P 是A A A -模且 v : N → P v : N \to P v : N → P 是A A A -线性映射,则
⋀ ( v ∘ u ) = ⋀ ( v ) ∘ ⋀ ( u )
\bigwedge(v \circ u) = \bigwedge(v) \circ \bigwedge(u)
⋀ ( v ∘ u ) = ⋀ ( v ) ∘ ⋀ ( u ) 对于
⋀ ( v ) ∘ ⋀ ( u ) \bigwedge(v) \circ \bigwedge(u) ⋀ ( v ) ∘ ⋀ ( u ) 是代数同态,它呈现可交换的图表
M → v u P ↓ ϕ M ′ ↓ ϕ P ′ ⋀ ( M ) → ⋀ ( v ) ∘ ⋀ ( u ) ⋀ ( P )
\begin{array}{ccc}
M & \xrightarrow{v \quad u} & P \\
\downarrow \phi_M' & & \downarrow \phi_P' \\
\bigwedge(M) & \xrightarrow{\bigwedge(v) \circ \bigwedge(u)} & \bigwedge(P)
\end{array}
M ↓ ϕ M ′ ⋀ ( M ) v u ⋀ ( v ) ∘ ⋀ ( u ) P ↓ ϕ P ′ ⋀ ( P )
由于Λ ( M ) \Lambda(M) Λ ( M ) 包含M = Λ 1 ( M ) M = \Lambda^1(M) M = Λ 1 ( M ) ,Λ ( u ) \Lambda(u) Λ ( u ) 是有时,称为u u u 到Λ ( M ) \Lambda(M) Λ ( M ) 的规范扩张。 限制 Λ n ( u ) : Λ n ( M ) → Λ n ( N ) \Lambda^n(u): \Lambda^n(M) \to \Lambda^n(N) Λ n ( u ) : Λ n ( M ) → Λ n ( N ) 是这样的
Λ n ( u ) ( x 1 ∧ x 2 ∧ ⋯ ∧ x n ) = u ( x 1 ) ∧ u ( x 2 ) ∧ ⋯ ∧ u ( x n )
\Lambda^n(u)(x_1 \wedge x_2 \wedge \cdots \wedge x_n) = u(x_1) \wedge u(x_2) \wedge \cdots \wedge u(x_n)
Λ n ( u ) ( x 1 ∧ x 2 ∧ ⋯ ∧ x n ) = u ( x 1 ) ∧ u ( x 2 ) ∧ ⋯ ∧ u ( x n ) 与
x i ∈ M x_i \in M x i ∈ M ,因为
Λ ( u ) \Lambda(u) Λ ( u ) 是代数同态和
Λ 1 ( u ) = u \Lambda^1(u) = u Λ 1 ( u ) = u ; 限制
Λ 0 ( u ) \Lambda^0(u) Λ 0 ( u ) 到
A A A 是恒等映射。 注
Λ n ( u ) \Lambda^n(u) Λ n ( u ) 是由
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 ) 除以经过的商得到的。
证明是由§ 6, no. 2、命题 4、替换 S S S 和Λ \Lambda Λ 以及g ′ \mathfrak{g}' g ′ 和g ′ ′ \mathfrak{g}'' g ′′ 衍生而来。
如果 u : M → N u: M \to N u : M → N 是单射线性映射,Λ ( u ) \Lambda(u) Λ ( u ) 并不总是单射映射 (§ 6, 习题 3)(但请参见下面的no. 9,命题 12 的推论)。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,然后Λ ( u ) \Lambda(u) Λ ( u ) 的像(与Λ ( M ) \Lambda(M) Λ ( M ) 同构的)是Λ ( N ) \Lambda(N) Λ ( N ) 的直因子; 证明与 T ( u ) T(u) T ( u ) (§ 5, no. 2) 替换 T T T by Λ \Lambda Λ 的类似断言相同。
设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 是直因子在N N N 和P P P 。那么同态Λ ( N ) → Λ ( M ) \Lambda(N) \to \Lambda(M) Λ ( N ) → Λ ( M ) 、Λ ( P ) → Λ ( M ) \Lambda(P) \to \Lambda(M) Λ ( P ) → Λ ( M ) 和Λ ( N ∩ P ) → Λ ( M ) \Lambda(N \cap P) \to \Lambda(M) Λ ( N ∩ P ) → Λ ( M ) 、典范嵌入的典范扩张是单射的;如果通过这些同态将Λ ( N ) \Lambda(N) Λ ( N ) 、Λ ( P ) \Lambda(P) Λ ( P ) 和Λ ( N ∩ P ) \Lambda(N \cap P) Λ ( N ∩ P ) 识别为Λ ( M ) \Lambda(M) Λ ( M ) 的子代数,则*
Λ ( N ∩ P ) = Λ ( N ) ∩ Λ ( P ) .
\Lambda(N \cap P) = \Lambda(N) \cap \Lambda(P).
Λ ( N ∩ P ) = Λ ( N ) ∩ Λ ( P ) . 证明始终由 § 5, no. 2、命题 4 替换
T T T 衍生自
Λ \Lambda Λ 。当
A A A 为域时,
M M M 的任意子模
N , P N, P N , P 总是满足命题4的假设。
引用了 1 引用了 命题 4, III § 5
证明是从§ 5, no. 2推导出来的,推论到命题4替换T T T 乘以Λ \Lambda Λ 。
N N N 称为M M M 的向量子空间,与Λ ( M ) \Lambda(M) Λ ( M ) 的元素z z z 相关联。
3. 外部的反交换性代数
(i) 设( x i ) 1 ≤ i ≤ n (x_i)_{1 \leq i \leq n} ( x i ) 1 ≤ i ≤ n 为模M M M 中的元素中的有限序列;对于对称群 S n S_n S n 中的每个置换 σ \sigma σ ,
x σ ( 1 ) ∧ x σ ( 2 ) ∧ ⋯ ∧ x σ ( n ) = ε σ ⋅ x 1 ∧ x 2 ∧ ⋯ ∧ x n
x_{\sigma(1)} \wedge x_{\sigma(2)} \wedge \cdots \wedge x_{\sigma(n)} = \varepsilon_\sigma \cdot x_1 \wedge x_2 \wedge \cdots \wedge x_n
x σ ( 1 ) ∧ x σ ( 2 ) ∧ ⋯ ∧ x σ ( n ) = ε σ ⋅ x 1 ∧ x 2 ∧ ⋯ ∧ x n
引用了 1 · 被以下引用 6 引用了 引理 3, III § 4
被以下引用 推论 2 , 命题 12 , 推论 1 , 命题 6 , 定理 1 , 推论 1
其中ε σ \varepsilon_\sigma ε σ 表示置换σ \sigma σ 的签名。
(ii) 如果存在两个不同的指标 i , j i, j i , j 使得 x i = x j x_i = x_j x i = x j , 乘积
x 1 ∧ x 2 ∧ ⋯ ∧ x n
x_1 \wedge x_2 \wedge \cdots \wedge x_n
x 1 ∧ x 2 ∧ ⋯ ∧ x n
是零。
(i) 首先,由于 x ∧ x = 0 x \wedge x = 0 x ∧ x = 0 对于所有 x ∈ M x \in M x ∈ M 乘以理想 g ′ \mathfrak{g}' g ′ 的定义,同样,对于 M M M 中的 x , y x, y x , y ,
x ∧ y + y ∧ x = ( x + y ) ∧ ( x + y ) − x ∧ x − y ∧ y = 0.
x \wedge y + y \wedge x = (x + y) \wedge (x + y) - x \wedge x - y \wedge y = 0.
x ∧ y + y ∧ x = ( x + y ) ∧ ( x + y ) − x ∧ x − y ∧ y = 0.
这在n = 2 n = 2 n = 2 情况下成立(6)。一般情况由§ 4, no. 6、引理 3 得出。
(ii) 在(ii)的假设下,存在置换σ ∈ S n \sigma \in S_n σ ∈ S n 使得σ ( 1 ) = i \sigma(1) = i σ ( 1 ) = i 和σ ( 2 ) = j \sigma(2) = j σ ( 2 ) = j ;那么对于这个置换,(6) 的左侧是零,因此右侧也是零。
设H , K H, K H , K 为N \mathbf{N} N 的区间[ 1 , n ] [1, n] [ 1 , n ] 的两个互补子集,并令( i h ) 1 ≤ h ≤ p , ( j k ) 1 ≤ k ≤ n − p (i_h)_{1 \leq h \leq p}, (j_k)_{1 \leq k \leq n-p} ( i h ) 1 ≤ h ≤ p , ( j k ) 1 ≤ k ≤ n − p 分别为H H H 和K K K 的元素的序列,排列在递增阶;我们写
x H = x i 1 ∧ x i 2 ∧ ⋯ ∧ x i p , x K = x j 1 ∧ x j 2 ∧ ⋯ ∧ x j n − p ;
x_H = x_{i_1} \wedge x_{i_2} \wedge \cdots \wedge x_{i_p}, \quad x_K = x_{j_1} \wedge x_{j_2} \wedge \cdots \wedge x_{j_{n-p}};
x H = x i 1 ∧ x i 2 ∧ ⋯ ∧ x i p , x K = x j 1 ∧ x j 2 ∧ ⋯ ∧ x j n − p ;
引用了 1 · 被以下引用 1 引用了 命题 5
被以下引用 III § 8. 。决定因素
那么
x H ∧ x K = ( − 1 ) ν x 1 ∧ x 2 ∧ ⋯ ∧ x n
x_H \wedge x_K = (-1)^{\nu} x_1 \wedge x_2 \wedge \cdots \wedge x_n
x H ∧ x K = ( − 1 ) ν x 1 ∧ x 2 ∧ ⋯ ∧ x n
其中ν \nu ν 是有序对( i , j ) ∈ H × K (i, j) \in H \times K ( i , j ) ∈ H × K 的数,使得i > j i > j i > j 。
命题 5 约化至证明
如果σ ∈ S n \sigma \in S_n σ ∈ S n 是置换,使得σ ( h ) = i h \sigma(h) = i_h σ ( h ) = i h 对应1 ≤ h ≤ p 1 \leq h \leq p 1 ≤ h ≤ p ,σ ( h ) = j n − p \sigma(h) = j_{n-p} σ ( h ) = j n − p 对应p + 1 ≤ h ≤ n p + 1 \leq h \leq n p + 1 ≤ h ≤ n ,则ε σ = ( − 1 ) ν \varepsilon_\sigma = (-1)^\nu ε σ = ( − 1 ) ν 。
对于1 ≤ h < h ′ ≤ p 1 \leq h < h' \leq p 1 ≤ h < h ′ ≤ p 或p + 1 ≤ h < h ′ ≤ n p + 1 \leq h < h' \leq n p + 1 ≤ h < h ′ ≤ n 、σ ( h ′ ) > σ ( h ) \sigma(h') > \sigma(h) σ ( h ′ ) > σ ( h ) 和数或有序对( h , h ′ ) (h, h') ( h , h ′ ) ,使得1 ≤ h ≤ p < h ′ ≤ n 1 \leq h \leq p < h' \leq n 1 ≤ h ≤ p < h ′ ≤ n 和σ ( h ) > σ ( h ′ ) \sigma(h) > \sigma(h') σ ( h ) > σ ( h ′ ) 等于ν \nu ν 。
分级的代数⋀ ( M ) \bigwedge(M) ⋀ ( M ) 为交错的(§ 4 § 4 §4 、no. 9)。
引用了 2 · 被以下引用 1 引用了 命题 13 , 命题 5
被以下引用 推论 1
§ 4 § 4 §4 、no. 9到⋀ ( M ) \bigwedge(M) ⋀ ( M ) 中的应用命题 13就足够了,取生成的系统集合M M M 并使用命题5。
令( x i ) 1 ≤ i ≤ n (x_i)_{1 \leq i \leq n} ( x i ) 1 ≤ i ≤ n 为M的生成的系统。⋀ p ( M ) \bigwedge^p(M) ⋀ p ( M ) 的每元素是形式的元素线性组合
x i 1 ∧ x i 2 ∧ ⋯ ∧ x i p
x_{i_1} \wedge x_{i_2} \wedge \cdots \wedge x_{i_p}
x i 1 ∧ x i 2 ∧ ⋯ ∧ x i p 其中指标
i k i_k i k 属于至
{ 1 , n } \{1, n\} { 1 , n } ;到命题 5,这些指标可以被认为是不同的(否则相应的元素是零)。如果
p > n p > n p > n ,则不存在指标这样的序列,因此不存在
⋀ p ( M ) = { 0 } \bigwedge^p(M) = \{0\} ⋀ p ( M ) = { 0 } 。如果
p ≤ n p \leq n p ≤ n ,这些序列在数中是有限的,从而完成证明。
4. n 个外部幂模和交错的多线性映射
给定交换环 A 上的两个模 M, N,M n M^n M n 到 N 的 交错的 n-线性 映射是任意 n -线性映射 f : M n → N f : M^n \to N f : M n → N ,使得对于所有 p ≤ n − 2 p \leq n - 2 p ≤ n − 2 ,
f ( u 1 , … , u p , x , x , v 1 , … , v n − p − 2 ) = 0
f(u_1, \ldots, u_p, x, x, v_1, \ldots, v_{n-p-2}) = 0
f ( u 1 , … , u p , x , x , v 1 , … , v n − p − 2 ) = 0 对于所有 x,M 中的 u i u_i u i (1 ≤ i ≤ p 1 \leq i \leq p 1 ≤ i ≤ p ) 和 v j v_j v j (1 ≤ j ≤ n − p − 2 1 \leq j \leq n - p - 2 1 ≤ j ≤ n − p − 2 )。
设A为交换环,M和N为A-模。如果与每个 A-线性映射 g : ⋀ n ( M ) → N g : \bigwedge^n(M) \to N g : ⋀ n ( M ) → N (n ≥ 2 n \geq 2 n ≥ 2 ) 相关联,则 n 线性映射*
( x 1 , x 2 , … , x n ) ↦ g ( x 1 ∧ x 2 ∧ ⋯ ∧ x n )
(x_1, x_2, \ldots, x_n) \mapsto g(x_1 \wedge x_2 \wedge \cdots \wedge x_n)
( x 1 , x 2 , … , x n ) ↦ g ( x 1 ∧ x 2 ∧ ⋯ ∧ x n ) *双射A-线性映射是从A-模
Hom A ( ⋀ n ( M ) , N ) \operatorname{Hom}_A(\bigwedge^n(M), N) Hom A ( ⋀ n ( M ) , N ) 到交错的的A-模获得
M n M^n M n 到N的n线性映射。
引用了 2 · 被以下引用 6 引用了 II § 3. 。 张量积 , 定理 1, II § 2
被以下引用 推论 1 , 定理 1 , 推论 3 , 命题 1, III § 8 , LIE IX § 6. 。集成紧李群 , LIE VIII § 13. 。经典可拆分简单李代数
我们考虑A-模Hom A ( T n ( M ) , N ) \operatorname{Hom}_A(T^n(M), N) Hom A ( T n ( M ) , N ) 到A-模L n ( M , … , M ; N ) \mathscr{L}_n(M, \ldots, M; N) L n ( M , … , M ; N ) 的规范双射到M n M^n M n 到N的*所有*n线性映射,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n线性映射获得
f ~ : ( x 1 , … , x n ) ↦ f ( x 1 ⊗ x 2 ⊗ ⋯ ⊗ x n )
\tilde{f} : (x_1, \ldots, x_n) \mapsto f(x_1 \otimes x_2 \otimes \cdots \otimes x_n)
f ~ : ( x 1 , … , x n ) ↦ f ( x 1 ⊗ x 2 ⊗ ⋯ ⊗ x n ) (II, § 3, no. 9)。另一方面,A-线性映射
g : ⋀ n ( M ) → N g : \bigwedge^n(M) \to N g : ⋀ 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,使得
f 是 g n ′ ′ \mathfrak{g}_n'' g n ′′ 上的零,通过与 g 映射
f = g ∘ p n f = g \circ p_n f = g ∘ p n 关联,其中
p n : T n ( M ) → ⋀ n ( M ) = T n ( M ) / g n ′ ′
p_n : T^n(M) \to \bigwedge^n(M) = T^n(M)/\mathfrak{g}_n''
p n : T n ( M ) → ⋀ n ( M ) = T n ( M ) / g 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 ⊗ x ) ⊗ ( v 1 ⊗ ⋯ ⊗ v n − p − 2 )
(u_1 \otimes u_2 \otimes \cdots \otimes u_p) \otimes (x \otimes x) \otimes (v_1 \otimes \cdots \otimes v_{n-p-2})
( u 1 ⊗ u 2 ⊗ ⋯ ⊗ u p ) ⊗ ( x ⊗ x ) ⊗ ( v 1 ⊗ ⋯ ⊗ v n − p − 2 ) M M M 中的
( x , u i , v j (x, u_i, v_j ( x , u i , v j ),说
f f f 是形式
g ∘ p n g \circ p_n g ∘ p n 意味着相应的
n n n -线性函数
f ˉ \bar{f} f ˉ 满足(8),在其他字中是*交错的*。
A-模 ⋀ n ( M ) \bigwedge^n(M) ⋀ n ( M ) 被称为 M 的第 n 个外部幂*。对于每个 A-模同态 u : M → N u : M \to N u : M → N ,映射
⋀ n ( u ) : ⋀ n ( M ) → ⋀ n ( N )
\bigwedge^n(u) : \bigwedge^n(M) \to \bigwedge^n(N)
⋀ n ( u ) : ⋀ n ( M ) → ⋀ n ( N ) 其中重合与
⋀ n ( M ) \bigwedge^n(M) ⋀ n ( M ) 上的
⋀ ( u ) \bigwedge(u) ⋀ ( u ) 称为u*的第n个外部幂。
对于每个交错的 n 线性映射* g : M n → N g : M^n \to N g : M n → N ,*对于每个置换* σ ∈ S n \sigma \in \mathfrak{S}_n σ ∈ S n ,
g ( x σ ( 1 ) , x σ ( 2 ) , … , x σ ( n ) ) = ε σ ⋅ g ( x 1 , x 2 , … , x n )
g(x_{\sigma(1)}, x_{\sigma(2)}, \ldots, x_{\sigma(n)}) = \varepsilon_\sigma \cdot g(x_1, x_2, \ldots, x_n)
g ( x σ ( 1 ) , x σ ( 2 ) , … , x σ ( n ) ) = ε σ ⋅ g ( x 1 , x 2 , … , x n ) 对于所有人 x i ∈ M x_i \in M x i ∈ M ;
此外,如果 x i = x j x_i = x_j x i = x j 对于两个不同的指标 i , j i, j i , j ,*则*
g ( x 1 , x 2 , … , x n ) = 0.
g(x_1, x_2, \ldots, x_n) = 0.
g ( x 1 , x 2 , … , x n ) = 0. 这是命题 7 和no. 3、命题 5 的明显推论。
引用了 1 · 被以下引用 1 引用了 命题 7
被以下引用 引理 1, III § 8
设* ( x i ) 1 ≤ i ≤ n (x_i)_{1 \leq i \leq n} ( x i ) 1 ≤ i ≤ n 为 M 的 n 元素中的序列,使得
x 1 ∧ x 2 ∧ ⋯ ∧ x n = 0 ;
x_1 \wedge x_2 \wedge \cdots \wedge x_n = 0;
x 1 ∧ x 2 ∧ ⋯ ∧ x n = 0 ; 然后,对于每个交错的 n 线性映射 g : M n → N g : M^n \to N g : M n → N ,
g ( x 1 , … , x n ) = 0 g(x_1, \ldots, x_n) = 0 g ( x 1 , … , x n ) = 0 。
设* f : M n − 1 → A f : M^{n-1} \to A f : M n − 1 → A 为交错的 ( n − 1 ) (n-1) ( n − 1 ) *-线性形式*。 如果 ( x i ) 1 ≤ i ≤ n (x_i)_{1 \leq i \leq n} ( x i ) 1 ≤ i ≤ n 是 M 的 n 元素中的序列,使得 x 1 ∧ x 2 ∧ ⋯ ∧ x n = 0 x_1 \wedge x_2 \wedge \cdots \wedge x_n = 0 x 1 ∧ x 2 ∧ ⋯ ∧ x n = 0 ,*则*
∑ i = 1 n ( − 1 ) i f ( x 1 , … , x ^ i , … , x n ) ⋅ x i = 0
\sum_{i=1}^n (-1)^i f(x_1, \ldots, \hat{x}_i, \ldots, x_n) \cdot x_i = 0
i = 1 ∑ n ( − 1 ) i f ( x 1 , … , x ^ i , … , x n ) ⋅ x i = 0 (我们写 f ( x 1 , … , x ^ i , … , x n ) = f ( x 1 , … , x i − 1 , x i + 1 , … , x n ) f(x_1, \ldots, \hat{x}_i, \ldots, x_n) = f(x_1, \ldots, x_{i-1}, x_{i+1}, \ldots, x_n) f ( x 1 , … , x ^ i , … , x n ) = f ( x 1 , … , x i − 1 , x i + 1 , … , x n ) 为 1 ≤ i ≤ n 1 \leq i \leq n 1 ≤ i ≤ n 。
足以证明n n n -线性映射
( x 1 , … , x n ) ↦ ∑ i = 1 n ( − 1 ) i f ( x 1 , … , x ^ i , … , x n ) ⋅ x i
(x_1, \ldots, x_n) \mapsto \sum_{i=1}^n (-1)^i f(x_1, \ldots, \hat{x}_i, \ldots, x_n) \cdot x_i
( x 1 , … , x n ) ↦ i = 1 ∑ n ( − 1 ) i f ( x 1 , … , x ^ i , … , x n ) ⋅ x i M n M^n M n 到
M M M 是*交错的*。现在,如果
x i = x i + 1 x_i = x_{i+1} x i = x i + 1 ,则右侧和中的所有项都有零系数,除了
x i x_i x i 和
x i + 1 x_{i+1} x i + 1 之外,因为
f f f 是交错的;另一方面,
x i x_i x i 的系数为
( − 1 ) i f ( x 1 , … , x i − 1 , x i + 1 , x i + 2 , … , x n )
(-1)^i f(x_1, \ldots, x_{i-1}, x_{i+1}, x_{i+2}, \ldots, x_n)
( − 1 ) i f ( x 1 , … , x i − 1 , x i + 1 , x i + 2 , … , x n )
x i + 1 x_{i+1} x i + 1 是( − 1 ) i + 1 f ( x 1 , … , x i , x i + 2 , … , x n ) (-1)^{i+1} f(x_1, \ldots, x_i, x_{i+2}, \ldots, x_n) ( − 1 ) i + 1 f ( x 1 , … , x i , x i + 2 , … , x n ) ,它们是假设的倒数。
5. 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 ′ ⋀ A ′ ( M ′ ) M \xrightarrow{f} M' \xrightarrow{\phi_{M'}} \bigwedge_{A'}(M') M f M ′ ϕ M ′ ⋀ A ′ ( M ′ ) 是M M M 的A-线性映射到A-代数⋀ A ′ ( M ′ ) \bigwedge_{A'}(M') ⋀ A ′ ( M ′ ) ,并且,由于f(M)⊂M'的元素在⋀ A ′ ( M ′ ) \bigwedge_{A'}(M') ⋀ A ′ ( M ′ ) 中是零平方,因此存在(no. 1, 命题 1) 唯一一个 A A A -代数 f ′ ′ : ⋀ A ( M ) → ⋀ A ′ ( M ′ ) f'' : \bigwedge_A(M) \to \bigwedge_{A'}(M') f ′′ : ⋀ A ( M ) → ⋀ A ′ ( M ′ ) 呈现可交换图表
M → f M ′ ↓ ϕ M ′ ′ ↓ ϕ M ′ ′ ′ ⋀ A ( M ) → f ′ ′ ⋀ A ′ ( M ′ )
\begin{array}{ccc}
M & \xrightarrow{f} & M' \\
\downarrow \phi_M'' & & \downarrow \phi_{M'}'' \\
\bigwedge_A(M) & \xrightarrow{f''} & \bigwedge_{A'}(M')
\end{array}
M ↓ ϕ M ′′ ⋀ A ( M ) f f ′′ M ′ ↓ ϕ M ′ ′′ ⋀ A ′ ( M ′ )
f ′ ′ f'' f ′′ 是分级的代数同态。立即推断出,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 ′ ′ : ⋀ A ′ ( M ′ ) → ⋀ A ′ ′ ( M ′ ′ ) g'' : \bigwedge_{A'}(M') \to \bigwedge_{A''}(M'') g ′′ : ⋀ A ′ ( M ′ ) → ⋀ A ′′ ( M ′′ ) 相应的 A ′ ′ A'' A ′′ -代数的同态,则复合A A A -代数的同态
⋀ A ( M ) → f ′ ′ ⋀ A ′ ( M ′ ) → g ′ ′ ⋀ A ′ ′ ( M ′ ′ )
\bigwedge_A(M) \xrightarrow{f''} \bigwedge_{A'}(M') \xrightarrow{g''} \bigwedge_{A''}(M'')
A ⋀ ( M ) f ′′ A ′ ⋀ ( M ′ ) g ′′ 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 )。
令A , B A, B A , B 为两个交换环、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
引用了 1 引用了 命题 5, III § 5
ψ : ⋀ B ( B ⊗ A M ) → B ⊗ A ⋀ A ( M )
\psi : \bigwedge_B(B \otimes_A M) \to B \otimes_A \bigwedge_A(M)
ψ : B ⋀ ( B ⊗ A M ) → B ⊗ A A ⋀ ( M )
B B B -线性映射 1 B ⊗ ϕ M ′ ′ : B ⊗ A M → B ⊗ A ⋀ A ( M ) 1_B \otimes \phi_M'' : B \otimes_A M \to B \otimes_A \bigwedge_A(M) 1 B ⊗ ϕ M ′′ : B ⊗ A M → B ⊗ A ⋀ A ( M ) 是分级的B B B -代数同构。
证明是由§ 5, no. 4 衍生而来,命题 5 替换 T T T 由⋀ \bigwedge ⋀ 衍生而来,ϕ M \phi_M ϕ M 由ϕ M ′ ′ \phi_M'' ϕ M ′′ 衍生而来。
6. 直极限外部代数
令( A α , ϕ β α ) (A_\alpha, \phi_{\beta \alpha}) ( A α , ϕ β α ) 为交换环、( M α , f β α ) (M_\alpha, f_{\beta \alpha}) ( M α , f β α ) 直接系统的有向直接系统、A α A_\alpha A α 模块、A = lim → A α A = \lim \to A_\alpha A = lim → A α 和M = lim → M α M = \lim \to M_\alpha M = lim → M α 。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. 5, 公式 (12)) f β α ′ : ⋀ A α ( M α ) → ⋀ A β ( M β ) f_{\beta \alpha}' : \bigwedge_{A_\alpha}(M_\alpha) \to \bigwedge_{A_\beta}(M_\beta) f β α ′ : ⋀ A α ( M α ) → ⋀ A β ( M β ) 推导出来,并从 (13) 得出( ⋀ A α ( M α ) , f β α ′ ) (\bigwedge_{A_\alpha}(M_\alpha), f_{\beta \alpha}') ( ⋀ A α ( M α ) , f β α ′ ) 是 直接系统已分级 A α A_\alpha A α *-模块*。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;我们推导出 (no. 5, 公式 (12)) 分级A α A_\alpha A α -代数同态f α ′ ′ : ⋀ A α ( M α ) → ⋀ A ( M ) f_\alpha'' : \bigwedge_{A_\alpha}(M_\alpha) \to \bigwedge_A(M) f α ′′ : ⋀ A α ( M α ) → ⋀ A ( M ) ,并且从 (13) 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 ′ ′ = l i m ← f α ′ ′ : l i m ← Λ A α ( M α ) → Λ A ( M ) f'' = \varprojlim f''_\alpha : \varprojlim \Lambda_{A_\alpha}(M_\alpha) \to \Lambda_A(M) f ′′ = lim f α ′′ : lim Λ A α ( M α ) → Λ 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. 4、命题 6 替换在整个 T 中的 Λ \Lambda Λ 和 ϕ \phi ϕ ϕ ′ ′ \phi'' ϕ ′′ 相同,并且考虑到交错的代数的直极限是交错的。
7. 外部代数直和。外观代数等级模
设A为A-模家庭的交换环、M = ⨁ λ ∈ L M λ M = \bigoplus_{\lambda \in L} M_\lambda M = ⨁ λ ∈ L M λ 直和和j λ : M λ → M j_\lambda : M_\lambda \to M j λ : M λ → M 典范嵌入;推导出分级代数 Λ ( j λ ) : Λ ( M λ ) → Λ ( M ) \Lambda(j_\lambda) : \Lambda(M_\lambda) \to \Lambda(M) Λ ( j λ ) : Λ ( M λ ) → Λ ( M ) 的 A-同态。由于Λ ( M ) \Lambda(M) Λ ( M ) 是反交换的,§ 4, no. 7的命题 10(或者如果需要推广到L无限的情况,cf.§ 4, no. 8,*Reamrk* 1)可以应用于同态Λ ( j λ ) \Lambda(j_\lambda) Λ ( j λ ) ;那么存在唯一代数同态
g : ⨂ λ ∈ L g Λ ( M λ ) → Λ ( M )
g : \bigotimes_{\lambda \in L}^{\mathfrak{g}} \Lambda(M_\lambda) \to \Lambda(M)
g : λ ∈ L ⨂ g Λ ( M λ ) → Λ ( M )
(也用 g M g_M g M 表示)使得 Λ ( j λ ) = g ∘ f λ \Lambda(j_\lambda) = g \circ f_\lambda Λ ( j λ ) = g ∘ f λ ,其中
f λ : Λ ( M λ ) → ⨂ λ ∈ L g Λ ( M λ )
f_\lambda : \Lambda(M_\lambda) \to \bigotimes_{\lambda \in L}^{\mathfrak{g}} \Lambda(M_\lambda)
f λ : Λ ( M λ ) → λ ∈ L ⨂ g Λ ( M λ )
表示典范同态。
典范同态* g (公式 (14) ) 是分级的代数同构 。
引用了 4 · 被以下引用 5 引用了 III § 4. 。 张量积代数 , 命题 14, III § 4 , 命题 1 , 命题 9, III § 6
被以下引用 例, III § 11 , 注 , 命题 13 , 定理 1 , 命题 1, VII § 4
为了证明 g 是双射的,我们定义分级代数同态
h : Λ ( M ) → ⨂ λ ∈ L g Λ ( M λ )
h : \Lambda(M) \to \bigotimes_{\lambda \in L}^{\mathfrak{g}} \Lambda(M_\lambda)
h : Λ ( M ) → λ ∈ L ⨂ g Λ ( M λ )
这样g ∘ h g \circ h g ∘ h 和h ∘ g h \circ g h ∘ g 分别是Λ ( M ) \Lambda(M) Λ ( M ) 和⨂ λ ∈ L g Λ ( M λ ) \bigotimes_{\lambda \in L}^{\mathfrak{g}} \Lambda(M_\lambda) ⨂ λ ∈ L g Λ ( M λ ) 上的恒等映射。对于每个λ ∈ L \lambda \in L λ ∈ L ,考虑复合线性映射
u λ : M λ → ϕ M λ ′ ′ Λ ( M λ ) → f λ ⨂ λ ∈ L g Λ ( M λ ) .
u_\lambda : M_\lambda \xrightarrow{\phi''_{M_\lambda}} \Lambda(M_\lambda) \xrightarrow{f_\lambda} \bigotimes_{\lambda \in L}^{\mathfrak{g}} \Lambda(M_\lambda).
u λ : M λ ϕ M λ ′′ Λ ( M λ ) f λ λ ∈ L ⨂ g Λ ( M λ ) .
存在且仅有一个A-线性映射u : M → ⨂ λ ∈ L g Λ ( M λ ) u : M \to \bigotimes_{\lambda \in L}^{\mathfrak{g}} \Lambda(M_\lambda) u : M → ⨂ λ ∈ L g Λ ( M λ ) ,使得u ∘ j λ = u λ u \circ j_\lambda = u_\lambda u ∘ j λ = u λ 适用于所有λ ∈ L \lambda \in L λ ∈ L 。偏斜张量积 ⨂ λ ∈ L g Λ ( M λ ) \bigotimes_{\lambda \in L}^{\mathfrak{g}} \Lambda(M_\lambda) ⨂ λ ∈ L g Λ ( M λ ) 是 交错的 代数:对于 L 有限,这可以从 § 4, no. 9、命题 14 得出,而对于 L 任意,这可以从定义得出§ 4, no. 8、*注* 1 中给出乘积,并且交错的的直极限分级代数为交错的。由于u ( M ) u(M) u ( M ) 也包含在分级代数⨂ λ ∈ L Λ ( M λ ) \bigotimes_{\lambda \in L} \Lambda(M_\lambda) ⨂ λ ∈ L Λ ( M λ ) 中次数1的元素的子模中,因此从no. 1、命题1和*注*1可以得出,存在唯一的评分代数同态。
h : Λ ( M ) → ⨂ λ ∈ L Λ ( M λ )
h : \Lambda(M) \to \bigotimes_{\lambda \in L} \Lambda(M_\lambda)
h : Λ ( M ) → λ ∈ L ⨂ Λ ( M λ )
这样h ∘ ϕ M ′ ′ = u h \circ \phi''_M = u h ∘ ϕ M ′′ = u 。然后,如§ 6, no. 6、命题 9 替换S S S 那样通过Λ \Lambda Λ 和ϕ ′ \phi' ϕ ′ 通过ϕ ′ ′ \phi'' ϕ ′′ 来验证g ∘ h g \circ h g ∘ h 和h ∘ g h \circ g h ∘ g 是恒等映射。
The A-module ⋀ n ( M ) \bigwedge^n(M) ⋀ n ( M ) is the image under isomorphism (14) of the submodule of* ⨂ λ ∈ L ⋀ ( M λ ) \bigotimes_{\lambda \in L} \bigwedge(M_\lambda) ⨂ λ ∈ L ⋀ ( M λ ) * the direct sum of the submodules ⋀ ν ( M ) \bigwedge^\nu(M) ⋀ ν ( M ) * for all 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 ; 如果 J J J * 是* ν \nu ν 、⋀ ν ( M ) \bigwedge^\nu(M) ⋀ ν ( M ) * 的支持,则与 ⨂ λ ∈ J ⋀ n λ ( M λ ) \bigotimes_{\lambda \in J} \bigwedge^{n_\lambda}(M_\lambda) ⨂ λ ∈ J ⋀ n λ ( M λ ) 自然同构。
被以下引用 1 被以下引用 命题 11
一般来说,⋀ n ( M ) \bigwedge^n(M) ⋀ n ( M ) 中的⋀ ν ( M ) \bigwedge^\nu(M) ⋀ ν ( M ) 、⨂ λ ∈ J ⋀ n λ ( M λ ) \bigotimes_{\lambda \in J} \bigwedge^{n_\lambda}(M_\lambda) ⨂ λ ∈ J ⋀ n λ ( M λ ) 及其像都被识别。有了这个约定:
令Δ \Delta Δ 为可交换幺半群,M M M 为型Δ \Delta Δ 的分级A-模和*( M α ) α ∈ Δ (M_\alpha)_{\alpha \in \Delta} ( M α ) α ∈ Δ **其毕业。对于子模* ⨂ λ ∈ J ⋀ n λ ( M α λ ) \bigotimes_{\lambda \in J} \bigwedge^{n_\lambda}(M_{\alpha_\lambda}) ⨂ λ ∈ J ⋀ n λ ( M α λ ) 的每一个有序对* ( α , n ) ∈ Δ × N (\alpha, n) \in \Delta \times \mathbf{N} ( α , n ) ∈ Δ × N ,*令* ⋀ α , n ( M ) \bigwedge^{\alpha,n}(M) ⋀ α , n ( M ) * 为子模 ⋀ n ( M ) \bigwedge^n(M) ⋀ n ( M ) * 直和, 其中* ( n λ ) λ ∈ L (n_\lambda)_{\lambda \in L} ( n λ ) λ ∈ L * 穿过以下家庭的集合整数 ≥ 0 \geq 0 ≥ 0 * 使得 ∑ λ ∈ L n λ = n \sum_{\lambda \in L} n_\lambda = n ∑ λ ∈ L n λ = n 、J J J * 是其支持,并且对于每个 ( n λ ) (n_\lambda) ( n λ ) 、( α λ ) λ ∈ J (\alpha_\lambda)_{\lambda \in J} ( 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 ( ⋀ α , n ( M ) ) ( α , n ) ∈ Δ × N (\bigwedge^{\alpha,n}(M))_{(\alpha, n) \in \Delta \times \mathbf{N}} ( ⋀ α , n ( M ) ) ( α , n ) ∈ Δ × N * 是型 Δ × N \Delta \times \mathbf{N} Δ × N * 与 ⋀ ( M ) \bigwedge(M) ⋀ ( M ) * 上的代数结构兼容,并且诱导在* M = ⋀ 1 ( M ) M = \bigwedge^1(M) M = ⋀ 1 ( M ) * *上给予毕业。
引用了 2 · 被以下引用 1 引用了 命题 7, III § 5 , 推论
被以下引用 推论 1
⋀ ( M ) \bigwedge(M) ⋀ ( M ) 是 ⋀ α , n ( M ) \bigwedge^{\alpha,n}(M) ⋀ α , n ( M ) 的直和这一事实由命题 10 的推论得出; 证明的其余部分与§ 5, no. 5、命题7的证明结尾相同。
8. 代数自由模外观
设* M M M * 为A-模和基 ( e λ ) λ ∈ L (e_\lambda)_{\lambda \in L} ( e λ ) λ ∈ L 。 让 L L L * 被给予全序集 的结构(集合理论,III, § 2, no. 3,定理 1)* 并且对于每个有限子集 J J J * 的 L L L * *我们写
引用了 7 · 被以下引用 6 引用了 定理 1(策梅洛), E III § 2 , 命题 6, E III § 5 , 命题 5 , 推论 2, II § 3 , 命题 10 , 命题 6 , 命题 7
被以下引用 注, III § 11 , 命题 14, III § 11 , 命题 7, III § 11 , 命题 12 , 推论 1 , 定理 2
e J = e λ 1 ∧ e λ 2 ∧ ⋯ ∧ e λ n
e_J = e_{\lambda_1} \wedge e_{\lambda_2} \wedge \cdots \wedge e_{\lambda_n}
e J = e λ 1 ∧ e λ 2 ∧ ⋯ ∧ e λ n
其中( λ k ) 1 ≤ k ≤ n (\lambda_k)_{1 \leq k \leq n} ( λ k ) 1 ≤ k ≤ n 是J的元素的序列排列在递增阶(集合理论,III, § 5, no. 3,命题6);我们写A的e ∅ = 1 e_\varnothing = 1 e ∅ = 1 ,单位元。 Then the e J e_J e J , where J runs through the set F ( L ) \mathscr{F}(L) F ( L ) of finite subsets of L, form a basis of the exterior algebra ⋀ ( M ) \bigwedge(M) ⋀ ( M ) .
由于e λ e_\lambda e λ 生成A-模M,⋀ ( M ) \bigwedge(M) ⋀ ( M ) 的每个元素都是元素e λ e_\lambda e λ 的乘积的有限数的线性组合,因此(考虑到no. 3, 命题 5) 是J ∈ F ( L ) J \in \mathscr{F}(L) J ∈ F ( L ) 的元素 e J e_J e J 的有限数的线性组合。 约化到证明,e J e_J e J 与A线性无关。否则,这些元素之间将存在一个线性关系,其系数不全为零; 子集 J 的并,其中对应到 e J e_J e J ,其中关系中的系数为 ≠ 0 \neq 0 = 0 ,即 L 的有限子集 K(因为只有有限的数系数 ≠ 0 \neq 0 = 0 )。令 N 为由 e λ e_\lambda e λ 生成的 M 的子模,使得 λ ∈ K \lambda \in K λ ∈ K ; N 是 M 中的直因子,因此 (no. 2) ⋀ ( N ) \bigwedge(N) ⋀ ( N ) 与 ⋀ ( M ) \bigwedge(M) ⋀ ( M ) 的子代数等同,如果我们证明 e J e_J e J 与 J ⊂ K J \subset K J ⊂ K 形式基 ⋀ ( N ) \bigwedge(N) ⋀ ( N ) ,我们将获得所需的 contradiction.
因此,当M的基有限时,约化提供定理1;因此我们可以假设L = { 1 , m } ⊂ N L = \{1, m\} \subset N L = { 1 , m } ⊂ N 。对于每个i ∈ L i \in L i ∈ L ,令M i M_i M i 为M的自由子模A e i Ae_i A e i ; M 是M i M_i M i 的直和,⋀ ( M i ) \bigwedge(M_i) ⋀ ( M i ) 是⋀ 0 ( M i ) = A \bigwedge^0(M_i) = A ⋀ 0 ( M i ) = A 和⋀ 1 ( M i ) = M i \bigwedge^1(M_i) = M_i ⋀ 1 ( M i ) = M i 的直和(no. 3,命题 6)。让⋀ ( M ) \bigwedge(M) ⋀ ( M ) 与⋀ ( M i ) \bigwedge(M_i) ⋀ ( M i ) 的A-模张量积规范地标识(no. 7,命题10);后者具有⋀ ( M i ) \bigwedge(M_i) ⋀ ( M i ) 的基( 1 , e i ) (1, e_i) ( 1 , e i ) 的基张量积(II, § 3, no. 7,推论2至命题7);这样我们就得到了所有元素
u 1 ⊗ u 2 ⊗ ⋯ ⊗ u m
u_1 \otimes u_2 \otimes \cdots \otimes u_m
u 1 ⊗ u 2 ⊗ ⋯ ⊗ u m
其中u i = 1 u_i = 1 u i = 1 或u i = e i u_i = e_i u i = e i ;如果 J 是指标 i 的集合,使得 u i = e i u_i = e_i u i = e i 、u 1 ⊗ u 2 ⊗ ⋯ ⊗ u m u_1 \otimes u_2 \otimes \cdots \otimes u_m u 1 ⊗ u 2 ⊗ ⋯ ⊗ u m 与 e J e_J e J 相同,从而完成证明。
假设L = { 1 , m } L = \{1, m\} L = { 1 , m } ;那么⋀ ( M ) \bigwedge(M) ⋀ ( M ) 的基( e J ) J ∈ P ( L ) (e_J)_{J \in \mathscr{P}(L)} ( e J ) J ∈ P ( L ) 有2 m 2^m 2 m 元素。对于p > m p > m p > m 、⋀ p ( M ) = { 0 } \bigwedge^p(M) = \{0\} ⋀ p ( M ) = { 0 } ; ⋀ m ( M ) \bigwedge^m(M) ⋀ m ( M ) 有基由……组成单个元素 e L e_L e L ;对于e J e_J e J 的⋀ p ( M ) \bigwedge^p(M) ⋀ p ( M ) 由……组成的基( e J ) (e_J) ( e J ) 中元素的0 ≤ p ≤ m 0 \leq p \leq m 0 ≤ p ≤ m 数,使得C a r d ( J ) = p \mathrm{Card}(J) = p Card ( J ) = p 为
( m p ) = m ! p ! ( m − p ) !
\binom{m}{p} = \frac{m!}{p!(m-p)!}
( p m ) = p ! ( m − p )! m !
引用了 8 · 被以下引用 3 引用了 命题 11 , Proposition 12, E III § 3 , 推论 1, E III § 5 , III § 1. 。 代数 , 定理 1 , 推论 , 推论 2 , 命题 5
被以下引用 定理 2 , VI § 2. 。 有序域 , 引理 1, VII § 3
这是从集合理论、III, § 3, no. 5、命题12和集合理论、III, § 5, no. 8、推论1到命题11得出的。
我们回到定理 1 中的集合L是任意的情况,并明确给出基( e J ) (e_J) ( e J ) 的乘法表(§ 1, no. 7)。给定全序集 L L L 中的两个有限子集 J , K J, K J , K ,我们写
{ ρ J , K = 0 if J ∩ K ≠ ∅ ρ J , K = ( − 1 ) v if J ∩ K = ∅
\begin{cases}
\rho_{J, K} = 0 & \text{if } J \cap K \neq \varnothing \\
\rho_{J, K} = (-1)^v & \text{if } J \cap K = \varnothing
\end{cases}
{ ρ J , K = 0 ρ J , K = ( − 1 ) v if J ∩ K = ∅ if J ∩ K = ∅ 其中
v v v 表示有序对
( λ , μ ) ∈ J × K (\lambda, \mu) \in J \times K ( λ , μ ) ∈ J × K 中的数,使得
λ > μ \lambda > \mu λ > μ 。那么no. 2的推论1到命题4立即意味着关系
e J ∧ e K = ρ J , K e J ∪ K .
e_J \wedge e_K = \rho_{J, K} e_{J \cup K}.
e J ∧ e K = ρ J , K e J ∪ K . 注公式
ρ J , K ρ K , J = ( − 1 ) j k
\rho_{J, K} \rho_{K, J} = (-1)^{jk}
ρ J , K ρ K , J = ( − 1 ) j k 当
J ∩ K = ∅ , j = C a r d ( J ) , k = C a r d ( K ) J \cap K = \varnothing, j = \mathrm{Card}(J), k = \mathrm{Card}(K) J ∩ K = ∅ , j = Card ( J ) , k = Card ( K ) (no. 3,推论2至命题5。)
证明与 § 5, no. 5 相同,推论定理 1 替换 T by ⋀ \bigwedge ⋀ 。
设 M 为 M 的元素的射影 A-模和 ( x i ) 1 ≤ i ≤ n (x_i)_{1 \leq i \leq n} ( x i ) 1 ≤ i ≤ n 有限序列。因为 M 交错的 n 线性形式 f 上存在这样的*
f ( x 1 , x 2 , … , x n ) ≠ 0 ,
f(x_1, x_2, \ldots, x_n) \neq 0,
f ( x 1 , x 2 , … , x n ) = 0 , 这是必要且充分的 x 1 ∧ x 2 ∧ ⋯ ∧ x n ≠ 0 x_1 \wedge x_2 \wedge \cdots \wedge x_n \neq 0 x 1 ∧ x 2 ∧ ⋯ ∧ x n = 0 。
引用了 4 · 被以下引用 2 引用了 命题 7 , 推论 2 , 推论 4, II § 2 , 命题 13
被以下引用 命题 12 , 定理 2
我们已经知道(M 上没有假设)条件是必要的(no. 4,命题 7)。现在假设 M 是射影的并且
x 1 ∧ x 2 ∧ ⋯ ∧ x n ≠ 0.
x_1 \wedge x_2 \wedge \cdots \wedge x_n \neq 0.
x 1 ∧ x 2 ∧ ⋯ ∧ x n = 0. 那么
⋀ n ( M ) \bigwedge^n(M) ⋀ n ( M ) 是投影(推论 2),因此典范映射
⋀ n ( M ) → ( ⋀ n ( M ) ) ∗ ∗
\bigwedge^n(M) \to (\bigwedge^n(M))^{**}
⋀ n ( M ) → ( ⋀ n ( M ) ) ∗∗ 是单射的(II, § 2, no. 7,推论 4 到命题 13);我们结论存在线性形式
g : ⋀ n ( M ) → A g : \bigwedge^n(M) \to A g : ⋀ n ( M ) → A 使得
g ( x 1 ∧ x 2 ∧ ⋯ ∧ x n ) ≠ 0 g(x_1 \wedge x_2 \wedge \cdots \wedge x_n) \neq 0 g ( x 1 ∧ x 2 ∧ ⋯ ∧ x n ) = 0 。如果
f f f 是交错的n-线性形式相应的到
g g g (no. 4,命题7),则
f ( x 1 , … , x n ) ≠ 0 f(x_1, \ldots, x_n) \neq 0 f ( x 1 , … , x n ) = 0 。
9. 判据线性无关
设 M 为射影 A-模。为了使 M 的元素 x 1 , x 2 , … , x n x_1, x_2, \ldots, x_n x 1 , x 2 , … , x n 线性相关,A 中存在 λ ≠ 0 \lambda \neq 0 λ = 0 是必要且充分的,使得*
λ x 1 ∧ x 2 ∧ ⋯ ∧ x n = 0.
\lambda x_1 \wedge x_2 \wedge \cdots \wedge x_n = 0.
λ x 1 ∧ x 2 ∧ ⋯ ∧ x n = 0.
引用了 3 · 被以下引用 3 引用了 命题 5 , 定理 1 , 推论 3
被以下引用 推论 , III § 8. 。决定因素 , 命题 3, III § 8
条件是必要的(M上没有假设),因为如果例λ x 1 \lambda x_1 λ x 1 (有λ ≠ 0 \lambda \neq 0 λ = 0 )是x 2 , … , x n x_2, \ldots, x_n x 2 , … , x n 的线性组合,关系(22)成立(no. 3,命题5)。我们证明n n n 上的归纳足够条件;对于 n = 1 n = 1 n = 1 来说,它是定义的微不足道的推论。因而,假设 n > 1 n > 1 n > 1 和条件 (22) 对于某些 λ ≠ 0 \lambda \neq 0 λ = 0 成立。如果
λ x 2 ∧ x 3 ∧ ⋯ ∧ x n = 0 ,
\lambda x_2 \wedge x_3 \wedge \cdots \wedge x_n = 0,
λ x 2 ∧ x 3 ∧ ⋯ ∧ x n = 0 , 那么归纳假设意味着
x 2 , … , x n x_2, \ldots, x_n x 2 , … , x n 是线性相关的,因而
更不必说 x 1 , x 2 , … , x n x_1, x_2, \ldots, x_n x 1 , x 2 , … , x n 是线性相关的。如果
λ x 2 ∧ x 3 ∧ ⋯ ∧ x n ≠ 0 \lambda x_2 \wedge x_3 \wedge \cdots \wedge x_n \neq 0 λ x 2 ∧ x 3 ∧ ⋯ ∧ x n = 0 ,则从no. 8,推论3到定理1,存在交错的
( n − 1 ) (n - 1) ( n − 1 ) -线性形式
f f f ,使得
f ( λ x 2 ∧ x 3 ∧ ⋯ ∧ x n ) = μ ≠ 0 f(\lambda x_2 \wedge x_3 \wedge \cdots \wedge x_n) = \mu \neq 0 f ( λ x 2 ∧ x 3 ∧ ⋯ ∧ x n ) = μ = 0 。自从
x 1 ∧ ( λ x 2 ) ∧ ⋯ ∧ x n = 0 ,
x_1 \wedge (\lambda x_2) \wedge \cdots \wedge x_n = 0,
x 1 ∧ ( λ x 2 ) ∧ ⋯ ∧ x n = 0 , 由no. 8,推论3到定理1,
μ x 1 \mu x_1 μ x 1 是
λ x 2 , x 3 , … , x n \lambda x_2, x_3, \ldots, x_n λ x 2 , x 3 , … , x n 的线性组合;因而
x 1 , x 2 , … , x n x_1, x_2, \ldots, x_n x 1 , x 2 , … , x n 是线性相关的。
设 M 和 N 为两个射影 A-模和 f : M → N f : M \to N f : M → N A-线性映射。如果 f 是单射,则 Λ ( f ) : Λ ( M ) → Λ ( N ) \Lambda(f) : \Lambda(M) \to \Lambda(N) Λ ( f ) : Λ ( M ) → Λ ( N ) 是单射。
引用了 3 · 被以下引用 1 引用了 推论 3, II § 1 , 命题 12 , 命题 4, II § 2
被以下引用 命题 3
我们首先在假设下证明 M 是*自由*;设( e λ ) λ ∈ L (e_\lambda)_{\lambda \in L} ( e λ ) λ ∈ L 为M的基,则( e J ) J ∈ B ( L ) (e_J)_{J \in \mathfrak{B}(L)} ( e J ) J ∈ B ( L ) (公式(18))为Λ ( M ) \Lambda(M) Λ ( M ) 的基。假设Λ ( f ) \Lambda(f) Λ ( f ) 包含元素u = ∑ J α J e J ≠ 0 u = \sum_J \alpha_J e_J \neq 0 u = ∑ J α J e J = 0 中的核。令 K 为有限子集 J 中的最小元素,使得 α J ≠ 0 \alpha_J \neq 0 α J = 0 并令 H 为 K 中 L 不相交的的有限子集,并且使得 K ∪ H K \cup H K ∪ H 包含所有 J(在数中有限),使得α J ≠ 0 \alpha_J \neq 0 α J = 0 ;对于所有 J ≠ K J \neq K J = K 使得 α J ≠ 0 \alpha_J \neq 0 α J = 0 ,我们因此有定义 J ∩ H ≠ 0 J \cap H \neq 0 J ∩ H = 0 ,因而 (no. 8, 公式 (20))。
u ∧ e H = + α K e K ∪ H
u \wedge e_H = +\alpha_K e_{K \cup H}
u ∧ e H = + α K e K ∪ H 属于到
Λ ( M ) \Lambda(M) Λ ( M ) 的双面理想,核的
Λ ( f ) \Lambda(f) Λ ( f ) 。我们写
e K ∪ H = e λ 1 ∧ e λ 2 ∧ ⋯ ∧ e λ n e_{K \cup H} = e_{\lambda_1} \wedge e_{\lambda_2} \wedge \cdots \wedge e_{\lambda_n} e K ∪ H = e λ 1 ∧ e λ 2 ∧ ⋯ ∧ e λ n ;然后
α K f ( e λ 1 ) ∧ f ( e λ 2 ) ∧ ⋯ ∧ f ( e λ n ) = 0 \alpha_K f(e_{\lambda_1}) \wedge f(e_{\lambda_2}) \wedge \cdots \wedge f(e_{\lambda_n}) = 0 α K f ( e λ 1 ) ∧ f ( e λ 2 ) ∧ ⋯ ∧ f ( e λ n ) = 0 ;由于命题 12,N 的元素
f ( e λ i ) f(e_{\lambda_i}) f ( e λ i ) (
1 ≤ i ≤ n 1 \leq i \leq n 1 ≤ i ≤ n ) 是线性相关的。但是
f f f 是单射的与……矛盾假设(II, § 1, no. 11,推论3到命题17)。
我们现在考虑一般情况;令M ′ M' M ′ 为A-模,使得M ⊕ M ′ = P M \oplus M' = P M ⊕ M ′ = P 是免费的(II, § 2, no. 2,命题4)。考虑线性映射g : M ⊕ M ′ → N ⊕ M ⊕ M ′ g : M \oplus M' \to N \oplus M \oplus M' g : M ⊕ M ′ → N ⊕ M ⊕ M ′ 使得g ( x , y ) = ( f ( x ) , 0 , y ) g(x, y) = (f(x), 0, y) g ( x , y ) = ( f ( x ) , 0 , y ) ,因此存在可交换的图表
M → f N j ↓ j ′ ↓ P → g N ⊕ P
\begin{array}{ccc}
M & \xrightarrow{f} & N \\
j \downarrow & & j' \downarrow \\
P & \xrightarrow{g} & N \oplus P
\end{array}
M j ↓ P f g N j ′ ↓ N ⊕ P
其中垂直箭头是典范嵌入。由于g g g 是单射的并且P P P 是自由的,因而Λ ( g ) \Lambda(g) Λ ( g ) 是单同态,如上所示。现在,Λ ( j ) : Λ ( M ) → Λ ( P ) \Lambda(j): \Lambda(M) \to \Lambda(P) Λ ( j ) : Λ ( M ) → Λ ( P ) 是单同态,因为 M M M 在 P P P (no. 2) 中是直因子。复合同态
Λ ( M ) → Λ ( j ) Λ ( P ) → Λ ( g ) Λ ( N ⊕ P )
\Lambda(M) \xrightarrow{\Lambda(j)} \Lambda(P) \xrightarrow{\Lambda(g)} \Lambda(N \oplus P)
Λ ( M ) Λ ( j ) Λ ( P ) Λ ( g ) Λ ( N ⊕ P )
因此是单射的,并且它也等于复合同态
Λ ( M ) → Λ ( f ) Λ ( N ) → Λ ( g ′ ) Λ ( N ⊕ P )
\Lambda(M) \xrightarrow{\Lambda(f)} \Lambda(N) \xrightarrow{\Lambda(g')} \Lambda(N \oplus P)
Λ ( M ) Λ ( f ) Λ ( N ) Λ ( g ′ ) Λ ( N ⊕ P )
我们结论 Λ ( f ) \Lambda(f) Λ ( f ) 是单射的。
令P P P 为M M M 的子模与N N N 互补,并令y ∈ N , z ∈ P y \in N,\ z \in P y ∈ N , z ∈ P 使得x = y + z x = y + z x = y + z 。然后u ∧ x = u ∧ z u \wedge x = u \wedge z u ∧ x = u ∧ z 。由于 Λ p ( N ) \Lambda^p(N) Λ p ( N ) 不包含维数 1、映射 ϕ : P → P ⊗ Λ p ( N ) \phi: P \to P \otimes \Lambda^p(N) ϕ : P → P ⊗ Λ p ( N ) ,因此 ϕ ( p ) = p ⊗ u \phi(p) = p \otimes u ϕ ( p ) = p ⊗ u 是双射 (II, § 3, no. 4、命题 4)。另一方面 (no. 7, 命题 10), 合成 / 典范同态
ψ : P ⊗ Λ p ( N ) → Λ ( P ) ⊗ Λ ( N ) → Λ ( M )
\psi: P \otimes \Lambda^p(N) \to \Lambda(P) \otimes \Lambda(N) \to \Lambda(M)
ψ : P ⊗ Λ p ( N ) → Λ ( P ) ⊗ Λ ( N ) → Λ ( M )
是单射的。因此映射 ψ ∘ ϕ \psi \circ \phi ψ ∘ ϕ 是单射的,从而命题。
令 M M M 为具有有限基 ( e i ) 1 ≤ i ≤ n (e_i)_{1 \leq i \leq n} ( e i ) 1 ≤ i ≤ n 的 A A A 模。对于n n n 的序列( x i ) 1 ≤ i ≤ n (x_i)_{1 \leq i \leq n} ( x i ) 1 ≤ i ≤ n 、M M M 的元素到M M M 的形式基,元素λ ∈ A \lambda \in A λ ∈ A 是充分必要的,使得
x 1 ∧ x 2 ∧ … ∧ x n = λ ⋅ e 1 ∧ e 2 ∧ ⋯ ∧ e n
x_1 \wedge x_2 \wedge \ldots \wedge x_n = \lambda \cdot e_1 \wedge e_2 \wedge \cdots \wedge e_n
x 1 ∧ x 2 ∧ … ∧ x n = λ ⋅ e 1 ∧ e 2 ∧ ⋯ ∧ e n
在A A A 内可逆。
引用了 4 · 被以下引用 1 引用了 定理 1 , 推论 1 , 命题 6 , 推论 3
被以下引用 定理 1, III § 8
回想一下,e 1 ∧ e 2 ∧ ⋯ ∧ e n e_1 \wedge e_2 \wedge \cdots \wedge e_n e 1 ∧ e 2 ∧ ⋯ ∧ e n 是Λ n ( M ) \Lambda^n(M) Λ n ( M ) 的基的唯一元素(no. 8,推论1到定理1),因此元素λ ∈ A \lambda \in A λ ∈ A 满足(23)是唯一确定的。如果( x i ) 1 ≤ i ≤ n (x_i)_{1 \leq i \leq n} ( x i ) 1 ≤ i ≤ n 是M M M 的基,x 1 ∧ x 2 ∧ ⋯ ∧ x n x_1 \wedge x_2 \wedge \cdots \wedge x_n x 1 ∧ x 2 ∧ ⋯ ∧ x n 在Λ n ( M ) \Lambda^n(M) Λ n ( M ) 的基(no. 8)中是唯一元素,则λ \lambda λ 是可逆的。相反,假设λ \lambda λ 是可逆的;然后交错的 n n n -线性形式 f f f 相应的到线性映射 g : Λ n ( M ) → A g: \Lambda^n(M) \to A g : Λ n ( M ) → A 使得
g ( e 1 ∧ e 2 ∧ ⋯ ∧ e n ) = λ − 1
g(e_1 \wedge e_2 \wedge \cdots \wedge e_n) = \lambda^{-1}
g ( e 1 ∧ e 2 ∧ ⋯ ∧ e n ) = λ − 1
是这样的f ( x 1 , x 2 , … , x n ) = 1 f(x_1, x_2, \ldots, x_n) = 1 f ( x 1 , x 2 , … , x n ) = 1 。对于所有x ∈ M x \in M x ∈ M ,显然
x ∧ x 1 ∧ ⋯ ∧ x n = 0
x \wedge x_1 \wedge \cdots \wedge x_n = 0
x ∧ x 1 ∧ ⋯ ∧ x n = 0
(no. 3,命题6); 应用no. 8,推论3到定理1,我们得到
f ( x 1 , x 2 , … , x n ) ⋅ x = ∑ i = 1 n ( − 1 ) i − 1 f ( x , x 1 , … , x ^ i , … , x n ) ⋅ x i .
f(x_1, x_2, \ldots, x_n) \cdot x = \sum_{i=1}^n (-1)^{i-1} f(x, x_1, \ldots, \hat{x}_i, \ldots, x_n) \cdot x_i.
f ( x 1 , x 2 , … , x n ) ⋅ x = i = 1 ∑ n ( − 1 ) i − 1 f ( x , x 1 , … , x ^ i , … , x n ) ⋅ x i .
作为f ( x 1 , … , x n ) = 1 f(x_1, \ldots, x_n) = 1 f ( x 1 , … , x n ) = 1 ,这表明每个x ∈ M x \in M x ∈ M 都是x 1 , x 2 , … , x n x_1, x_2, \ldots, x_n x 1 , x 2 , … , x n 的线性组合,并且后者是线性独立的(因为
x 1 ∧ x 2 ∧ ⋯ ∧ x n ≠ 0 ) ,
x_1 \wedge x_2 \wedge \cdots \wedge x_n \neq 0),
x 1 ∧ x 2 ∧ ⋯ ∧ x n = 0 ) ,
他们形式基共M M M 。
习题
参见习题为 § 7 。