Bourbaki

Google 翻译生成的粗略草稿,质量较低。术语依照术语表,但句子可能有误;之后会由仔细的译文取代。

附录 4 自同态有限秩的痕迹

1. 线性映射 / 有限秩

令A为环,令E和F为A-模。我们用从E到F的线性映射的HomAf(E,F)^f_A(E,F)集合来表示,其中像包含在F的有限生成的子模中。它是HomA(E,F)_A(E,F)的子群。当A为域时,从有限秩的E到F为线性映射的集合(II, §7, No. 4、p. 298、定义3)。 集合结束Af(E)=^f_A(E) =坎Af(E,E)^f_A(E,E)。

令E,F,GE,F,G为A-模,令u:E→Fu: E\rightarrow F和v:F→Gv: F\rightarrow G为A-线性映射。如果u∈u\inHomAf(E,F)^f_A(E,F)或v∈v\inHomAf(F,G)^f_A(F,G),则v∘uv\circ u属于到HomAf(E,G)^f_A(E,G)。

用θ\theta表示从E∗⊗AFE^*\otimes_AF到HomA(E,F)_A(E,F)的规范群同态(II, §4, No. 2,p. 271);它将E∗⊗AFE^*\otimes_AF中的元素x∗⊗yx^*\otimes y从E发送到映射x↦⟨x,x∗⟩yx\mapsto \langle x, x^*\rangle y到F。

引理 1 00QO

假设 A-模 F 是射影的。 群同态 θ\theta 是单射,它的像是 HomAf(E,F)^f_A(E,F)。

被以下引用 1

被以下引用 App. 4. 附录 4 自同态有限秩的痕迹

按地点。引言,推论,同态θ\theta是单射的。它的像包含在HomAf(E,F)^f_A(E,F)中。让u∈u\in坎Af(E,F)^f_A(E,F);让我们证明θ\theta的uu属于到像。

首先,假设 A-模 F 是免费的。令(fi)i∈I(f_i)_{i\in I}为F的基,并令(fi∗)i∈I(f_i^*)_{i\in I}为F∗F^*对(fi)i∈I(f_i)_{i\in I}的基。令J为I的有限子集,使得uu的像包含在由j∈Jj\in J的fjf_j生成的F的子模中。我们有

u(x)=∑j∈J⟨u(x),fj∗⟩fj=∑j∈J⟨x,tu(fj∗)⟩fj(1) u(x) =\sum_{j\in J}\langle u(x), f_j^*\rangle f_j=\sum_{j\in J}\langle x,^tu(f_j^*)\rangle f_j \tag{1}

对于每 x∈Ex\in E,因此

u=θ(∑j∈Jtu(fj∗)⊗fj)(2) u=\theta (\sum_{j\in J}^tu(f_j^*)\otimes f_j) \tag{2}

一般情况下,存在自由A-模L和同态i:F→Li: F\rightarrow L和p:L→Fp: L\rightarrow F使得p∘i=1Fp\circ i= 1_F。 同态i∘ui\circ u属于到霍姆Af(E,L)^f_A(E,L)。通过上述,存在有限的集合 J,并且对于每个j∈Jj\in J,E∗E^*的元素xj∗x^*_j和L的yjy_j这样我们有

i(u(x))=∑j∈J⟨x,xj∗⟩yj i(u(x)) =\sum_{j\in J}\langle x, x^*_j\rangle y_j

每x∈Ex\in E。然后我们有

u(x)=p(i(u(x)))=∑j∈J⟨x,xj∗⟩p(yj) u(x) =p(i(u(x))) =\sum_{j\in J}\langle x, x^*_j\rangle p(y_j)

每 x∈Ex\in E,因此 u=θ(∑j∈Jxj∗⊗p(yj))u=\theta (\sum_{j\in J}x^*_j\otimes p(y_j))。

2. 有限秩自同态的痕迹

在这个小节中,A表示交换环。令 E 为射影 A-模。那么EndAf(E)^f_A(E)就是EndA_A(E)的A-子模,从E∗⊗AEE^*\otimes_AE到EndAf(E)^f_A(E),EndA(E)_A(E)定义同构θE\theta_E是A-模的典范映射E∗⊗AE→E^*\otimes_AE\rightarrow (引理1)。考虑以公式 τ(x∗⊗x)=⟨x,x∗⟩\tau (x^*\otimes x) =\langle x, x^*\rangle 为特征的规范线性形式 τ:E∗⊗AE→A\tau : E^*\otimes_AE\rightarrow A (II, §4, No. 3, p. 273)。与同构θE−1\theta^{-1}_E合成,可推导出线性形式Tr:EndAf(E)→A^f_A(E)\rightarrow A,称为踪迹形式。当A-模 E 有限生成时,我们恢复II, §4, No. 3、p. 273 的定义。

命题 1 00QP

令 E 为自由A-模。令(ei)i∈I(e_i)_{i\in I}为E的基,并令(ei∗)i∈I(e^*_i)_{i\in I}为其对偶基。让u∈u\in结束Af(E)^f_A(E)。族(⟨u(ei),ei∗⟩)i∈I(\langle u(e_i), e^*_i\rangle )_{i\in I}有有限支撑,其和等于Tr(uu)。

只要处理uu为形式θE(x∗⊗x)\theta_E(x^*\otimes x)以及x∈Ex\in E和x∗∈E∗x^*\in E^*的情况就足够了。那么家庭(⟨x,ei∗⟩)i∈I(\langle x, e^*_i\rangle )_{i\in I}就有有限支撑,我们有x=∑i∈I⟨x,ei∗⟩eix=\sum_{i\in I}\langle x, e^*_i\rangle e_i。因而,家庭(⟨x,ei∗⟩⟨ei,x∗⟩)i∈I(\langle x, e^*_i\rangle \langle e_i, x^*\rangle )_{i\in I}也有有限支撑,我们有⟨x,x∗⟩=∑i∈I⟨x,ei∗⟩⟨ei,x∗⟩\langle x, x^*\rangle =\sum_{i\in I}\langle x, e^*_i\rangle \langle e_i, x^*\rangle。现在,每 i∈Ii\in I 就有 ⟨u(ei),ei∗⟩=⟨x,ei∗⟩⟨ei,x∗⟩\langle u(e_i), e^*_i\rangle =\langle x, e^*_i\rangle \langle e_i, x^*\rangle。这就证明了命题。

命题 2 00QQ

令 E, F 为射影 A-模。设u∈u\inHomAf(E,F)^f_A(E,F)和v∈v\inHomA(F,E)_A(F,E)。我们有关系

(3) Tr(v∘uv\circ u)==Tr(u∘vu\circ v)。

当uu是形式θ(x∗⊗y)\theta (x^*\otimes y)以及x∗∈E∗x^*\in E^*和y∈Fy\in F时,证明命题就足够了。在这种情况下,我们有

v∘u=θE(x∗⊗v(y))v\circ u=\theta_E(x^*\otimes v(y)) 和 u∘v=θF(tv(x∗)⊗y)u\circ v=\theta_F(^tv(x^*)\otimes y),

因而

Tr(v∘uv\circ u)=⟨v(y),x∗⟩=⟨y,tv(x∗)⟩==\langle v(y), x^*\rangle =\langle y,^tv(x^*)\rangle =Tr(u∘vu\circ v)。

推出 00QR

Let E be a projective A-module, uu be an element of EndAf(E)^f_A(E), and F be a projective A-submodule of E containing Im uu. 用uu诱导的F的uFu_F自同态表示。 我们有

引用了 3 · 被以下引用 1

引用了 命题 6, III § 7, 推论 2, III § 7, III § 8. 。决定因素

被以下引用 命题 3

(4) Tr(uu)==Tr(uFu_F)。

用F到E中的ii典范嵌入表示,并用从uu推导出来的v:E→Fv: E\rightarrow F同态表示。我们有uF=v∘iu_F=v\circ i和u=i∘vu=i\circ v。推论如下。

令 E 为射影 A-模和 u∈u\in EndAf(E)^f_A(E)。对于每个自然数pp,A-模∧pE\wedge^pE都是投影(III, §7, No. 8,p. 519,推论2),并且自同态∧pu\wedge^pu属于到EndAf(∧pE)^f_A(\wedge^pE)(III, §7, No. 3, p. 511、命题 6),pp 足够大为零。 集合1E+1_E+EndAf(E)^f_A(E)稳定在合成以下。我们定义映射从1E+1_E+结束Af(E)^f_A(E)出发设定到达A

检测(1E+u_E+u)=∑p⩾0=\sum_{p\geqslant 0}Tr∧pu\wedge^pu

u∈u\in结束Af(E)^f_A(E)。

如果 E 是自由且有限维的,则根据 III, §8, No. 5、p. 530 的推论,该定义与 III, §8, No. 1、p. 522 一致。

命题 3 00QS

令 E 为射影 A-模。

引用了 2

引用了 III § 7. 。外观代数, 推出

a) 让u∈u\in结束Af(E)^f_A(E)。令 F 为 E 包含于 Im uu 的投影 A-子模,并令 uFu_F 为由 uu 导出的 F 的自同态。我们有

(5)det(1E+u_E+u)==det(1F+uF_F+u_F)。

b) 令uu和vv为EndAf(E)^f_A(E)的两个元素。我们有

(6) 检测(1E+u)∘(1E+v)(1_E+u)\circ (1_E+v) = 检测(1E+u_E+u) 检测(1E+v_E+v)。

让我们证明a)。对于每个整数p⩾0p\geqslant 0,射影A-模∧pF\wedge^pF可以用∧pE\wedge^pE的子模来识别(III, §7, No. 9,p. 520,推论)。 ∧pu\wedge^pu的像包含在∧pF\wedge^pF中,由∧pu\wedge^pu诱发的∧pF\wedge^pF的自同态等于∧puF\wedge^pu_F。因而,根据命题 2 的推论,我们有 Tr(∧pu\wedge^pu) == Tr(∧puF\wedge^pu_F),因而 a)。

让我们证明b)。令 G 为 A-模,使得 A-模 L=E⊕GL = E\oplus G 是自由的。用L的u′u'和v′v'、自同态、u⊕0Gu\oplus 0_G和v⊕0Gv\oplus 0_G表示。通过 a),我们有关系 det(1L+u′_L+u') == det(1E+u_E+u),det(1L+v′_L+v') == det(1E+v_E+v),并且

检测(1L+u′+v′+u′∘v′_L+u'+v'+u'\circ v')== 检测(1E+u+v+u∘v_E+u+v+u\circ v)。

因此,当A-模 E 自由时,证明断言 b) 就足够了。那么存在有限生成的 E 的自由子模 F,即 uu 的包含像和vv 的包含像。 集合w=u+v+u∘vw=u+v+u\circ v。 ww的像包含在F中,我们有wF=uF+vF+uF∘vFw_F=u_F+v_F+u_F\circ v_F。因此,根据 (5),我们有 det(1E+u_E+u) == det(1F+uF_F+u_F)、det(1E+v_E+v) == det(1F+vF_F+v_F),以及

检测((1E+u)∘(1E+v))((1_E+u)\circ (1_E+v))

= det(1E+w_E+w) == det(1F+wF_F+w_F) == det((1F+uF_F+u_F)∘(1F+vF)\circ (1_F+v_F))。

由于 F 是有限生成的自由A-模,所以我们有

det((1F+uF_F+u_F)∘(1F+vF)\circ (1_F+v_F)) == det(1F+uF_F+u_F) det(1F+vF_F+v_F) == det(1E+u_E+u) det(1E+v_E+v)。

习题

参见习题附录 4。

Google 翻译生成的粗略草稿,质量较低。术语依照术语表,但句子可能有误;之后会由仔细的译文取代。