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§ 12。 张量积 / 半单模
在这个截面中,字母K表示交换域。如果 E 和 F 在 K 上向量空间,那么我们用 E ⊗ F E\otimes F E ⊗ F 表示张量积 E ⊗ K F E\otimes_KF E ⊗ K F 。
1. 半单模超过张量积共代数
在这个小节中,我们考虑K-代数A 1 A_1 A 1 和A 2 A_2 A 2 ;我们用 A 表示代数 A 1 ⊗ A 2 A_1\otimes A_2 A 1 ⊗ A 2 。
假设M是半单A-模。令 N 1 N_1 N 1 为 M 1 M_1 M 1 的 A 1 A_1 A 1 子模块。用N表示A-模 M中N 1 ⊗ M 2 N_1\otimes M_2 N 1 ⊗ M 2 的典范像。根据VIII、p. 56的推论2,M中存在投影算子p p p ,且像 N。由假设,我们有M 2 ≠ 0 M_2\not= 0 M 2 = 0 ;因而,我们可以在K-向量空间M 2 M_2 M 2 上对M 2 M_2 M 2 和线性形式φ \varphi φ 进行选择元素m m m ,使得φ ( m ) = 1 \varphi (m) = 1 φ ( m ) = 1 (II, §7, No. 5,p. 302,推论2)。令u u u 为从M 1 M_1 M 1 到由u ( m 1 ) = m 1 ⊗ m u(m_1) =m_1\otimes m u ( m 1 ) = m 1 ⊗ m 定义的M的映射,并令v v v 为从M到由v ( m 1 ⊗ m 2 ) = φ ( m 2 ) m 1 v(m_1\otimes m_2) =\varphi (m_2)m_1 v ( m 1 ⊗ m 2 ) = φ ( m 2 ) m 1 表征的M 1 M_1 M 1 的K-线性映射。 集合q = v ∘ p ∘ u q=v\circ p\circ u q = v ∘ p ∘ u 。 映射q : M 1 → M 1 q: M_1\rightarrow M_1 q : M 1 → M 1 是A 1 A_1 A 1 线性,它的像包含在N 1 N_1 N 1 中,并且对于每个n ∈ N 1 n\in N_1 n ∈ N 1 我们有q ( n ) = n q(n) =n q ( n ) = n 。因而,q q q 是M 1 M_1 M 1 中的投影算子和像 N 1 N_1 N 1 。我们已经证明M 1 M_1 M 1 是半单A 1 A_1 A 1 模(VIII,p. 56,推论2)。
假设 M 很简单,并且 M 1 M_1 M 1 是两个 A 1 A_1 A 1 子模块 M 1 ′ M'_1 M 1 ′ 和 M 1 ′ ′ M''_1 M 1 ′′ 的直和。 集合M ′ = M 1 ′ ⊗ M 2 M'= M'_1\otimes M_2 M ′ = M 1 ′ ⊗ M 2 和M ′ ′ = M 1 ′ ′ ⊗ M 2 M''= M''_1\otimes M_2 M ′′ = M 1 ′′ ⊗ M 2 ;那么M是A-子模M ′ M' M ′ 和M ′ ′ M'' M ′′ 的直和。由于M很简单,M ′ M' M ′ 或M ′ ′ M'' M ′′ 必须减少到0;因为我们有M 2 ≠ 0 M_2\not= 0 M 2 = 0 乘假设,所以我们有M 1 ′ = 0 M'_1= 0 M 1 ′ = 0 或M 1 ′ ′ = 0 M''_1= 0 M 1 ′′ = 0 (II, §3, No. 7,p. 256,推论2)。这证明M 1 M_1 M 1 是一个简单的A 1 A_1 A 1 模块。
现在假设 M 是同型A-模。令 S 和 T 为简单的A 1 A_1 A 1 -M 1 M_1 M 1 的子模块。 A-模S ⊗ M 2 S\otimes M_2 S ⊗ M 2 和T ⊗ M 2 T\otimes M_2 T ⊗ M 2 可以与M的非零的子模识别。因此它们与M具有相同的型的同型性。通过注VIII、p. 61,存在非零的 A-线性映射f : S ⊗ M 2 → T ⊗ M 2 f: S\otimes M_2\rightarrow T\otimes M_2 f : S ⊗ M 2 → T ⊗ M 2 。 映射f f f 尤其是A 1 A_1 A 1 -线性。由于A 1 A_1 A 1 模S ⊗ M 2 S\otimes M_2 S ⊗ M 2 和T ⊗ M 2 T\otimes M_2 T ⊗ M 2 分别是非零的且同型为型S和T,因此S和T是同构的。这证明M 1 M_1 M 1 是同典型的A 1 A_1 A 1 模。
令 S 为环 A = A 1 ⊗ A 2 A = A_1\otimes A_2 A = A 1 ⊗ A 2 上的单模,K 上的有限维。对于 i ∈ { 1 , 2 } i\in \{1,2\} i ∈ { 1 , 2 } ,存在一个简单的 A i A_i A i 模 S i S_i S i ,使得 A i A_i A i 模 S 与型 S i S_i S i 同型分支的。 A-模 S 同构于A-模 S 1 ⊗ S 2 S_1\otimes S_2 S 1 ⊗ S 2 的商。
引用了 2 · 被以下引用 1 引用了 命题 2, VIII § 4 , VIII § 3. 。 单模
被以下引用 定理 1
由于S是非零的A 1 A_1 A 1 模,在K上是有限维的,因此它在A 1 A_1 A 1 上有有限长度,并且存在一个简单的左A 1 A_1 A 1 模S 1 S_1 S 1 和非零的A 1 A_1 A 1 -从S 1 S_1 S 1 到S的线性映射。我们赋予M 2 = M_2= M 2 = HomA 1 ( S 1 , S ) _{A_1}(S_1,S) A 1 ( S 1 , S ) ,具有由外法则( a 2 , u ) ↦ ( a 2 ) S ∘ u (a_2, u)\mapsto (a_2)_S\circ u ( a 2 , u ) ↦ ( a 2 ) S ∘ u 定义的左A 2 A_2 A 2 模块结构。我们通过构造得到M 2 ≠ 0 M_2\not= 0 M 2 = 0 ,并且M 2 M_2 M 2 是K上的有限维。因此,我们可以找到一个简单的左A 2 A_2 A 2 -模S 2 S_2 S 2 和非零的A 2 A_2 A 2 -线性映射φ : S 2 → M 2 \varphi : S_2\rightarrow M_2 φ : S 2 → M 2 。我们从 S 1 ⊗ S 2 S_1\otimes S_2 S 1 ⊗ S 2 定义非零的 A-线性映射 ψ \psi ψ 到 S
ψ ( s 1 ⊗ s 2 ) = φ ( s 2 ) ( s 1 ) (1)
\psi (s_1\otimes s_2) =\varphi (s_2)(s_1) \tag{1}
ψ ( s 1 ⊗ s 2 ) = φ ( s 2 ) ( s 1 ) ( 1 )
对于每个 s 1 ∈ S 1 s_1\in S_1 s 1 ∈ S 1 和 s 2 ∈ S 2 s_2\in S_2 s 2 ∈ S 2 。由于 S 是单A-模并且 ψ \psi ψ 不是零,因此 ψ \psi ψ 是满射,并且 S 与 S 1 ⊗ S 2 S_1\otimes S_2 S 1 ⊗ S 2 的商同构。对于i ∈ { 1 , 2 } i\in \{1,2\} i ∈ { 1 , 2 } ,A i A_i A i -模S 1 ⊗ S 2 S_1\otimes S_2 S 1 ⊗ S 2 是型S i S_i S i 的同型,因此A i A_i A i -模S(VIII,p. 61,命题2)也是同型的。
对于任何K-代数 B,我们用简单(VIII,p. 51)左B-模的类的S K ( B ) \mathscr{S}_K(B) S K ( B ) 集合表示,它们是K上的有限维。
a) 设 M 1 M_1 M 1 是一个 A 1 A_1 A 1 模,M 2 M_2 M 2 一个 A 2 A_2 A 2 模,都是 K 上的简单(分别是半单)和有限维。那么 M 1 ⊗ M 2 M_1\otimes M_2 M 1 ⊗ M 2 是一个简单(分别是半单)模环 A 1 ⊗ A 2 A_1\otimes A_2 A 1 ⊗ A 2 并且是 K 上的有限维。
b) 映射从S K ( A 1 ) × S K ( A 2 ) \mathscr{S}_K(A_1)\times \mathscr{S}_K(A_2) S K ( A 1 ) × S K ( A 2 ) 到S K ( A 1 ⊗ A 2 ) \mathscr{S}_K(A_1\otimes A_2) S K ( A 1 ⊗ A 2 ) ,发送(cl(S1 _1 1 ), cl(S2 _2 2 ))到cl(S1 ⊗ S 2 _1\otimes S_2 1 ⊗ S 2 ),其中S 1 ( S_1( S 1 ( resp。 S 2 ) S_2) S 2 ) 是一个简单的 A 1 A_1 A 1 模(分别为 A 2 A_2 A 2 模),它是 K 上的有限维,是双射的。
为了证明部分a),只要考虑M 1 M_1 M 1 和M 2 M_2 M 2 是简单的情况就足够了。设M ′ M' M ′ 为M = M 1 ⊗ M 2 M = M_1\otimes M_2 M = M 1 ⊗ M 2 的A-子模;它是M 1 ⊗ M 2 M_1\otimes M_2 M 1 ⊗ M 2 的A 1 A_1 A 1 子模,在形式1 M 1 ⊗ u 1_{M_1}\otimes u 1 M 1 ⊗ u 的自同态集合下稳定,其中u u u 贯穿A 2 A_2 A 2 模M 2 M_2 M 2 的同调集合。由于域 K 是代数闭集,Schur 的引理 (VIII, p. 47, 定理 1) 意味着 M 1 M_1 M 1 的交换端 EndA 1 ( M 1 ) _{A_1}(M_1) A 1 ( M 1 ) 等于 K。 由 VIII 的推论 2, M 1 ⊗ M 2 M_1\otimes M_2 M 1 ⊗ M 2 的p. 63、A-子模M ′ M' M ′ 属于形式M 1 ⊗ M 2 ′ M_1\otimes M'_2 M 1 ⊗ M 2 ′ ,其中M 2 ′ M'_2 M 2 ′ 是M 2 M_2 M 2 的A 2 A_2 A 2 子模。我们假设 M 2 M_2 M 2 是简单的;因此我们有M 2 ′ = 0 M'_2= 0 M 2 ′ = 0 或M 2 ′ = M 2 M'_2= M_2 M 2 ′ = M 2 ,即M ′ = 0 M'= 0 M ′ = 0 或M ′ = M M'= M M ′ = M 。因而,M 很简单。
If S is 单模 over A 1 ⊗ A 2 A_1\otimes A_2 A 1 ⊗ A 2 that is finite-dimensional over K, then it follows from 命题 2 and 部分 a) that S is isomorphic to 模 of 形式 S 1 ⊗ S 2 S_1\otimes S_2 S 1 ⊗ S 2 , where S 1 S_1 S 1 (resp. S 2 S_2 S 2 ) is a simple A 1 A_1 A 1 -模块(分别为A 2 A_2 A 2 -模块)。此外,作为A i A_i A i 模,S是型S i S_i S i 的同型,因而S i S_i S i 的类仅取决于S的类。这就证明了部分b)。
2. Tensor Products of Simple Modules
令A 1 A_1 A 1 和A 2 A_2 A 2 为代数超过交换域K。我们用A表示K-代数A 1 ⊗ A 2 A_1\otimes A_2 A 1 ⊗ A 2 。
(i) A 1 A_1 A 1 -模块M 1 M_1 M 1 是有限生成的。
(ii) A 2 A_2 A 2 -模M 2 M_2 M 2 是有限生成的,或者N 1 N_1 N 1 是K上的有限维。
集合M = M 1 ⊗ M 2 M = M_1\otimes M_2 M = M 1 ⊗ M 2 和N = N 1 ⊗ N 2 N = N_1\otimes N_2 N = N 1 ⊗ N 2 ,并将它们视为模超过环A = A 1 ⊗ A 2 A = A_1\otimes A_2 A = A 1 ⊗ A 2 。 典范同态 (II, §3, No. 5, p. 251)
λ : \lambda : λ : 坎K ( M 1 , N 1 ) ⊗ _K(M_1,N_1)\otimes K ( M 1 , N 1 ) ⊗ 坎K ( M 2 , N 2 ) ⟶ _K(M_2,N_2)\longrightarrow K ( M 2 , N 2 ) ⟶ 坎K ( M , N ) _K(M,N) K ( M , N )
然后诱导同构 / K-向量空间
φ : \varphi : φ : 坎A 1 ( M 1 , N 1 ) ⊗ _{A_1}(M_1,N_1)\otimes A 1 ( M 1 , N 1 ) ⊗ 坎A 2 ( M 2 , N 2 ) ⟶ _{A_2}(M_2,N_2)\longrightarrow A 2 ( M 2 , N 2 ) ⟶ 坎A ( M , N ) _A(M,N) A ( M , N ) 。
映射 λ \lambda λ 是单射 (II, §7, No. 7、p. 308、命题 16),并将线性子空间 HomA 1 ( M 1 , N 1 ) ⊗ _{A_1}(M_1,N_1)\otimes A 1 ( M 1 , N 1 ) ⊗ HomA 2 ( M 2 , N 2 ) _{A_2}(M_2,N_2) A 2 ( M 2 , N 2 ) 发送到 HomA ( M , N ) _A(M,N) A ( M , N ) 。因此,只要证明从 M 到 N 的每个A-线性映射,HomA 1 ( M 1 , N 1 ) ⊗ _{A_1}(M_1,N_1)\otimes A 1 ( M 1 , N 1 ) ⊗ HomA 2 ( M 2 , N 2 ) _{A_2}(M_2,N_2) A 2 ( M 2 , N 2 ) 的属于到像乘λ \lambda λ 就足够了。设u : M → N u: M\rightarrow N u : M → N 为A-线性映射。让x ∈ M 1 x\in M_1 x ∈ M 1 。用u x u_x u x 表示从M 2 M_2 M 2 到N 1 ⊗ N 2 N_1\otimes N_2 N 1 ⊗ N 2 的A 2 A_2 A 2 线性映射y ↦ u ( x ⊗ y ) y\mapsto u(x\otimes y) y ↦ u ( x ⊗ y ) 。 集合 P = HomA 2 ( M 2 , N 2 ) _{A_2}(M_2,N_2) A 2 ( M 2 , N 2 ) ,并用ν \nu ν 典范同态表示从N 1 ⊗ P N_1\otimes P N 1 ⊗ P 到HomA 2 ( M 2 , N 1 ⊗ N 2 ) _{A_2}(M_2,N_1\otimes N_2) A 2 ( M 2 , N 1 ⊗ N 2 ) (II, §4, No. 2,p. 269)。这个映射是单射的(II, §4, No. 2,p. 269,命题2,(i)应用于K-向量空间N 1 N_1 N 1 )。到假设 (ii),存在N 1 N_1 N 1 的线性子空间V x V_x V x ,K上的有限维,使得u x u_x u x 在V x ⊗ N 2 V_x\otimes N_2 V x ⊗ N 2 中呈现值。因此,u x u_x u x 是像,ν \nu ν 是唯一元素 v x v_x v x ,N 1 ⊗ P N_1\otimes P N 1 ⊗ P 。 映射u ~ : x ↦ v x \widetilde{u}:x\mapsto v_x u : x ↦ v x 从M 1 M_1 M 1 到N 1 ⊗ P N_1\otimes P N 1 ⊗ P 是A 1 A_1 A 1 线性。通过假设 (i),有限生成A 1 A_1 A 1 -模M 1 M_1 M 1 。 推理类似上面显示HomA 1 ( M 1 , N 1 ⊗ P ) _{A_1}(M_1,N_1\otimes P) A 1 ( M 1 , N 1 ⊗ P ) 中HomA 1 ( M 1 , N 1 ) ⊗ P _{A_1}(M_1,N_1)\otimes P A 1 ( M 1 , N 1 ) ⊗ P 的u ~ \widetilde{u} u 属于到像。接下来是引理 1。
设A 1 A_1 A 1 和A 2 A_2 A 2 为代数超过交换域K;令 S 1 S_1 S 1 为简单的 A 1 A_1 A 1 模块,S 2 S_2 S 2 为简单的 A 2 A_2 A 2 模块。令D 1 D_1 D 1 和D 2 D_2 D 2 分别为S 1 S_1 S 1 和S 2 S_2 S 2 的交换子。 集合M = S 1 ⊗ S 2 , A = A 1 ⊗ A 2 M = S_1\otimes S_2,A = A_1\otimes A_2 M = S 1 ⊗ S 2 , A = A 1 ⊗ A 2 和D = D 1 ⊗ D 2 D = D_1\otimes D_2 D = D 1 ⊗ D 2 。我们将 M 视为左 ( A , D ) (A,D) ( A , D ) 双模。
引用了 3 · 被以下引用 2 引用了 引理 1 , II § 3. 。 张量积 , 推论 2, VIII § 4
被以下引用 命题 3 , 推论 1
a) A-模 M 的交换子等于 D M D_M D M 。
b) 映射 a ↦ a M \mathfrak{a}\mapsto \mathfrak{a}M a ↦ a M 是从 D 右理想的集合(按包含排序)到 M 的 A-子模的集合(按包含排序)的同构。逆映射将M的子模N发送到元素d d d 的理想D由……组成,使得d M ⊂ N dM\subset N d M ⊂ N 。
断言 a) 由引理 1 得出,因为单模是单生的。
令 T 为 ( A 1 , D 2 (A_1,D_2 ( A 1 , D 2 )-双模 S 1 ⊗ ( D 2 ) d S_1\otimes (D_2)_d S 1 ⊗ ( D 2 ) d 。我们认同M = S 1 ⊗ S 2 M = S_1\otimes S_2 M = S 1 ⊗ S 2 与T ⊗ D 2 S 2 T\otimes_{D_2}S_2 T ⊗ D 2 S 2 (II, §3, No. 8,p. 258);此标识与结构、左模、环A = A 1 ⊗ A 2 A = A_1\otimes A_2 A = A 1 ⊗ A 2 相容的。
令 N 为 M 的A-子模;它是T ⊗ D 2 S 2 T\otimes_{D_2}S_2 T ⊗ D 2 S 2 的A 2 A_2 A 2 子模块,在形式( a 1 ) T ⊗ 1 S 2 (a_1)_T\otimes 1_{S_2} ( a 1 ) T ⊗ 1 S 2 的自同态稳定,对于a 1 a_1 a 1 运行到A 1 A_1 A 1 。由VIII、p. 63的推论2得出,存在唯一的T的( A 1 , D 2 ) (A_1,D_2) ( A 1 , D 2 ) 子双模V,使得N = V ⊗ D 2 S 2 N = V\otimes_{D_2}S_2 N = V ⊗ D 2 S 2 。
由u ( s ⊗ d ) = 1 ⊗ d ⊗ s u(s\otimes d) = 1\otimes d\otimes s u ( s ⊗ d ) = 1 ⊗ d ⊗ s 定义的从T = S 1 ⊗ ( D 2 ) d T = S_1\otimes (D_2)_d T = S 1 ⊗ ( D 2 ) d 到( ( D 1 ) d ⊗ ( D 2 ) d ) ⊗ D 1 S 1 ((D_1)_d\otimes (D_2)_d)\otimes_{D_1}S_1 (( D 1 ) d ⊗ ( D 2 ) d ) ⊗ D 1 S 1 的同构u u u 是( A 1 , D 2 (A_1,D_2 ( A 1 , D 2 )-线性。我们认同这些( A 1 , D 2 ) (A_1,D_2) ( A 1 , D 2 ) 双模块。与上面给出的类似,推理证明D 1 ⊗ D 2 D_1\otimes D_2 D 1 ⊗ D 2 的右( D 1 ⊗ D 2 (D_1\otimes D_2 ( D 1 ⊗ D 2 )子模块a \mathfrak{a} a 的存在和唯一性使得V = a ⊗ D 1 S 1 V =\mathfrak{a}\otimes_{D_1}S_1 V = a ⊗ D 1 S 1 。由上式可知,a \mathfrak{a} a 是D = D 1 ⊗ D 2 D = D_1\otimes D_2 D = D 1 ⊗ D 2 的唯一右理想,使得N = a M N =\mathfrak{a}M N = a M 。
我们刚刚证明了映射a ↦ a M \mathfrak{a}\mapsto \mathfrak{a}M a ↦ a M 是双射的;接下来是最后一个断言。
模S 1 ⊗ S 2 S_1\otimes S_2 S 1 ⊗ S 2 超过环A 1 ⊗ A 2 A_1\otimes A_2 A 1 ⊗ A 2 是半单(分别是同型、简单)当且仅当环D = D 1 ⊗ D 2 D = D_1\otimes D_2 D = D 1 ⊗ D 2 是半单(分别是简单、域)。特别是,如果 S 1 S_1 S 1 或 S 2 S_2 S 2 的交换子等于 K,则 S 1 ⊗ S 2 S_1\otimes S_2 S 1 ⊗ S 2 是简单的。
引用了 5 · 被以下引用 2 引用了 定理 2 , 命题 10, VIII § 6 , 定义 1, VIII § 7 , 推论 1, VIII § 7 , 命题 2, VIII § 8
被以下引用 命题 8 , 推论, VIII § 13
定理 2 时,环 D 1 ⊗ D 2 D_1\otimes D_2 D 1 ⊗ D 2 上的模 S 1 ⊗ S 2 S_1\otimes S_2 S 1 ⊗ S 2 是半单(分别为同型、简单)当且仅当右D-模 ( D 1 ⊗ D 2 ) d (D_1\otimes D_2)_d ( D 1 ⊗ D 2 ) d 是 (VIII, p. 109、命题10)。现在右D-模D d D_d D d 是简单的当且仅当D是域;它是同典型的(分别半单)当且仅当环 D 是简单的(分别半单)(VIII,p. 120,定义 1;VIII,p. 121,推论 1;并且VIII、p. 137、命题 2)。
这是从 VIII、p. 108 和定理 2, b) 中的命题 8 得出的。
3. 张量积 / 半单交换代数
设Z 1 Z_1 Z 1 和Z 2 Z_2 Z 2 为K上的半单交换代数。环Z 1 ⊗ Z 2 Z_1\otimes Z_2 Z 1 ⊗ Z 2 的根式等于其幂零元的集合。
引用了 11 · 被以下引用 3 引用了 推论 1, V § 14 , VIII § 10. 。 模超过阿廷环 , 定理 1(雅各布森), VIII § 9 , 推论 1, V § 3 , V § 5. 。 *p*-激进的扩展 , 定理 3, V § 15 , 定理 4, V § 15 , 命题 5, VIII § 9 , 注 2, VIII § 9 , 命题 3, VIII § 8 , 推论 3, VIII § 9
被以下引用 命题 3 , 命题 4 , 命题 5
让我们首先处理Z 1 Z_1 Z 1 和Z 2 Z_2 Z 2 为扩张L 1 L_1 L 1 和L 2 L_2 L 2 为域K时的情况。如果需要的话,通过交换L 1 L_1 L 1 和L 2 L_2 L 2 ,我们将约化处理为超越时的情况K 上L 1 L_1 L 1 的次数小于 K 上L 2 L_2 L 2 的次数。 L 2 L_2 L 2 的选择代数闭包 Ω;根据V, §14, No. 6、p. 114的定理 5的推论1,我们可以假设L 1 L_1 L 1 是Ω的子扩展。
A) 首先证明L 1 ⊗ L 2 L_1\otimes L_2 L 1 ⊗ L 2 的部首包含在L 1 ⊗ Ω L_1\otimes \Omega L 1 ⊗ Ω 的部首中。 集合a = R ( L 1 ⊗ L 2 ) ( L 1 ⊗ Ω ) \mathfrak{a}=\mathfrak{R}(L_1\otimes L_2)(L_1\otimes \Omega ) a = R ( L 1 ⊗ L 2 ) ( L 1 ⊗ Ω ) ;它是交换环L 1 ⊗ Ω L_1\otimes \Omega L 1 ⊗ Ω 的理想,我们必须证明认为a \mathfrak{a} a 包含在L 1 ⊗ Ω L_1\otimes \Omega L 1 ⊗ Ω 的部首中。在其他字(VIII,p. 156,定理1)中,我们必须证明对于x ∈ a x\in \mathfrak{a} x ∈ a ,元素1 + x 1 +x 1 + x 在L 1 ⊗ Ω L_1\otimes \Omega L 1 ⊗ Ω 中是可逆的。现在,由于Ω是L 2 L_2 L 2 的代数扩张,因此存在L 2 L_2 L 2 、有限次数的扩张L 3 L_3 L 3 ,使得x x x 属于到R ( L 1 ⊗ L 2 ) ( L 1 ⊗ L 3 ) \mathfrak{R}(L_1\otimes L_2)(L_1\otimes L_3) R ( L 1 ⊗ L 2 ) ( L 1 ⊗ L 3 ) 。显然只要证明1 + x 1 +x 1 + x 在L 1 ⊗ L 3 L_1\otimes L_3 L 1 ⊗ L 3 中可逆即可。现在,C = L 1 ⊗ L 3 C = L_1\otimes L_3 C = L 1 ⊗ L 3 有限生成模超过环 B = L 1 ⊗ L 2 B = L_1\otimes L_2 B = L 1 ⊗ L 2 。根据VIII、p. 175的推论,我们有R ( B ) C ⊂ R \mathfrak{R}(B)C\subset \mathfrak{R} R ( B ) C ⊂ R (C),因此x x x 属于对于C和1 + x 1 +x 1 + x 的根式在C中是可逆的。
B) 让我们证明L 1 ⊗ Ω L_1\otimes \Omega L 1 ⊗ Ω 的部首由幂零元组成。用 p p p 表示 K 的特征指数,并用 P 表示 Ω 中 K 的相对 p p p 根式(即纯粹不可分离的)闭包(V, §5, No. 2,p. 25); 域 P 很完美。由于 P 是 K 的代数扩张,因此我们有 L 1 ( P ) = L 1 [ P ] L_1(P) = L_1[P] L 1 ( P ) = L 1 [ P ] (V, §3, No. 2,p. 18,推论 1)。令b \mathfrak{b} b 为从L 1 ⊗ P L_1\otimes P L 1 ⊗ P 到域P 1 = L 1 [ P ] P_1= L_1[P] P 1 = L 1 [ P ] 的典范同态中的核。让x ∈ b x\in \mathfrak{b} x ∈ b ;存在 P 的 L 1 L_1 L 1 的元素 y 1 , . . . , y n y_1, . . . , y_n y 1 , ... , y n 和元素 z 1 , . . . , z n z_1, . . . , z_n z 1 , ... , z n ,使得 x = ∑ i = 1 n y i ⊗ z i x=\sum^n_{i=1}y_i\otimes z_i x = ∑ i = 1 n y i ⊗ z i 和 ∑ i = 1 n y i z i = 0 \sum_{i=1}^ny_iz_i= 0 ∑ i = 1 n y i z i = 0 。由于 P 是 K 上的 p p p 根,因此存在 p p p 的幂 q q q ,使得 z 1 q , . . . , z n q z^q_1, . . . , z_n^q z 1 q , ... , z n q 属于到 K。然后我们有
x q = ∑ i = 1 n y i q ⊗ z i q = ∑ i = 1 n y i q z i q ⊗ 1 = ( ∑ i = 1 n y i z i ) q ⊗ 1 = 0
x^q=\sum_{i=1}^ny^q_i\otimes z_i^q=\sum_{i=1}^ny^q_iz_i^q\otimes 1 =(\sum_{i=1}^ny_iz_i)^q\otimes 1 = 0
x q = i = 1 ∑ n y i q ⊗ z i q = i = 1 ∑ n y i q z i q ⊗ 1 = ( i = 1 ∑ n y i z i ) q ⊗ 1 = 0
所以b \mathfrak{b} b 由幂零元组成。
集合c = b ⊗ P Ω \mathfrak{c}=\mathfrak{b}\otimes_P\Omega c = b ⊗ P Ω ;由上式可知,从( L 1 ⊗ P ) ⊗ P Ω (L_1\otimes P)\otimes_P\Omega ( L 1 ⊗ P ) ⊗ P Ω 到P 1 ⊗ P Ω P_1\otimes_P\Omega P 1 ⊗ P Ω 是典范同态中的核,由幂零元构成。 现在,Ω 是 P 的代数闭扩张,P 1 P_1 P 1 是 Ω 的子扩展。 由于域 P 是完美的,P 1 P_1 P 1 是 P 的可分扩张 (V, §15, No. 5, p. 125, 定理 3)。 通过V的定理 4,交换环P 1 ⊗ P Ω P_1\otimes_P\Omega P 1 ⊗ P Ω 的最大理想的p. 120、交减少到0。 在其他字中,与( ( L 1 ⊗ P ) ⊗ P Ω ) / c ((L_1\otimes P)\otimes_P\Omega )/\mathfrak{c} (( L 1 ⊗ P ) ⊗ P Ω ) / c 同构的环P 1 ⊗ P Ω P_1\otimes_P\Omega P 1 ⊗ P Ω 没有部首。 这就证明了 (VIII, p. 155, 命题 5) c \mathfrak{c} c 包含环 ( L 1 ⊗ P ) ⊗ P Ω (L_1\otimes P)\otimes_P\Omega ( L 1 ⊗ P ) ⊗ P Ω 的根式。 现在,这个环与L 1 ⊗ Ω L_1\otimes \Omega L 1 ⊗ Ω 同构,c \mathfrak{c} c 由幂零元组成。 因此,L 1 ⊗ Ω L_1\otimes \Omega L 1 ⊗ Ω 的部首由幂零元组成。
C) 具体情况下证明结束。通过A)和B),L 1 ⊗ L 2 L_1\otimes L_2 L 1 ⊗ L 2 的部首r \mathfrak{r} r 包含在该交换环的幂零元的集合n \mathfrak{n} n 中。我们还知道n \mathfrak{n} n 包含在r \mathfrak{r} r (VIII,p. 157,注2)中。
现在考虑一般情况。由于半单交换K-代数是域K的有限多个扩张(VIII,p. 137,命题3)的乘积,并且环的乘积的根部是乘积根部(VIII,p. 156,推论3),Z 1 ⊗ Z 2 Z_1\otimes Z_2 Z 1 ⊗ Z 2 的根部是这个环的幂零元的集合。
4. 代数张量积的根式
设A 1 A_1 A 1 和A 2 A_2 A 2 为K-代数,并设A = A 1 ⊗ A 2 A = A_1\otimes A_2 A = A 1 ⊗ A 2 。
假设代数A 1 A_1 A 1 和A 2 A_2 A 2 是半单,分别是中心Z 1 Z_1 Z 1 和Z 2 Z_2 Z 2 。 集合Z = Z 1 ⊗ Z 2 Z = Z_1\otimes Z_2 Z = Z 1 ⊗ Z 2 。
引用了 9 · 被以下引用 2 引用了 命题 8, I § 8 , 推论 3, VIII § 9 , 定理 2 , 推论 2 , 定理 3 , 注 1, VIII § 9 , 命题 5, VIII § 9 , 命题 5, V § 15 , 定理 3, V § 15
被以下引用 推论 , 命题 4
a) 映射 a ↦ a A \mathfrak{a}\mapsto \mathfrak{a}A a ↦ a A 是从 Z 理想的集合(按包含排序)到 A 两侧理想的集合(按包含排序)的同构。
b) A 的根式等于 A 的最大两侧理想的交并且等于 R ( Z ) A \mathfrak{R}(Z)A R ( Z ) A 。
c) 如果 K-代数 Z 1 Z_1 Z 1 和 Z 2 Z_2 Z 2 之一是可分的,特别是如果域 K 是完美的,则环 Z 和 A 的根式被约化为 0。
每个代数 A i A_i A i 都是有限多个单代数中的乘积。 现在,环的乘积的中心是中心的乘积,并且我们有类似的断言用于根式(VIII,p. 156,推论3)和双面理想(I, §8, No. 10,p. 109, 命题8)。 因此,只要证明假设下的命题3,A 1 A_1 A 1 和A 2 A_2 A 2 是单代数即可。
对于 i ∈ { 1 , 2 } i\in \{1,2\} i ∈ { 1 , 2 } 、集合 B i = A i ⊗ A i o B_i= A_i\otimes A^o_i B i = A i ⊗ A i o ,并将 A i A_i A i 视为 B i B_i B i 模,其中同位由公式给出
( x ⊗ y ) z = x z y
(x\otimes y)z=xzy
( x ⊗ y ) z = x z y
对于x , y x,y x , y ,以及A i A_i A i 中的z z z 。 B i B_i B i 模A i A_i A i 的交换子是( Z i ) A i (Z_i)_{A_i} ( Z i ) A i ,集合与Z i Z_i Z i 的元素同调;我们用Z i Z_i Z i 来认同。此外,A i A_i A i 的B i B_i B i 子模是A i A_i A i 的双面理想,并且由于环A i A_i A i 很简单,所以唯一的双面理想是0和A i A_i A i 。因此 A i A_i A i 是一个简单的 B i B_i B i 模块。此外,A 1 ⊗ A 2 A_1\otimes A_2 A 1 ⊗ A 2 的( B 1 ⊗ B 2 (B_1\otimes B_2 ( B 1 ⊗ B 2 )子模是环A 1 ⊗ A 2 A_1\otimes A_2 A 1 ⊗ A 2 的双面理想。
断言 a) 因此从 VIII, p. 214, 定理 2, b) 得出,应用到简单的 B 1 B_1 B 1 -模块 A 1 A_1 A 1 ,带有交换子 Z 1 Z_1 Z 1 ,以及简单的 B 2 B_2 B 2 -模块 A 2 A_2 A 2 ,带有交换子Z 2 Z_2 Z 2 。
让我们证明断言 b)。 A 的最大双面理想的交是( B 1 ⊗ B 2 (B_1\otimes B_2 ( B 1 ⊗ B 2 )模A 1 ⊗ A 2 A_1\otimes A_2 A 1 ⊗ A 2 的根式;由VIII、p. 215的推论2,这个交重合与R ( Z ) A \mathfrak{R}(Z)A R ( Z ) A 。 代数 Z 1 Z_1 Z 1 和 Z 2 Z_2 Z 2 是可交换的且半单。因此,环 Z 的部首由幂零元 (VIII、p. 215、定理 3) 组成,环 A 的双面理想 R ( Z ) A \mathfrak{R}(Z)A R ( Z ) A 包含在部首 R ( A ) \mathfrak{R}(A) R ( A ) (VIII, p. 157、注 1)。然而,最大双面理想包含 R ( A ) \mathfrak{R}(A) R ( A ) (VIII, p. 155, 命题 5, d)) 的交。这就证明了断言 b)。
可分离的交换代数和减少的交换代数的张量积是减少的环(V, §15, No. 2,p. 120,命题5)。 代数 Z 1 Z_1 Z 1 和 Z 2 Z_2 Z 2 是可交换的,并且半单是约简的。如果代数Z 1 Z_1 Z 1 和Z 2 Z_2 Z 2 之一是可分离的,则代数Z减少;因此,VIII、p. 215的定理 3 没有根式,我们有R ( A ) = R ( Z ) A = 0 \mathfrak{R}(A) =\mathfrak{R}(Z)A = 0 R ( A ) = R ( Z ) A = 0 。特别是当域 K 是完美的时,因为完美域上的每个约化交换代数都是可分离的(V, §15, No. 5、p. 125、定理 3)。
假设代数A 1 A_1 A 1 和A 2 A_2 A 2 是简单的,并且A 1 A_1 A 1 的中心Z 1 Z_1 Z 1 约化为K。那么环A 1 ⊗ A 2 A_1\otimes A_2 A 1 ⊗ A 2 除了0和它本身之外没有其他双面理想。
引用了 2 引用了 命题 3 , 推论 1, VIII § 7
到假设,我们有Z 1 = K Z_1= K Z 1 = K ,并且由于A 2 A_2 A 2 很简单,它的中心Z 2 Z_2 Z 2 是域(VIII,p. 121,推论1,a))。因此,环 Z = Z 1 ⊗ Z 2 Z = Z_1\otimes Z_2 Z = Z 1 ⊗ Z 2 为域,推论由命题 3, a) 得出。
5. 张量积 / 半单模
对于i ∈ { 1 , 2 } i\in \{1,2\} i ∈ { 1 , 2 } ,令A i A_i A i 为K-代数、M i M_i M i 半单A i A_i A i 模,以及M i M_i M i 的交换子Z i Z_i Z i 中心。 集合A = A 1 ⊗ A 2 A = A_1\otimes A_2 A = A 1 ⊗ A 2 、M = M 1 ⊗ M 2 M = M_1\otimes M_2 M = M 1 ⊗ M 2 、Z = Z 1 ⊗ Z 2 Z = Z_1\otimes Z_2 Z = Z 1 ⊗ Z 2 。我们有R A ( M ) = R ( Z ) M \mathfrak{R}_A(M) =\mathfrak{R}(Z)M R A ( M ) = R ( Z ) M 。如果代数 Z 1 Z_1 Z 1 和 Z 2 Z_2 Z 2 之一在 K 上可分,特别是如果域 K 是完美的,则 A-模 M 没有根式。
引用了 5 · 被以下引用 2 引用了 命题 3 , 推论 2 , 推出 2, VIII § 9 , 定理 3 , 命题 5, VIII § 9
被以下引用 命题 5 , 命题 9
对于i ∈ { 1 , 2 } i\in \{1,2\} i ∈ { 1 , 2 } ,让S i S_i S i 是一个简单的A i A_i A i 模块,D i D_i D i 是它的交换子,I ( i ) I(i) I ( i ) 集合。我们首先处理M i M_i M i 是A i A_i A i 模块S i ( I ( i ) ) S_i^{(I(i))} S i ( I ( i )) 的情况。我们将其与D i D_i D i 的中心交换到认同中心Z i Z_i Z i 。 集合D = D 1 ⊗ D 2 D = D_1\otimes D_2 D = D 1 ⊗ D 2 。我们有R ( D ) = R ( Z ) D \mathfrak{R}(D) =\mathfrak{R}(Z)D R ( D ) = R ( Z ) D (VIII,p. 217中的命题 3)和R A ( S 1 ⊗ S 2 ) = \mathfrak{R}_A(S_1\otimes S_2) = R A ( S 1 ⊗ S 2 ) = R ( D ) ( S 1 ⊗ S 2 ) \mathfrak{R}(D)(S_1\otimes S_2) R ( D ) ( S 1 ⊗ S 2 ) (VIII,p. 215,推论2),因此R A ( S 1 ⊗ S 2 ) = R ( Z ) ( S 1 ⊗ S 2 ) \mathfrak{R}_A(S_1\otimes S_2) =\mathfrak{R}(Z)(S_1\otimes S_2) R A ( S 1 ⊗ S 2 ) = R ( Z ) ( S 1 ⊗ S 2 ) 。 A-模 M 是A-模族的直和,与S 1 ⊗ S 2 S_1\otimes S_2 S 1 ⊗ S 2 同构的,模族的直和部首是部首的直和(VIII,p. 152,推论2)。因此我们有R A ( M ) = R ( Z ) M \mathfrak{R}_A(M) =\mathfrak{R}(Z)M R A ( M ) = R ( Z ) M 。
现在考虑一般情况。对于i ∈ { 1 , 2 } i\in \{1,2\} i ∈ { 1 , 2 } ,用S M i \mathscr{S}_{M_i} S M i 表示对A i A_i A i 模块M i M_i M i 的支持。对于λ ∈ S M i \lambda \in \mathscr{S}_{M_i} λ ∈ S M i ,用M i ; λ M_{i;\lambda} M i ; λ 表示型λ \lambda λ 的M i M_i M i 的同型成分,用Z i ; λ Z_{i;\lambda} Z i ; λ 表示其交换子的中心。我们认同环 Z i Z_i Z i 乘积环 Z i ; λ Z_{i;\lambda} Z i ; λ λ ∈ S M i \lambda \in \mathscr{S}_{M_i} λ ∈ S M i 。令λ ∈ S M 1 \lambda \in \mathscr{S}_{M_1} λ ∈ S M 1 和μ ∈ S M 2 \mu\in \mathscr{S}_{M_2} μ ∈ S M 2 。用i λ : Z 1 ; λ → Z 1 i_{\lambda}: Z_{1;\lambda}\rightarrow Z_1 i λ : Z 1 ; λ → Z 1 唯一的K-线性映射表示,使得prλ ∘ i λ _{\lambda}\circ i_{\lambda} λ ∘ i λ 在Z 1 ; λ Z_{1;\lambda} Z 1 ; λ 上是恒等映射,并且prλ ′ ∘ i λ _{\lambda'}\circ i_{\lambda} λ ′ ∘ i λ 对于λ ′ ∈ S M 1 − { λ } \lambda '\in \mathscr{S}_{M_1}-\{\lambda \} λ ′ ∈ S M 1 − { λ } 来说是零映射。 定义i μ : Z 2 ; μ → Z 2 i_\mu: Z_{2;\mu}\rightarrow Z_2 i μ : Z 2 ; μ → Z 2 同样。 集合Z λ , μ = Z 1 ; λ ⊗ Z 2 ; μ Z_{\lambda ,\mu}= Z_{1;\lambda}\otimes Z_{2;\mu} Z λ , μ = Z 1 ; λ ⊗ Z 2 ; μ 和i λ , μ = i λ ⊗ i μ i_{\lambda ,\mu}=i_{\lambda}\otimes i_\mu i λ , μ = i λ ⊗ i μ ,并用π λ , μ \pi_{\lambda ,\mu} π λ , μ 表示从Z到Z λ , μ Z_{\lambda ,\mu} Z λ , μ 的映射prλ ⊗ _{\lambda}\otimes λ ⊗ prμ _\mu μ 。 映射 π λ , μ \pi_{\lambda ,\mu} π λ , μ 是一个满射环同态;因此我们有 π λ , μ ( R ( Z ) ) ⊂ R ( Z λ , μ ) \pi_{\lambda ,\mu}(\mathfrak{R}(Z))\subset \mathfrak{R}(Z_{\lambda ,\mu}) π λ , μ ( R ( Z )) ⊂ R ( Z λ , μ ) (VIII, p. 155, 命题 5, b))。我们来证明逆包含。设z z z 为R ( Z λ , μ ) \mathfrak{R}(Z_{\lambda ,\mu}) R ( Z λ , μ ) 的元素;由于Z 1 ; λ Z_{1;\lambda} Z 1 ; λ 和Z 2 ; μ Z_{2;\mu} Z 2 ; μ 是域,z z z 是幂幂的(定理 3 of VIII,p. 215)。我们在Z λ , μ Z_{\lambda ,\mu} Z λ , μ 中有i λ , μ ( x y ) = i λ , μ ( x ) ⋅ i λ , μ ( y ) i_{\lambda ,\mu}(xy) =i_{\lambda ,\mu}(x)\cdot i_{\lambda ,\mu}(y) i λ , μ ( x y ) = i λ , μ ( x ) ⋅ i λ , μ ( y ) 对应x , y x, y x , y ;因而,i λ , μ ( z ) i_{\lambda ,\mu}(z) i λ , μ ( z ) 是幂零的,因此属于到R ( Z ) \mathfrak{R}(Z) R ( Z ) 。由于π λ , μ ∘ i λ , μ \pi_{\lambda ,\mu}\circ i_{\lambda ,\mu} π λ , μ ∘ i λ , μ 在Z λ , μ Z_{\lambda ,\mu} Z λ , μ 上是恒等映射,因此元素z z z 属于到π λ , μ ( R ( Z ) ) \pi_{\lambda ,\mu}(\mathfrak{R}(Z)) π λ , μ ( R ( Z )) 。这样我们就证明了等式π λ , μ ( R ( Z ) ) = R ( Z λ , μ ) \pi_{\lambda ,\mu}(\mathfrak{R}(Z)) =\mathfrak{R}(Z_{\lambda ,\mu}) π λ , μ ( R ( Z )) = R ( Z λ , μ ) 。
集合M λ , μ = M 1 ; λ ⊗ M 2 ; μ M_{\lambda ,\mu}= M_{1;\lambda}\otimes M_{2;\mu} M λ , μ = M 1 ; λ ⊗ M 2 ; μ ;这是 M 的子模在 Z 下稳定。对于 z ∈ Z z\in Z z ∈ Z 和 m ∈ M λ , μ m\in M_{\lambda ,\mu} m ∈ M λ , μ ,我们有 z m = π λ , μ ( z ) m zm=\pi_{\lambda ,\mu}(z)m z m = π λ , μ ( z ) m 。因而,在同典型情况下,R ( Z ) M λ , μ \mathfrak{R}(Z)M_{\lambda ,\mu} R ( Z ) M λ , μ 等于R ( Z λ , μ ) M λ , μ \mathfrak{R}(Z_{\lambda ,\mu})M_{\lambda ,\mu} R ( Z λ , μ ) M λ , μ ,因此也等于 R A ( M λ , μ ) \mathfrak{R}_A(M_{\lambda ,\mu}) R A ( M λ , μ ) 。由于直和的部首是部首(VIII,p. 152,推论2)中的直和,并且M是( λ , μ ) ∈ S M 1 × S M 2 (\lambda , \mu)\in \mathscr{S}_{M_1}\times \mathscr{S}_{M_2} ( λ , μ ) ∈ S M 1 × S M 2 的子模M λ , μ M_{\lambda ,\mu} M λ , μ 中的直和,所以等式R A ( M ) = R ( Z ) M \mathfrak{R}_A(M) =\mathfrak{R}(Z)M R A ( M ) = R ( Z ) M 得证。 最后一个断言然后从 VIII、p. 217 中的命题 3 开始。
令A 1 A_1 A 1 和A 2 A_2 A 2 是交换域K上的代数。令M 1 M_1 M 1 是K上有限维的A 1 A_1 A 1 模,M 2 M_2 M 2 是有限长度的A 2 A_2 A 2 模。那么A 1 ⊗ A 2 A_1\otimes A_2 A 1 ⊗ A 2 -模块M 1 ⊗ M 2 M_1\otimes M_2 M 1 ⊗ M 2 有有限长度。
被以下引用 1 被以下引用 命题 5
集合M = M 1 ⊗ M 2 M = M_1\otimes M_2 M = M 1 ⊗ M 2 。令 ( e 1 , . . . , e n ) (e_1, . . . , e_n) ( e 1 , ... , e n ) 为 M 1 M_1 M 1 的基在域 K 上。映射 ( x 1 , . . . , x n ) ↦ ∑ i = 1 n e i ⊗ x i (x_1, . . . , x_n)\mapsto \sum^n_{i=1}e_i\otimes x_i ( x 1 , ... , x n ) ↦ ∑ i = 1 n e i ⊗ x i 是从 A 2 A_2 A 2 模块 M 2 n M^n_2 M 2 n 到 A 2 A_2 A 2 模块 M 的同构。因为 M 2 M_2 M 2 是有限长度的A 2 A_2 A 2 模,M也是。此外,M的每个A-子模都是A 2 A_2 A 2 子模;因而,M 是 A-模或有限长度。
令 A 1 A_1 A 1 和 A 2 A_2 A 2 为交换域 K 上的代数。令 M 1 M_1 M 1 为半单 A 1 A_1 A 1 模,该模是 K 上的有限维模,且为 M 2 M_2 M 2 半单 A 2 A_2 A 2 模。对于i ∈ { 1 , 2 } i\in \{1,2\} i ∈ { 1 , 2 } ,用D i D_i D i 表示A i A_i A i 模M i M_i M i 的交换子,用Z i Z_i Z i 表示D i D_i D i 的中心。 集合A = A 1 ⊗ A 2 A = A_1\otimes A_2 A = A 1 ⊗ A 2 ,M = M 1 ⊗ M 2 , D = D 1 ⊗ D 2 M_1\otimes M_2,D = D_1\otimes D_2 M 1 ⊗ M 2 , D = D 1 ⊗ D 2 ,Z = Z 1 ⊗ Z 2 Z = Z_1\otimes Z_2 Z = Z 1 ⊗ Z 2 。
引用了 8 · 被以下引用 3 引用了 III § 4. 。 张量积代数 , 引理 1 , 引理 2 , 命题 6, VIII § 8 , 命题 8, VIII § 5 , 命题 4 , 定理 3 , 命题 3, VIII § 9
被以下引用 推论 , 命题 7 , 命题 8
a) A-模 M 的交换子可与 D 等价,其中心为 Z。若A 2 A_2 A 2 模M 2 M_2 M 2 有有限长度,则A-模 M 有有限长度,环 D 正确,左阿廷的,且环 Z 为阿廷的。
b) 以下属性是等效的:
(i) A-模 M 为半单。
(ii) 环 Z 与交换域族的乘积同构。
(iii) 环 Z 减小。
c) 以下属性是等效的:
(i) A-模 M 是同型的并且不会减少到 0。
(ii) 环 Z 为域。
(iii) 环 Z 为整环。
由假设,M 1 M_1 M 1 是K上的有限维。因而,M的交换子可以用D(VIII,p. 213,引理1)来识别,并且它的中心是Z(III, §4, No. 4,p. 468,推论)。假设A 2 A_2 A 2 -模块M 2 M_2 M 2 有有限长度。 A-模 M 有有限长度 by 引理 2。由于 M 2 M_2 M 2 是半单并且是有限生成的,环 D 2 D_2 D 2 是半单 (VIII, p. 139, 命题 6),其中心Z 2 Z_2 Z 2 是交换域有限族中的乘积。因而,D 2 D_2 D 2 -模块( D 2 ) s (D_2)_s ( D 2 ) s 和Z 2 Z_2 Z 2 -模块( Z 2 ) s (Z_2)_s ( Z 2 ) s 各有有限长度。此外,由于M 1 M_1 M 1 是K上的有限维,所以D 1 D_1 D 1 和Z 1 Z_1 Z 1 也是有限维的。到引理2,模( D 1 ⊗ D 2 ) s (D_1\otimes D_2)_s ( D 1 ⊗ D 2 ) s 有有限长度;因而,环D 1 ⊗ D 2 D_1\otimes D_2 D 1 ⊗ D 2 是左阿廷的。我们同样证明环D 1 ⊗ D 2 D_1\otimes D_2 D 1 ⊗ D 2 是右阿廷,环Z 1 ⊗ Z 2 Z_1\otimes Z_2 Z 1 ⊗ Z 2 是阿廷的。 断言a)如下。
让我们证明b)。 半单模的交换子的中心与交换域族的乘积同构(VIII,p. 87,命题8,a));这证明了 (i) 蕴涵 (ii)。含义 (ii) ⇒ \Rightarrow ⇒ (iii) 是明确的。
假设环 Z 被减少。然后我们有 R ( Z ) = 0 \mathfrak{R}(Z) = 0 R ( Z ) = 0 (VIII, p. 215, 定理 3) 和 R A ( M ) = 0 \mathfrak{R}_A(M) = 0 R A ( M ) = 0 (VIII, p. 218, 命题 4)。由于A 2 A_2 A 2 -模块M 2 M_2 M 2 是半单,因此存在简单的A 2 A_2 A 2 -模块系列( S i ) i ∈ I (S_i)_{i\in I} ( S i ) i ∈ I 和从M 2 M_2 M 2 到⨁ S i \bigoplus S_i ⨁ S i 的同构。因而,A-模 M 与 ⨁ M 1 ⊗ S i \bigoplus M_1\otimes S_i ⨁ M 1 ⊗ S i 同构的。因而,对于每个 i ∈ I i\in I i ∈ I ,A-模 M 1 ⊗ S i M_1\otimes S_i M 1 ⊗ S i 都没有根式。由a)可知,有有限长度;因此它是半单 (VIII, p. 153, 命题 3, b))。 A-模 M 是半单模家族的直和,因此是半单。这证明(iii)蕴涵(i)和b)的结论证明。
A-模是同型的,非零的当且仅当它是半单并且其交换子的中心是域(VIII,p. 87,命题8,b))。因而,c) 由 b) 推出。
环 Z 1 Z_1 Z 1 和 Z 2 Z_2 Z 2 同构于域的乘积,因此被约化环。特别是,如果 K 是完美的,则它们在 K (V, §15, No. 5, p. 125, 定理 3) 上可分离代数。通过可分离的代数的V, §15, No. 2、p. 120、张量积中的命题 5以及减少的代数进行了减少。所以 Z 是环的约化,推论来自命题 5,b)。
6. 张量积 / 半单代数
令A 1 A_1 A 1 和A 2 A_2 A 2 为非零的K-代数。如果环 A 1 ⊗ A 2 A_1\otimes A_2 A 1 ⊗ A 2 是简单的(分别为半单),则环 A 1 A_1 A 1 和 A 2 A_2 A 2 都是简单的(分别为半单)。
引用了 1 · 被以下引用 1 引用了 命题 1
被以下引用 注 1, VIII § 14
环 B 是半单(分别是简单)当且仅当 B-模 B s B_s B s 是半单(分别是同型和非零的)。因而,命题是从命题1(VIII,p. 211)得出的。
设A 1 A_1 A 1 和A 2 A_2 A 2 为半单K-代数,分别为中心Z 1 Z_1 Z 1 和Z 2 Z_2 Z 2 。假设A 1 A_1 A 1 比K有有限次数。那么环A 1 ⊗ A 2 A_1\otimes A_2 A 1 ⊗ A 2 是左阿廷的,它的中心Z 1 ⊗ Z 2 Z_1\otimes Z_2 Z 1 ⊗ Z 2 也是。 环A 1 ⊗ A 2 A_1\otimes A_2 A 1 ⊗ A 2 是简单的(或半单)当且仅当环Z 1 ⊗ Z 2 Z_1\otimes Z_2 Z 1 ⊗ Z 2 是域(或减少的环)。
引用了 1 · 被以下引用 4 引用了 命题 5
被以下引用 习题 7, § 12 , 推论 2 , 推论 1, VIII § 13 , 定理 3(斯科伦-诺特), VIII § 14
这是VIII、p. 219的命题5的M 1 = ( A 1 ) s , M 2 = ( A 2 ) s M_1= (A_1)_s, M_2= (A_2)_s M 1 = ( A 1 ) s , M 2 = ( A 2 ) s 的情况。
设A 1 A_1 A 1 和A 2 A_2 A 2 为半单K-代数;假设A 1 A_1 A 1 是K上的有限维。假设A 1 A_1 A 1 或A 2 A_2 A 2 的中心是K上可分离的代数,对于例来说,这是K完美时的情况。那么A 1 ⊗ A 2 A_1\otimes A_2 A 1 ⊗ A 2 就是半单。
引用了 1 · 被以下引用 1 引用了 § 12. 。 张量积 / 半单模
被以下引用 定理 5, VIII § 14
这就是VIII、p. 221的推论M 1 = ( A 1 ) s , M 2 = ( A 2 ) s M_1= (A_1)_s, M_2= (A_2)_s M 1 = ( A 1 ) s , M 2 = ( A 2 ) s 的情况。
令A 1 A_1 A 1 和A 2 A_2 A 2 为单K-代数;假设A 1 A_1 A 1 是K上的有限维。如果A 1 A_1 A 1 或A 2 A_2 A 2 的中心等于K,则代数A 1 ⊗ A 2 A_1\otimes A_2 A 1 ⊗ A 2 是简单的。尤其是当 K 是代数封闭时的情况。
引用了 1 · 被以下引用 8 引用了 命题 7
被以下引用 习题 17, § 12 , 定理 1, VIII § 13 , 注 1, VIII § 14 , 注 2, VIII § 14 , 命题 3, VIII § 14 , 定理 5, VIII § 14 , 定理 6, VIII § 14 , 推论 1, VIII § 17
A 1 A_1 A 1 和A 2 A_2 A 2 中的中心、Z 1 Z_1 Z 1 和Z 2 Z_2 Z 2 分别为域;如果环Z 1 Z_1 Z 1 和Z 2 Z_2 Z 2 之一等于K,则环Z 1 ⊗ Z 2 Z_1\otimes Z_2 Z 1 ⊗ Z 2 为域。因此应用命题7就足够了。
如果域 K 是代数闭的,则 A 1 A_1 A 1 的中心等于 K。
7. 半单模中的标量的扩张
a) 假设 A ( L ) A_{(L)} A ( L ) -模块 M ( L ) M_{(L)} M ( L ) 很简单(分别为同型,半单)。那么 A-模 M 是简单的(分别是同型,半单)。
b) 假设 A-模 M 为半单,并且 M 或 L 是 K 上的有限维。当且仅当环 Z ( L ) Z_{(L)} Z ( L ) 被约化时,A ( L ) A_{(L)} A ( L ) 模 M ( L ) M_{(L)} M ( L ) 才是半单。 A ( L ) A_{(L)} A ( L ) 模M ( L ) M_{(L)} M ( L ) 是同型的,并且非零的当且仅当环Z ( L ) Z_{(L)} Z ( L ) 是整环。
c) 假设 A-模 M 是简单的。当且仅当环 D ( L ) D_{(L)} D ( L ) 是半单(分别是简单、域)时,A ( L ) A_{(L)} A ( L ) -模M ( L ) M_{(L)} M ( L ) 是半单(分别是同型、简单)。
断言 a) 是命题 1 (VIII, p. 211) 的特例,断言 b) 是命题 5 (VIII, p. 219) 的特例,断言 c) 是推论的特例1 个VIII、p. 215。
b) 假设 A-模 M 是简单的,且其交换子等于 K。则 A ( L ) A_{(L)} A ( L ) 模 M ( L ) M_{(L)} M ( L ) 是简单的。
断言 a) 由推论VIII、p. 221得出。 断言 b) 是命题 8, c) 的特例。
令 L 为域 K 的扩张。用 Z 表示 K-代数 A 的中心。
引用了 1 引用了 命题 8
a) 如果L-代数A ( L ) A_{(L)} A ( L ) 是半单,则K-代数A是半单。
b) 假设 K-代数 A 为半单,并且 L 或 A 是 K 上的有限维。当且仅当环 Z ( L ) Z_{(L)} Z ( L ) 被约化时,L 代数 A ( L ) A_{(L)} A ( L ) 才为半单;尤其是当 L 是 K 的可分扩张时。L-代数 A ( L ) A_{(L)} A ( L ) 是简单的当且仅当环 Z ( L ) Z_{(L)} Z ( L ) 是整环;当 A 的中心等于 K 时尤其如此。
断言 a) 和 b) 源自命题 8,a) 和 b) 应用于 A-模 A s A_s A s 。
a) 如果 M 是A-模,没有部首,则A ( L ) A_{(L)} A ( L ) 模M ( L ) M_{(L)} M ( L ) 没有部首。
b) 如果K-代数 A 没有根式,则L-代数A ( L ) A_{(L)} A ( L ) 没有根式。
让我们证明断言a)。设 M 为A-模,不带根式。我们认同 M 及其典范像在M ( L ) M_{(L)} M ( L ) 。令 N 为 M 的极大子模。由于 A-模 M / N M/N M / N 很简单,因此从 VIII、p. 218 的命题 4 得出,A ( L ) A_{(L)} A ( L ) 模 ( M / N ) ( L ) = M ( L ) / N ( L ) (M/N)_{(L)}= M_{(L)}/N_{(L)} ( M / N ) ( L ) = M ( L ) / N ( L ) 没有部首,因此由推论 1 得出 R A ( L ) ( M ( L ) ) ⊂ N ( L ) \mathfrak{R}_{A_{(L)}}(M_{(L)})\subset N_{(L)} R A ( L ) ( M ( L ) ) ⊂ N ( L ) , c) VIII、p. 152。现在,从II, §7, No. 7、p. 306的命题 14的推论得出,N ( L ) N_{(L)} N ( L ) 的交,其中N穿过M的极大子模的集合,被减少到0。因而,A ( L ) A_{(L)} A ( L ) 模M ( L ) M_{(L)} M ( L ) 没有部首。
断言 b) 源自断言 a) 应用于 A-模 A s A_s A s 。
设 A 为 K 的 K-代数和 L 扩张。设 M 为 A-模。
引用了 8 · 被以下引用 1 引用了 命题 3, VIII § 10 , 推论 1, VIII § 9 , VIII § 9. 。激进 , VIII § 10. 。 模超过阿廷环 , 命题 1, VIII § 10 , 命题 6, VIII § 9 , 定理 1(雅各布森), VIII § 9 , 命题 9
被以下引用 推论
a) 我们制作以下两个假设之一:
(i) A-模 M 是有限生成的,L 是 K 上的代数。
(ii) 环 A 为左阿廷的。
然后我们就有了包含
R A ( M ) ( L ) ⊂ R A ( L ) ( M ( L ) )
\mathfrak{R}_A(M)_{(L)}\subset \mathfrak{R}_{A_{(L)}}(M_{(L)})
R A ( M ) ( L ) ⊂ R A ( L ) ( M ( L ) )
b) 如果 K 的 L 是可分扩张,那么我们有包含
R A ( L ) ( M ( L ) ) ⊂ R A ( M ) ( L )
\mathfrak{R}_{A_{(L)}}(M_{(L)})\subset \mathfrak{R}_A(M)_{(L)}
R A ( L ) ( M ( L ) ) ⊂ R A ( M ) ( L )
让我们证明断言 a)。考虑情况(i)。首先假设L比K有有限次数。那么A-模M ( L ) M_{(L)} M ( L ) 是有限生成的。用f f f 表示从A到A ( L ) A_{(L)} A ( L ) 的典范同态; 环 A ( L ) A_{(L)} A ( L ) 由其中心和f ( A ) f(A) f ( A ) 的并生成。因而,我们可以将VIII、p. 174中的应用命题 3 转换为A ( L ) A_{(L)} A ( L ) 模块M ( L ) M_{(L)} M ( L ) 。这给出了包含 R A ( M ( L ) ) ⊂ R A ( L ) ( M ( L ) ) \mathfrak{R}_A(M_{(L)})\subset \mathfrak{R}_{A_{(L)}}(M_{(L)}) R A ( M ( L ) ) ⊂ R A ( L ) ( M ( L ) ) 和更不必说 R A ( M ) ( L ) ⊂ R A ( L ) ( M ( L ) ) \mathfrak{R}_A(M)_{(L)}\subset \mathfrak{R}_{A_{(L)}}(M_{(L)}) R A ( M ) ( L ) ⊂ R A ( L ) ( M ( L ) ) (VIII,p. 152,推论 1)。
现在让我们来处理一般情况。设x 1 , . . . , x n x_1, . . . , x_n x 1 , ... , x n 为R A ( M ) \mathfrak{R}_A(M) R A ( M ) 的生成A-模M和x x x 元素的元素。设a 1 , . . . , a n a_1, . . . , a_n a 1 , ... , a n 为A ( L ) A_{(L)} A ( L ) 的元素;由于L是K上的代数,因此L中存在包含K的有限扩张L ′ L' L ′ ,使得a i a_i a i 属于到A ( L ′ ) A_{(L')} A ( L ′ ) 。由上式,x x x 属于到A ( L ′ ) A_{(L')} A ( L ′ ) 模M ( L ′ ) M_{(L')} M ( L ′ ) 的部首;根据VIII、p. 153的推论,元素x i + a i x x_i+a_ix x i + a i x 对于1 ⩽ i ⩽ n 1\leqslant i\leqslant n 1 ⩽ i ⩽ n 生成,A ( L ′ ) A_{(L')} A ( L ′ ) -模块M ( L ′ ) M_{(L')} M ( L ′ ) ,因而A ( L ) A_{(L)} A ( L ) -模块M ( L ) M_{(L)} M ( L ) 。根据同样的推论,x x x 属于对应于 A ( L ) A_{(L)} A ( L ) 模 M ( L ) M_{(L)} M ( L ) 的部首。
现在让我们考虑情况(ii)。设r \mathfrak{r} r 为A的根式,则A-模M的根式等于r M \mathfrak{r}M r M (VIII,p. 174,推论)。 A 的根式 r \mathfrak{r} r 是 A 的幂幂双面理想 (VIII, p. 173, 命题 1);因而,r ( L ) \mathfrak{r}_{(L)} r ( L ) 是A ( L ) A_{(L)} A ( L ) 的幂幂双面理想。由此可见,r ( L ) ⊂ R ( A ( L ) ) \mathfrak{r}_{(L)}\subset \mathfrak{R}(A_{(L)}) r ( L ) ⊂ R ( A ( L ) ) (VIII、p. 156、定理 1)和VIII、p. 158的命题 6 意味着R ( A ( L ) ) M ( L ) ⊂ R A ( L ) ( M ( L ) ) \mathfrak{R}(A_{(L)})M_{(L)}\subset \mathfrak{R}_{A_{(L)}}(M_{(L)}) R ( A ( L ) ) M ( L ) ⊂ R A ( L ) ( M ( L ) ) 。因而,我们有 R A ( M ) = r M ⊂ \mathfrak{R}_A(M) =\mathfrak{r}M\subset R A ( M ) = r M ⊂ R A ( L ) ( M ( L ) ) \mathfrak{R}_{A_{(L)}}(M_{(L)}) R A ( L ) ( M ( L ) ) ,其中结论证明或断言 a)。
模 M / R A ( M ) M/\mathfrak{R}_A(M) M / R A ( M ) 没有部首。如果L是K的可分扩张,则从VIII、p. 223的命题9得出A ( L ) A_{(L)} A ( L ) 模( M / R A ( M ) ) ( L ) (M/\mathfrak{R}_A(M))_{(L)} ( M / R A ( M ) ) ( L ) 没有根式。因而,我们有包含
R A ( L ) ( M ( L ) ) ⊂ R A ( M ) ( L )
\mathfrak{R}_{A_{(L)}}(M_{(L)})\subset \mathfrak{R}_A(M)_{(L)}
R A ( L ) ( M ( L ) ) ⊂ R A ( M ) ( L )
令 L 为 K 的可分扩张。如果 L 是 K 上的代数,或者如果环 A 是左阿廷的,则我们有 R ( A ( L ) ) = \mathfrak{R}(A_{(L)}) = R ( A ( L ) ) = R ( A ) ( L ) \mathfrak{R}(A)_{(L)} R ( A ) ( L ) 。
引用了 1 引用了 命题 10
这是M = A s M = A_s M = A s 命题 10 的情况。
习题
参见习题为 § 12 。