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§ 16。 布劳尔群中的其他描述
在这个截面中,如果F是F的阿贝尔的群和g g g 自同构,那么我们将g ( f ) g(f) g ( f ) 写成g ⋅ f g\cdot f g ⋅ f 。
1. τ \tau τ -群的扩展
在这个小节中,我们将群G,阿贝尔的群F固定为乘法,并将群同态τ \tau τ 从G到F的自同构群Aut(F)。我们用e e e 表示G的单位元素, F 的单位元素除 1。
回想一下 (I, §6, No. 1, p. 65),F 的 G 的扩张 E \mathscr{E} E 是三元组 ( Γ , ι , π ) (\Gamma , \iota , \pi ) ( Γ , ι , π ) ,其中 Γ 是群,π : Γ → G \pi : \Gamma \rightarrow G π : Γ → G 是满同态,ι \iota ι 是单同态,从 F 到 Γ 使得我(ι \iota ι )= = = 克尔(π \pi π )。让E = ( Γ , ι , π ) \mathscr{E}= (\Gamma , \iota , \pi ) E = ( Γ , ι , π ) 成为扩张。对于每个 γ ∈ Γ \gamma \in \Gamma γ ∈ Γ 、映射 φ γ : F → F \varphi_{\gamma}: F\rightarrow F φ γ : F → F 定义
ι ( φ γ ( f ) ) = γ ι ( f ) γ − 1
\iota (\varphi_{\gamma}(f)) =\gamma \iota (f)\gamma^{-1}
ι ( φ γ ( f )) = γ ι ( f ) γ − 1
因为 f ∈ F f\in F f ∈ F 是 F 的自同构。由于 F 是可交换的,对于每个 f ∈ F f\in F f ∈ F ,由 ι ( f ) \iota (f) ι ( f ) 定义的自同构是 F 上的恒等映射。通过经过商,我们从 G 得到同态 IntE _{\mathscr{E}} E Aut(F) 的特征为
γ ι ( f ) γ − 1 = ι \gamma \iota (f)\gamma^{-1}=\iota γ ι ( f ) γ − 1 = ι (整数E ( π ( γ ) ) ⋅ f _{\mathscr{E}}(\pi (\gamma ))\cdot f E ( π ( γ )) ⋅ f )
对于 γ ∈ Γ \gamma \in \Gamma γ ∈ Γ 和 f ∈ F f\in F f ∈ F 。
F 对 G 的A τ A\tau A τ -扩展是扩张 E = ( Γ , ι , π ) \mathscr{E}= (\Gamma , \iota , \pi ) E = ( Γ , ι , π ) ,使得 IntE _{\mathscr{E}} E 等于 τ \tau τ ,在其他字中,满足关系
γ ι ( f ) γ − 1 = ι ( τ ( π ( γ ) ) ⋅ f ) (1)
\gamma \iota (f)\gamma^{-1}=\iota (\tau (\pi (\gamma ))\cdot f) \tag{1}
γ ι ( f ) γ − 1 = ι ( τ ( π ( γ )) ⋅ f ) ( 1 )
对于 γ ∈ Γ \gamma \in \Gamma γ ∈ Γ 和 f ∈ F f\in F f ∈ F 。如果E = ( Γ , ι , π ) \mathscr{E}= (\Gamma , \iota , \pi ) E = ( Γ , ι , π ) 和E ′ = ( Γ ′ , ι ′ , π ′ ) \mathscr{E}'= (\Gamma ', \iota ', \pi ') E ′ = ( Γ ′ , ι ′ , π ′ ) 是τ \tau τ 扩展,则从E \mathscr{E} E 到E ′ \mathscr{E}' E ′ 的τ \tau τ 扩展中的态射是从E \mathscr{E} E 到扩张的态射 E ′ \mathscr{E}' E ′ (I, §6, No. 1,p. 65),即群同态u : Γ → Γ ′ u: \Gamma \rightarrow \Gamma ' u : Γ → Γ ′ ,使得π ′ ∘ u = π \pi '\circ u=\pi π ′ ∘ u = π 和ι ′ = u ∘ ι \iota '=u\circ \iota ι ′ = u ∘ ι 。 注 τ \tau τ -扩展形式结构种,其中每个态射是同构(集合理论、IV, §1, No. 5、p. 264 和 I, §6, No. 1, p. 66,命题1)。用 Isoτ ( E , F ) _{\tau}(\mathscr{E},\mathscr{F}) τ ( E , F ) 关系表示
“E \mathscr{E} E 和F \mathscr{F} F 是同构的τ \tau τ 扩展。”
这是等价关系; 扩张 E \mathscr{E} E 的类是对象的类相当于 Isoτ ( _{\tau}( τ ( 集合理论、II, §6, No. 6、p. 122 的E \mathscr{E} E )。
“α \alpha α 是 Isoτ _{\tau} τ τ \tau τ 扩展的类”
α \alpha α 中有集合化。
集合E 0 = F × G E_0= F\times G E 0 = F × G ,并考虑映射ι 0 : F → E 0 \iota_0: F\rightarrow E_0 ι 0 : F → E 0 和π 0 : E 0 → G \pi_0: E_0\rightarrow G π 0 : E 0 → G 由ι 0 ( f ) = ( f , e ) \iota_0(f) = (f, e) ι 0 ( f ) = ( f , e ) 定义为f ∈ F f\in F f ∈ F 和π 0 ( f , g ) = g \pi_0(f, g) =g π 0 ( f , g ) = g 定义为( f , g ) ∈ F × G (f, g)\in F\times G ( f , g ) ∈ F × G 。令 E = ( Γ , ι , π ) \mathscr{E}= (\Gamma , \iota , \pi ) E = ( Γ , ι , π ) 为 G 由 F 的 τ \tau τ 扩展。 映射 π \pi π 是满射,因此有截面 σ : G → Γ \sigma : G\rightarrow \Gamma σ : G → Γ 使得 σ ( e ) = e \sigma (e) =e σ ( e ) = e 。从 F × G F\times G F × G 到 Γ 的映射 u : ( f , g ) ↦ ι ( f ) σ ( g ) u: (f, g)\mapsto \iota (f)\sigma (g) u : ( f , g ) ↦ ι ( f ) σ ( g ) 是双射的。我们将通过结构转账获得的群运算赋予F × G F\times G F × G 。那么三元组( E 0 , ι 0 , π 0 ) (E_0, \iota_0, \pi_0) ( E 0 , ι 0 , π 0 ) 是与E \mathscr{E} E 同构的τ \tau τ 扩展。 引理 1 现在来自集合理论、II, §6, No. 6、p. 122。
我们用τ \tau τ 的类的Exτ ( G , F ) _{\tau}(G,F) τ ( G , F ) 集合-关系Isoτ _{\tau} τ 的扩展来表示。
外部半直积 ( F × τ G , i , p ) (F\times_{\tau}G, i, p) ( F × τ G , i , p ) (I, §6, No. 1、p. 66、命题 3) 是 τ \tau τ 扩展;我们用I τ \mathscr{I}_{\tau} I τ 表示。如果 τ \tau τ 扩展与 τ \tau τ 扩展 I τ \mathscr{I}_{\tau} I τ 同构,我们就说它是半平凡的。
引用了 1 引用了 命题 3, I § 6
对于i ∈ { 1 , 2 } i\in \{1,2\} i ∈ { 1 , 2 } ,从G i G_i G i 到F i F_i F i 的自同构群取群G i G_i G i 、阿贝尔的群F i F_i F i 、群同态τ i \tau_i τ i 。我们用 τ 1 × τ 2 : G 1 × G 2 → \tau_1\times \tau_2: G_1\times G_2\rightarrow τ 1 × τ 2 : G 1 × G 2 → Aut(F1 × F 2 _1\times F_2 1 × F 2 ) 同态定义为
( τ 1 × τ 2 ) ( g 1 , g 2 ) ⋅ ( f 1 , f 2 ) = ( τ 1 ( g 1 ) ⋅ f 1 , τ 2 ( g 2 ) ⋅ f 2 )
(\tau_1\times \tau_2)(g_1, g_2)\cdot (f_1, f_2) = (\tau_1(g_1)\cdot f_1, \tau_2(g_2)\cdot f_2)
( τ 1 × τ 2 ) ( g 1 , g 2 ) ⋅ ( f 1 , f 2 ) = ( τ 1 ( g 1 ) ⋅ f 1 , τ 2 ( g 2 ) ⋅ f 2 )
对于 g 1 ∈ G 1 , g 2 ∈ G 2 , f 1 ∈ F 1 g_1\in G_1,g_2\in G_2,f_1\in F_1 g 1 ∈ G 1 , g 2 ∈ G 2 , f 1 ∈ F 1 和 f 2 ∈ F 2 f_2\in F_2 f 2 ∈ F 2 。令E 1 = ( Γ 1 , ι 1 , π 1 ) \mathscr{E}_1= (\Gamma_1, \iota_1, \pi_1) E 1 = ( Γ 1 , ι 1 , π 1 ) 为G 1 G_1 G 1 经F 1 F_1 F 1 的τ 1 \tau_1 τ 1 延伸,E 2 = ( Γ 2 , ι 2 , π 2 ) \mathscr{E}_2= (\Gamma_2, \iota_2, \pi_2) E 2 = ( Γ 2 , ι 2 , π 2 ) 为G 2 G_2 G 2 经F 2 F_2 F 2 的τ 2 \tau_2 τ 2 延伸。那么三元组( Γ 1 × Γ 2 , ι 1 × ι 2 , π 1 × π 2 ) (\Gamma_1\times \Gamma_2, \iota_1\times \iota_2, \pi_1\times \pi_2) ( Γ 1 × Γ 2 , ι 1 × ι 2 , π 1 × π 2 ) 是G 1 × G 2 G_1\times G_2 G 1 × G 2 的τ 1 × τ 2 \tau_1\times \tau_2 τ 1 × τ 2 扩展F 1 × F 2 F_1\times F_2 F 1 × F 2 ;称为扩张E 1 \mathscr{E}_1 E 1 和E 2 \mathscr{E}_2 E 2 的外乘积,记为E 1 × E 2 \mathscr{E}_1\times \mathscr{E}_2 E 1 × E 2 。
2. τ \tau τ -扩展的逆像
令 G 和G ′ G' G ′ 为群。令 F 为阿贝尔的群,并令 τ : G → \tau : G\rightarrow τ : G → Aut(F) 和 u : G ′ → G u: G'\rightarrow G u : G ′ → G 为群同态。考虑群同态τ ′ = τ ∘ u : G ′ → \tau '=\tau \circ u: G'\rightarrow τ ′ = τ ∘ u : G ′ → Aut(F),并用Γ ′ \Gamma ' Γ ′ 表示相对于π \pi π 和u u u 的纤维乘积Γ × G G ′ \Gamma \times_GG' Γ × G G ′ (I, §4, No. 8,p. 46)。 对( γ , g ′ ) (\gamma , g') ( γ , g ′ ) Γ × G ′ \Gamma \times G' Γ × G ′ 由……组成子群使得π ( γ ) = u ( g ′ ) \pi (\gamma ) =u(g') π ( γ ) = u ( g ′ ) 。令ι ′ : F → Γ ′ \iota ': F\rightarrow \Gamma ' ι ′ : F → Γ ′ 为群同态,由ι ′ ( α ) = ( ι ( α ) , e ) \iota '(\alpha ) = (\iota (\alpha ), e) ι ′ ( α ) = ( ι ( α ) , e ) 对α ∈ F \alpha \in F α ∈ F 给出,并用π ′ : Γ ′ → G ′ \pi ': \Gamma '\rightarrow G' π ′ : Γ ′ → G ′ 表示第二个投影。那么态射ι ′ \iota ' ι ′ 是单射,态射π ′ \pi ' π ′ 是满射,因为π \pi π 是,ι ′ \iota ' ι ′ 重合的像和π ′ \pi ' π ′ 的核。此外,对于每个α ∈ F \alpha \in F α ∈ F 和γ ′ = ( γ , g ) ∈ Γ ′ \gamma '= (\gamma , g)\in \Gamma ' γ ′ = ( γ , g ) ∈ Γ ′ ,我们有关系
γ ′ ι ′ ( α ) γ ′ − 1 = ( γ , g ) ( ι ( α ) , e ) ( γ , g ) − 1 = ( ι ( τ ( π ( γ ) ) . α ) , e ) = ι ′ ( τ ′ ( π ′ ( γ ′ ) ) . α )
\gamma '\iota '(\alpha )\gamma^{'-1}= (\gamma , g)(\iota (\alpha ), e)(\gamma , g)^{-1}= (\iota (\tau (\pi (\gamma )).\alpha ), e) =\iota '(\tau '(\pi '(\gamma ')).\alpha )
γ ′ ι ′ ( α ) γ ′ − 1 = ( γ , g ) ( ι ( α ) , e ) ( γ , g ) − 1 = ( ι ( τ ( π ( γ )) . α ) , e ) = ι ′ ( τ ′ ( π ′ ( γ ′ )) . α )
因而,( Γ ′ , ι ′ , π ′ ) (\Gamma ', \iota ', \pi ') ( Γ ′ , ι ′ , π ′ ) 是F对G ′ G' G ′ 的τ ′ \tau ' τ ′ 扩展;我们用u u u 来称呼它为E \mathscr{E} E 的逆像,并用u ∗ ( E ) u^*(\mathscr{E}) u ∗ ( E ) 来表示。第一个投影是群同态 φ : Γ ′ → Γ \varphi : \Gamma '\rightarrow \Gamma φ : Γ ′ → Γ ,我们称之为规范。
以下图表通勤:
引用了 1 · 被以下引用 1 引用了 引理 2
被以下引用 推论 1
F ι ′ ^{\iota'} ι ′ // Γ ′ π ′ {\Gamma'}^{\pi'} Γ ′ π ′ // G ′ G' G ′
(2)
φ u \varphi u φ u
F ι ^{\iota} ι // Γ π ^{\pi} π // G.
此外,如果E 1 ′ = ( Γ 1 ′ , ι 1 ′ , π 1 ′ ) \mathscr{E}_1'= (\Gamma '_1, \iota '_1, \pi '_1) E 1 ′ = ( Γ 1 ′ , ι 1 ′ , π 1 ′ ) 是τ ′ \tau ' τ ′ 扩展且φ 1 : Γ 1 ′ → Γ \varphi_1: \Gamma '_1\rightarrow \Gamma φ 1 : Γ 1 ′ → Γ 是群同态,使得图表
F ι 1 ′ ^{\iota'_1} ι 1 ′ // Γ 1 ′ π 1 ′ {\Gamma'_1}^{\pi'_1} Γ 1 ′ π 1 ′ // G ′ G' G ′
φ 1 u \varphi_1u φ 1 u
F ι ^{\iota} ι // Γ π ^{\pi} π // G
通勤,那么存在τ ′ \tau ' τ ′ 的唯一态射ψ \psi ψ -从E 1 ′ \mathscr{E}_1' E 1 ′ 到u ∗ ( E ) u^*(\mathscr{E}) u ∗ ( E ) 的延伸,这样我们就有φ 1 = φ ∘ ψ \varphi_1=\varphi \circ \psi φ 1 = φ ∘ ψ 。
第一个图表的交换律源自φ \varphi φ 的定义。 ψ \psi ψ 的存在和唯一性由下面的引理2得出。
令 F 1 ′ F'_1 F 1 ′ 为阿贝尔的群,并令 w : F 1 ′ → w: F'_1\rightarrow w : F 1 ′ → F 和 τ 1 : G ′ → \tau_1: G'\rightarrow τ 1 : G ′ → Aut(F1 ′ '_1 1 ′ ) 为群同态,使得
w ( τ 1 ( g ) ( f ) ) = τ ( u ( g ) ) ( w ( f ) )
w(\tau_1(g)(f)) =\tau (u(g))(w(f))
w ( τ 1 ( g ) ( f )) = τ ( u ( g )) ( w ( f ))
被以下引用 2 被以下引用 命题 1 , 命题 3
对于每个f ∈ F 1 ′ f\in F'_1 f ∈ F 1 ′ 和g ∈ G ′ g\in G' g ∈ G ′ 。令E 1 ′ = ( Γ 1 ′ , ι 1 ′ , π 1 ′ ) \mathscr{E}_1'= (\Gamma '_1, \iota '_1, \pi '_1) E 1 ′ = ( Γ 1 ′ , ι 1 ′ , π 1 ′ ) 是G ′ G' G ′ 通过F 1 ′ F'_1 F 1 ′ 和φ 1 : Γ 1 ′ → Γ \varphi_1: \Gamma '_1\rightarrow \Gamma φ 1 : Γ 1 ′ → Γ 群同态的τ 1 \tau_1 τ 1 扩展,使得以下图表可通勤:
F 1 ′ ι 1 ′ {F'_1}^{\iota'_1} F 1 ′ ι 1 ′ // Γ 1 ′ π 1 ′ {\Gamma'_1}^{\pi'_1} Γ 1 ′ π 1 ′ // G ′ G' G ′
w φ 1 u w\varphi_1u w φ 1 u
F ι ^{\iota} ι // Γ π ^{\pi} π // G.
那么存在唯一群同态ψ : Γ 1 ′ → Γ ′ \psi : \Gamma '_1\rightarrow \Gamma ' ψ : Γ 1 ′ → Γ ′ 使得图表
F 1 ′ ι 1 ′ {F'_1}^{\iota'_1} F 1 ′ ι 1 ′ // Γ 1 ′ π 1 ′ {\Gamma'_1}^{\pi_1'} Γ 1 ′ π 1 ′ // G ′ G' G ′
w ψ w\psi w ψ
F ι ′ ^{\iota'} ι ′ // Γ ′ π ′ {\Gamma'}^{\pi'} Γ ′ π ′ // G ′ G' G ′
通勤和φ 1 = φ ∘ ψ \varphi_1=\varphi \circ \psi φ 1 = φ ∘ ψ 。
如果群同态 ψ : Γ 1 ′ → Γ ′ \psi : \Gamma '_1\rightarrow \Gamma ' ψ : Γ 1 ′ → Γ ′ 具有所需的属性,则满足关系
ψ ( γ ) = ( φ ∘ ψ ( γ ) , π ′ ∘ ψ ( γ ) ) = ( φ 1 ( γ ) , π 1 ′ ( γ ) )
\psi (\gamma ) = (\varphi \circ \psi (\gamma ), \pi '\circ \psi (\gamma )) = (\varphi_1(\gamma ), \pi '_1(\gamma ))
ψ ( γ ) = ( φ ∘ ψ ( γ ) , π ′ ∘ ψ ( γ )) = ( φ 1 ( γ ) , π 1 ′ ( γ ))
每γ ∈ Γ 1 ′ \gamma \in \Gamma '_1 γ ∈ Γ 1 ′ 。相反,由γ ↦ ( φ 1 ( γ ) , π 1 ′ ( γ ) ) \gamma \mapsto (\varphi_1(\gamma ), \pi_1'(\gamma )) γ ↦ ( φ 1 ( γ ) , π 1 ′ ( γ )) 定义的从Γ 1 ′ \Gamma '_1 Γ 1 ′ 到Γ × G ′ \Gamma \times G' Γ × G ′ 的群同态在纤维乘积Γ × G G ′ \Gamma \times_GG' Γ × G G ′ 中有值,因为每个γ ∈ Γ 1 ′ \gamma \in \Gamma '_1 γ ∈ Γ 1 ′ 都有π ∘ φ 1 ( γ ) = u ∘ π 1 ′ ( γ ) \pi \circ \varphi_1(\gamma ) =u\circ \pi_1'(\gamma ) π ∘ φ 1 ( γ ) = u ∘ π 1 ′ ( γ ) 。
令E 1 \mathscr{E}_1 E 1 和E 2 \mathscr{E}_2 E 2 为τ \tau τ -G通过F的扩展,并令ψ \psi ψ 为τ \tau τ 的态射-从E 1 \mathscr{E}_1 E 1 到E 2 \mathscr{E}_2 E 2 的扩展。用 φ 1 ( \varphi_1( φ 1 ( resp 表示。 φ 2 ) \varphi_2) φ 2 ) 典范同态分别为u ∗ ( E 1 ) ( u^*(\mathscr{E}_1) ( u ∗ ( E 1 ) ( 。 u ∗ ( E 2 ) ) u^*(\mathscr{E}_2)) u ∗ ( E 2 )) 。那么存在τ ′ \tau ' τ ′ 的唯一态射-从u ∗ ( E 1 ) u^*(\mathscr{E}_1) u ∗ ( E 1 ) 到u ∗ ( E 2 ) u^*(\mathscr{E}_2) u ∗ ( E 2 ) 的延伸,记为u ∗ ( ψ ) u^*(\psi ) u ∗ ( ψ ) ,使得φ 2 ∘ u ∗ ( ψ ) = ψ ∘ φ 1 \varphi_2\circ u^*(\psi ) =\psi \circ \varphi_1 φ 2 ∘ u ∗ ( ψ ) = ψ ∘ φ 1 。
引用了 1 · 被以下引用 1 引用了 命题 1
被以下引用 § 16. 。 布劳尔群中的其他描述
应用命题1至ψ ∘ φ 1 \psi \circ \varphi_1 ψ ∘ φ 1 就足够了。
因此,τ ′ \tau ' τ ′ 扩展u ∗ ( E ) u^*(\mathscr{E}) u ∗ ( E ) 的类仅取决于E \mathscr{E} E 的类。我们还用 u ∗ : u^*: u ∗ : Exτ ( G , F ) → _{\tau}(G,F)\rightarrow τ ( G , F ) → Exτ ′ ( G ′ , F ) _{\tau'}(G',F) τ ′ ( G ′ , F ) 映射表示,将τ \tau τ 扩展名E \mathscr{E} E 的类发送到τ ′ \tau ' τ ′ 扩展名u ∗ ( E ) u^*(\mathscr{E}) u ∗ ( E ) 的类。
令u ′ : G ′ ′ → G ′ u': G''\rightarrow G' u ′ : G ′′ → G ′ 为群同态,并令E \mathscr{E} E 为F对G的τ \tau τ 扩展。集合τ ′ ′ = τ ′ ∘ u ′ \tau ''=\tau '\circ u' τ ′′ = τ ′ ∘ u ′ ,并分别用φ ( \varphi ( φ ( 表示。 φ ′ , φ ′ ′ ) \varphi ',\varphi '') φ ′ , φ ′′ ) 典范同态与 τ ′ \tau ' τ ′ 扩展名 u ∗ ( E ) ( u^*(\mathscr{E}) ( u ∗ ( E ) ( resp 相关。 τ ′ ′ \tau '' τ ′′ -扩展名u ′ ∗ ( u ∗ ( E ) ) u^{'*}(u^*(\mathscr{E})) u ′ ∗ ( u ∗ ( E )) ,τ ′ ′ \tau '' τ ′′ -扩展名( u ∘ u ′ ) ∗ ( E ) ) (u\circ u')^*(\mathscr{E})) ( u ∘ u ′ ) ∗ ( E )) 。那么从τ ′ ′ \tau '' τ ′′ 扩展u ′ ∗ ( u ∗ ( E ) ) u^{'*}(u^*(\mathscr{E})) u ′ ∗ ( u ∗ ( E )) 到τ ′ ′ \tau '' τ ′′ 扩展( u ∘ u ′ ) ∗ ( E ) (u\circ u')^*(\mathscr{E}) ( u ∘ u ′ ) ∗ ( E ) 存在唯一态射ψ \psi ψ ,使得φ ′ ′ ∘ ψ = φ ∘ φ ′ \varphi ''\circ \psi =\varphi \circ \varphi ' φ ′′ ∘ ψ = φ ∘ φ ′ 。
被以下引用 1 被以下引用 命题 4
令 H 为 G 的子群和 j : H → G j: H\rightarrow G j : H → G 典范嵌入。那么对于每个τ \tau τ -扩展E = ( Γ , ι , π ) \mathscr{E}= (\Gamma , \iota , \pi ) E = ( Γ , ι , π ) ,τ ∘ j \tau \circ j τ ∘ j -扩展j ∗ ( E ) j^*(\mathscr{E}) j ∗ ( E ) 与( π − 1 ( H ) , ι ′ , π ′ ) (\overset{-1}{\pi}(H), \iota ', \pi ') ( π − 1 ( H ) , ι ′ , π ′ ) 同构的,其中ι ′ : F → π − 1 ( H ) \iota ': F\rightarrow \overset{-1}{\pi}(H) ι ′ : F → π − 1 ( H ) (或π ′ : π − 1 ( H ) → H \pi ':\overset{-1}{\pi}(H)\rightarrow H π ′ : π − 1 ( H ) → H )是群同态f ↦ ι ( f ) f\mapsto \iota (f) f ↦ ι ( f ) (或γ ↦ π ( γ ) \gamma \mapsto \pi (\gamma ) γ ↦ π ( γ ) )。更一般地,如果群同态 u : G ′ → G u: G'\rightarrow G u : G ′ → G 是单射,则典范同态 φ \varphi φ 与像 π − 1 ( u ( G ′ ) ) \overset{-1}{\pi}(u(G')) π − 1 ( u ( G ′ )) 是单射。
3. τ \tau τ -扩展的直接像
令G为群,令F和F ′ F' F ′ 为阿贝尔的群,令τ \tau τ (或τ ′ \tau ' τ ′ )为从G到F的自同构群(或F ′ F' F ′ )的群同态,并令v : F → F ′ v: F\rightarrow F' v : F → F ′ 为群同态这样
v ( τ ( g ) ⋅ f ) = τ ′ ( g ) ⋅ v ( f ) (3)
v(\tau (g)\cdot f) =\tau '(g)\cdot v(f) \tag{3}
v ( τ ( g ) ⋅ f ) = τ ′ ( g ) ⋅ v ( f ) ( 3 )
对于每个g ∈ G g\in G g ∈ G 和f ∈ F f\in F f ∈ F 。令E = ( Γ , ι , π ) \mathscr{E}= (\Gamma , \iota , \pi ) E = ( Γ , ι , π ) 为F对G的τ \tau τ 扩展。令Γ ~ \widetilde{\Gamma} Γ 为外部半直积F ′ × τ ′ ∘ π Γ F'\times_{\tau'\circ\pi}\Gamma F ′ × τ ′ ∘ π Γ 。我们用ı ~ : F ′ → Γ ~ \widetilde{\imath}: F'\rightarrow \widetilde{\Gamma} : F ′ → Γ 同态f ↦ ( f , e ) f\mapsto (f, e) f ↦ ( f , e ) 表示,并用p ~ : Γ ~ → Γ \widetilde{p}:\widetilde{\Gamma}\rightarrow \Gamma p : Γ → Γ 表示第一个投影。令 j : F → Γ ~ j: F\rightarrow \widetilde{\Gamma} j : F → Γ 为由 f ↦ ( v ( f ) , ι ( f ) − 1 ) f\mapsto (v(f), \iota (f)^{-1}) f ↦ ( v ( f ) , ι ( f ) − 1 ) 定义的映射。由于ι \iota ι 的像包含在τ ′ ∘ π \tau '\circ \pi τ ′ ∘ π 的核中,所以映射j j j 是群同态;它是单射的,因为 ι \iota ι 是单射的。我们有关系
( f ′ , γ ) j ( f ) ( f ′ , γ ) − 1 = ( f ′ , γ ) ( v ( f ) , ι ( f ) − 1 ) ( f ′ , γ ) − 1
(f', \gamma )j(f)(f', \gamma )^{-1}= (f', \gamma )(v(f), \iota (f)^{-1})(f', \gamma )^{-1}
( f ′ , γ ) j ( f ) ( f ′ , γ ) − 1 = ( f ′ , γ ) ( v ( f ) , ι ( f ) − 1 ) ( f ′ , γ ) − 1
= ( τ ′ ( π ( γ ) ) ⋅ v ( f ) , ι ( τ ( π ( γ ) ) ⋅ f ) − 1 ) (4)
= (\tau '(\pi (\gamma ))\cdot v(f), \iota (\tau (\pi (\gamma ))\cdot f)^{-1}) \tag{4}
= ( τ ′ ( π ( γ )) ⋅ v ( f ) , ι ( τ ( π ( γ )) ⋅ f ) − 1 ) ( 4 )
= j ( τ ( π ( γ ) ) ⋅ f )
=j(\tau (\pi (\gamma ))\cdot f)
= j ( τ ( π ( γ )) ⋅ f )
对于f ∈ F , γ ∈ Γ f\in F,\gamma \in \Gamma f ∈ F , γ ∈ Γ 和f ′ ∈ F ′ f'\in F' f ′ ∈ F ′ 。因而,j j j 的像是Γ ~ \widetilde{\Gamma} Γ 的正常子群。我们用Γ ′ \Gamma ' Γ ′ 表示Γ ~ \widetilde{\Gamma} Γ 除以像除以j j j 的商。我们用Γ ~ \widetilde{\Gamma} Γ 到Γ ′ \Gamma ' Γ ′ 和ı ~ \widetilde{\imath} 的典范满射中的ι ′ \iota ' ι ′ 合成来表示。 同态π ∘ p ~ \pi \circ \widetilde{p} π ∘ p 中的核是乘积F ′ × ι F'\times \iota F ′ × ι (F),其中j j j 中的包含像。我们将定义π ′ : Γ ′ → G \pi ': \Gamma '\rightarrow G π ′ : Γ ′ → G 作为群同态从π ∘ p ~ \pi \circ \widetilde{p} π ∘ p 通过经过推导出商。由于ι \iota ι 是单射的,j ( F ) j(F) j ( F ) 和ı ~ ( F ′ ) \widetilde{\imath}(F') ( F ′ ) 的交减少为Γ ~ \widetilde{\Gamma} Γ 的单位元素;由此可见 ι ′ \iota ' ι ′ 是单射的。 映射从 F ′ × F F'\times F F ′ × F 到 F ′ × ι ( F ) = F'\times \iota (F) = F ′ × ι ( F ) = Ker(π ∘ p ~ \pi \circ \widetilde{p} π ∘ p ) 给出
( f ′ , f ) ⟼ ( f ′ v ( f ) , ι ( f ) − 1 )
(f', f)\longmapsto (f'v(f), \iota (f)^{-1})
( f ′ , f ) ⟼ ( f ′ v ( f ) , ι ( f ) − 1 )
是群同构。 像为 ι ′ \iota ' ι ′ ,因此重合,核为 π ′ \pi ' π ′ 。由于 π \pi π 和 p ~ \widetilde{p} p 是满射,所以 π ′ \pi ' π ′ 也是满射。这证明E ′ = ( Γ ′ , ι , π ′ ) \mathscr{E}'= (\Gamma ', \iota , \pi ') E ′ = ( Γ ′ , ι , π ′ ) 是G的τ ′ \tau ' τ ′ 扩展F ′ F' F ′ ;我们用v v v 来称呼它为E \mathscr{E} E 的直接像,并用v ∗ ( E ) v_*(\mathscr{E}) v ∗ ( E ) 来表示。由γ ↦ ( 1 , γ ) \gamma \mapsto (1, \gamma ) γ ↦ ( 1 , γ ) 给出的典范满射从Γ ~ \widetilde{\Gamma} Γ 到Γ ′ \Gamma ' Γ ′ 和群同态从Γ ~ \widetilde{\Gamma} Γ 的合成是我们称之为规范的群同态φ : Γ → Γ ′ \varphi : \Gamma \rightarrow \Gamma ' φ : Γ → Γ ′ 。
F ι ^{\iota} ι // Γ π ^{\pi} π // G
v φ (5)
v\varphi \tag{5}
v φ ( 5 )
F ′ ι ′ {F'}^{\iota'} F ′ ι ′ // Γ ′ π ′ {\Gamma'}^{\pi'} Γ ′ π ′ // G .
令E 1 ′ = ( Γ 1 ′ , ι 1 ′ , π 1 ′ ) \mathscr{E}_1'= (\Gamma '_1, \iota '_1, \pi_1') E 1 ′ = ( Γ 1 ′ , ι 1 ′ , π 1 ′ ) 为G的τ ′ \tau ' τ ′ 扩展F ′ F' F ′ ,并令φ 1 : Γ → Γ 1 ′ \varphi_1: \Gamma \rightarrow \Gamma '_1 φ 1 : Γ → Γ 1 ′ 为群同态,使得以下图表可通勤:
F ι ^{\iota} ι // Γ π ^{\pi} π // G
v φ 1 v\varphi_1 v φ 1
F ′ ι 1 ′ {F'}^{\iota'_1} F ′ ι 1 ′ // Γ 1 ′ π 1 ′ {\Gamma'_1}^{\pi'_1} Γ 1 ′ π 1 ′ // G.
那么存在τ ′ \tau ' τ ′ 的唯一态射ψ \psi ψ -从v ∗ ( E ) v_*(\mathscr{E}) v ∗ ( E ) 到E 1 ′ \mathscr{E}_1' E 1 ′ 的扩展,这样我们就有φ 1 = ψ ∘ φ \varphi_1=\psi \circ \varphi φ 1 = ψ ∘ φ 。
第一个图表的交换律之后是构造。 ψ \psi ψ 的存在性和唯一性由下面的引理3得出。
令G 1 ′ G'_1 G 1 ′ 为群,并令w : G → G 1 ′ w: G\rightarrow G'_1 w : G → G 1 ′ 和τ 1 : G 1 ′ → \tau_1: G'_1\rightarrow τ 1 : G 1 ′ → Aut(F′ ' ′ )为群同态,使得τ ′ = τ 1 ∘ w \tau '=\tau_1\circ w τ ′ = τ 1 ∘ w 。令E 1 ′ = ( Γ 1 ′ , ι 1 ′ , π 1 ′ ) \mathscr{E}_1'= (\Gamma '_1, \iota '_1, \pi '_1) E 1 ′ = ( Γ 1 ′ , ι 1 ′ , π 1 ′ ) 为G 1 ′ G'_1 G 1 ′ 通过F ′ F' F ′ 的τ 1 \tau_1 τ 1 扩展,并令φ 1 : Γ → Γ 1 ′ \varphi_1: \Gamma \rightarrow \Gamma '_1 φ 1 : Γ → Γ 1 ′ 为群同态,使得以下图表可通勤:
被以下引用 1 被以下引用 命题 2
F ι ^{\iota} ι // Γ π ^{\pi} π // G
v φ 1 w v\varphi_1w v φ 1 w
F ′ ι 1 ′ {F'}^{\iota'_1} F ′ ι 1 ′ // Γ 1 ′ π 1 ′ {\Gamma'_1}^{\pi'_1} Γ 1 ′ π 1 ′ // G 1 ′ G'_1 G 1 ′ 。
那么存在唯一群同态ψ : Γ ′ → Γ 1 ′ \psi : \Gamma '\rightarrow \Gamma '_1 ψ : Γ ′ → Γ 1 ′ 使得图表
F ′ ι ′ {F'}^{\iota'} F ′ ι ′ // Γ ′ π ′ {\Gamma'}^{\pi'} Γ ′ π ′ // G
ψ w \psi w ψ w
F ′ ι 1 ′ {F'}^{\iota'_1} F ′ ι 1 ′ // Γ 1 ′ π 1 ′ {\Gamma'_1}^{\pi'_1} Γ 1 ′ π 1 ′ // G 1 ′ G'_1 G 1 ′ 通勤和 φ 1 = ψ ∘ φ \varphi_1=\psi \circ \varphi φ 1 = ψ ∘ φ 。
对于任何( f , γ ) ∈ F ′ × Γ (f, \gamma )\in F'\times \Gamma ( f , γ ) ∈ F ′ × Γ ,用( f , γ ) (f, \gamma ) ( f , γ ) 表示Γ ′ \Gamma ' Γ ′ 中( f , γ ) (f, \gamma ) ( f , γ ) 的类。如果群同态 ψ : Γ ′ → Γ 1 ′ \psi : \Gamma '\rightarrow \Gamma '_1 ψ : Γ ′ → Γ 1 ′ 具有所需的性质,则满足关系
ψ ( f ′ , γ ) = ψ ( ι ′ ( f ′ ) φ ( γ ) ) = ι 1 ′ ( f ′ ) φ 1 ( γ )
\psi (f', \gamma )=\psi (\iota '(f')\varphi (\gamma )) =\iota '_1(f')\varphi_1(\gamma )
ψ ( f ′ , γ ) = ψ ( ι ′ ( f ′ ) φ ( γ )) = ι 1 ′ ( f ′ ) φ 1 ( γ )
对于每个f ′ ∈ F ′ f'\in F' f ′ ∈ F ′ 和γ ∈ Γ \gamma \in \Gamma γ ∈ Γ 。相反,由( f , γ ) ↦ ι 1 ′ ( f ) φ 1 ( γ ) (f, \gamma )\mapsto \iota '_1(f)\varphi_1(\gamma ) ( f , γ ) ↦ ι 1 ′ ( f ) φ 1 ( γ ) 给出的从F ′ × τ ′ ∘ π Γ F'\times_{\tau'\circ\pi}\Gamma F ′ × τ ′ ∘ π Γ 到Γ 1 ′ \Gamma '_1 Γ 1 ′ 的映射ψ ~ \widetilde{\psi} ψ 是群同态。确实,我们有关系
ι 1 ′ ( f ) φ 1 ( γ ) ι 1 ′ ( f ′ ) φ 1 ( γ ′ ) = ι 1 ′ ( f τ 1 ( π 1 ′ ( φ 1 ( γ ) ) ) ⋅ f ′ ) φ 1 ( γ γ ′ )
\iota '_1(f)\varphi_1(\gamma )\iota '_1(f')\varphi_1(\gamma ') =\iota '_1(f \tau_1(\pi '_1(\varphi_1(\gamma )))\cdot f')\varphi_1(\gamma \gamma ')
ι 1 ′ ( f ) φ 1 ( γ ) ι 1 ′ ( f ′ ) φ 1 ( γ ′ ) = ι 1 ′ ( f τ 1 ( π 1 ′ ( φ 1 ( γ ))) ⋅ f ′ ) φ 1 ( γ γ ′ )
= ι 1 ′ ( f τ ′ ( π ( γ ) ) ⋅ f ′ ) φ 1 ( γ γ ′ )
=\iota '_1(f \tau '(\pi (\gamma ))\cdot f')\varphi_1(\gamma \gamma ')
= ι 1 ′ ( f τ ′ ( π ( γ )) ⋅ f ′ ) φ 1 ( γ γ ′ )
对于 f , f ′ ∈ F ′ f, f'\in F' f , f ′ ∈ F ′ 和 γ , γ ′ ∈ Γ \gamma , \gamma '\in \Gamma γ , γ ′ ∈ Γ 。 The kernel of ψ ~ \widetilde{\psi} ψ contains the image of j j j because ι 1 ′ ( v ( f ) ) = φ 1 ( ι ( f ) ) \iota '_1(v(f)) =\varphi_1(\iota (f)) ι 1 ′ ( v ( f )) = φ 1 ( ι ( f )) for f ∈ F f\in F f ∈ F , and the morphism ψ \psi ψ deduced from ψ ~ \widetilde{\psi} ψ by passing to the quotient has the desired properties.
令E 1 \mathscr{E}_1 E 1 和E 2 \mathscr{E}_2 E 2 为τ \tau τ -G通过F的扩展,并令ψ \psi ψ 为τ \tau τ 的态射-从E 1 \mathscr{E}_1 E 1 到E 2 \mathscr{E}_2 E 2 的扩展。分别用 φ 1 ( \varphi_1( φ 1 ( 表示。 φ 2 ) \varphi_2) φ 2 ) 典范同态分别为 v ∗ ( E 1 ) ( v_*(\mathscr{E}_1) ( v ∗ ( E 1 ) ( 。 v ∗ ( E 2 ) ) v_*(\mathscr{E}_2)) v ∗ ( E 2 )) 。那么存在τ ′ \tau ' τ ′ 的唯一态射-从v ∗ ( E 1 ) v_*(\mathscr{E}_1) v ∗ ( E 1 ) 到v ∗ ( E 2 ) v_*(\mathscr{E}_2) v ∗ ( E 2 ) 的延伸,记为v ∗ ( ψ ) v_*(\psi ) v ∗ ( ψ ) ,使得φ 2 ∘ ψ = v ∗ ( ψ ) ∘ φ 1 \varphi_2\circ \psi =v_*(\psi )\circ \varphi_1 φ 2 ∘ ψ = v ∗ ( ψ ) ∘ φ 1 。
引用了 1 · 被以下引用 1 引用了 命题 2
被以下引用 § 16. 。 布劳尔群中的其他描述
应用命题2至φ 2 ∘ ψ \varphi_2\circ \psi φ 2 ∘ ψ 就足够了。
因此,τ ′ \tau ' τ ′ 扩展v ∗ ( E ) v_*(\mathscr{E}) v ∗ ( E ) 的类仅取决于E \mathscr{E} E 的类。我们还用 v ∗ : v_*: v ∗ : Exτ ( G , F ) → _{\tau}(G,F)\rightarrow τ ( G , F ) → Exτ ′ ( G , F ′ ) _{\tau'}(G,F') τ ′ ( G , F ′ ) 映射来表示,将τ \tau τ 扩展名E \mathscr{E} E 的类发送到τ ′ \tau ' τ ′ 扩展名v ∗ ( E ) v_*(\mathscr{E}) v ∗ ( E ) 的类。
我们保留命题中的记号。令 F ′ ′ F'' F ′′ 为阿贝尔的群,并令 τ ′ ′ : G → \tau '': G\rightarrow τ ′′ : G → Aut(F′ ′ '' ′′ ) 和 v ′ : F ′ → F ′ ′ v': F'\rightarrow F'' v ′ : F ′ → F ′′ 为群同态,使得
τ ′ ′ ( g ) ⋅ v ′ ( f ) = v ′ ( τ ′ ( g ) ⋅ f )
\tau ''(g)\cdot v'(f) =v'(\tau '(g)\cdot f)
τ ′′ ( g ) ⋅ v ′ ( f ) = v ′ ( τ ′ ( g ) ⋅ f )
被以下引用 1 被以下引用 命题 4
对于 g ∈ G g\in G g ∈ G 和 f ∈ F ′ f\in F' f ∈ F ′ 。令 E \mathscr{E} E 为 G 由 F 的 τ \tau τ 扩展,并用 φ ( \varphi ( φ ( resp 表示。 φ ′ , φ ′ ′ ) \varphi ',\varphi '') φ ′ , φ ′′ ) 典范同态与v ∗ ( E ) ( v_*(\mathscr{E}) ( v ∗ ( E ) ( 相关联。 v ∗ ′ ( v ∗ ( E ) ) v'_*(v_*(\mathscr{E})) v ∗ ′ ( v ∗ ( E )) ,( v ′ ∘ v ) ∗ ( E ) ) (v'\circ v)_*(\mathscr{E})) ( v ′ ∘ v ) ∗ ( E )) 。那么存在从G的τ ′ ′ \tau '' τ ′′ 扩展v ∗ ′ ( v ∗ ( E ) ) v'_*(v_*(\mathscr{E})) v ∗ ′ ( v ∗ ( E )) 经F ′ ′ F'' F ′′ 到τ ′ ′ \tau '' τ ′′ 扩展( v ′ ∘ v ) ∗ ( E ) (v'\circ v)_*(\mathscr{E}) ( v ′ ∘ v ) ∗ ( E ) 的唯一态射ψ \psi ψ ,使得φ ′ ′ = ψ ∘ φ ′ ∘ φ \varphi ''=\psi \circ \varphi '\circ \varphi φ ′′ = ψ ∘ φ ′ ∘ φ 。
令 j : { 1 } → F j:\{1\} \rightarrow F j : { 1 } → F 为典范嵌入。半平凡扩张 I τ \mathscr{I}_{\tau} I τ 同构于 j ∗ ( ( G , i j_*((G, i j ∗ (( G , i ,IdG ) ) _G)) G )) ,其中 i : { e } → G i:\{e\} \rightarrow G i : { e } → G 是典范嵌入。令c : F → F c: F\rightarrow F c : F → F 为常数同态f ↦ 1 f\mapsto 1 f ↦ 1 ,并令E \mathscr{E} E 为τ \tau τ 扩展。 τ \tau τ 扩展名c ∗ ( E ) c_*(\mathscr{E}) c ∗ ( E ) 也与I τ \mathscr{I}_{\tau} I τ 同构的。
被以下引用 1 被以下引用 命题 4
设 E 为 F 的子群在 G 的作用下稳定。用 F ′ F' F ′ 表示 F 与 E 的商,用 v : F → F ′ v: F\rightarrow F' v : F → F ′ 典范同态和τ ′ : G → \tau ': G\rightarrow τ ′ : G → Aut(F′ ' ′ ) 作用表示 G 在 F ′ F' F ′ 上的商,其特征为
τ ′ ( g ) ⋅ v ( f ) = v ( τ ( g ) ⋅ f )
\tau '(g)\cdot v(f) =v(\tau (g)\cdot f)
τ ′ ( g ) ⋅ v ( f ) = v ( τ ( g ) ⋅ f )
对于 g ∈ G g\in G g ∈ G 和 f ∈ F f\in F f ∈ F 。令 E = ( Γ , ι , π ) \mathscr{E}= (\Gamma , \iota , \pi ) E = ( Γ , ι , π ) 为 G 通过 F 的 τ \tau τ 扩展。那么 ι ( E ) \iota (E) ι ( E ) 是 Γ 的正规子群,并且 G 通过 F ′ F' F ′ 的 τ ′ \tau ' τ ′ 扩展 v ∗ ( E ) v_*(\mathscr{E}) v ∗ ( E ) 同构于扩张 ( Γ / ι ( E ) , ι , π ) (\Gamma /\iota (E), \iota , \pi ) ( Γ/ ι ( E ) , ι , π ) ,其中ι ‾ \overline{\iota} ι 和π ‾ \overline{\pi} π 是ι \iota ι 和π \pi π 按经过商推出群同态。由此同构、典范同态φ \varphi φ 与v ∗ ( E ) v_*(\mathscr{E}) v ∗ ( E ) 对应到典范同态从⟦到Γ / ι ( E ) \Gamma /\iota (E) Γ/ ι ( E ) 相关联。
设G和G ′ G' G ′ 为群,设F和F ′ F' F ′ 为阿贝尔的群。令 τ : G → \tau : G\rightarrow τ : G → Aut(F), τ ′ : G → ,\tau ': G\rightarrow , τ ′ : G → Aut(F′ ' ′ ), u : G ′ → G ,u: G'\rightarrow G , u : G ′ → G ,且 v : F → F ′ v: F\rightarrow F' v : F → F ′ 为群同态,使得
τ ′ ( g ) ⋅ v ( f ) = v ( τ ( g ) ⋅ f )
\tau '(g)\cdot v(f) =v(\tau (g)\cdot f)
τ ′ ( g ) ⋅ v ( f ) = v ( τ ( g ) ⋅ f )
引用了 2 · 被以下引用 1 引用了 引理 2 , 命题 2
被以下引用 命题 4
对于 g ∈ G g\in G g ∈ G 和 f ∈ F f\in F f ∈ F 。我们写τ ′ ′ = τ ′ ∘ u \tau ''=\tau '\circ u τ ′′ = τ ′ ∘ u 。令 E \mathscr{E} E 为 F 的 G τ \tau τ 扩展。我们用 φ u ( \varphi_u( φ u ( resp 表示。 φ v , φ u ′ , φ v ′ ) \varphi_v,\varphi '_u,\varphi '_v) φ v , φ u ′ , φ v ′ ) 典范同态相应的至 τ ∘ u \tau \circ u τ ∘ u 分机 u ∗ ( E ) ( u^*(\mathscr{E}) ( u ∗ ( E ) ( resp。 τ ′ \tau ' τ ′ -分机 v ∗ ( E ) v_*(\mathscr{E}) v ∗ ( E ) 、τ ′ ′ \tau '' τ ′′ -分机 u ∗ ( v ∗ ( E ) ) u^*(v_*(\mathscr{E})) u ∗ ( v ∗ ( E )) 和 v ∗ ( u ∗ ( E ) ) ) v_*(u^*(\mathscr{E}))) v ∗ ( u ∗ ( E ))) 。那么存在τ ′ ′ \tau '' τ ′′ 的唯一态射ψ \psi ψ -从v ∗ ( u ∗ ( E ) ) v_*(u^*(\mathscr{E})) v ∗ ( u ∗ ( E )) 到u ∗ ( v ∗ ( E ) ) u^*(v_*(\mathscr{E})) u ∗ ( v ∗ ( E )) 的延伸,使得φ v ∘ φ u = \varphi_v\circ \varphi_u= φ v ∘ φ u = φ u ′ ∘ ψ ∘ φ v ′ \varphi '_u\circ \psi \circ \varphi '_v φ u ′ ∘ ψ ∘ φ v ′ 。
我们用( Γ u , ι u , π u ) (\Gamma_u, \iota_u, \pi_u) ( Γ u , ι u , π u ) (或( Γ u ′ , ι u ′ , π u ′ ) (\Gamma '_u, \iota '_u, \pi '_u) ( Γ u ′ , ι u ′ , π u ′ ) )表示τ ∘ u \tau \circ u τ ∘ u 扩展名u ∗ ( E ) u^*(\mathscr{E}) u ∗ ( E ) (或τ ′ ′ \tau '' τ ′′ 扩展名u ∗ ( v ∗ ( E ) ) u^*(v_*(\mathscr{E})) u ∗ ( v ∗ ( E )) )。 应用引理 2 of VIII, p. 287 to φ v ∘ φ u \varphi_v\circ \varphi_u φ v ∘ φ u ,我们发现存在群同态 ψ 1 : Γ u → Γ u ′ \psi_1: \Gamma_u\rightarrow \Gamma '_u ψ 1 : Γ u → Γ u ′ 使得图表
F ι u ^{\iota_u} ι u // Γ u π u \Gamma_u^{\pi_u} Γ u π u // G ′ G' G ′
v ψ 1 v\psi_1 v ψ 1
F ′ ι u ′ {F'}^{\iota'_u} F ′ ι u ′ // Γ u ′ π u ′ {\Gamma'_u}^{\pi'_u} Γ u ′ π u ′ // G ′ G' G ′
通勤和φ u ′ ∘ ψ 1 = φ v ∘ φ u \varphi '_u\circ \psi_1=\varphi_v\circ \varphi_u φ u ′ ∘ ψ 1 = φ v ∘ φ u 。 ψ \psi ψ 的存在源自于命题 2 应用于ψ 1 \psi_1 ψ 1 。相反,如果 ψ ′ \psi ' ψ ′ 也具有所需的属性,则我们有 ψ ′ ∘ φ v ′ = ψ 1 \psi '\circ \varphi '_v=\psi_1 ψ ′ ∘ φ v ′ = ψ 1 × 引理 2,因此 ψ ′ = ψ \psi '=\psi ψ ′ = ψ (命题 2)。
4. 群运算 on 类 of τ \tau τ -扩展
设G为群,F为阿贝尔的群,τ : G → \tau : G\rightarrow τ : G → Aut(F)为群同态。我们用δ : G → G × G \delta : G\rightarrow G\times G δ : G → G × G 表示对角线映射g ↦ g\mapsto g ↦ ( g , g ) (g, g) ( g , g ) 和m : F × F → F m: F\times F\rightarrow F m : F × F → F 乘法同态( f 1 , f 2 ) ↦ (f_1, f_2)\mapsto ( f 1 , f 2 ) ↦ f 1 f 2 f_1f_2 f 1 f 2 。我们用 s : F → F s: F\rightarrow F s : F → F 群同态表示,f ↦ f − 1 f\mapsto f^{-1} f ↦ f − 1 给出。令E 1 = ( Γ 1 , ι 1 , π 1 ) \mathscr{E}_1= (\Gamma_1, \iota_1, \pi_1) E 1 = ( Γ 1 , ι 1 , π 1 ) 和E 2 = ( Γ 2 , ι 2 , π 2 ) \mathscr{E}_2= (\Gamma_2, \iota_2, \pi_2) E 2 = ( Γ 2 , ι 2 , π 2 ) 为τ \tau τ -G通过F的扩展。因为我们有关系
m ( ( ( τ × τ ) ∘ δ ) ( g ) ⋅ ( f 1 , f 2 ) ) = τ ( g ) ⋅ m ( f 1 , f 2 )
m(((\tau \times \tau )\circ \delta )(g)\cdot (f_1, f_2)) =\tau (g)\cdot m(f_1, f_2)
m ((( τ × τ ) ∘ δ ) ( g ) ⋅ ( f 1 , f 2 )) = τ ( g ) ⋅ m ( f 1 , f 2 )
对于每个g ∈ G g\in G g ∈ G 和所有f 1 , f 2 ∈ F f_1, f_2\in F f 1 , f 2 ∈ F ,扩张m ∗ ( δ ∗ ( E 1 × E 2 ) ) m_*(\delta^*(\mathscr{E}_1\times \mathscr{E}_2)) m ∗ ( δ ∗ ( E 1 × E 2 )) 是τ \tau τ 扩展;我们称其为τ \tau τ 扩展E 1 \mathscr{E}_1 E 1 和E 2 \mathscr{E}_2 E 2 的乘积,并用E 1 E 2 \mathscr{E}_1\mathscr{E}_2 E 1 E 2 表示。这个扩张的类仅取决于扩张E 1 \mathscr{E}_1 E 1 和E 2 \mathscr{E}_2 E 2 的类(VIII,p. 288,推论1和VIII,p. 291,推论1)。因此,这给出了 Exτ ( G , F ) _{\tau}(G,F) τ ( G , F ) 上的合成的律。
τ \tau τ 的乘积扩展赋予集合Exτ ( G , F ) _{\tau}(G,F) τ ( G , F ) 与阿贝尔的群的结构。它的单位元素是半平凡的扩张I τ \mathscr{I}_{\tau} I τ 的类。 τ \tau τ 扩展E \mathscr{E} E 的类的倒数是s ∗ ( E ) s_*(\mathscr{E}) s ∗ ( E ) 的类。
引用了 5 引用了 推论 2 , 推论 2 , 命题 3 , 命题 2 , 例 1
律的结合性源自图表的交换律
G → δ G × G ↓ δ ↓ Id × δ G × G → δ × Id G × G × G
\begin{array}{ccc}
G & \xrightarrow{\delta} & G \times G \\
\downarrow \delta & & \downarrow \operatorname{Id} \times \delta \\
G \times G & \xrightarrow{\delta \times \operatorname{Id}} & G \times G \times G
\end{array}
G ↓ δ G × G δ δ × Id G × G ↓ Id × δ G × G × G 和
F × F × F → m × Id F × F ↓ Id × m ↓ m F × F → m F
\begin{array}{ccc}
F \times F \times F & \xrightarrow{m \times \operatorname{Id}} & F \times F \\
\downarrow \operatorname{Id} \times m & & \downarrow m \\
F \times F & \xrightarrow{m} & F
\end{array}
F × F × F ↓ Id × m F × F m × Id m F × F ↓ m F
以及VIII、p. 288的推论2; VIII、p. 291的推论2;以及 VIII、p. 292 中的命题 3 个。
令 Δ : F → F × F \Delta : F \to F \times F Δ : F → F × F 为对角线映射 f ↦ ( f , f ) f \mapsto (f, f) f ↦ ( f , f ) 。令 E = ( Γ , ι , π ) \mathscr{E} = (\Gamma, \iota, \pi) E = ( Γ , ι , π ) 为 τ \tau τ 扩展。令 Δ ~ : Γ → Γ × G Γ \tilde{\Delta} : \Gamma \to \Gamma \times_G \Gamma Δ ~ : Γ → Γ × G Γ 为由 γ ↦ ( γ , γ ) \gamma \mapsto (\gamma, \gamma) γ ↦ ( γ , γ ) 给出的群同态。以下图表通勤:
F → ι Γ → π G ↓ Δ ↓ Δ ~ ∥ F × F ⟶ Γ × G Γ ⟶ G .
\begin{array}{ccccc}
F & \xrightarrow{\iota} & \Gamma & \xrightarrow{\pi} & G \\
\downarrow \Delta & & \downarrow \tilde{\Delta} & & \parallel \\
F \times F & \longrightarrow & \Gamma \times_G \Gamma & \longrightarrow & G.
\end{array}
F ↓ Δ F × F ι ⟶ Γ ↓ Δ ~ Γ × G Γ π ⟶ G ∥ G .
由VIII、p. 290的命题 2,可知( τ × τ ) ∘ δ (\tau \times \tau) \circ \delta ( τ × τ ) ∘ δ 扩展δ ∗ ( E × E ) \delta^*(\mathscr{E} \times \mathscr{E}) δ ∗ ( E × E ) 与Δ ∗ ( E ) \Delta_*(\mathscr{E}) Δ ∗ ( E ) 同构的。
用 c : F → F c : F \to F c : F → F 表示常数同态 f ↦ 1 f \mapsto 1 f ↦ 1 。通过VIII、p. 292的例 1,对于合成的律,I τ \mathscr{I}_\tau I τ 是单位元素,这一事实是从同构从δ ∗ ( E × E ) \delta^*(\mathscr{E} \times \mathscr{E}) δ ∗ ( E × E ) 到Δ ∗ ( E ) \Delta_*(\mathscr{E}) Δ ∗ ( E ) 得出的,并且交换律图表
F → ( Id F × c ) ∘ Δ F × F ( c × Id F ) ∘ Δ ↓ Id F ↓ m F × F → m F .
\begin{array}{ccc}
F & \xrightarrow{(\operatorname{Id}_F \times c) \circ \Delta} & F \times F \\
(c \times \operatorname{Id}_F) \circ \Delta & & \downarrow \operatorname{Id}_F \\
& & \downarrow m \\
F \times F & \xrightarrow{m} & F.
\end{array}
F ( c × Id F ) ∘ Δ F × F ( Id F × c ) ∘ Δ m F × F ↓ Id F ↓ m F .
最后一个断言由交换律图表推出
F → ( Id F × s ) ∘ Δ F × F ( s × Id F ) ∘ Δ ↓ c ↓ m F × F → m F .
\begin{array}{ccc}
F & \xrightarrow{(\operatorname{Id}_F \times s) \circ \Delta} & F \times F \\
(s \times \operatorname{Id}_F) \circ \Delta & & \downarrow c \\
& & \downarrow m \\
F \times F & \xrightarrow{m} & F.
\end{array}
F ( s × Id F ) ∘ Δ F × F ( Id F × s ) ∘ Δ m F × F ↓ c ↓ m F .
令E 1 = ( Γ 1 , ι 1 , π 1 ) \mathscr{E}_1 = (\Gamma_1, \iota_1, \pi_1) E 1 = ( Γ 1 , ι 1 , π 1 ) 和E 2 = ( Γ 2 , ι 2 , π 2 ) \mathscr{E}_2 = (\Gamma_2, \iota_2, \pi_2) E 2 = ( Γ 2 , ι 2 , π 2 ) 为τ \tau τ 扩展。 群同构 Γ 1 × Γ 2 → Γ 2 × Γ 1 \Gamma_1 \times \Gamma_2 \to \Gamma_2 \times \Gamma_1 Γ 1 × Γ 2 → Γ 2 × Γ 1 由 ( γ 1 , γ 2 ) ↦ ( γ 2 , γ 1 ) (\gamma_1, \gamma_2) \mapsto (\gamma_2, \gamma_1) ( γ 1 , γ 2 ) ↦ ( γ 2 , γ 1 ) 限制至群同构 σ : Γ 1 × G Γ 2 → Γ 2 × G Γ 1 \sigma : \Gamma_1 \times_G \Gamma_2 \to \Gamma_2 \times_G \Gamma_1 σ : Γ 1 × G Γ 2 → Γ 2 × G Γ 1 给出。因为关系
σ ( ι 1 ( f ) , ι 2 ( f ) − 1 ) = ( ι 2 ( f − 1 ) , ι 1 ( f − 1 ) − 1 )
\sigma(\iota_1(f), \iota_2(f)^{-1}) = (\iota_2(f^{-1}), \iota_1(f^{-1})^{-1})
σ ( ι 1 ( f ) , ι 2 ( f ) − 1 ) = ( ι 2 ( f − 1 ) , ι 1 ( f − 1 ) − 1 )
对于 f ∈ F f\in F f ∈ F 、群同态 σ \sigma σ 诱导,通过经过商,τ \tau τ 的态射 - 从 E 1 E 2 \mathscr{E}_1\mathscr{E}_2 E 1 E 2 延伸到 E 2 E 1 \mathscr{E}_2\mathscr{E}_1 E 2 E 1 。所以合成的律是可交换的。
a) 令G和G ′ G' G ′ 为群,并令F为阿贝尔的群。令 τ : G → \tau : G\rightarrow τ : G → Aut(F) 和 u : G ′ → G u: G'\rightarrow G u : G ′ → G 为群同态。 映射u ∗ : u^*: u ∗ : Exτ ( G , F ) → _{\tau}(G,F)\rightarrow τ ( G , F ) → Exτ ∘ u ( G ′ , F ) _{\tau\circ u}(G',F) τ ∘ u ( G ′ , F ) 为群同态。
b) 令G为群,令F和F ′ F' F ′ 为阿贝尔的群。令 τ : G → \tau : G\rightarrow τ : G → Aut(F), τ ′ : G → ,\tau ': G\rightarrow , τ ′ : G → Aut(F′ ' ′ ),且 v : F → F ′ v: F\rightarrow F' v : F → F ′ 为群同态,使得
τ ′ ( g ) ⋅ v ( f ) = v ( τ ( g ) ⋅ f )
\tau '(g)\cdot v(f) =v(\tau (g)\cdot f)
τ ′ ( g ) ⋅ v ( f ) = v ( τ ( g ) ⋅ f )
对于 g ∈ G g\in G g ∈ G 和 f ∈ F f\in F f ∈ F 。 映射v ∗ : v_*: v ∗ : Exτ ( G , F ) → _{\tau}(G,F)\rightarrow τ ( G , F ) → Exτ ′ ( G , F ′ ) _{\tau'}(G,F') τ ′ ( G , F ′ ) 为群同态。
这是从图表的交换律得出的
G ′ δ {G'}^{\delta} G ′ δ // G ′ × G ′ F × F m G'\times G'F\times F^m G ′ × G ′ F × F m // F
u u × u _uu_{\times u} u u × u 和 v × v v v_{\times v}v v × v v
G δ ^{\delta} δ // G × G F ′ × F ′ m G\times GF'\times {F'}^m G × G F ′ × F ′ m // F ′ F' F ′ 。
5. 上同调描述
令G为群,令F为阿贝尔的群,令τ : G → \tau : G\rightarrow τ : G → Aut(F)为群同态。对于任何g ∈ G g\in G g ∈ G 和f ∈ F f\in F f ∈ F ,我们也将τ ( g ) ⋅ f \tau (g)\cdot f τ ( g ) ⋅ f 写为g f ^gf g f 。 G 的 2-cocycle 与 F 中的值是映射 c : G × G → F c: G\times G\rightarrow F c : G × G → F ,这样对于每个 ( g 1 , g 2 , g 3 ) ∈ G × G × G (g_1, g_2, g_3)\in G\times G\times G ( g 1 , g 2 , g 3 ) ∈ G × G × G ,我们有
g 1 c ( g 2 , g 3 ) c ( g 1 , g 2 g 3 ) = c ( g 1 , g 2 ) c ( g 1 g 2 , g 3 ) (7)
g_{_1}c(g_2, g_3)c(g_1, g_2g_3) =c(g_1, g_2)c(g_1g_2, g_3) \tag{7}
g 1 c ( g 2 , g 3 ) c ( g 1 , g 2 g 3 ) = c ( g 1 , g 2 ) c ( g 1 g 2 , g 3 ) ( 7 )
由于F是可交换的,2-余循环的集合从G × G G\times G G × G 到F是映射群子群;我们用Z 2 ( G , F ) Z^2(G,F) Z 2 ( G , F ) 表示。我们用C 1 ( G , F ) C^1(G,F) C 1 ( G , F ) 表示从G到F的映射的群。对于每个 h ∈ C 1 ( G , F ) h\in C^1(G,F) h ∈ C 1 ( G , F ) 和 ( g 1 , g 2 ) ∈ G × G (g_1, g_2)\in G\times G ( g 1 , g 2 ) ∈ G × G ,集合
( ∂ h ) ( g 1 , g 2 ) = g 1 h ( g 2 ) h ( g 1 g 2 ) − 1 h ( g 1 ) (8)
(\partial h)(g_1, g_2) =^{g_1}h(g_2)h(g_1g_2)^{-1}h(g_1) \tag{8}
( ∂ h ) ( g 1 , g 2 ) = g 1 h ( g 2 ) h ( g 1 g 2 ) − 1 h ( g 1 ) ( 8 )
简单计算可知映射∂ h : G × G → F \partial h: G\times G\rightarrow F ∂ h : G × G → F 是一个2余循环。 映射∂ : C 1 ( G , F ) → Z 2 ( G , F ) \partial : C^1(G,F)\rightarrow Z^2(G,F) ∂ : C 1 ( G , F ) → Z 2 ( G , F ) 是群同态。对于任何h ∈ C 1 ( G , F ) h\in C^1(G,F) h ∈ C 1 ( G , F ) ,2-余循环∂ h \partial h ∂ h 称为2-余界。 群Z 2 ( G , F ) / ∂ ( C 1 ( G , F ) ) Z^2(G,F)/\partial (C^1(G,F)) Z 2 ( G , F ) / ∂ ( C 1 ( G , F )) 用H 2 ( G , F ) H^2(G,F) H 2 ( G , F ) 表示,称为G的第二个上同调群,系数在F中。
∗ * ∗ 上述记号与X, §6、no 8 ^o8 o 8 、p. 112关于群上同调的一致。∗ * ∗
令 E = ( Γ , ι , π ) \mathscr{E}= (\Gamma , \iota , \pi ) E = ( Γ , ι , π ) 为 τ \tau τ 扩展。令 σ \sigma σ 为满射映射 π ( \pi ( π ( 集合理论,II, §3, No. 8,p. 86)的截面,即从 G 到 Γ 的映射,使得 π ( σ ( g ) ) = g \pi (\sigma (g)) =g π ( σ ( g )) = g 对于每个g g g G. 对于每一个 g 1 , g 2 ∈ G g_1, g_2\in G g 1 , g 2 ∈ G , σ ( g 1 ) σ ( g 2 ) σ ( g 1 g 2 ) − 1 \sigma (g_1)\sigma (g_2)\sigma (g_1g_2)^{-1} σ ( g 1 ) σ ( g 2 ) σ ( g 1 g 2 ) − 1 属于到 Ker(π \pi π ),因此存在唯一映射 c σ : G × G → F c_{\sigma}: G\times G\rightarrow F c σ : G × G → F 使得
ι ( c σ ( g 1 , g 2 ) ) = σ ( g 1 ) σ ( g 2 ) σ ( g 1 g 2 ) − 1 (9)
\iota (c_{\sigma}(g_1, g_2)) =\sigma (g_1)\sigma (g_2)\sigma (g_1g_2)^{-1} \tag{9}
ι ( c σ ( g 1 , g 2 )) = σ ( g 1 ) σ ( g 2 ) σ ( g 1 g 2 ) − 1 ( 9 )
对于所有g 1 , g 2 ∈ G g_1, g_2\in G g 1 , g 2 ∈ G 。当且仅当 σ \sigma σ 为群同态时,映射 c σ c_{\sigma} c σ 与值 1 一致。
映射c σ c_{\sigma} c σ 是群Z 2 ( G , F ) Z^2(G,F) Z 2 ( G , F ) 的元素,上同调群H 2 ( G , F ) H^2(G,F) H 2 ( G , F ) 中的类仅取决于τ \tau τ 扩展名E \mathscr{E} E 的类。
引用了 1 引用了 § 16. 。 布劳尔群中的其他描述
我们说映射c σ c_{\sigma} c σ 是与σ \sigma σ 相关的2-余循环,并且H 2 ( G , F ) H^2(G,F) H 2 ( G , F ) 中的上同调类是τ \tau τ 扩展E \mathscr{E} E 的上同调类。
我们首先验证c σ c_{\sigma} c σ 满足余循环条件。设g 1 , g 2 g_1,g_2 g 1 , g 2 和g 3 g_3 g 3 为G的元素。使用VIII、p. 285和(9)的公式(1),我们得到关系
ι ( g 1 c σ ( g 2 , g 3 ) c σ ( g 1 , g 2 g 3 ) )
\iota (^{g_1}c_{\sigma}(g_2, g_3)c_{\sigma}(g_1, g_2g_3))
ι ( g 1 c σ ( g 2 , g 3 ) c σ ( g 1 , g 2 g 3 ))
= σ ( g 1 ) σ ( g 2 ) σ ( g 3 ) σ ( g 2 g 3 ) − 1 σ ( g 1 ) − 1 σ ( g 1 ) σ ( g 2 g 3 ) σ ( g 1 g 2 g 3 ) − 1
=\sigma (g_1)\sigma (g_2)\sigma (g_3)\sigma (g_2g_3)^{-1}\sigma (g_1)^{-1}\sigma (g_1)\sigma (g_2g_3)\sigma (g_1g_2g_3)^{-1}
= σ ( g 1 ) σ ( g 2 ) σ ( g 3 ) σ ( g 2 g 3 ) − 1 σ ( g 1 ) − 1 σ ( g 1 ) σ ( g 2 g 3 ) σ ( g 1 g 2 g 3 ) − 1
= σ ( g 1 ) σ ( g 2 ) σ ( g 3 ) σ ( g 1 g 2 g 3 ) − 1
=\sigma (g_1)\sigma (g_2)\sigma (g_3)\sigma (g_1g_2g_3)^{-1}
= σ ( g 1 ) σ ( g 2 ) σ ( g 3 ) σ ( g 1 g 2 g 3 ) − 1
和
ι ( c σ ( g 1 , g 2 ) c σ ( g 1 g 2 , g 3 ) )
\iota (c_{\sigma}(g_1, g_2)c_{\sigma}(g_1g_2, g_3))
ι ( c σ ( g 1 , g 2 ) c σ ( g 1 g 2 , g 3 ))
= σ ( g 1 ) σ ( g 2 ) σ ( g 1 g 2 ) − 1 σ ( g 1 g 2 ) σ ( g 3 ) σ ( g 1 g 2 g 3 ) − 1
=\sigma (g_1)\sigma (g_2)\sigma (g_1g_2)^{-1}\sigma (g_1g_2)\sigma (g_3)\sigma (g_1g_2g_3)^{-1}
= σ ( g 1 ) σ ( g 2 ) σ ( g 1 g 2 ) − 1 σ ( g 1 g 2 ) σ ( g 3 ) σ ( g 1 g 2 g 3 ) − 1
= σ ( g 1 ) σ ( g 2 ) σ ( g 3 ) σ ( g 1 g 2 g 3 ) − 1
=\sigma (g_1)\sigma (g_2)\sigma (g_3)\sigma (g_1g_2g_3)^{-1}
= σ ( g 1 ) σ ( g 2 ) σ ( g 3 ) σ ( g 1 g 2 g 3 ) − 1
因此,映射 c σ c_{\sigma} c σ 是 Z 2 ( G , F ) Z^2(G,F) Z 2 ( G , F ) 的元素。
现在让我们证明H 2 ( G , F ) H^2(G,F) H 2 ( G , F ) 中c σ c_{\sigma} c σ 的像独立于所选的截面σ \sigma σ 。令σ \sigma σ 和σ ′ \sigma ' σ ′ 为截面。对于 G 的每个元素 g g g ,存在 F 的唯一元素 a g a_g a g ,使得 σ ′ ( g ) = ι ( a g ) σ ( g ) \sigma '(g) =\iota (a_g)\sigma (g) σ ′ ( g ) = ι ( a g ) σ ( g ) 。令g 1 g_1 g 1 和g 2 g_2 g 2 为G的元素。使用定义(9),我们得到等式
ι ( c σ ′ ( g 1 , g 2 ) ) = σ ′ ( g 1 ) σ ′ ( g 2 ) σ ′ ( g 1 g 2 ) − 1
\iota (c_{\sigma'}(g_1, g_2)) =\sigma '(g_1)\sigma '(g_2)\sigma '(g_1g_2)^{-1}
ι ( c σ ′ ( g 1 , g 2 )) = σ ′ ( g 1 ) σ ′ ( g 2 ) σ ′ ( g 1 g 2 ) − 1
= ι ( a g 1 ) σ ( g 1 ) ι ( a g 2 ) σ ( g 2 ) σ ( g 1 g 2 ) − 1 ι ( a g 1 g 2 ) − 1 (10)
=\iota (a_{g_1})\sigma (g_1)\iota (a_{g_2})\sigma (g_2)\sigma (g_1g_2)^{-1}\iota (a_{g_1g_2})^{-1} \tag{10}
= ι ( a g 1 ) σ ( g 1 ) ι ( a g 2 ) σ ( g 2 ) σ ( g 1 g 2 ) − 1 ι ( a g 1 g 2 ) − 1 ( 10 )
= ι ( a g 1 ) ι ( g 1 a g 2 ) ι ( c σ ( g 1 , g 2 ) ) ι ( a g 1 g 2 ) − 1
=\iota (a_{g_1})\iota (^{g_1}a_{g_2})\iota (c_{\sigma}(g_1, g_2))\iota (a_{g_1g_2})^{-1}
= ι ( a g 1 ) ι ( g 1 a g 2 ) ι ( c σ ( g 1 , g 2 )) ι ( a g 1 g 2 ) − 1
由于群 F 是可交换的,所以我们有关系
c σ ′ ( g 1 , g 2 ) c σ ( g 1 , g 2 ) − 1 = ( g 1 a g 2 ) a g 1 g 2 − 1 a g 1 = ( ∂ a ) ( g 1 , g 2 ) (11)
c_{\sigma'}(g_1, g_2)c_{\sigma}(g_1, g_2)^{-1}= (^{g_1}a_{g_2})a^{-1}_{g_1g_2}a_{g_1}= (\partial a)(g_1, g_2) \tag{11}
c σ ′ ( g 1 , g 2 ) c σ ( g 1 , g 2 ) − 1 = ( g 1 a g 2 ) a g 1 g 2 − 1 a g 1 = ( ∂ a ) ( g 1 , g 2 ) ( 11 )
由(8)得出如下。这就证明了H 2 ( G , F ) H^2(G,F) H 2 ( G , F ) 重合中c σ ′ c_{\sigma'} c σ ′ 和c σ c_{\sigma} c σ 的类。
最后,令E = ( Γ , ι , π ) \mathscr{E}= (\Gamma , \iota , \pi ) E = ( Γ , ι , π ) 和E ′ = ( Γ ′ , ι ′ , π ′ ) \mathscr{E}'= (\Gamma ', \iota ', \pi ') E ′ = ( Γ ′ , ι ′ , π ′ ) 同构的τ \tau τ 扩展,令u : E → E ′ u:\mathscr{E}\rightarrow \mathscr{E}' u : E → E ′ 为τ \tau τ 扩展的态射,并令σ \sigma σ 为映射π \pi π 的截面。 映射u ∘ σ u\circ \sigma u ∘ σ 是映射π ′ \pi ' π ′ 中的截面,我们有c σ = c u ∘ σ c_{\sigma}=c_{u\circ\sigma} c σ = c u ∘ σ 。因此,H 2 ( G , F ) H^2(G,F) H 2 ( G , F ) 中c σ c_{\sigma} c σ 的类仅取决于Exτ ( G , F ) _{\tau}(G,F) τ ( G , F ) 中E \mathscr{E} E 的类。
我们用 Θ τ \Theta_{\tau} Θ τ 表示:Exτ ( G , F ) → H 2 ( G , F ) _{\tau}(G,F)\rightarrow H^2(G,F) τ ( G , F ) → H 2 ( G , F ) ,或更简单地 θ,映射将 τ \tau τ 扩展 ( Γ , ι , π ) (\Gamma , \iota , \pi ) ( Γ , ι , π ) 的类发送到 2-cocycle c σ c_{\sigma} c σ 的类,其中 σ \sigma σ 是截面投影π \pi π 。
我们首先证明 θ 是群同态。 令E = ( Γ , ι , π ) \mathscr{E}= (\Gamma , \iota , \pi ) E = ( Γ , ι , π ) 和E ′ = ( Γ ′ , ι ′ , π ′ ) \mathscr{E}'= (\Gamma ', \iota ', \pi ') E ′ = ( Γ ′ , ι ′ , π ′ ) 为τ \tau τ 扩展,并令σ \sigma σ (分别为σ ′ \sigma ' σ ′ )为映射π \pi π (分别为π ′ \pi ' π ′ )的截面。 我们用τ \tau τ 扩展E \mathscr{E} E 和E ′ \mathscr{E}' E ′ 的E E ′ = ( Γ ′ ′ , ι ′ ′ , π ′ ′ ) \mathscr{E} \mathscr{E}'= (\Gamma '', \iota '', \pi '') E E ′ = ( Γ ′′ , ι ′′ , π ′′ ) 乘积来表示。 We denote by [ γ , γ ′ ] [\gamma , \gamma '] [ γ , γ ′ ] the image in Γ ′ ′ \Gamma '' Γ ′′ of an element ( γ , γ ′ ) (\gamma , \gamma ') ( γ , γ ′ ) of Γ × G Γ ′ \Gamma \times_G\Gamma ' Γ × G Γ ′ by the surjective homomorphism from the remark of VIII, p. 293. 从G到Γ ′ ′ \Gamma '' Γ ′′ 的映射发送元素g g g 到[ σ ( g ) , σ ′ ( g ) ] [\sigma (g), \sigma '(g)] [ σ ( g ) , σ ′ ( g )] 是映射π ′ ′ \pi '' π ′′ 的截面σ ′ ′ \sigma '' σ ′′ 。 令g 1 g_1 g 1 和g 2 g_2 g 2 为G的元素。 我们有关系
ι ′ ′ ( c σ ′ ′ ( g 1 , g 2 ) ) = σ ′ ′ ( g 1 ) σ ′ ′ ( g 2 ) σ ′ ′ ( g 1 g 2 ) − 1
\iota ''(c_{\sigma''}(g_1, g_2)) =\sigma ''(g_1)\sigma ''(g_2)\sigma ''(g_1g_2)^{-1}
ι ′′ ( c σ ′′ ( g 1 , g 2 )) = σ ′′ ( g 1 ) σ ′′ ( g 2 ) σ ′′ ( g 1 g 2 ) − 1
= [ ι ( c σ ( g 1 , g 2 ) ) , ι ′ ( c σ ′ ( g 1 , g 2 ) ]
= [\iota (c_{\sigma}(g_1, g_2)), \iota '(c_{\sigma'}(g_1, g_2)]
= [ ι ( c σ ( g 1 , g 2 )) , ι ′ ( c σ ′ ( g 1 , g 2 )]
= ι ′ ′ ( c σ ( g 1 , g 2 ) c σ ′ ( g 1 , g 2 ) )
=\iota ''(c_{\sigma}(g_1, g_2)c_{\sigma'}(g_1, g_2))
= ι ′′ ( c σ ( g 1 , g 2 ) c σ ′ ( g 1 , g 2 ))
因此我们有c σ ′ ′ ( g 1 , g 2 ) = c σ ( g 1 , g 2 ) c σ ′ ( g 1 , g 2 ) c_{\sigma''}(g_1, g_2) =c_{\sigma}(g_1, g_2)c_{\sigma'}(g_1, g_2) c σ ′′ ( g 1 , g 2 ) = c σ ( g 1 , g 2 ) c σ ′ ( g 1 , g 2 ) 。
让我们证明映射 θ 是单射的。令E = ( Γ , ι , π ) \mathscr{E}= (\Gamma , \iota , \pi ) E = ( Γ , ι , π ) 为τ \tau τ 扩展,并令σ \sigma σ 为映射π \pi π 的截面,这样H 2 ( G , F ) H^2(G,F) H 2 ( G , F ) 中c σ c_{\sigma} c σ 的像是微不足道的。存在映射 a : G → F a: G\rightarrow F a : G → F 使得
c σ ( g 1 , g 2 ) = ( g 1 a ( g 2 ) ) a ( g 1 g 2 ) − 1 a ( g 1 )
c_{\sigma}(g_1, g_2) = (^{g_1}a(g_2))a(g_1g_2)^{-1}a(g_1)
c σ ( g 1 , g 2 ) = ( g 1 a ( g 2 )) a ( g 1 g 2 ) − 1 a ( g 1 )
对于所有g 1 , g 2 ∈ G g_1, g_2\in G g 1 , g 2 ∈ G 。然后我们定义 σ ′ : G → Γ \sigma ': G\rightarrow \Gamma σ ′ : G → Γ
σ ′ ( g ) = ι ( a ( g ) − 1 ) σ ( g )
\sigma '(g) =\iota (a(g)^{-1})\sigma (g)
σ ′ ( g ) = ι ( a ( g ) − 1 ) σ ( g )
对于g ∈ G g\in G g ∈ G 。利用(11),我们得到c σ ′ c_{\sigma'} c σ ′ 是常数,值为1;因而,σ ′ \sigma ' σ ′ 是群同态,这证明τ \tau τ 扩展E \mathscr{E} E 是半平凡的(I, §6, No. 1,p. 67,命题4)。
让我们证明映射 θ 是满射。设c c c 为Z 2 ( G , F ) Z^2(G,F) Z 2 ( G , F ) 的元素。我们赋予集合 Γ = F × G \Gamma = F\times G Γ = F × G 律或合成: (12) ( f 1 , g 1 ) ( f 2 , g 2 ) = ( f 1 ( g 1 f 2 ) c ( g 1 , g 2 ) , g 1 g 2 ) (f_1, g_1)(f_2, g_2) =(f_1(^{g_1}f_2)c(g_1, g_2), g_1g_2) ( f 1 , g 1 ) ( f 2 , g 2 ) = ( f 1 ( g 1 f 2 ) c ( g 1 , g 2 ) , g 1 g 2 )
对于所有 f 1 , f 2 ∈ F f_1, f_2\in F f 1 , f 2 ∈ F 和 g 1 , g 2 ∈ G g_1, g_2\in G g 1 , g 2 ∈ G 。我们有关系
( f 1 , g 1 ) ( ( f 2 , g 2 ) ( f 3 , g 3 ) ) = ( f 1 , g 1 ) ( f 2 ( g 2 f 3 ) c ( g 2 , g 3 ) , g 2 g 3 )
(f_1, g_1) ((f_2, g_2)(f_3, g_3)) = (f_1, g_1)(f_2(^{g_2}f_3)c(g_2, g_3), g_2g_3)
( f 1 , g 1 ) (( f 2 , g 2 ) ( f 3 , g 3 )) = ( f 1 , g 1 ) ( f 2 ( g 2 f 3 ) c ( g 2 , g 3 ) , g 2 g 3 )
= ( f 1 ( g 1 f 2 ) ( g 1 g 2 f 3 ) ( g 1 c ( g 2 , g 3 ) ) c ( g 1 , g 2 g 3 ) , g 1 g 2 g 3 )
=(f_1(^{g_1}f_2)(^{g_1g_2}f_3)(^{g_1}c(g_2, g_3))c(g_1, g_2g_3), g_1g_2g_3)
= ( f 1 ( g 1 f 2 ) ( g 1 g 2 f 3 ) ( g 1 c ( g 2 , g 3 )) c ( g 1 , g 2 g 3 ) , g 1 g 2 g 3 )
和
( ( f 1 , g 1 ) ( f 2 , g 2 ) ) ( f 3 , g 3 ) = ( f 1 ( g 1 f 2 ) c ( g 1 , g 2 ) , g 1 g 2 ) ( f 3 , g 3 )
((f_1, g_1)(f_2, g_2)) (f_3, g_3) =(f_1(^{g_1}f_2)c(g_1, g_2), g_1g_2)(f_3, g_3)
(( f 1 , g 1 ) ( f 2 , g 2 )) ( f 3 , g 3 ) = ( f 1 ( g 1 f 2 ) c ( g 1 , g 2 ) , g 1 g 2 ) ( f 3 , g 3 )
= ( f 1 ( g 1 f 2 ) ( g 1 g 2 f 3 ) c ( g 1 , g 2 ) c ( g 1 g 2 , g 3 ) , g 1 g 2 g 3 )
=(f_1(^{g_1}f_2)(^{g_1g_2}f_3)c(g_1, g_2)c(g_1g_2, g_3), g_1g_2g_3)
= ( f 1 ( g 1 f 2 ) ( g 1 g 2 f 3 ) c ( g 1 , g 2 ) c ( g 1 g 2 , g 3 ) , g 1 g 2 g 3 )
对于所有 f 1 , f 2 , f 3 ∈ F f_1, f_2, f_3\in F f 1 , f 2 , f 3 ∈ F 和 g 1 , g 2 , g 3 ∈ G g_1,g_2, g_3\in G g 1 , g 2 , g 3 ∈ G 。由此可见,律是结合律,因为 c c c 是 2-余循环。对于每个 ( f , g ) ∈ Γ (f, g)\in \Gamma ( f , g ) ∈ Γ ,我们有
( f , g ) ( c ( e , e ) − 1 , e ) = ( f ( g c ( e , e ) − 1 ) c ( g , e ) , g )
(f, g)(c(e, e)^{-1}, e) = (f(^gc(e, e)^{-1})c(g, e), g)
( f , g ) ( c ( e , e ) − 1 , e ) = ( f ( g c ( e , e ) − 1 ) c ( g , e ) , g )
现在,从 2-cocycle 的定义可以得出 c ( g , e ) = g c ( e , e ) c(g, e) =^gc(e, e) c ( g , e ) = g c ( e , e ) ,从中我们可以推导出 ( f , g ) ( c ( e , e ) − 1 , e ) = ( f , g ) (f, g)(c(e, e)^{-1}, e) = (f, g) ( f , g ) ( c ( e , e ) − 1 , e ) = ( f , g ) 。我们同样证明
( c ( e , e ) − 1 , e ) ( f , g ) = ( f c ( e , e ) − 1 c ( e , g ) , g ) = ( f , g )
(c(e, e)^{-1}, e)(f, g) = (f c(e, e)^{-1}c(e, g), g) = (f, g)
( c ( e , e ) − 1 , e ) ( f , g ) = ( f c ( e , e ) − 1 c ( e , g ) , g ) = ( f , g )
因而,由 (12) 定义的合成的律有单位元素 ( c ( e , e ) − 1 , e ) (c(e, e)^{-1}, e) ( c ( e , e ) − 1 , e ) ,并且 Γ 的每个元素 ( f , g ) (f, g) ( f , g ) 都是可逆的,有逆
( g − 1 ( f − 1 c ( e , e ) − 1 c ( g , g − 1 ) − 1 ) , g − 1 )
(^{g^{-1}}(f^{-1}c(e, e)^{-1}c(g, g^{-1})^{-1}), g^{-1})
( g − 1 ( f − 1 c ( e , e ) − 1 c ( g , g − 1 ) − 1 ) , g − 1 )
所以我们赋予 Γ 群结构。让我们用ι : F → G \iota : F\rightarrow G ι : F → G 映射表示将f f f 发送到( c ( e , e ) − 1 f , e ) (c(e, e)^{-1}f, e) ( c ( e , e ) − 1 f , e ) ,用π : Γ → G \pi : \Gamma \rightarrow G π : Γ → G 表示第二个投影,并用σ \sigma σ 映射g ↦ ( 1 , g ) g\mapsto (1, g) g ↦ ( 1 , g ) 表示。 映射ι \iota ι 和π \pi π 是群同态,所以三元组E = ( Γ , ι , π ) \mathscr{E}= (\Gamma , \iota , \pi ) E = ( Γ , ι , π ) 是τ \tau τ 扩展,σ \sigma σ 是映射π \pi π 的截面,以及相关的循环c σ c_{\sigma} c σ 等于 c c c 因为
σ ( g 1 ) σ ( g 2 ) σ ( g 1 g 2 ) − 1 = ( 1 , g 1 ) ( 1 , g 2 ) ( 1 , g 1 g 2 ) − 1 = ( c ( g 1 , g 2 ) , g 1 g 2 ) ( 1 , g 1 g 2 ) − 1
\sigma (g_1)\sigma (g_2)\sigma (g_1g_2)^{-1}= (1, g_1)(1, g_2)(1, g_1g_2)^{-1}= (c(g_1, g_2), g_1g_2)(1, g_1g_2)^{-1}
σ ( g 1 ) σ ( g 2 ) σ ( g 1 g 2 ) − 1 = ( 1 , g 1 ) ( 1 , g 2 ) ( 1 , g 1 g 2 ) − 1 = ( c ( g 1 , g 2 ) , g 1 g 2 ) ( 1 , g 1 g 2 ) − 1
= ( c ( g 1 , g 2 ) c ( e , g 1 g 2 ) − 1 , e ) = ( c ( e , e ) − 1 c ( g 1 , g 2 ) , e )
= (c(g_1, g_2)c(e, g_1g_2)^{-1}, e) = (c(e, e)^{-1}c(g_1, g_2), e)
= ( c ( g 1 , g 2 ) c ( e , g 1 g 2 ) − 1 , e ) = ( c ( e , e ) − 1 c ( g 1 , g 2 ) , e )
g 1 , g 2 ∈ G g_1, g_2\in G g 1 , g 2 ∈ G 。
6. 限制与余限制
令G和G ′ G' G ′ 为群,F为阿贝尔的群,τ \tau τ 为从G到F的自同构群的同态。令u : G ′ → G u: G'\rightarrow G u : G ′ → G 为群同态。我们写τ ′ = τ ∘ u \tau '=\tau \circ u τ ′ = τ ∘ u 。
如果ψ : G × G → F \psi : G\times G\rightarrow F ψ : G × G → F 是G的2-余循环,值在F中,则( g 1 , g 2 ) ↦ ψ ( u ( g 1 ) , u ( g 2 ) ) (g_1, g_2)\mapsto \psi (u(g_1), u(g_2)) ( g 1 , g 2 ) ↦ ψ ( u ( g 1 ) , u ( g 2 )) 给出的从G ′ × G ′ G'\times G' G ′ × G ′ 到F的映射ψ ∘ ( u × u ) \psi \circ (u\times u) ψ ∘ ( u × u ) 是G ′ G' G ′ 的2-余循环,值在F中,并且映射ψ ↦ ψ ∘ ( u × u ) \psi \mapsto \psi \circ (u\times u) ψ ↦ ψ ∘ ( u × u ) 从Z 2 ( G , F ) Z^2(G,F) Z 2 ( G , F ) 到Z 2 ( G ′ , F ) Z^2(G',F) Z 2 ( G ′ , F ) 诱导群同态u ∗ : H 2 ( G , F ) → H 2 ( G ′ , F ) u^*: H^2(G,F)\rightarrow H^2(G',F) u ∗ : H 2 ( G , F ) → H 2 ( G ′ , F ) 。对于任意 λ ∈ H 2 ( G , F ) \lambda \in H^2(G,F) λ ∈ H 2 ( G , F ) ,元素 u ∗ ( λ ) u^*(\lambda ) u ∗ ( λ ) 被 u u u 称为 λ \lambda λ 的逆像。当G ′ G' G ′ 是G的子群且u : G ′ → G u: G'\rightarrow G u : G ′ → G 是典范嵌入时,从G到G ′ G' G ′ ,同态u ∗ u^* u ∗ 称为限制同态;我们用 ResG ′ G ^G_{G'} G ′ G 表示它。当G是G ′ G' G ′ 的商且u : G ′ → G u: G'\rightarrow G u : G ′ → G 是典范满射时,从G到G ′ G' G ′ ,同态u ∗ u^* u ∗ 称为膨胀同态。
例τ ( G , F ) u ∗ _{\tau}(G,F)^{u^*} τ ( G , F ) u ∗ // 例τ ( G ′ , F ) _{\tau}(G',F) τ ( G ′ , F )
Θ τ Θ τ ′ \Theta_{\tau}\Theta_{\tau'} Θ τ Θ τ ′
H 2 ( G , F ) u ∗ H_2(G,F)^{u^*} H 2 ( G , F ) u ∗ // H 2 ( G ′ , F ) H_2(G',F) H 2 ( G ′ , F ) 。
令 H 为有限指标的 G 的子群。令s s s 为从G到H \ G H\backslash G H \ G 的典范满射中的截面。我们用乘法来表示由 G 的右作用在 H \ G H\backslash G H \ G 上引起的 G 的 ( g , x ) ↦ x ⋅ g (g, x)\mapsto x\cdot g ( g , x ) ↦ x ⋅ g 右作用。 注对于每个 x ∈ H \ G x\in H\backslash G x ∈ H \ G 和 g ∈ G g\in G g ∈ G ,元素 s ( x ) g s ( x ⋅ g ) − 1 s(x)gs(x\cdot g)^{-1} s ( x ) g s ( x ⋅ g ) − 1 属于到 H。对于任何映射 c : H × H → F c: H\times H\rightarrow F c : H × H → F ,我们因此可以定义映射 c ~ s : G × G → F \widetilde{c}_s: G\times G\rightarrow F c s : G × G → F 关系
c ~ s ( g 1 , g 2 ) = ∏ x ∈ H \ G s ( x ) − 1 c ( s ( x ) g 1 s ( x ⋅ g 1 ) − 1 , s ( x ⋅ g 1 ) g 2 s ( x ⋅ g 1 g 2 ) − 1 )
\widetilde{c}_s(g_1, g_2) =\prod_{x\in H\backslash G}^{s(x)^{-1}}c(s(x)g_1s(x\cdot g_1)^{-1}, s(x\cdot g_1)g_2s(x\cdot g_1g_2)^{-1})
c s ( g 1 , g 2 ) = x ∈ H \ G ∏ s ( x ) − 1 c ( s ( x ) g 1 s ( x ⋅ g 1 ) − 1 , s ( x ⋅ g 1 ) g 2 s ( x ⋅ g 1 g 2 ) − 1 )
g 1 , g 2 ∈ G g_1,g_2\in G g 1 , g 2 ∈ G 。从F H × H F^{H\times H} F H × H 到F G × G F^{G\times G} F G × G ,映射c ↦ c ~ s c\mapsto \widetilde{c}_s c ↦ c s 是群同态。
如果c : H × H → F c: H\times H\rightarrow F c : H × H → F 是H的2-共环,值在F中,则c ~ s \widetilde{c}_s c s 是G的2-共环,值在F中。
令g 1 , g 2 g_1,g_2 g 1 , g 2 和g 3 g_3 g 3 为G的元素。对于每个i ∈ { 1 , 2 , 3 } i\in \{1,2,3\} i ∈ { 1 , 2 , 3 } ,我们通过关系定义映射h i : H \ G → H h_i: H\backslash G\rightarrow H h i : H \ G → H
h i ( x ) = s ( x ⋅ g 1 ⋯ g i − 1 ) g i s ( x ⋅ g 1 ⋯ g i ) − 1
h_i(x) =s(x\cdot g_1\cdots g_{i-1})g_is(x\cdot g_1\cdots g_i)^{-1}
h i ( x ) = s ( x ⋅ g 1 ⋯ g i − 1 ) g i s ( x ⋅ g 1 ⋯ g i ) − 1
x ∈ H \ G x\in H\backslash G x ∈ H \ G 。 注那个
h 1 ( x ) h 2 ( x ) = s ( x ) g 1 g 2 s ( x ⋅ g 1 g 2 ) − 1
h_1(x)h_2(x) =s(x)g_1g_2s(x\cdot g_1g_2)^{-1}
h 1 ( x ) h 2 ( x ) = s ( x ) g 1 g 2 s ( x ⋅ g 1 g 2 ) − 1
h 2 ( x ) h 3 ( x ) = s ( x ⋅ g 1 ) g 2 g 3 s ( x ⋅ g 1 g 2 g 3 ) − 1
h_2(x)h_3(x) =s(x\cdot g_1)g_2g_3s(x\cdot g_1g_2g_3)^{-1}
h 2 ( x ) h 3 ( x ) = s ( x ⋅ g 1 ) g 2 g 3 s ( x ⋅ g 1 g 2 g 3 ) − 1
x ∈ H \ G x\in H\backslash G x ∈ H \ G 。那么我们就有关系
g 1 c ~ s ( g 2 , g 3 ) c ~ s ( g 1 g 2 , g 3 ) − 1 c ~ s ( g 1 , g 2 g 3 ) c ~ s ( g 1 , g 2 ) − 1
^{g_1}\widetilde{c}_s(g_2, g_3)\widetilde{c}_s(g_1g_2, g_3)^{-1}\widetilde{c}_s(g_1, g_2g_3)\widetilde{c}_s(g_1, g_2)^{-1}
g 1 c s ( g 2 , g 3 ) c s ( g 1 g 2 , g 3 ) − 1 c s ( g 1 , g 2 g 3 ) c s ( g 1 , g 2 ) − 1
= ∏ x ∈ H \ G g 1 s ( x ) − 1 c ( s ( x ) g 2 s ( x ⋅ g 2 ) − 1 , s ( x ⋅ g 2 ) g 3 s ( x ⋅ g 2 g 3 ) − 1 )
=\prod_{x\in H\backslash G}^{g_1s(x)^{-1}}c(s(x)g_2s(x\cdot g_2)^{-1}, s(x\cdot g_2)g_3s(x\cdot g_2g_3)^{-1})
= x ∈ H \ G ∏ g 1 s ( x ) − 1 c ( s ( x ) g 2 s ( x ⋅ g 2 ) − 1 , s ( x ⋅ g 2 ) g 3 s ( x ⋅ g 2 g 3 ) − 1 )
× ∏ x ∈ H \ G s ( x ) − 1 ( c ( h 1 ( x ) h 2 ( x ) , h 3 ( x ) ) − 1
\times \prod_{x\in H\backslash G}^{s(x)^{-1}}(c(h_1(x)h_2(x), h_3(x))^{-1}
× x ∈ H \ G ∏ s ( x ) − 1 ( c ( h 1 ( x ) h 2 ( x ) , h 3 ( x ) ) − 1
× c ( h 1 ( x ) , h 2 ( x ) h 3 ( x ) ) c ( h 1 ( x ) , h 2 ( x ) ) − 1 )
\times c(h_1(x), h_2(x)h_3(x))c(h_1(x), h_2(x))^{-1})
× c ( h 1 ( x ) , h 2 ( x ) h 3 ( x )) c ( h 1 ( x ) , h 2 ( x ) ) − 1 )
= ∏ x ∈ H \ G s ( x ⋅ g 1 − 1 ) − 1 h 1 ( x ⋅ g 1 − 1 ) c ( h 2 ( x ⋅ g 1 − 1 ) , h 3 ( x ⋅ g 1 − 1 ) )
=\prod_{x\in H\backslash G}^{s(x\cdot g_1^{-1})^{-1}h_1(x\cdot g^{-1}_1)}c(h_2(x\cdot g_1^{-1}), h_3(x\cdot g_1^{-1}))
= x ∈ H \ G ∏ s ( x ⋅ g 1 − 1 ) − 1 h 1 ( x ⋅ g 1 − 1 ) c ( h 2 ( x ⋅ g 1 − 1 ) , h 3 ( x ⋅ g 1 − 1 ))
× ∏ x ∈ H \ G s ( x ) − 1 h 1 ( x ) c ( h 2 ( x ) , h 3 ( x ) ) − 1
\times \prod_{x\in H\backslash G}^{s(x)^{-1}h_1(x)}c(h_2(x), h_3(x))^{-1}
× x ∈ H \ G ∏ s ( x ) − 1 h 1 ( x ) c ( h 2 ( x ) , h 3 ( x ) ) − 1
其中第二个等式由 c c c 是 2-cocycle 得出。
如果c c c 是2-共边界,那么c ~ s \widetilde{c}_s c s 也是2-共边界。
令t : H → F t: H\rightarrow F t : H → F 为映射,使得c = ∂ t c=\partial t c = ∂ t 。令 t ~ s : G → F \widetilde{t}_s: G\rightarrow F t s : G → F 为映射定义为
t ~ s ( g ) = ∏ x ∈ H \ G s ( x ) − 1 t ( s ( x ) g s ( x ⋅ g ) − 1 )
\widetilde{t}_s(g) =\prod_{x\in H\backslash G}^{s(x)^{-1}}t(s(x)gs(x\cdot g)^{-1})
t s ( g ) = x ∈ H \ G ∏ s ( x ) − 1 t ( s ( x ) g s ( x ⋅ g ) − 1 )
g ∈ G g\in G g ∈ G 。只需证明c ~ s = ∂ t ~ s \widetilde{c}_s=\partial \widetilde{t}_s c s = ∂ t s ,由关系c ~ s ( g 1 , g 2 ) = ∏ x ∈ H \ G s ( x ) − 1 s ( x ) g 1 s ( x ⋅ g 1 ) − 1 t ( s ( x ⋅ g 1 ) g 2 s ( x ⋅ g 1 g 2 ) − 1 ) \widetilde{c}_s(g_1, g_2) =\prod_{x\in H\backslash G}^{s(x)^{-1}s(x)g_1s(x\cdot g_1)^{-1}}t(s(x\cdot g_1)g_2s(x\cdot g_1g_2)^{-1}) c s ( g 1 , g 2 ) = ∏ x ∈ H \ G s ( x ) − 1 s ( x ) g 1 s ( x ⋅ g 1 ) − 1 t ( s ( x ⋅ g 1 ) g 2 s ( x ⋅ g 1 g 2 ) − 1 ) 推出
× ∏ x ∈ H \ G s ( x ) − 1 ( t ( s ( x ) g 1 g 2 s ( x ⋅ g 1 g 2 ) − 1 ) − 1 t ( s ( x ) g 1 s ( x ⋅ g 1 ) − 1 ) )
\times \prod_{x\in H\backslash G}^{s(x)^{-1}}(t(s(x)g_1g_2s(x\cdot g_1g_2)^{-1})^{-1}t(s(x)g_1s(x\cdot g_1)^{-1}))
× x ∈ H \ G ∏ s ( x ) − 1 ( t ( s ( x ) g 1 g 2 s ( x ⋅ g 1 g 2 ) − 1 ) − 1 t ( s ( x ) g 1 s ( x ⋅ g 1 ) − 1 ))
= ∂ t ~ s ( g 1 , g 2 )
=\partial \widetilde{t}_s(g_1, g_2)
= ∂ t s ( g 1 , g 2 )
g 1 , g 2 ∈ G g_1, g_2\in G g 1 , g 2 ∈ G 。
令 c c c 为 H 的 2-余循环,值在 F 中。群 H 2 ( G , F ) H^2(G,F) H 2 ( G , F ) 中c ~ s \widetilde{c}_s c s 的像不依赖于截面 s s s 的选择。
引用了 1 引用了 § 16. 。 布劳尔群中的其他描述
令s ′ s' s ′ 为从G到H \ G H\backslash G H \ G 的典范满射中的截面。令 h : H \ G → H h: H\backslash G\rightarrow H h : H \ G → H 为映射,其特征为关系
s ′ ( x ) = h ( x ) s ( x )
s'(x) =h(x)s(x)
s ′ ( x ) = h ( x ) s ( x )
x ∈ H \ G x\in H\backslash G x ∈ H \ G 。 2-cocycle c ~ s ′ \widetilde{c}_{s'} c s ′ 则由关系给出
c ~ s ′ ( g 1 , g 2 )
\widetilde{c}_{s'}(g_1, g_2)
c s ′ ( g 1 , g 2 )
= ∏ x ∈ H \ G s ( x ) − 1 h ( x ) − 1 c ( h ( x ) s ( x ) g 1 s ′ ( x ⋅ g 1 ) − 1 , s ′ ( x ⋅ g 1 ) g 2 s ′ ( x ⋅ g 1 g 2 ) − 1 )
=\prod_{x\in H\backslash G}^{s(x)^{-1}h(x)^{-1}}c(h(x)s(x)g_1s'(x\cdot g_1)^{-1}, s'(x\cdot g_1)g_2s'(x\cdot g_1g_2)^{-1})
= x ∈ H \ G ∏ s ( x ) − 1 h ( x ) − 1 c ( h ( x ) s ( x ) g 1 s ′ ( x ⋅ g 1 ) − 1 , s ′ ( x ⋅ g 1 ) g 2 s ′ ( x ⋅ g 1 g 2 ) − 1 )
= ∏ x ∈ H \ G s ( x ) − 1 c ( s ( x ) g 1 s ( x ⋅ g 1 ) − 1 h ( x ⋅ g 1 ) − 1 , h ( x ⋅ g 1 ) s ( x ⋅ g 1 ) g 2 s ′ ( x ⋅ g 1 g 2 ) − 1 )
=\prod_{x\in H\backslash G}^{s(x)^{-1}}c(s(x)g_1s(x\cdot g_1)^{-1}h(x\cdot g_1)^{-1}, h(x\cdot g_1)s(x\cdot g_1)g_2s'(x\cdot g_1g_2)^{-1})
= x ∈ H \ G ∏ s ( x ) − 1 c ( s ( x ) g 1 s ( x ⋅ g 1 ) − 1 h ( x ⋅ g 1 ) − 1 , h ( x ⋅ g 1 ) s ( x ⋅ g 1 ) g 2 s ′ ( x ⋅ g 1 g 2 ) − 1 )
s ( x ) − 1 ( − 1 ′ ′ − 1 − 1 s(x)^{-1}(-1''-1-1 s ( x ) − 1 ( − 1 ′′ − 1 − 1
× ∏ x ∈ H \ G c ( h ( x ) , s ( x ) g 1 g 2 s ( x ⋅ g 1 g 2 ) )
\times \prod_{x\in H\backslash G}c(h(x), s(x)g_1g_2s(x\cdot g_1g_2))
× x ∈ H \ G ∏ c ( h ( x ) , s ( x ) g 1 g 2 s ( x ⋅ g 1 g 2 ))
× c ( h ( x ) − 1 , s ′ ( x ) g 1 s ′ ( x ⋅ g 1 ) − 1 ) )
\times c(h(x)^{-1}, s'(x)g_1s'(x\cdot g_1)^{-1}))
× c ( h ( x ) − 1 , s ′ ( x ) g 1 s ′ ( x ⋅ g 1 ) − 1 ))
= ∏ x ∈ H \ G g 1 s ( x ⋅ g 1 ) − 1 c ( h ( x ⋅ g 1 ) − 1 , h ( x ⋅ g 1 ) s ( x ⋅ g 1 ) g 2 s ′ ( x ⋅ g 1 g 2 ) − 1 ) =\prod_{x\in H\backslash G}^{g_1s(x\cdot g_1)^{-1}}c(h(x\cdot g_1)^{-1}, h(x\cdot g_1)s(x\cdot g_1)g_2s'(x\cdot g_1g_2)^{-1}) = ∏ x ∈ H \ G g 1 s ( x ⋅ g 1 ) − 1 c ( h ( x ⋅ g 1 ) − 1 , h ( x ⋅ g 1 ) s ( x ⋅ g 1 ) g 2 s ′ ( x ⋅ g 1 g 2 ) − 1 )
× ∏ x ∈ H \ G s ( x ) − 1 c ( s ( x ) g 1 s ( x ⋅ g 1 ) − 1 , s ( x ⋅ g 1 ) g 2 s ′ ( x ⋅ g 1 g 2 ) − 1 )
\times \prod_{x\in H\backslash G}^{s(x)^{-1}}c(s(x)g_1s(x\cdot g_1)^{-1}, s(x\cdot g_1)g_2s'(x\cdot g_1g_2)^{-1})
× x ∈ H \ G ∏ s ( x ) − 1 c ( s ( x ) g 1 s ( x ⋅ g 1 ) − 1 , s ( x ⋅ g 1 ) g 2 s ′ ( x ⋅ g 1 g 2 ) − 1 )
s ( x ) − 1 − 1 − 1 − 1 s(x)^{-1}-1-1-1 s ( x ) − 1 − 1 − 1 − 1
× ∏ x ∈ H \ G c ( s ( x ) g 1 s ( x ⋅ g 1 ) , h ( x ⋅ g 1 ) ) \times \prod_{x\in H\backslash G}c(s(x)g_1s(x\cdot g_1), h(x\cdot g_1)) × ∏ x ∈ H \ G c ( s ( x ) g 1 s ( x ⋅ g 1 ) , h ( x ⋅ g 1 ))
× ∏ x ∈ H \ G s ( x ) − 1 ( c ( h ( x ) − 1 , s ′ ( x ) g 1 g 2 s ′ ( x ⋅ g 1 g 2 ) − 1 ) − 1
\times \prod_{x\in H\backslash G}^{s(x)^{-1}}(c(h(x)^{-1}, s'(x)g_1g_2s'(x\cdot g_1g_2)^{-1})^{-1}
× x ∈ H \ G ∏ s ( x ) − 1 ( c ( h ( x ) − 1 , s ′ ( x ) g 1 g 2 s ′ ( x ⋅ g 1 g 2 ) − 1 ) − 1
× c ( h ( x ) − 1 , s ′ ( x ) g 1 s ′ ( x ⋅ g 1 ) − 1 ) )
\times c(h(x)^{-1}, s'(x)g_1s'(x\cdot g_1)^{-1}))
× c ( h ( x ) − 1 , s ′ ( x ) g 1 s ′ ( x ⋅ g 1 ) − 1 ))
= ∏ x ∈ H \ G s ( x ) − 1 c ( s ( x ) g 1 s ( x ⋅ g 1 ) − 1 , s ( x ⋅ g 1 ) g 2 s ′ ( x ⋅ g 1 g 2 ) − 1 ) =\prod_{x\in H\backslash G}^{s(x)^{-1}}c(s(x)g_1s(x\cdot g_1)^{-1}, s(x\cdot g_1)g_2s'(x\cdot g_1g_2)^{-1}) = ∏ x ∈ H \ G s ( x ) − 1 c ( s ( x ) g 1 s ( x ⋅ g 1 ) − 1 , s ( x ⋅ g 1 ) g 2 s ′ ( x ⋅ g 1 g 2 ) − 1 )
s ( x ) − 1 − 1 − 1 − 1 s(x)^{-1}-1-1-1 s ( x ) − 1 − 1 − 1 − 1
× ∏ x ∈ H \ G c ( s ( x ) g 1 s ( x ⋅ g 1 ) , h ( x ⋅ g 1 ) ) \times \prod_{x\in H\backslash G}c(s(x)g_1s(x\cdot g_1), h(x\cdot g_1)) × ∏ x ∈ H \ G c ( s ( x ) g 1 s ( x ⋅ g 1 ) , h ( x ⋅ g 1 )) × ∏ x ∈ H \ G g 1 s ( x ) − 1 c ( h ( x ) − 1 , h ( x ) s ( x ) g 2 s ′ ( x ⋅ g 2 ) − 1 ) \times \prod_{x\in H\backslash G}^{g_1s(x)^{-1}}c(h(x)^{-1}, h(x)s(x)g_2s'(x\cdot g_2)^{-1}) × ∏ x ∈ H \ G g 1 s ( x ) − 1 c ( h ( x ) − 1 , h ( x ) s ( x ) g 2 s ′ ( x ⋅ g 2 ) − 1 )
s ( x ) − 1 ( − 1 ′ ′ − 1 − 1 s(x)^{-1}(-1''-1-1 s ( x ) − 1 ( − 1 ′′ − 1 − 1
× ∏ x ∈ H \ G c ( h ( x ) , s ( x ) g 1 g 2 s ( x ⋅ g 1 g 2 ) )
\times \prod_{x\in H\backslash G}c(h(x), s(x)g_1g_2s(x\cdot g_1g_2))
× x ∈ H \ G ∏ c ( h ( x ) , s ( x ) g 1 g 2 s ( x ⋅ g 1 g 2 ))
× c ( h ( x ) − 1 , s ′ ( x ) g 1 s ′ ( x ⋅ g 1 ) − 1 ) )
\times c(h(x)^{-1}, s'(x)g_1s'(x\cdot g_1)^{-1}))
× c ( h ( x ) − 1 , s ′ ( x ) g 1 s ′ ( x ⋅ g 1 ) − 1 ))
对于所有g 1 , g 2 ∈ G g_1, g_2\in G g 1 , g 2 ∈ G 。第一个等式来自余循环关系(VIII,p. 295,公式(7))应用于元素
h ( x ) − 1 , h ( x ) s ( x ) g 1 s ′ ( x ⋅ g 1 ) − 1 h(x)^{-1},h(x)s(x)g_1s'(x\cdot g_1)^{-1} h ( x ) − 1 , h ( x ) s ( x ) g 1 s ′ ( x ⋅ g 1 ) − 1 和s ′ ( x ⋅ g 1 ) g 2 s ′ ( x ⋅ g 1 g 2 ) − 1 s'(x\cdot g_1)g_2s'(x\cdot g_1g_2)^{-1} s ′ ( x ⋅ g 1 ) g 2 s ′ ( x ⋅ g 1 g 2 ) − 1 ;
第二个是通过应用余循环关系到元素获得
s ( x ) g 1 s ( x ⋅ g 1 ) − 1 , h ( x ⋅ g 1 ) − 1 s(x)g_1s(x\cdot g_1)^{-1},h(x\cdot g_1)^{-1} s ( x ) g 1 s ( x ⋅ g 1 ) − 1 , h ( x ⋅ g 1 ) − 1 、h ( x ⋅ g 1 ) s ( x ⋅ g 1 ) g 2 s ′ ( x ⋅ g 1 g 2 ) − 1 h(x\cdot g_1)s(x\cdot g_1)g_2s'(x\cdot g_1g_2)^{-1} h ( x ⋅ g 1 ) s ( x ⋅ g 1 ) g 2 s ′ ( x ⋅ g 1 g 2 ) − 1 ;最后一个简单地使用了映射x ↦ x ⋅ g 1 x\mapsto x\cdot g_1 x ↦ x ⋅ g 1 是H \ G H\backslash G H \ G 的置换这一事实。
获得的表达式对应的最后两行为 2-coboundary。我们发现c ~ s ′ \widetilde{c}_{s'} c s ′ 在H 2 ( G , F ) H^2(G,F) H 2 ( G , F ) 中具有与( g 1 , g 2 ) ∈ G 2 (g_1, g_2)\in G^2 ( g 1 , g 2 ) ∈ G 2 中的值由表达式给出的余循环相同的类
∏ x ∈ H \ G s ( x ) − 1 c ( s ( x ) g 1 s ( x ⋅ g 1 ) − 1 , s ( x ⋅ g 1 ) g 2 s ( x ⋅ g 1 g 2 ) − 1 h ( x ⋅ g 1 g 2 ) − 1 )
\prod_{x\in H\backslash G}^{s(x)^{-1}}c(s(x)g_1s(x\cdot g_1)^{-1}, s(x\cdot g_1)g_2s(x\cdot g_1g_2)^{-1}h(x\cdot g_1g_2)^{-1})
x ∈ H \ G ∏ s ( x ) − 1 c ( s ( x ) g 1 s ( x ⋅ g 1 ) − 1 , s ( x ⋅ g 1 ) g 2 s ( x ⋅ g 1 g 2 ) − 1 h ( x ⋅ g 1 g 2 ) − 1 )
s ( x ) − 1 − 1 − 1 − 1 s(x)^{-1}-1-1-1 s ( x ) − 1 − 1 − 1 − 1
× ∏ x ∈ H \ G c ( s ( x ) g 1 s ( x ⋅ g 1 ) , h ( x ⋅ g 1 ) )
\times \prod_{x\in H\backslash G}c(s(x)g_1s(x\cdot g_1), h(x\cdot g_1))
× x ∈ H \ G ∏ c ( s ( x ) g 1 s ( x ⋅ g 1 ) , h ( x ⋅ g 1 ))
= ∏ x ∈ H \ G g 1 s ( x ⋅ g 1 ) − 1 c ( s ( x ⋅ g 1 ) g 2 s ( x ⋅ g 1 g 2 ) − 1 , h ( x ⋅ g 1 g 2 ) − 1 ) − 1 =\prod_{x\in H\backslash G}^{g_1s(x\cdot g_1)^{-1}}c(s(x\cdot g_1)g_2s(x\cdot g_1g_2)^{-1}, h(x\cdot g_1g_2)^{-1})^{-1} = ∏ x ∈ H \ G g 1 s ( x ⋅ g 1 ) − 1 c ( s ( x ⋅ g 1 ) g 2 s ( x ⋅ g 1 g 2 ) − 1 , h ( x ⋅ g 1 g 2 ) − 1 ) − 1
× ∏ x ∈ H \ G s ( x ) − 1 c ( s ( x ) g 1 s ( x ⋅ g 1 ) − 1 , s ( x ⋅ g 1 ) g 2 s ( x ⋅ g 1 g 2 ) − 1 )
\times \prod_{x\in H\backslash G}^{s(x)^{-1}}c(s(x)g_1s(x\cdot g_1)^{-1}, s(x\cdot g_1)g_2s(x\cdot g_1g_2)^{-1})
× x ∈ H \ G ∏ s ( x ) − 1 c ( s ( x ) g 1 s ( x ⋅ g 1 ) − 1 , s ( x ⋅ g 1 ) g 2 s ( x ⋅ g 1 g 2 ) − 1 )
× ∏ x ∈ H \ G s ( x ) − 1 ( c ( s ( x ) g 1 g 2 s ( x ⋅ g 1 g 2 ) − 1 , h ( x ⋅ g 1 g 2 ) − 1 )
\times \prod_{x\in H\backslash G}^{s(x)^{-1}}(c(s(x)g_1g_2s(x\cdot g_1g_2)^{-1}, h(x\cdot g_1g_2)^{-1})
× x ∈ H \ G ∏ s ( x ) − 1 ( c ( s ( x ) g 1 g 2 s ( x ⋅ g 1 g 2 ) − 1 , h ( x ⋅ g 1 g 2 ) − 1 )
− 1 − 1 − 1 ) -1-1-1) − 1 − 1 − 1 )
× c ( s ( x ) g 1 s ( x ⋅ g 1 ) , h ( x ⋅ g 1 ) ) \times c(s(x)g_1s(x\cdot g_1), h(x\cdot g_1)) × c ( s ( x ) g 1 s ( x ⋅ g 1 ) , h ( x ⋅ g 1 )) = ∏ x ∈ H \ G s ( x ) − 1 c ( s ( x ) g 1 s ( x ⋅ g 1 ) − 1 , s ( x ⋅ g 1 ) g 2 s ( x ⋅ g 1 g 2 ) − 1 ) =\prod_{x\in H\backslash G}^{s(x)^{-1}}c(s(x)g_1s(x\cdot g_1)^{-1}, s(x\cdot g_1)g_2s(x\cdot g_1g_2)^{-1}) = ∏ x ∈ H \ G s ( x ) − 1 c ( s ( x ) g 1 s ( x ⋅ g 1 ) − 1 , s ( x ⋅ g 1 ) g 2 s ( x ⋅ g 1 g 2 ) − 1 )
g s ( x ) − 1 − 1 − 1 − 1 gs(x)^{-1}-1-1-1 g s ( x ) − 1 − 1 − 1 − 1
× ∏ x ∈ H \ G 1 c ( s ( x ) g 2 s ( x ⋅ g 2 ) , h ( x ⋅ g 2 ) )
\times \prod_{x\in H\backslash G^1}c(s(x)g_2s(x\cdot g_2), h(x\cdot g_2))
× x ∈ H \ G 1 ∏ c ( s ( x ) g 2 s ( x ⋅ g 2 ) , h ( x ⋅ g 2 ))
× ∏ x ∈ H \ G s ( x ) − 1 ( c ( s ( x ) g 1 g 2 s ( x ⋅ g 1 g 2 ) − 1 , h ( x ⋅ g 1 g 2 ) − 1 )
\times \prod_{x\in H\backslash G}^{s(x)^{-1}}(c(s(x)g_1g_2s(x\cdot g_1g_2)^{-1}, h(x\cdot g_1g_2)^{-1})
× x ∈ H \ G ∏ s ( x ) − 1 ( c ( s ( x ) g 1 g 2 s ( x ⋅ g 1 g 2 ) − 1 , h ( x ⋅ g 1 g 2 ) − 1 )
× c ( s ( x ) g 1 s ( x ⋅ g 1 ) − 1 , h ( x ⋅ g 1 ) − 1 ) − 1 )
\times c(s(x)g_1s(x\cdot g_1)^{-1}, h(x\cdot g_1)^{-1})^{-1})
× c ( s ( x ) g 1 s ( x ⋅ g 1 ) − 1 , h ( x ⋅ g 1 ) − 1 ) − 1 )
其中第一个等式源自应用于元素的余循环关系
s ( x ) g 1 s ( x ⋅ g 1 ) − 1 , s ( x ⋅ g 1 ) g 2 s ( x ⋅ g 1 g 2 ) − 1 s(x)g_1s(x\cdot g_1)^{-1},s(x\cdot g_1)g_2s(x\cdot g_1g_2)^{-1} s ( x ) g 1 s ( x ⋅ g 1 ) − 1 , s ( x ⋅ g 1 ) g 2 s ( x ⋅ g 1 g 2 ) − 1 和h ( x ⋅ g 1 g 2 ) − 1 h(x\cdot g_1g_2)^{-1} h ( x ⋅ g 1 g 2 ) − 1 。
获得的表达式对应的最后两行为 2-coboundary。我们发现c ~ s ′ \widetilde{c}_{s'} c s ′ 重合与c ~ s \widetilde{c}_s c s 的类。
我们构造了从群H 2 ( H , F ) H^2(H,F) H 2 ( H , F ) 到群H 2 ( G , F ) H^2(G,F) H 2 ( G , F ) 的同态,我们将其称为从H到G的上限制同态,并用CorH G ^G_H H G 表示。
令 H 为有限指标的 G 的子群。 自同态 CorH G ∘ ^G_H\circ H G ∘ ResH G ^G_H H G 群 H 2 ( G , F ) H^2(G,F) H 2 ( G , F ) 重合与乘法 by 指标 (G : H)。
引用了 1 · 被以下引用 1 引用了 § 16. 。 布劳尔群中的其他描述
被以下引用 定理 6
令α \alpha α 为H 2 ( G , F ) H^2(G,F) H 2 ( G , F ) 的元素,并令c c c 为表示α \alpha α 的Z 2 ( G , F ) Z^2(G,F) Z 2 ( G , F ) 的元素。 元素 CorH G ∘ ^G_H\circ H G ∘ ResH G ( α ) ^G_H(\alpha ) H G ( α ) 是余循环的类,其 ( g 1 , g 2 ) ∈ G 2 (g_1, g_2)\in G^2 ( g 1 , g 2 ) ∈ G 2 中的值由表达式给出
∏ x ∈ H \ G s ( x ) − 1 c ( s ( x ) g 1 s ( x ⋅ g 1 ) − 1 , s ( x ⋅ g 1 ) g 2 s ( x ⋅ g 1 g 2 ) − 1 )
\prod_{x\in H\backslash G}^{s(x)^{-1}}c(s(x)g_1s(x\cdot g_1)^{-1}, s(x\cdot g_1)g_2s(x\cdot g_1g_2)^{-1})
x ∈ H \ G ∏ s ( x ) − 1 c ( s ( x ) g 1 s ( x ⋅ g 1 ) − 1 , s ( x ⋅ g 1 ) g 2 s ( x ⋅ g 1 g 2 ) − 1 )
= ∏ x ∈ H \ G c ( g 1 s ( x ⋅ g 1 ) − 1 , s ( x ⋅ g 1 ) g 2 s ( x ⋅ g 1 g 2 ) − 1 )
=\prod_{x\in H\backslash G}c(g_1s(x\cdot g_1)^{-1}, s(x\cdot g_1)g_2s(x\cdot g_1g_2)^{-1})
= x ∈ H \ G ∏ c ( g 1 s ( x ⋅ g 1 ) − 1 , s ( x ⋅ g 1 ) g 2 s ( x ⋅ g 1 g 2 ) − 1 )
× ∏ x ∈ H \ G ( c ( s ( x ) − 1 , s ( x ) g 1 g 2 s ( x ⋅ g 1 g 2 ) − 1 ) − 1 c ( s ( x ) − 1 , s ( x ) g 1 s ( x ⋅ g 1 ) − 1 ) )
\times \prod_{x\in H\backslash G}(c(s(x)^{-1}, s(x)g_1g_2s(x\cdot g_1g_2)^{-1})^{-1}c(s(x)^{-1}, s(x)g_1s(x\cdot g_1)^{-1}))
× x ∈ H \ G ∏ ( c ( s ( x ) − 1 , s ( x ) g 1 g 2 s ( x ⋅ g 1 g 2 ) − 1 ) − 1 c ( s ( x ) − 1 , s ( x ) g 1 s ( x ⋅ g 1 ) − 1 ))
= ∏ x ∈ H \ G g 1 c ( s ( x ⋅ g 1 ) − 1 , s ( x ⋅ g 1 ) g 2 s ( x ⋅ g 1 g 2 ) − 1 )
=\prod_{x\in H\backslash G}^{g_1}c(s(x\cdot g_1)^{-1}, s(x\cdot g_1)g_2s(x\cdot g_1g_2)^{-1})
= x ∈ H \ G ∏ g 1 c ( s ( x ⋅ g 1 ) − 1 , s ( x ⋅ g 1 ) g 2 s ( x ⋅ g 1 g 2 ) − 1 )
× ∏ x ∈ H \ G c ( g 1 , g 2 s ( x ⋅ g 1 g 2 ) − 1 ) c ( g 1 , s ( x ⋅ g 1 ) − 1 ) − 1
\times \prod_{x\in H\backslash G}c(g_1, g_2s(x\cdot g_1g_2)^{-1})c(g_1, s(x\cdot g_1)^{-1})^{-1}
× x ∈ H \ G ∏ c ( g 1 , g 2 s ( x ⋅ g 1 g 2 ) − 1 ) c ( g 1 , s ( x ⋅ g 1 ) − 1 ) − 1
× ∏ x ∈ H \ G ( c ( s ( x ) − 1 , s ( x ) g 1 g 2 s ( x ⋅ g 1 g 2 ) − 1 ) − 1 c ( s ( x ) − 1 , s ( x ) g 1 s ( x ⋅ g 1 ) − 1 ) )
\times \prod_{x\in H\backslash G}(c(s(x)^{-1}, s(x)g_1g_2s(x\cdot g_1g_2)^{-1})^{-1}c(s(x)^{-1}, s(x)g_1s(x\cdot g_1)^{-1}))
× x ∈ H \ G ∏ ( c ( s ( x ) − 1 , s ( x ) g 1 g 2 s ( x ⋅ g 1 g 2 ) − 1 ) − 1 c ( s ( x ) − 1 , s ( x ) g 1 s ( x ⋅ g 1 ) − 1 ))
= ∏ x ∈ H \ G c ( g 1 , g 2 s ( x ⋅ g 1 g 2 ) − 1 ) c ( g 1 , s ( x ⋅ g 1 ) − 1 ) − 1 =\prod_{x\in H\backslash G}c(g_1, g_2s(x\cdot g_1g_2)^{-1})c(g_1, s(x\cdot g_1)^{-1})^{-1} = ∏ x ∈ H \ G c ( g 1 , g 2 s ( x ⋅ g 1 g 2 ) − 1 ) c ( g 1 , s ( x ⋅ g 1 ) − 1 ) − 1
× ∏ x ∈ H \ G g 1 c ( s ( x ) − 1 , s ( x ) g 2 s ( x g 2 ) − 1 )
\times \prod_{x\in H\backslash G}^{g_1}c(s(x)^{-1}, s(x)g_2s(xg_2)^{-1})
× x ∈ H \ G ∏ g 1 c ( s ( x ) − 1 , s ( x ) g 2 s ( x g 2 ) − 1 )
× ∏ x ∈ H \ G ( c ( s ( x ) − 1 , s ( x ) g 1 g 2 s ( x ⋅ g 1 g 2 ) − 1 ) − 1 c ( s ( x ) − 1 , s ( x ) g 1 s ( x ⋅ g 1 ) − 1 ) )
\times \prod_{x\in H\backslash G}(c(s(x)^{-1}, s(x)g_1g_2s(x\cdot g_1g_2)^{-1})^{-1}c(s(x)^{-1}, s(x)g_1s(x\cdot g_1)^{-1}))
× x ∈ H \ G ∏ ( c ( s ( x ) − 1 , s ( x ) g 1 g 2 s ( x ⋅ g 1 g 2 ) − 1 ) − 1 c ( s ( x ) − 1 , s ( x ) g 1 s ( x ⋅ g 1 ) − 1 ))
第一个等式来自余循环关系(VIII,p. 295,公式(7))应用于元素
s ( x ) − 1 , s ( x ) g 1 s ( x ⋅ g 1 ) − 1 s(x)^{-1},s(x)g_1s(x\cdot g_1)^{-1} s ( x ) − 1 , s ( x ) g 1 s ( x ⋅ g 1 ) − 1 、s ( x ⋅ g 1 ) g 2 s ( x ⋅ g 1 g 2 ) − 1 s(x\cdot g_1)g_2s(x\cdot g_1g_2)^{-1} s ( x ⋅ g 1 ) g 2 s ( x ⋅ g 1 g 2 ) − 1 ;
第二个由应用余循环关系到元素获得
g 1 , s ( x ⋅ g 1 ) − 1 g_1,s(x\cdot g_1)^{-1} g 1 , s ( x ⋅ g 1 ) − 1 和s ( x ⋅ g 1 ) g 2 s ( x ⋅ g 1 g 2 ) − 1 s(x\cdot g_1)g_2s(x\cdot g_1g_2)^{-1} s ( x ⋅ g 1 ) g 2 s ( x ⋅ g 1 g 2 ) − 1 。
通过删除余界,我们得到 CorH G ∘ ^G_H\circ H G ∘ ResH G ( α ) ^G_H(\alpha ) H G ( α ) 是余循环的类,其 ( g 1 , g 2 ) ∈ G 2 (g_1, g_2)\in G^2 ( g 1 , g 2 ) ∈ G 2 中的值由表达式给出
∏ x ∈ H \ G c ( g 1 , g 2 s ( x ⋅ g 1 g 2 ) − 1 ) c ( g 1 , s ( x ⋅ g 1 ) − 1 ) − 1
\prod_{x\in H\backslash G}c(g_1, g_2s(x\cdot g_1g_2)^{-1})c(g_1, s(x\cdot g_1)^{-1})^{-1}
x ∈ H \ G ∏ c ( g 1 , g 2 s ( x ⋅ g 1 g 2 ) − 1 ) c ( g 1 , s ( x ⋅ g 1 ) − 1 ) − 1
= ∏ x ∈ H \ G g 1 c ( g 2 , s ( x ⋅ g 1 g 2 ) − 1 ) − 1 c ( g 1 g 2 , s ( x ⋅ g 1 g 2 ) − 1 ) c ( g 1 , g 2 )
=\prod_{x\in H\backslash G}^{g_1}c(g_2, s(x\cdot g_1g_2)^{-1})^{-1}c(g_1g_2, s(x\cdot g_1g_2)^{-1})c(g_1, g_2)
= x ∈ H \ G ∏ g 1 c ( g 2 , s ( x ⋅ g 1 g 2 ) − 1 ) − 1 c ( g 1 g 2 , s ( x ⋅ g 1 g 2 ) − 1 ) c ( g 1 , g 2 )
× ∏ x ∈ H \ G c ( g 1 , s ( x ⋅ g 1 ) − 1 ) − 1
\times \prod_{x\in H\backslash G}c(g_1, s(x\cdot g_1)^{-1})^{-1}
× x ∈ H \ G ∏ c ( g 1 , s ( x ⋅ g 1 ) − 1 ) − 1
= ∏ x ∈ H \ G g 1 c ( g 2 , s ( x ⋅ g 2 ) − 1 ) − 1 c ( g 1 g 2 , s ( x ⋅ g 1 g 2 ) − 1 ) c ( g 1 , s ( x ⋅ g 1 ) − 1 ) − 1
=\prod_{x\in H\backslash G}^{g_1}c(g_2, s(x\cdot g_2)^{-1})^{-1}c(g_1g_2, s(x\cdot g_1g_2)^{-1})c(g_1, s(x\cdot g_1)^{-1})^{-1}
= x ∈ H \ G ∏ g 1 c ( g 2 , s ( x ⋅ g 2 ) − 1 ) − 1 c ( g 1 g 2 , s ( x ⋅ g 1 g 2 ) − 1 ) c ( g 1 , s ( x ⋅ g 1 ) − 1 ) − 1
× c ( g 1 , g 2 ) ( G : H )
\times c(g_1, g_2)^{(G:H)}
× c ( g 1 , g 2 ) ( G : H )
这证明了结果。
7. 伽罗瓦代数
令 K 为交换域。如果E是K-代数,那么我们用AutK ( E ) _K(E) K ( E ) 表示它的自同构群。如果 E 是域 K 的伽罗瓦扩张,则群 AutK ( E ) _K(E) K ( E ) 只是伽罗瓦群 Gal(E/ K /K / K ) (V, §10, No. 2,p. 58)。
令 G 为群。 A ( K , G ) A (K,G) A ( K , G ) -代数是 K-代数 E 赋予群同态 λ : G → \lambda : G\rightarrow λ : G → AutK ( E ) _K(E) K ( E ) 。 同态 λ \lambda λ 然后赋予 E 群的结构以及 G 中的运算符,以及左 K[G] 模块的结构外法则给出:
( ( ∑ g ∈ G μ g g ) x = ∑ g ∈ G μ g λ ( g ) . x (14)
((\sum_{g\in G}\mu_gg)x=\sum_{g\in G}\mu_g\lambda (g).x \tag{14}
(( g ∈ G ∑ μ g g ) x = g ∈ G ∑ μ g λ ( g ) . x ( 14 )
对于 K[G] 的每 x ∈ L x\in L x ∈ L 和每元素 ( μ g ) g ∈ G (\mu_g)_{g\in G} ( μ g ) g ∈ G 。 ( K , G ) (K,G) ( K , G ) 代数的态射是代数的态射,这也是带有运算符的群的态射。
对于( K (K ( K , G)-代数的每个族( E i ) i ∈ I (E_i)_{i\in I} ( E i ) i ∈ I ,赋予其带有运算符的乘积群结构乘积 K-代数 ∏ i ∈ I E i \prod_{i\in I}E_i ∏ i ∈ I E i 是一个( K (K ( K , G)-代数。
如果E是( K (K ( K ,G)-代数,则G下E不变量的元素的集合E G E^G E G 是E的子代数。
令 E 为 ( K (K ( K , G)-代数,其中 G 通过 λ : G → \lambda : G\rightarrow λ : G → AutK ( E ) _K(E) K ( E ) 起作用。如果K ′ K' K ′ 是K的扩张,那么对于任何g ∈ G g\in G g ∈ G ,令λ ′ ( g ) \lambda '(g) λ ′ ( g ) 是K ′ K' K ′ 代数L ( K ′ ) L_{(K')} L ( K ′ ) 的自同构IdK ′ ⊗ λ ( g ) _{K'}\otimes \lambda (g) K ′ ⊗ λ ( g ) 。然后 λ ′ : g ↦ λ ′ ( g ) \lambda ':g\mapsto \lambda '(g) λ ′ : g ↦ λ ′ ( g ) 赋予 L ( K ′ ) L_{(K')} L ( K ′ ) 结构 ( K ′ (K' ( K ′ , G)-代数。
给定群 H和H-集合X和Y,我们用从X到Y的H-集合态射的F H ( X , Y ) \mathscr{F}_H(X,Y) F H ( X , Y ) 集合表示。它是映射f : X → Y f: X\rightarrow Y f : X → Y 的集合使得每 h ∈ H h\in H h ∈ H 和 x ∈ X x\in X x ∈ X f ( h x ) = h f ( x ) f(hx) =hf(x) f ( h x ) = h f ( x ) 。
令G为群且单位元素e e e ,令H为G的子群,并令E为( K (K ( K ,H)-代数。由 E 通过从 H 到 G 的共归纳法推导出来的 ( K , G ) (K,G) ( K , G ) -代数,记为 CoindH G ^G_H H G (E),是 K-代数 F H ( G , E ) \mathscr{F}_H(G,E) F H ( G , E ) ,赋予 G 的作用,由同态 λ \lambda λ 从 G 给出AutK _K K (CoindH G ( E ) ^G_H(E) H G ( E ) ) 定义为
( λ ( g ) ⋅ f ) ( g ′ ) = f ( g ′ g ) (15)
(\lambda (g)\cdot f)(g') =f(g'g) \tag{15}
( λ ( g ) ⋅ f ) ( g ′ ) = f ( g ′ g ) ( 15 )
对于f ∈ f\in f ∈ 硬币H G ( E ) ^G_H(E) H G ( E ) 和g , g ′ ∈ G g, g'\in G g , g ′ ∈ G 。
a) 令 S 为 G 的子集,使得 G 的每个元素都可以唯一地写为 h s hs h s ,其中包含 h ∈ H h\in H h ∈ H 和 s ∈ S s\in S s ∈ S 。那么将f f f 发送到( f ( s ) ) s ∈ S (f(s))_{s\in S} ( f ( s ) ) s ∈ S 的映射就是从S到E的映射的K-代数硬币H G ( E ) ^G_H(E) H G ( E ) 到K-代数F ( S , E ) \mathscr{F}(S,E) F ( S , E ) 的同构。
被以下引用 3 被以下引用 引理 9 , 命题 9 , 定理 2
b) 代数 CoindH G ( E ) ^G_H(E) H G ( E ) 在 K 上有有限次数当且仅当 E 在 K 上有有限次数并且 G 中的 H 的指标是有限的。在这种情况下,我们有公式
[硬币H G ( E ) : K ] = ( G : H ) [ E : K ] ^G_H(E) : K] = (G : H)[E : K] H G ( E ) : K ] = ( G : H ) [ E : K ] 。
c) 设E H E^H E H 为E中群H的不变量的代数,CoindH G ( E ) G ^G_H(E)^G H G ( E ) G 为CoindH G ( E ) ^G_H(E) H G ( E ) 中群G的不变量。 映射f ↦ f ( e ) f\mapsto f(e) f ↦ f ( e ) 从CoindH G ( E ) ^G_H(E) H G ( E ) 到E限制到代数同构从CoindH G ( E ) G ^G_H(E)^G H G ( E ) G 到E H E^H E H 。
断言 a) 由定义推出并隐含 b)。由(15)可知,从G到E的映射是G下CoindH G ( E ) ^G_H(E) H G ( E ) 不变量的元素当且仅当它与H下E不变量的值元素恒定。
[ L σ : K ] = [L_{\sigma}: K] = [ L σ : K ] = 卡片(σ \sigma σ )[ L / m : K ] [L/\mathfrak{m}: K] [ L / m : K ] 。
b) 映射 π : x ↦ ( π σ ( x ) ) σ ∈ O \pi :x\mapsto (\pi_{\sigma}(x))_{\sigma\in\mathscr{O}} π : x ↦ ( π σ ( x ) ) σ ∈ O 是从 L 到 ∏ σ ∈ O L σ \prod_{\sigma\in\mathscr{O}}L_{\sigma} ∏ σ ∈ O L σ 的 ( K , G ) (K,G) ( K , G ) -代数的同构。
c) 分别用L G ( L^G( L G ( 表示。 元素的L(或L σ L_{\sigma} L σ )的L σ G ) L^G_{\sigma}) L σ G ) 子代数在G 的作用下不变。 然后从L G L^G L G 到∏ σ ∈ O L σ G \prod_{\sigma\in\mathscr{O}}L^G_{\sigma} ∏ σ ∈ O L σ G π \pi π 诱导同构。
由于代数 L 减少,并且有限次数的减少,L 最大理想的交减少到 0(VIII,p. 173,推论 2)。 此外,如果m \mathfrak{m} m 和m ′ \mathfrak{m}' m ′ 是L的两个不同的极大理想,那么我们有m + m ′ = L \mathfrak{m}+\mathfrak{m}'= L m + m ′ = L 。 从 L 到 ∏ m ∈ S L / m \prod_{\mathfrak{m}\in\mathscr{S}}L/\mathfrak{m} ∏ m ∈ S L / m 的 I, §8, No. 11、p. 110、典范映射中的命题 10 是同构,对于每σ ∈ O \sigma \in \mathscr{O} σ ∈ O ,从 L / a σ L/\mathfrak{a}_{\sigma} L / a σ 到 ∏ m ∈ σ L / m \prod_{\mathfrak{m}\in\sigma}L/\mathfrak{m} ∏ m ∈ σ L / m 典范映射也是同构。 断言a)如下。 由于O \mathscr{O} O 是S \mathscr{S} S 的划分,因此断言b)如下; 断言 c) 是 b) 的直接的推论。
现在让我们修复 σ \sigma σ 的轨道 σ ∈ O \sigma \in \mathscr{O} σ ∈ O 和元素 m \mathfrak{m} m 。 集合F m F_{\mathfrak{m}} F m = CoindG m G ( L / m ) ^G_{G_{\mathfrak{m}}}(L/\mathfrak{m}) G m G ( L / m ) ,并用F m F_{\mathfrak{m}} F m 上的G的λ F m \lambda_{F_{\mathfrak{m}}} λ F m 作用表示。对于任何x ∈ L x\in L x ∈ L ,用从G到L / m L/\mathfrak{m} L / m 的x ‾ \overline{x} x 映射表示,将g g g 发送到π m ( g x ) \pi_{\mathfrak{m}}(gx) π m ( g x ) 。 [0100] 由L / m L/\mathfrak{m} L / m 上VIII、p. 305公式、G m G_{\mathfrak{m}} G m 作用定义,x ‾ \overline{x} x 属于到F m F_{\mathfrak{m}} F m 为直接的,并且从L到F m F_{\mathfrak{m}} F m 的映射u : x ↦ x ‾ u:x\mapsto \overline{x} u : x ↦ x 满足g ∈ G g\in G g ∈ G 的λ F m ( g ) ∘ u = u ∘ λ ( g ) \lambda_{F_{\mathfrak{m}}}(g)\circ u=u\circ \lambda (g) λ F m ( g ) ∘ u = u ∘ λ ( g ) 。在其他字中,u u u 是( K (K ( K ,G)-代数的态射。
态射 u u u 与核 a σ \mathfrak{a}_{\sigma} a σ 是满射。 映射由 u u u 乘以经过推导出 ( K , G ) (K,G) ( K , G ) 代数从 L σ L_{\sigma} L σ 到 F m F_{\mathfrak{m}} F m 的商为同构。
引用了 2 · 被以下引用 1 引用了 引理 8 , 引理 7
被以下引用 定理 2
Since the kernel of π m \pi_{\mathfrak{m}} π m is equal to m \mathfrak{m} m , that of u u u is equal to ⋂ g ∈ G g − 1 . m = a σ \bigcap_{g\in G}g^{-1}.\mathfrak{m}=\mathfrak{a}_{\sigma} ⋂ g ∈ G g − 1 . m = a σ . 要证明u u u 是满射,只需证明向量空间L σ = L_{\sigma}= L σ = L / a σ L/\mathfrak{a}_{\sigma} L / a σ 和F m F_{\mathfrak{m}} F m 在K上具有相同的维数即可。 现在,所有理想 g ⋅ m g\cdot \mathfrak{m} g ⋅ m 在 L 中具有相同的余维,并且通过引理 8,a),
[ L σ : K ] = [L_{\sigma}: K] = [ L σ : K ] = 卡片(σ \sigma σ ). [ L / m : K ] .[L/\mathfrak{m}: K] . [ L / m : K ] 。
此外,到引理 7, b),我们有
[ F m : K ] = ( G : G m ) [ L / m : K ]
[F_{\mathfrak{m}}: K] = (G : G_{\mathfrak{m}})[L/\mathfrak{m}: K]
[ F m : K ] = ( G : G m ) [ L / m : K ]
由于我们有 Card(σ \sigma σ ) = ( G : G m ) = (G : G_{\mathfrak{m}}) = ( G : G m ) ,我们已经证明了等式 [ L σ : K ] = [L_{\sigma}: K] = [ L σ : K ] = [ F m : K ] [F_{\mathfrak{m}}: K] [ F m : K ] 。
此外,我们现在假设从 G 到 AutK ( L ) _K(L) K ( L ) 同态 λ \lambda λ 是单射的。我们认同 K 及其像在 L 到映射 ξ ↦ ξ ⋅ 1 \xi \mapsto \xi \cdot 1 ξ ↦ ξ ⋅ 1 。令 Ω 为 K 的代数闭扩张。从 G 到 Ω 重合的映射集合 F ( G , Ω ) \mathscr{F}(G,\Omega ) F ( G , Ω ) ,以及共生 ( Ω (\Omega ( Ω ,G)-代数 Coind{ e } G ( Ω ) ^G_{\{e\}}(\Omega ) { e } G ( Ω ) 。它是秩 1 的自由 Ω[G]-模。令 H \mathscr{H} H 为 K-代数同态从 L 到 Ω 的集合。我们在 H \mathscr{H} H ( g , χ ) ↦ χ ∘ λ ( g ) (g, \chi )\mapsto \chi \circ \lambda (g) ( g , χ ) ↦ χ ∘ λ ( g ) 定义右作用 。然后,Ω-代数 F ( H , Ω ) \mathscr{F}(\mathscr{H},\Omega ) F ( H , Ω ) 被赋予从 H \mathscr{H} H 上 G 的右作用推导出的 ( Ω (\Omega ( Ω , G)-代数的结构。
令 L 为 ( K , G ) (K,G) ( K , G ) -代数,其在 K 上的 étale。 映射 ψ \psi ψ 从 L ( Ω ) L_{(\Omega )} L ( Ω ) 到 F ( H , Ω ) \mathscr{F}(\mathscr{H},\Omega ) F ( H , Ω ) ,其特征在于关系
ψ ( ξ ⊗ x ) = ( ξ χ ( x ) ) χ ∈ H
\psi (\xi \otimes x) = (\xi \chi (x))_{\chi\in\mathscr{H}}
ψ ( ξ ⊗ x ) = ( ξ χ ( x ) ) χ ∈ H
引用了 2 · 被以下引用 1 引用了 命题 1, V § 6 , 命题 2, V § 6
被以下引用 定理 2
是( K , G ) (K,G) ( K , G ) -代数的同构。
由于L是étale,映射ψ \psi ψ 是Ω代数的同构(V, §6, No. 3,p. 30,命题2和V, §6, No. 3,p. 29,命题1,c))。我们有关系
ψ \psi ψ ((Id ⊗ λ ( g ) \otimes \lambda (g) ⊗ λ ( g ) )( ξ ⊗ x ) (\xi \otimes x) ( ξ ⊗ x ) ) = ( ξ ( χ ∘ λ ( g ) ) ( x ) ) χ ∈ H = (\xi (\chi \circ \lambda (g))(x))_{\chi\in\mathscr{H}} = ( ξ ( χ ∘ λ ( g )) ( x ) ) χ ∈ H
对于ξ ∈ Ω , x ∈ L \xi \in \Omega ,x\in L ξ ∈ Ω , x ∈ L 和g ∈ G g\in G g ∈ G 。所以 ψ \psi ψ 是 ( Ω (\Omega ( Ω , G)-代数的态射。
设G为有限群,并令L为有限次数的交换K-代数,赋予G的作用,由单同态λ \lambda λ 从G到AutK ( L ) _K(L) K ( L ) 给出。那么以下属性是等效的:
引用了 8 · 被以下引用 9 引用了 定义 7, I § 5 , 引理 7 , 定理 3, V § 10 , 命题 4, V § 6 , 引理 10 , 定理 3, VIII § 2 , 引理 8 , 引理 9
被以下引用 定义 1 , 引理 12 , 例 1 , 例 2 , 注 2 , 注 3 , 注 5 , 命题 10 , 命题 9
(i) 从 H 到 Gal(E/ K /K / K ),存在 G 的子群 H,有限次数、K 的伽罗瓦扩张 E,同构,以及从 L 到 CoindH G ( E ) ^G_H(E) H G ( E ) 的( K , G ) (K,G) ( K , G ) -代数同构。
(ii) 代数 L 是étale,H \mathscr{H} H 是齐次主G 集(I, §5, No. 6、p. 60、定义 7)。
(iii) 存在( Ω , G ) (\Omega ,G) ( Ω , G ) -代数ψ : L ( Ω ) → F ( G , Ω ) \psi : L_{(\Omega )}\rightarrow \mathscr{F}(G,\Omega ) ψ : L ( Ω ) → F ( G , Ω ) 的同构;在其他字中,对于每个g ∈ G g\in G g ∈ G ,Ω G \Omega^G Ω G 的自同构ψ ∘ λ ( g ) ( Ω ) ∘ ψ − 1 \psi \circ \lambda (g)_{(\Omega )}\circ \psi^{-1} ψ ∘ λ ( g ) ( Ω ) ∘ ψ − 1 等于自同构
( x h ) h ∈ G ⟼ ( x h g ) h ∈ G
(x_h)_{h\in G}\longmapsto (x_{hg})_{h\in G}
( x h ) h ∈ G ⟼ ( x h g ) h ∈ G
(iv) 代数L减少,L是秩1的自由K[G]模。
(v) 代数 L 约简,我们有 Card(G) = [L : K],并且 K 是 G 的作用下元素 L 不变的子环。
(vi) 减少代数 L,群 G 传递作用于 L 最大理想集合,并且对于 G 中L 的每个最大理想 m \mathfrak{m} m ,m \mathfrak{m} m 稳定子 G m G_{\mathfrak{m}} G m 忠实地作用于 L / m L/\mathfrak{m} L / m 并承认 K 作为不变量的子域。
(i)⇒ \Rightarrow ⇒ (ii):设E为从H到AutK ( E ) _K(E) K ( E ) 的有限次数和τ \tau τ 同构的K的伽罗瓦扩张。令 S 为 G 模 H 的右陪集的代表系统。 K-代数 F = CoindH G ( E ) ^G_H(E) H G ( E ) 同构于 F ( S , E ) \mathscr{F}(S,E) F ( S , E ) (引理 7, a));因此它是étale。我们用F上的G的λ F \lambda_F λ F 作用表示。此外,从E到Ω,令ψ \psi ψ 为K-代数同态,并令从F到Ωχ 0 \chi_0 χ 0 为同态f ↦ ψ ( f ( e ) ) f\mapsto \psi (f(e)) f ↦ ψ ( f ( e )) 。令 g ∈ G g\in G g ∈ G 使得我们有 χ 0 ∘ λ F ( g ) = χ 0 \chi_0\circ \lambda_F(g) =\chi_0 χ 0 ∘ λ F ( g ) = χ 0 ;由于ψ \psi ψ 是单射的,因此对于每个f ∈ F f\in F f ∈ F 我们都有f ( g ) = f ( e ) f(g) =f(e) f ( g ) = f ( e ) 。鉴于引理 7, a),我们有 g ∈ H g\in H g ∈ H ,并且由公式
f ( h ) = τ ( h ) ⋅ f ( e ) (18)
f(h) =\tau (h)\cdot f(e) \tag{18}
f ( h ) = τ ( h ) ⋅ f ( e ) ( 18 )
对于每个 h ∈ H h\in H h ∈ H 都成立,只有当 g = e g=e g = e 时才会发生这种情况。另一方面,通过引理 7, b) 和 V, §10, No. 6、p. 66 中的定理 3,我们有
[F : K] = (G : H)[E : K] = (G : H) 卡(H) = 卡(G)。
从 F 到 Ω 的 K-同态的集合 K \mathscr{K} K 具有基数 [F : K],因为 F 是 étale (V, §6, No. 5, p. 32, 命题 4),所以 Card(K \mathscr{K} K ) = = = Card(G)。由于G中χ 0 \chi_0 χ 0 的稳定子等于{ e } \{e\} { e } ,因此K \mathscr{K} K 是同质主G集。
(ii)⇒ \Rightarrow ⇒ (iii):假设L是étale并且H \mathscr{H} H 是同质主G集。到引理 10,( Ω (\Omega ( Ω ,G)-代数L ( Ω ) L_{(\Omega )} L ( Ω ) 和F ( H , Ω ) \mathscr{F}(\mathscr{H},\Omega ) F ( H , Ω ) 是同构的。由于 H \mathscr{H} H 是同质主 G 集,因此 ( Ω (\Omega ( Ω , G)-代数 F ( H , Ω ) \mathscr{F}(\mathscr{H},\Omega ) F ( H , Ω ) 和 F ( G , Ω ) \mathscr{F}(G,\Omega ) F ( G , Ω ) 是同构的。
(iii)⇒ \Rightarrow ⇒ (iv):假设性质(iii)成立。那么L ( Ω ) L_{(\Omega )} L ( Ω ) 是秩1除以代数Ω[G]的自由模;后者可以被规范地识别为K [ G ] ( Ω ) K[G]_{(\Omega )} K [ G ] ( Ω ) 。然后我们应用定理 3 / VIII,p. 37。
蕴涵(iv)⇒ \Rightarrow ⇒ (v)是直接的。
让我们证明蕴涵 (v)⇒ \Rightarrow ⇒ (vi)。 代数 L 减少。通过引理 8, c),群 G 传递作用于 L 最大理想的集合 S \mathscr{S} S 。令 m \mathfrak{m} m 为 S \mathscr{S} S 中的元素。到引理 9,由于⋂ n ∈ S n = { 0 } \bigcap_{\mathfrak{n}\in\mathscr{S}}\mathfrak{n}=\{0\} ⋂ n ∈ S n = { 0 } ,代数L同构于代数CoindG m G ( L / m ) ^G_{G_{\mathfrak{m}}}(L/\mathfrak{m}) G m G ( L / m ) 。 L / m L/\mathfrak{m} L / m 中G m G_{\mathfrak{m}} G m 的不变量的代数因此重合与K乘以引理7,c)。因此,从 G m G_{\mathfrak{m}} G m 到 Gal((L/ m /\mathfrak{m} / m )/ K /K / K ) 的同态 λ m \lambda_{\mathfrak{m}} λ m 是满射。到引理 7,我们还有
卡(G)= [ L : K ] = ( G : G m ) [ L / m : K ] = [L : K] = (G : G_{\mathfrak{m}})[L/\mathfrak{m}: K] = [ L : K ] = ( G : G m ) [ L / m : K ] 。所以 Card(Gm _{\mathfrak{m}} m ) = [ L / m : K ] = [L/\mathfrak{m}: K] = [ L / m : K ] 和同态 λ m \lambda_{\mathfrak{m}} λ m 是单射的。
仍有待证明蕴涵(vi)⇒ \Rightarrow ⇒ (i)。令m \mathfrak{m} m 为L的最大理想。到引理 9,代数 L 作为 ( K (K ( K , G)-代数同构于代数 CoindG m G ( L / m ) ^G_{G_{\mathfrak{m}}}(L/\mathfrak{m}) G m G ( L / m ) 。由于G m G_{\mathfrak{m}} G m 忠实地作用于L / m L/\mathfrak{m} L / m 并承认K为子域不变量,群同态λ m \lambda_{\mathfrak{m}} λ m 定义同构从G m G_{\mathfrak{m}} G m 到Gal((L/ m /\mathfrak{m} / m )/ K /K / K )。
设 G 为有限群,并令 L 为有限次数的非零的交换代数,赋予 K 赋予 ( K , G ) (K,G) ( K , G ) 代数的结构,其中 G 的作用由从 G 到群的单同态给出自动K ( L ) _K(L) K ( L ) 。 We say that L is a Galois algebra with group G if it has the equivalent properties (i) through (vi) of Theorem 2.
引用了 1 引用了 定理 2
设 n n n 是严格的正整数,K 的特征指数的素数。 假设K中单位元的第n n n -第根的群μ n \mu_n μ n 有阶n n n 。 那么对于n n n 的每一个除子d d d ,d d d 的群μ d \mu_d μ d -单位元的根都有阶d d d 。 令a a a 为K中的非零元素,令L为代数K [ X ] / ( X n − a ) K[X]/(X^n-a) K [ X ] / ( X n − a ) ,并令x x x 为L中X的类。 序列( 1 , x , . . . , x n − 1 ) (1, x, . . . , x^{n-1}) ( 1 , x , ... , x n − 1 ) 是向量空间L的基超过域K,我们有x n = a x^n=a x n = a 。 此外,多项式X n − a X^n-a X n − a 与其导数n X n − 1 nX^{n-1} n X n − 1 互质,因此代数L是étale(V, §7, No. 2,p. 37,命题3)。 对于 μ n \mu_n μ n 中的每个 ζ \zeta ζ ,环 K[X] 定义的自同构 P ( X ) ↦ P ( ζ X ) P(X)\mapsto P(\zeta X) P ( X ) ↦ P ( ζ X ) ,除以经过的商,自同态 λ ( ζ ) \lambda (\zeta ) λ ( ζ ) L 因为我们有( ζ X ) n − a = X n − a (\zeta X)^n-a= X^n-a ( ζ X ) n − a = X n − a ;是自同构。 我们有
λ ( ζ ) x i = ζ i x i (19)
\lambda (\zeta )x^i=\zeta^ix^i \tag{19}
λ ( ζ ) x i = ζ i x i ( 19 )
对于0 ⩽ i < n 0\leqslant i < n 0 ⩽ i < n 。从μ n \mu_n μ n 到AutK _K K (L),映射λ : ζ ↦ λ ( ζ ) \lambda :\zeta \mapsto \lambda (\zeta ) λ : ζ ↦ λ ( ζ ) 为单同态,L中群λ ( μ n ) \lambda (\mu_n) λ ( μ n ) 的不变量环等于K ⋅ 1 K\cdot 1 K ⋅ 1 。由于μ n \mu_n μ n 的基数等于n = [ L : K ] n= [L : K] n = [ L : K ] ,因此赋予λ \lambda λ 的作用的代数L为伽罗瓦代数(VIII,p. 308,定理2,(v))。
令r r r 是最不严格的正整数,使得a r a^r a r 属于到K ∗ n K^{*n} K ∗ n ;它除n n n ,并且存在K ∗ K^* K ∗ 的元素b b b 使得a = b n / r a=b^{n/r} a = b n / r 。那么 (V, §11, No. 8, p. 91, 注) 多项式 X r − b X^r-b X r − b 是不可约的,我们有X n − a = ∏ ζ ∈ μ n / r ( X r − ζ b ) X^n-a=\prod_{\zeta\in\mu_{n/r}}(X^r-\zeta b) X n − a = ∏ ζ ∈ μ n / r ( X r − ζ b ) 。设E为域K [ Y ] / ( Y r − b ) K[Y]/(Y^r-b) K [ Y ] / ( Y r − b ) ,y y y 为E中Y的类。从μ n / r \mu_{n/r} μ n / r 到Gal(E/ K /K / K )存在同构θ \theta θ ,其特征为关系θ ( ξ ) ( y ) = ξ y \theta (\xi )(y) =\xi y θ ( ξ ) ( y ) = ξ y (V, §11, No. 8、p. 91、例 3)。然后我们验证伽罗瓦代数 L 与 ( K , μ n (K, \mu_n ( K , μ n )-代数 Coindμ n / r μ n ( E ) ^{\mu_n}_{\mu_{n/r}}(E) μ n / r μ n ( E ) 同构的。
引用了 2 引用了 命题 3, V § 7 , 定理 2
现在假设域 K 具有特征 p ≠ 0 p\not= 0 p = 0 。令 c c c 为 K 的元素。多项式 f = X p − X − c f= X^p-X-c f = X p − X − c 与其导数 f ′ = − 1 f'=-1 f ′ = − 1 互质,因此代数 L = K [ X ] / ( f ) L = K[X]/(f) L = K [ X ] / ( f ) 是 étale (V, §7, No. 2, p. 37, 命题 3)。我们用x x x 表示L中X的像;我们有关系x p = x + c x^p=x+c x p = x + c 。 序列 ( 1 , x , . . . , x p − 1 ) (1, x, . . . , x^{p-1}) ( 1 , x , ... , x p − 1 ) 是 L 中的基,在 K 上被视为向量空间。
令 P 为 K 素数子域的加法群;它是阶p p p 的循环群,由K的单位元1生成。对于P中的每个j j j ,我们有j p = j j^p=j j p = j (V, §1, No. 3,p. 4,公式(4)),因此f ( X + j ) = f ( X ) f(X +j) =f(X) f ( X + j ) = f ( X ) 。因此存在代数L的自同构γ ( j ) \gamma (j) γ ( j ) ,其特征为关系γ ( j ) ( x ) = x + j \gamma (j)(x) =x+j γ ( j ) ( x ) = x + j ;而且,从P到AutK ( L ) _K(L) K ( L ) ,所得的映射γ \gamma γ 是单同态。
设 Ω 为 K 的代数闭扩张,并令 ξ \xi ξ 为 Ω 中多项式 f f f 的根。我们有 ξ p = ξ + c \xi^p=\xi +c ξ p = ξ + c ,因此
X p − X − c = ( X p − ξ p ) − ( X − ξ ) = ( X − ξ ) p − ( X − ξ ) = ∏ j ∈ P ( X − ξ − j )
X^p-X-c= (X^p-\xi^p)-(X-\xi ) = (X-\xi )^p-(X-\xi ) =\prod_{j\in P}(X-\xi -j)
X p − X − c = ( X p − ξ p ) − ( X − ξ ) = ( X − ξ ) p − ( X − ξ ) = j ∈ P ∏ ( X − ξ − j )
由 V, §12, No. 1、p. 94、公式 (1)。对于P中的每个j j j ,都存在唯一代数同态χ j : L → Ω \chi_j: L\rightarrow \Omega χ j : L → Ω 将x x x 发送到ξ + j \xi +j ξ + j ;而且,从L到Ω的每个同态都是χ j \chi_j χ j 之一,我们有关系χ j = χ 0 ∘ γ ( j ) \chi_j=\chi_0\circ \gamma (j) χ j = χ 0 ∘ γ ( j ) 。赋予γ \gamma γ 的代数L具有VIII、p. 308中的定理2个性质(ii),因此伽罗瓦代数超过K。
为了描述L的结构,我们必须区分两种情况:
a) 我们有 ξ ∉ K \xi \notin K ξ ∈ / K 。那么多项式 f ( X ) f(X) f ( X ) 在 K[X] 中是不可约的 (V, §11, No. 9, p. 93, 例 3)。在这种情况下,L是次数p p p 的K的循环扩张,γ \gamma γ 是从P到Gal(L/ K /K / K )的同构。
b) 我们有 ξ ∈ K \xi \in K ξ ∈ K 。那么映射ψ : y ↦ ( χ j ( y ) ) j ∈ P \psi :y\mapsto (\chi_j(y))_{j\in P} ψ : y ↦ ( χ j ( y ) ) j ∈ P 就是同构,从代数L到乘积代数K P K^P K P ;此外,对于每个k ∈ P k\in P k ∈ P ,ψ ∘ γ ( k ) ∘ ψ − 1 \psi \circ \gamma (k)\circ \psi^{-1} ψ ∘ γ ( k ) ∘ ψ − 1 是K P K^P K P 中的自同构( x j ) j ∈ P ↦ ( x j + k ) j ∈ P (x_j)_{j\in P}\mapsto (x_{j+k})_{j\in P} ( x j ) j ∈ P ↦ ( x j + k ) j ∈ P 。
引用了 2 引用了 命题 3, V § 7 , 定理 2
8. 作用于伽罗瓦代数
设G为有限群,H为G的子群,E为域K上的伽罗瓦代数和群H。则通过从H到G的共归纳,从E推导出( K , G ) (K,G) ( K , G ) -代数CoindH G ( E ) ^G_H(E) H G ( E ) 为伽罗瓦代数域 K 与群 G。
引用了 2 引用了 引理 7 , 定理 2
由于 E 在 K 上伽罗瓦代数,通过 VIII、p. 308 的定理 2 的性质 (v) 进行约减,我们有 Card(H) = [E : K],并且 K 是 E 中 H 的不变量的环。但是通过引理 VIII、p. 305、代数 F = CoindH G ( E ) ^G_H(E) H G ( E ) 的 7 被减少,我们有
[F : K] = (G : H)[E : K] = (G : H) 卡(H) = 卡(G),
K 是 F 中 G 的不变量的环。因此,根据定理 2, (v) 中给出的标准,F 是伽罗瓦代数。
设G为有限群。令 L 为域 K 上的群 G 上的伽罗瓦代数,并令 K ′ K' K ′ 为 K 上的扩张。则 ( K ′ , G ) (K',G) ( K ′ , G ) 代数 L ( K ′ ) L_{(K')} L ( K ′ ) 为 K ′ K' K ′ 上的伽罗瓦代数。
引用了 2 · 被以下引用 1 引用了 推论 2, V § 6 , 定理 2
被以下引用 注
我们通过注意到在定理2中使用性质(v),如果K-代数L是étale,那么K ′ K' K ′ -代数L ( K ′ ) L_{(K')} L ( K ′ ) 也是(V, §6, No. 5,p. 32,推论2),我们有等式[ L ( K ′ ) : K ′ ] = [ L : K ] [L_{(K')}: K'] = [L : K] [ L ( K ′ ) : K ′ ] = [ L : K ] ,L ( K ′ ) L_{(K')} L ( K ′ ) 中G的不变量环是( L G ) ( K ′ ) (L^G)_{(K')} ( L G ) ( K ′ ) ,其中L G L^G L G 是L中G的不变量环。
令G 1 G_1 G 1 和G 2 G_2 G 2 为群。令L 1 L_1 L 1 和L 2 L_2 L 2 在K上为伽罗瓦代数,分别为作用λ 1 : G 1 → \lambda_1: G_1\rightarrow λ 1 : G 1 → AutK ( L 1 ) _K(L_1) K ( L 1 ) 和λ 2 : G 2 → \lambda_2: G_2\rightarrow λ 2 : G 2 → AutK ( L 2 ) _K(L_2) K ( L 2 ) 。 集合 L = L 1 ⊗ K L 2 , G = G 1 × G 2 L = L_1\otimes_KL_2,G = G_1\times G_2 L = L 1 ⊗ K L 2 , G = G 1 × G 2 ,λ ( g 1 , g 2 ) = λ 1 ( g 1 ) ⊗ λ 2 ( g 2 ) \lambda (g_1, g_2) =\lambda_1(g_1)\otimes \lambda_2(g_2) λ ( g 1 , g 2 ) = λ 1 ( g 1 ) ⊗ λ 2 ( g 2 ) ( g 1 , g 2 ) ∈ G (g_1, g_2)\in G ( g 1 , g 2 ) ∈ G 。那么K-代数L赋予作用λ \lambda λ 就是伽罗瓦代数超过K。
引用了 2 · 被以下引用 1 引用了 推论 1, V § 6 , 引理 11
被以下引用 注
我们将之前进行推理,并考虑以下因素:如果 L 1 L_1 L 1 和 L 2 L_2 L 2 是 étale,那么代数 L = L 1 ⊗ K L 2 L = L_1\otimes_KL_2 L = L 1 ⊗ K L 2 也是 étale(V, §6, No. 5,p. 32,推论 1),并且我们有等式
[ L : K ] = [ L 1 : K ] [ L 2 : K ] [L : K] = [L_1: K][L_2: K] [ L : K ] = [ L 1 : K ] [ L 2 : K ] 和卡(G) = 卡(G1 _1 1 ) 卡(G2 _2 2 )。
此外,如果L i G i L^{G_i}_i L i G i 表示L i L_i L i 中G i G_i G i 的不变量的环,则从下面的引理11可以得出,L 1 G 1 ⊗ K L 2 G 2 L^{G_1}_1\otimes_KL^{G_2}_2 L 1 G 1 ⊗ K L 2 G 2 是L 1 ⊗ K L 2 L_1\otimes_KL_2 L 1 ⊗ K L 2 中G 1 × G 2 G_1\times G_2 G 1 × G 2 的不变量的环。
令G 1 G_1 G 1 和G 2 G_2 G 2 为群,令W 1 W_1 W 1 和W 2 W_2 W 2 为K-向量空间。我们分别捐赠W 1 ( W_1( W 1 ( 。 W 2 ) W_2) W 2 ) 与作用或 G 1 ( G_1( G 1 ( 。 G 2 ) G_2) G 2 ) 由群同态 ρ 1 : G 1 → \rho_1: G_1\rightarrow ρ 1 : G 1 → AutK ( W 1 ) ( _K(W_1) ( K ( W 1 ) ( resp 给出。 ρ 2 : G 2 → \rho_2: G_2\rightarrow ρ 2 : G 2 → 自动K ( W 2 ) ) _K(W_2)) K ( W 2 )) 。我们考虑群同态
引用了 1 · 被以下引用 1 引用了 引理 1, VIII § 12
被以下引用 命题 11
ρ 1 ⊗ ρ 2 : G 1 × G 2 ⟶ \rho_1\otimes \rho_2: G_1\times G_2\longrightarrow ρ 1 ⊗ ρ 2 : G 1 × G 2 ⟶ 自动K ( W 1 ⊗ K W 2 ) _K(W_1\otimes_KW_2) K ( W 1 ⊗ K W 2 )
对于g 1 ∈ G 1 , g 2 ∈ G 2 , w 1 ∈ W 1 g_1\in G_1,g_2\in G_2,w_1\in W_1 g 1 ∈ G 1 , g 2 ∈ G 2 , w 1 ∈ W 1 和w 2 ∈ W 2 w_2\in W_2 w 2 ∈ W 2 ,由关系( ρ 1 ⊗ ρ 2 ) ( g 1 , g 2 ) ( w 1 ⊗ w 2 ) = ρ 1 ( g 1 ) ( w 1 ) ⊗ ρ 2 ( g 2 ) ( w 2 ) (\rho_1\otimes \rho_2)(g_1, g_2)(w_1\otimes w_2) =\rho_1(g_1)(w_1)\otimes \rho_2(g_2)(w_2) ( ρ 1 ⊗ ρ 2 ) ( g 1 , g 2 ) ( w 1 ⊗ w 2 ) = ρ 1 ( g 1 ) ( w 1 ) ⊗ ρ 2 ( g 2 ) ( w 2 ) 定义。 Then the linear mapping from W 1 G 1 ⊗ K W 2 G 2 W^{G_1}_1\otimes_KW^{G_2}_2 W 1 G 1 ⊗ K W 2 G 2 to W 1 ⊗ K W 2 W_1\otimes_KW_2 W 1 ⊗ K W 2 given by the tensor product of the canonical injections induces an isomorphism of K-vector spaces from W 1 G 1 ⊗ K W 2 G 2 W_1^{G_1}\otimes_KW^{G_2}_2 W 1 G 1 ⊗ K W 2 G 2 to ( W 1 ⊗ K W 2 ) G 1 × G 2 (W_1\otimes_KW_2)^{G_1\times G_2} ( W 1 ⊗ K W 2 ) G 1 × G 2 .
这是从应用于 K[G]-模块 M 1 = M 2 = K M_1= M_2= K M 1 = M 2 = K 的 VIII、p. 213 的引理 1 得出的,赋予了G , N 1 = W 1 G, N_1= W_1 G , N 1 = W 1 和N 2 = W 2 N_2= W_2 N 2 = W 2 的平凡作用。
9. 叉积
令K为域,令G为群,其单位元素我们用e e e 表示。令L为交换K-代数,令λ \lambda λ 为从G到K-代数L的自同构群的同态。对于G中的任何g g g ,令τ ( g ) \tau (g) τ ( g ) 是λ ( g ) \lambda (g) λ ( g ) 诱导的L的乘法群L ∗ L^* L ∗ 的自同构。
设E = ( Γ , ι , π ) \mathscr{E}= (\Gamma , \iota , \pi ) E = ( Γ , ι , π ) 是群G的τ \tau τ 扩展L ∗ L^* L ∗ 。 集合 L × Γ L\times \Gamma L × Γ 群 L ∗ L^* L ∗ 的定义右作用
( β , γ ) . α = ( β α , ι ( α ) − 1 γ ) (20)
(\beta , \gamma ).\alpha = (\beta \alpha , \iota (\alpha )^{-1}\gamma ) \tag{20}
( β , γ ) . α = ( β α , ι ( α ) − 1 γ ) ( 20 )
对于 α ∈ L ∗ , β ∈ L \alpha \in L^*,\beta \in L α ∈ L ∗ , β ∈ L 和 γ ∈ Γ \gamma \in \Gamma γ ∈ Γ 。我们用L × Γ L\times \Gamma L × Γ 中L ∗ L^* L ∗ 的轨道的E集合和对( β , γ ) (\beta , \gamma ) ( β , γ ) 的[ β ; γ ] [\beta ;\gamma ] [ β ; γ ] 轨道表示。因此,到构造,我们有关系
[ β α ; γ ] = [ β ; ι ( α ) γ ] (21)
[\beta \alpha ;\gamma ] = [\beta ;\iota (\alpha )\gamma ] \tag{21}
[ β α ; γ ] = [ β ; ι ( α ) γ ] ( 21 )
对于 α ∈ L ∗ , β ∈ L \alpha \in L^*,\beta \in L α ∈ L ∗ , β ∈ L 和 γ ∈ Γ \gamma \in \Gamma γ ∈ Γ 。
给定 L 中的 β \beta β 和 Γ 中的 γ \gamma γ ,我们用 L 的自同构 λ ∘ π ( γ ) \lambda \circ \pi (\gamma ) λ ∘ π ( γ ) 下的 β \beta β 的 γ β ^{\gamma}\beta γ β 变换表示;我们有关系
(22)γ ( γ ′ β ) = γ γ ′ β , γ ( β + β ′ ) = γ β + γ β ′ ^{\gamma}(^{\gamma'}\beta ) =^{\gamma \gamma'}\beta ,^{\gamma}(\beta +\beta ') =^{\gamma}\beta +^{\gamma}\beta ' γ ( γ ′ β ) = γ γ ′ β , γ ( β + β ′ ) = γ β + γ β ′ 、γ ( β β ′ ) = γ β γ β ′ ^{\gamma}(\beta \beta ') =^{\gamma}\beta^{\gamma}\beta ' γ ( β β ′ ) = γ β γ β ′
对于 Γ 中的 γ , γ ′ \gamma , \gamma ' γ , γ ′ 和 L 中的 β , β ′ \beta , \beta ' β , β ′ 。 E 上存在合成的律,其特征为关系
[ β ; γ ] [ β ′ ; γ ′ ] = [ β γ β ′ ; γ γ ′ ] (23)
[\beta ;\gamma ][\beta ';\gamma '] = [\beta^{\gamma}\beta ';\gamma \gamma '] \tag{23}
[ β ; γ ] [ β ′ ; γ ′ ] = [ β γ β ′ ; γ γ ′ ] ( 23 )
事实上,如果我们分别将替换、β , γ , β ′ \beta ,\gamma ,\beta ' β , γ , β ′ 、γ ′ \gamma ' γ ′ 与β α , ι ( α ) − 1 γ , β ′ α ′ \beta \alpha ,\iota (\alpha )^{-1}\gamma ,\beta '\alpha ' β α , ι ( α ) − 1 γ , β ′ α ′ 、以及ι ( α ′ ) − 1 γ ′ \iota (\alpha ')^{-1}\gamma ' ι ( α ′ ) − 1 γ ′ (对于L ∗ L^* L ∗ 中的所有α , α ′ \alpha ,\alpha ' α , α ′ )来说,就足以验证右侧不是变换。紧接着是VIII、p. 285的应用到E \mathscr{E} E 公式 (1),对于γ ∈ Γ \gamma \in \Gamma γ ∈ Γ 和α ∈ L ∗ \alpha \in L^* α ∈ L ∗ 也可以写成γ ι ( α ) = ι ( γ α ) γ \gamma \iota (\alpha ) =\iota (^{\gamma}\alpha )\gamma γ ι ( α ) = ι ( γ α ) γ 。由(22)中的公式,赋予律的集合E是一个具有单位元素[ 1 ; e ] [1;e] [ 1 ; e ] 的幺半群。
由于π ∘ ι \pi \circ \iota π ∘ ι 与值e e e 恒定,因此从E到G存在映射π ~ \widetilde{\pi} π ,这样我们有
π ~ ( [ β ; γ ] ) = π ( γ ) (24)
\widetilde{\pi}([\beta ;\gamma ]) =\pi (\gamma ) \tag{24}
π ([ β ; γ ]) = π ( γ ) ( 24 )
对于 β ∈ L \beta \in L β ∈ L 和 γ ∈ Γ \gamma \in \Gamma γ ∈ Γ 。
令g g g 为G的元素,并令E g = π ~ − 1 ( g ) E_g=\widetilde{\pi}^{-1}(g) E g = π − 1 ( g ) 。如果γ 0 \gamma_0 γ 0 是π − 1 ( g ) \pi^{-1}(g) π − 1 ( g ) 的固定元素,那么映射β ↦ [ β ; γ 0 ] \beta \mapsto [\beta ;\gamma_0] β ↦ [ β ; γ 0 ] 就是从L到E g E_g E g 的双射,因此我们将转移到E g E_g E g K-向量空间结构 L。由于π − 1 ( g ) \pi^{-1}(g) π − 1 ( g ) 是由形式ι ( α ) γ 0 \iota (\alpha )\gamma_0 ι ( α ) γ 0 的元素组成,其中α \alpha α 贯穿L ∗ L^* L ∗ ,我们有
[ β ; ι ( α ) γ 0 ] = [ β α ; γ 0 ]
[\beta ;\iota (\alpha )\gamma_0] = [\beta \alpha ;\gamma_0]
[ β ; ι ( α ) γ 0 ] = [ β α ; γ 0 ]
E g E_g E g 上的向量空间结构不依赖于γ 0 \gamma_0 γ 0 的选择。
设g g g 和g ′ g' g ′ 为G的元素;通过公式 (22) 和 (23),E 诱导上合成的律通过限制从 E g × E g ′ E_g\times E_{g'} E g × E g ′ 到 E g g ′ E_{gg'} E g g ′ 的 K 双线性映射。因而,向量空间 P = ⨁ g ∈ G E g P =\bigoplus_{g\in G}E_g P = ⨁ g ∈ G E g 被赋予了结合和单位代数的结构,其乘法诱导是前一个双线性映射从E g × E g ′ E_g\times E_{g'} E g × E g ′ 到E g g ′ E_{gg'} E g g ′ 对于所有g g g 和G中的g ′ g' g ′ 。代数P称为L和E \mathscr{E} E 的叉积,记为A [ E ; L ] \mathbf{A}[\mathscr{E}; L] A [ E ; L ] ;它的单位元是E e E_e E e 的元素[ 1 ; e ] [1;e] [ 1 ; e ] 。
集合
u ( β ) = [ β ; e ] (25)
u(\beta ) = [\beta ;e] \tag{25}
u ( β ) = [ β ; e ] ( 25 )
L 中的 β \beta β 。那么u : L → A [ E ; L ] u: L\rightarrow \mathbf{A}[\mathscr{E}; L] u : L → A [ E ; L ] 就是K-代数的单同态。根据(23),对于每个γ ∈ Γ \gamma \in \Gamma γ ∈ Γ ,元素[ 1 ; γ ] [1;\gamma ] [ 1 ; γ ] 在A [ E , L ] \mathbf{A}[\mathscr{E},L] A [ E , L ] 中是可逆的,并且将γ \gamma γ 发送到[ 1 ; γ ] [1;\gamma ] [ 1 ; γ ] 的映射v : Γ → A [ E , L ] ∗ v: \Gamma \rightarrow \mathbf{A}[\mathscr{E},L]^* v : Γ → A [ E , L ] ∗ 是单射群同态。 同态 u u u 和 v v v 称为规范。我们有关系
u ( α ) = v ( ι ( α ) ) (26)
u(\alpha ) =v(\iota (\alpha )) \tag{26}
u ( α ) = v ( ι ( α )) ( 26 )
u ( γ β ) = v ( γ ) u ( β ) v ( γ ) − 1 (27)
u(^{\gamma}\beta ) =v(\gamma )u(\beta )v(\gamma )^{-1} \tag{27}
u ( γ β ) = v ( γ ) u ( β ) v ( γ ) − 1 ( 27 )
[ β ; γ ] = u ( β ) v ( γ ) (28)
[\beta ;\gamma ] =u(\beta )v(\gamma ) \tag{28}
[ β ; γ ] = u ( β ) v ( γ ) ( 28 )
对于 α ∈ L ∗ , β ∈ L \alpha \in L^*,\beta \in L α ∈ L ∗ , β ∈ L 和 γ ∈ Γ \gamma \in \Gamma γ ∈ Γ 。
相反,我们有以下泛性质或代数 A [ E ; L ] \mathbf{A}[\mathscr{E}; L] A [ E ; L ] 。
设 B 为 K-代数、u ′ : L → B u': L\rightarrow B u ′ : L → B K-代数同态、v ′ : Γ → B ∗ v': \Gamma \rightarrow B^* v ′ : Γ → B ∗ 群同态。我们假设满意关系
u ′ ( α ) = v ′ ( ι ( α ) ) (29)
u'(\alpha ) =v'(\iota (\alpha )) \tag{29}
u ′ ( α ) = v ′ ( ι ( α )) ( 29 )
u ′ ( γ β ) = v ′ ( γ ) u ′ ( β ) v ′ ( γ ) − 1 (30)
u'(^{\gamma}\beta ) =v'(\gamma )u'(\beta )v'(\gamma )^{-1} \tag{30}
u ′ ( γ β ) = v ′ ( γ ) u ′ ( β ) v ′ ( γ ) − 1 ( 30 )
被以下引用 2 被以下引用 定理 4 , 定理 5
α ∈ L ∗ , β ∈ L \alpha \in L^*,\beta \in L α ∈ L ∗ , β ∈ L 和γ ∈ Γ \gamma \in \Gamma γ ∈ Γ 。那么从A [ E ; L ] \mathbf{A}[\mathscr{E}; L] A [ E ; L ] 到B存在唯一代数同态f f f ,这样我们就有u ′ = f ∘ u u'=f\circ u u ′ = f ∘ u 和v ′ = f ∘ v v'=f\circ v v ′ = f ∘ v 。
为了证明f f f 的唯一性,观察域K上的向量空间A [ E ; L ] \mathbf{A}[\mathscr{E}; L] A [ E ; L ] 是由形式[ β ; γ ] = u ( β ) v ( γ ) [\beta ;\gamma ] =u(\beta )v(\gamma ) [ β ; γ ] = u ( β ) v ( γ ) 的元素的集合生成。如果同态f ′ : A [ E ; L ] → B f':\mathbf{A}[\mathscr{E}; L]\rightarrow B f ′ : A [ E ; L ] → B 满足f ′ ∘ u = u ′ f'\circ u=u' f ′ ∘ u = u ′ 和f ′ ∘ v = v ′ f'\circ v=v' f ′ ∘ v = v ′ ,则它将[ β ; γ ] [\beta ;\gamma ] [ β ; γ ] 发送到u ′ ( β ) v ′ ( γ ) u'(\beta )v'(\gamma ) u ′ ( β ) v ′ ( γ ) ,因此将重合发送到f f f 。
到公式 (29),我们有
u ′ ( β α ) v ′ ( ι ( α ) − 1 γ ) = u ′ ( β ) v ′ ( γ ) (31)
u'(\beta \alpha )v'(\iota (\alpha )^{-1}\gamma ) =u'(\beta )v'(\gamma ) \tag{31}
u ′ ( β α ) v ′ ( ι ( α ) − 1 γ ) = u ′ ( β ) v ′ ( γ ) ( 31 )
对于 L 中的 L ∗ , β L^*,\beta L ∗ , β 中的 α \alpha α ,以及 Γ 中的 γ \gamma γ 。通过E的定义,因此存在映射f 0 : E → B f_0: E\rightarrow B f 0 : E → B ,使得f 0 ( [ β ; γ ] ) = u ′ ( β ) v ′ ( γ ) f_0([\beta ;\gamma ]) =u'(\beta )v'(\gamma ) f 0 ([ β ; γ ]) = u ′ ( β ) v ′ ( γ ) 。通过公式 (23) 和 (30),我们对 E 中的 x x x 和 x ′ x' x ′ 有 f 0 ( x x ′ ) = f 0 ( x ) f 0 ( x ′ ) f_0(xx') =f_0(x)f_0(x') f 0 ( x x ′ ) = f 0 ( x ) f 0 ( x ′ ) 。对于 G 的每个元素 g g g ,f 0 f_0 f 0 到 E g E_g E g 的限制是 K 线性的;因而,存在从A [ E ; L ] \mathbf{A}[\mathscr{E}; L] A [ E ; L ] 到B的唯一的K-线性映射f f f ,重合与E上的f 0 f_0 f 0 。映射f f f 是满足u ′ = f ∘ u u'=f\circ u u ′ = f ∘ u 的代数态射并且v ′ = f ∘ v v'=f\circ v v ′ = f ∘ v 。
K ′ K' K ′ -代数φ \varphi φ 从A [ E ; L ] ( K ′ ) \mathbf{A}[\mathscr{E}; L]_{(K')} A [ E ; L ] ( K ′ ) 到A [ E ′ ; L ′ ] \mathbf{A}[\mathscr{E}'; L'] A [ E ′ ; L ′ ] 存在唯一的同构满足关系
u ′ ( h ( β ) ) = φ ( 1 ⊗ u ( β ) ) (36)
u'(h(\beta )) =\varphi (1\otimes u(\beta )) \tag{36}
u ′ ( h ( β )) = φ ( 1 ⊗ u ( β )) ( 36 )
对于 β ∈ L \beta \in L β ∈ L 和
v ′ ( h ( γ ) ) = φ ( 1 ⊗ v ( γ ) ) (37)
v'(h(\gamma )) =\varphi (1\otimes v(\gamma )) \tag{37}
v ′ ( h ( γ )) = φ ( 1 ⊗ v ( γ )) ( 37 )
γ ∈ Γ \gamma \in \Gamma γ ∈ Γ 。
证明紧接在构造之后。
同构 φ \varphi φ 称为规范。
10. 申请布劳尔群
在这个小节中,K是域,L是K上的伽罗瓦代数和作用λ : G → \lambda : G\rightarrow λ : G → AutK ( L ) _K(L) K ( L ) 。我们将 K 上的 L 的次数表示为 n n n 。我们有n = n= n = 卡(G)。
设E = ( Γ , ι , π ) \mathscr{E}= (\Gamma , \iota , \pi ) E = ( Γ , ι , π ) 是G的τ \tau τ 扩展L ∗ L^* L ∗ 。 代数A [ E ; L ] \mathbf{A}[\mathscr{E}; L] A [ E ; L ] 是中心简单且次数n 2 n^2 n 2 超过K。此外,典范同态u u u 从L到A [ E ; L ] \mathbf{A}[\mathscr{E}; L] A [ E ; L ] 是同构从L到最大交换子代数 A [ E ; L ] \mathbf{A}[\mathscr{E}; L] A [ E ; L ] 。
被以下引用 1 被以下引用 引理 12
b) 令g g g 为与单位元素不同的G的元素,并令a g \mathfrak{a}_g a g 为由形式x − λ ( g ) x x-\lambda (g)x x − λ ( g ) x 的元素生成的L的理想,其中x x x 贯穿L。我们有a g = L \mathfrak{a}_g= L a g = L 。
令S \mathscr{S} S 为L最大理想的集合;对于 S \mathscr{S} S 、集合 a ( S ) = ⋂ m ∈ S m \mathfrak{a}(S) =\bigcap_{\mathfrak{m}\in S}\mathfrak{m} a ( S ) = ⋂ m ∈ S m 的任意子集 S。由于环 L 是可交换的且半单 (VIII, p. 310, 注 6),映射 W ↦ a ( W ) W\mapsto \mathfrak{a}(W) W ↦ a ( W ) 是双射从集合到子集 L(VIII、p. 142、命题 9)的理想的S \mathscr{S} S 至集合。当且仅当 S 不变时,理想的 a ( S ) \mathfrak{a}(S) a ( S ) 在 G 下是不变的。由于 G 传递作用于 S \mathscr{S} S (VIII, p. 308, 定理 2, vi)),因而 G 下 S \mathscr{S} S 中唯一不变的子集是 ∅ \emptyset ∅ 和 S \mathscr{S} S 。从a ( ∅ ) = L \mathfrak{a}(\emptyset ) = L a ( ∅ ) = L 和a ( S ) = { 0 } \mathfrak{a}(\mathscr{S}) =\{0\} a ( S ) = { 0 } 开始,我们已经证明了断言a)。
让我们用反证法来证明b);假设我们有a g ≠ L \mathfrak{a}_g\not= L a g = L 。令m \mathfrak{m} m 为L包含a g \mathfrak{a}_g a g 的最大理想。然后,对于L中的每个x x x ,我们都有λ ( g ) x ≡ x \lambda (g)x\equiv x λ ( g ) x ≡ x mod m \mathfrak{m} m 。特别是,m \mathfrak{m} m 在g g g 下是不变的,而λ ( g ) \lambda (g) λ ( g ) 是由域L / m L/\mathfrak{m} L / m 上的恒等性引发的。由VIII的定理 2、p. 308、G m G_{\mathfrak{m}} G m 的元素g g g 中的性质(vi)来说是微不足道的,其中b)的与……矛盾假设。
现在让我们证明定理 3. 向量空间 A [ E ; L ] \mathbf{A}[\mathscr{E}; L] A [ E ; L ] 在 K 上有有限维 Card(G)[L: K ] = n 2 : K] =n^2 : K ] = n 2 ,通过 VIII、p. 316 和假设的等式 Card(G) = [ L : K ] = n = [L : K] =n = [ L : K ] = n 。
令a \mathfrak{a} a 为非零的代数A [ E ; L ] \mathbf{A}[\mathscr{E}; L] A [ E ; L ] 的两侧理想。我们使用VIII、p. 316中的记号。 A [ E ; L ] \mathbf{A}[\mathscr{E}; L] A [ E ; L ] 的每个元素a a a 都可以唯一地写为a = ∑ g ∈ G a g ε g a=\sum_{g\in G}a_g\varepsilon_g a = ∑ g ∈ G a g ε g ,每个g ∈ G g\in G g ∈ G 可以写为a g ∈ L a_g\in L a g ∈ L ;我们用G的元素g g g 的Φ ( a ) \Phi (a) Φ ( a ) 集合来表示a g ≠ 0 a_g\not= 0 a g = 0 。到 VIII、p. 316 的公式 (32) 时,我们有关系
ε g ε g ′ = c σ ( g , g ′ ) ε g g ′ (38)
\varepsilon_g\varepsilon_{g'}=c_{\sigma}(g, g')\varepsilon_{gg'} \tag{38}
ε g ε g ′ = c σ ( g , g ′ ) ε g g ′ ( 38 )
对于所有 g , g ′ ∈ G g, g'\in G g , g ′ ∈ G ,因而
Φ ( a ε g ) = Φ ( a ) . g (39)
\Phi (a\varepsilon_g) = \Phi (a).g \tag{39}
Φ ( a ε g ) = Φ ( a ) . g ( 39 )
对于每个 g ∈ G g\in G g ∈ G 和 a ∈ A [ E ; L ] a\in \mathbf{A}[\mathscr{E}; L] a ∈ A [ E ; L ] 。
令a a a 为a \mathfrak{a} a 的非零元素,其中Φ ( a ) \Phi (a) Φ ( a ) 对于包含而言是最小的;由公式 (39),如果有必要替换 a a a 与元素或形式 a ε g − 1 a\varepsilon_{g^{-1}} a ε g − 1 与 g ∈ Φ ( a ) g\in \Phi (a) g ∈ Φ ( a ) ,我们可以假设我们有 e ∈ Φ ( a ) e\in \Phi (a) e ∈ Φ ( a ) 。令 s s s 为与 e e e 不同的 Φ ( a ) \Phi (a) Φ ( a ) 的元素。到引理 12,b),存在L的元素x x x ,使得a s ( x − λ ( s ) ⋅ x ) ≠ 0 a_s(x-\lambda (s)\cdot x)\not= 0 a s ( x − λ ( s ) ⋅ x ) = 0 。但我们有关系
x a − a x = ∑ g a g ( x − λ ( g ) ⋅ x ) ε g (40)
xa-ax=\sum_ga_g(x-\lambda (g)\cdot x)\varepsilon_g \tag{40}
x a − a x = g ∑ a g ( x − λ ( g ) ⋅ x ) ε g ( 40 )
其中和取代了Φ ( a ) \Phi (a) Φ ( a ) 的元素g g g ,与e e e 不同。由于 Φ ( a ) \Phi (a) Φ ( a ) 极小,因此我们有 x a − a x = 0 xa-ax= 0 x a − a x = 0 ,但是 x x x 上有与……矛盾假设。因而,我们通过反证法证明G的Φ ( a ) \Phi (a) Φ ( a ) 包含只有单位元素e e e ,所以我们有a ∈ L a\in L a ∈ L 。
因而 L ∩ a L\cap \mathfrak{a} L ∩ a 是 L 的理想值,未简化为 { 0 } \{0\} { 0 } 。此外,对于L中的每个x x x ,我们有ε g x ε g − 1 = λ ( g ) ⋅ x \varepsilon_gx\varepsilon^{-1}_g=\lambda (g)\cdot x ε g x ε g − 1 = λ ( g ) ⋅ x ,因而L ∩ a L\cap \mathfrak{a} L ∩ a 在G下是不变的。到引理12,我们因此有L ∩ a = L L\cap \mathfrak{a}= L L ∩ a = L ,即L ⊂ a L\subset \mathfrak{a} L ⊂ a 。从A [ E ; L ] \mathbf{A}[\mathscr{E}; L] A [ E ; L ] 的L包含单位元素开始,我们有a = A [ E ; L ] \mathfrak{a}=\mathbf{A}[\mathscr{E}; L] a = A [ E ; L ] 。
由于代数 A [ E ; L ] \mathbf{A}[\mathscr{E}; L] A [ E ; L ] 的非零有限维超过 K,并且其唯一的两侧理想是 { 0 } \{0\} { 0 } 和 A [ E ; L ] \mathbf{A}[\mathscr{E}; L] A [ E ; L ] ,所以它很简单。
让我们证明A [ E ; L ] \mathbf{A}[\mathscr{E}; L] A [ E ; L ] 的每个元素a a a 都可以与L属于通勤到L。我们将a a a 写为∑ g ∈ G a g ε g \sum_{g\in G}a_g\varepsilon_g ∑ g ∈ G a g ε g ,其中系数a g a_g a g 位于L中。对于L中的每个x x x ,我们有x a − a x = 0 xa-ax= 0 x a − a x = 0 ,并且关系(40)表明我们有
a g ( x − λ ( g ) ⋅ x ) = 0 (41)
a_g(x-\lambda (g)\cdot x) = 0 \tag{41}
a g ( x − λ ( g ) ⋅ x ) = 0 ( 41 )
对于每个g ∈ G g\in G g ∈ G 和x ∈ L x\in L x ∈ L 。因而,到引理 12 时,我们就有 a g = 0 a_g= 0 a g = 0 对应 g ≠ e g\not=e g = e ;因而,a ∈ L a\in L a ∈ L 。
最后,让我们来计算A [ E ; L ] \mathbf{A}[\mathscr{E}; L] A [ E ; L ] 的确定中心。如果 z z z 属于到中心,则它与 L 通勤,因此属于到 L。但我们有
0 = ε g z − z ε g = ( λ ( g ) ⋅ z − z ) ε g
0 =\varepsilon_gz-z\varepsilon_g= (\lambda (g)\cdot z-z)\varepsilon_g
0 = ε g z − z ε g = ( λ ( g ) ⋅ z − z ) ε g
对于G的每个g g g 。因而z z z 在L的自同构群λ ( G ) \lambda (G) λ ( G ) 下是不变的。因此我们有z ∈ K z\in K z ∈ K 乘假设。
不失一般性,我们可以假设 L 是 A 的最大值交换子代数。令 Γ 为 A 的可逆元 γ \gamma γ 的乘法群由……组成,使得 G 中存在g g g ,其中
γ x γ − 1 = λ ( g ) . x (42)
\gamma x\gamma^{-1}=\lambda (g).x \tag{42}
γ x γ − 1 = λ ( g ) . x ( 42 )
对于 L 中的每元素 x x x 。如果给定γ ∈ Γ \gamma \in \Gamma γ ∈ Γ ,那么元素g g g 满足这个关系是唯一的;我们用π ( γ ) \pi (\gamma ) π ( γ ) 表示。从 Γ 到 G,π \pi π 为同态,且其核等于 L ∗ L^* L ∗ ,则为直接的。 π \pi π 的满射性源自 Skolem–Noether 定理(VIII、p. 263,推论)。
If we denote the canonical injection of L ∗ L^* L ∗ into Γ by ι \iota ι , then it follows from the constructions that E = ( Γ , ι , π ) \mathscr{E}= (\Gamma , \iota , \pi ) E = ( Γ , ι , π ) is a τ \tau τ -extension of G by L ∗ L^* L ∗ . 让
u : L → A [ E ; L ] u: L\rightarrow \mathbf{A}[\mathscr{E}; L] u : L → A [ E ; L ] 和 v : Γ → A [ E ; L ] v: \Gamma \rightarrow \mathbf{A}[\mathscr{E}; L] v : Γ → A [ E ; L ]
是典范同态。通过A [ E ; L ] \mathbf{A}[\mathscr{E}; L] A [ E ; L ] (VIII,p. 315,命题 12)的泛性质,存在唯一代数同态f : A [ E ; L ] → A f:\mathbf{A}[\mathscr{E}; L]\rightarrow A f : A [ E ; L ] → A ,使得f ∘ u ( x ) = x f\circ u(x) =x f ∘ u ( x ) = x 和f ∘ v ( γ ) = γ f\circ v(\gamma ) =\gamma f ∘ v ( γ ) = γ 对于x ∈ L x\in L x ∈ L 和γ ∈ Γ \gamma \in \Gamma γ ∈ Γ 。由于代数 A [ E ; L ] \mathbf{A}[\mathscr{E}; L] A [ E ; L ] 很简单,因此同态 f f f 是单射的。现在,代数A [ E ; L ] \mathbf{A}[\mathscr{E}; L] A [ E ; L ] 对K有次数n 2 n^2 n 2 ,A也是如此,因为L是A的最大交换半单子代数,并且我们有n = [ L : K ] n= [L : K] n = [ L : K ] (VIII,p. 262,命题3, (二))。因此 f f f 是双射的。
Br(L/ K /K / K ) = ⋂ m ∈ S =\bigcap_{\mathfrak{m}\in\mathscr{S}} = ⋂ m ∈ S Ker(r ( L / m ) / K r_{(L/\mathfrak{m})/K} r ( L / m ) / K ),其中 r ( L / m ) / K : r_{(L/\mathfrak{m})/K}: r ( L / m ) / K : Br(K) → \rightarrow → Br(L/ m /\mathfrak{m} / m ) 是标量同态的扩张 (VIII,p. 281)。
Ψ : Exτ ( G , L ∗ ) ⟶ _{\tau}(G,L^*)\longrightarrow τ ( G , L ∗ ) ⟶ Br(L/ K /K / K )
将G的τ \tau τ 扩展E \mathscr{E} E 的类通过L ∗ L^* L ∗ 发送到代数A [ E ; L ] \mathbf{A}[\mathscr{E}; L] A [ E ; L ] 的Br(L/ K /K / K )中的类。
为了定义Ψ并验证它是双射,我们必须建立以下点:
a) 如果E \mathscr{E} E 和E ′ \mathscr{E}' E ′ 同构τ \tau τ -G的L ∗ L^* L ∗ 扩展,则代数A [ E ; L ] \mathbf{A}[\mathscr{E}; L] A [ E ; L ] 和A [ E ′ ; L ] \mathbf{A}[\mathscr{E}'; L] A [ E ′ ; L ] 同构。
b) 相反,如果代数 A [ E ; L ] \mathbf{A}[\mathscr{E}; L] A [ E ; L ] 和 A [ E ′ ; L ] \mathbf{A}[\mathscr{E}'; L] A [ E ′ ; L ] 同构,则 G 的 L ∗ L^* L ∗ 的 τ \tau τ 扩展 E \mathscr{E} E 和 E ′ \mathscr{E}' E ′ 也是同构的。
c) 在 Br(L/ K /K / K ) 中的每个类中,都有代数 E 包含 L 作为最大交换子代数。
d) 如果 E 是有限次数的中心单代数在 K 包含 L 上作为最大值交换子代数,则存在 G 的 τ \tau τ E \mathscr{E} E L ∗ L^* L ∗ 扩展,使得 E 与 A [ E ; L ] \mathbf{A}[\mathscr{E}; L] A [ E ; L ] 同构。
断言 a) 由构造或叉积得出; b) 由VIII、p. 263推论得出。 断言 c) 是从 VIII、p. 281 的命题 5 得出的,而 d) 只是上面的定理 4。
还需要验证 Ψ 是否为群同态;为此,只要证明如果E 1 = ( Γ 1 , ι 1 , π 1 ) \mathscr{E}_1= (\Gamma_1, \iota_1, \pi_1) E 1 = ( Γ 1 , ι 1 , π 1 ) 和E 2 = ( Γ 2 , ι 2 , π 2 ) \mathscr{E}_2= (\Gamma_2, \iota_2, \pi_2) E 2 = ( Γ 2 , ι 2 , π 2 ) 是τ \tau τ 扩展,则代数A [ E 1 E 2 ; L ] \mathbf{A}[\mathscr{E}_1\mathscr{E}_2; L] A [ E 1 E 2 ; L ] 等价于代数A [ E 1 ; L ] ⊗ A [ E 2 ; L ] \mathbf{A}[\mathscr{E}_1; L]\otimes \mathbf{A}[\mathscr{E}_2; L] A [ E 1 ; L ] ⊗ A [ E 2 ; L ] 。我们用E = ( Γ , ι , π ) \mathscr{E}= (\Gamma , \iota , \pi ) E = ( Γ , ι , π ) 表示乘积扩张E 1 E 2 \mathscr{E}_1\mathscr{E}_2 E 1 E 2 。从L ∗ L^* L ∗ 到发送μ \mu μ 到( ι 1 ( μ ) , ι 2 ( μ ) − 1 ) (\iota_1(\mu), \iota_2(\mu)^{-1}) ( ι 1 ( μ ) , ι 2 ( μ ) − 1 ) 的光纤乘积Γ 1 × G Γ 2 \Gamma_1\times_G\Gamma_2 Γ 1 × G Γ 2 ,群⟧与同态ρ \rho ρ 的余核同构。对于i ∈ { 1 , 2 } i\in \{1,2\} i ∈ { 1 , 2 } ,写为A i = A [ E i ; L ] A_i=\mathbf{A}[\mathscr{E}_i; L] A i = A [ E i ; L ] 。令u i : L → A i u_i: L\rightarrow A_i u i : L → A i 和v i : Γ i → A i ∗ v_i: \Gamma_i\rightarrow A^*_i v i : Γ i → A i ∗ 为典范同态。我们将认同L及其像乘以同态u i u_i u i ,这使得L成为A i A_i A i 的最大交换子代数。我们用V i V_i V i 表示由A i A_i A i 中的左乘法定义的L向量空间。 环 L ⊗ K A i o L\otimes_KA^o_i L ⊗ K A i o 作用于V i V_i V i 。由于它很简单并且维数n 2 n^2 n 2 超过L,因此我们从L ⊗ K A i o L\otimes_KA^o_i L ⊗ K A i o 到EndL ( V i ) _L(V_i) L ( V i ) 获得同构。因此,环L ⊗ K A 1 o ⊗ K A 2 o L\otimes_KA^o_1\otimes_KA^o_2 L ⊗ K A 1 o ⊗ K A 2 o ,我们将可以确定与( L ⊗ K A 1 o ) ⊗ L ( L ⊗ K A 2 o ) (L\otimes_KA^o_1)\otimes_L(L\otimes_KA^o_2) ( L ⊗ K A 1 o ) ⊗ L ( L ⊗ K A 2 o ) 同构的,与EndL ( V 1 ⊗ L V 2 ) _L(V_1\otimes_LV_2) L ( V 1 ⊗ L V 2 ) 同构的。 集合C=结束A 1 o ⊗ K A 2 o ( V 1 ⊗ L V 2 ) _{A^o_1\otimes_KA^o_2}(V_1\otimes_LV_2) A 1 o ⊗ K A 2 o ( V 1 ⊗ L V 2 ) 。通过VIII、p. 282、环C的引理 3与A 1 ⊗ K A 2 A_1\otimes_KA_2 A 1 ⊗ K A 2 相似,L ⊗ 1 ⊗ 1 L\otimes 1\otimes 1 L ⊗ 1 ⊗ 1 是C的最大交换子代数。对于每个对 ( γ 1 , γ 2 ) ∈ Γ 1 × Γ 2 (\gamma_1, \gamma_2)\in \Gamma_1\times \Gamma_2 ( γ 1 , γ 2 ) ∈ Γ 1 × Γ 2 满足 π 1 ( γ 1 ) = π 2 ( γ 2 ) \pi_1(\gamma_1) =\pi_2(\gamma_2) π 1 ( γ 1 ) = π 2 ( γ 2 ) ,我们用 w ( γ 1 , γ 2 ) w(\gamma_1, \gamma_2) w ( γ 1 , γ 2 ) 表示唯一的 λ ( π 1 ( γ 1 \lambda (\pi_1(\gamma_1 λ ( π 1 ( γ 1 ))-半线性 (II, §1, No. 13, p. 223) 自同态使得
w ( γ 1 , γ 2 ) ( x 1 ⊗ x 2 ) = v 1 ( γ 1 ) x 1 ⊗ v 2 ( γ 2 ) x 2
w(\gamma_1, \gamma_2)(x_1\otimes x_2) =v_1(\gamma_1)x_1\otimes v_2(\gamma_2)x_2
w ( γ 1 , γ 2 ) ( x 1 ⊗ x 2 ) = v 1 ( γ 1 ) x 1 ⊗ v 2 ( γ 2 ) x 2
对于 x 1 ∈ V 1 x_1\in V_1 x 1 ∈ V 1 和 x 2 ∈ V 2 x_2\in V_2 x 2 ∈ V 2 。我们有w ( γ 1 , γ 2 ) ∈ C ∗ w(\gamma_1, \gamma_2)\in C^* w ( γ 1 , γ 2 ) ∈ C ∗ ,w w w 是从纤维乘积Γ 1 × G Γ 2 \Gamma_1\times_G\Gamma_2 Γ 1 × G Γ 2 到C ∗ C^* C ∗ 的群同态。这个同态对于ρ \rho ρ 和诱导同态v v v 从C ∗ C^* C ∗ 的像来说是微不足道的。用u : L → C u: L\rightarrow C u : L → C 表示,态射由u : ℓ ↦ ℓ ⊗ 1 ⊗ 1 u:\ell \mapsto \ell \otimes 1\otimes 1 u : ℓ ↦ ℓ ⊗ 1 ⊗ 1 给出。我们可以验证关系
u ( α ) = v ( ι ( α ) ) u(\alpha ) =v(\iota (\alpha )) u ( α ) = v ( ι ( α )) 和 u ( γ β ) = v ( γ ) u ( β ) v ( γ ) − 1 u(^{\gamma}\beta ) =v(\gamma )u(\beta )v(\gamma )^{-1} u ( γ β ) = v ( γ ) u ( β ) v ( γ ) − 1
α ∈ L ∗ , β ∈ L \alpha \in L^*,\beta \in L α ∈ L ∗ , β ∈ L 和γ ∈ Γ \gamma \in \Gamma γ ∈ Γ 。 VIII、p. 315 中的命题 12 给出从代数 A [ E ; L ] \mathbf{A}[\mathscr{E}; L] A [ E ; L ] 到 C 的同态 f f f 。由于代数 A [ E ; L ] \mathbf{A}[\mathscr{E}; L] A [ E ; L ] 很简单,因此同态 f f f 是单射的。 代数 C 和 A [ E ; L ] \mathbf{A}[\mathscr{E}; L] A [ E ; L ] 在 K 上具有相同的维数,因此 f f f 是同构。
映射Φ L / K = Θ ∘ Ψ − 1 \Phi_{L/K}= \Theta \circ \Psi^{-1} Φ L / K = Θ ∘ Ψ − 1 定义群同构从Br(L/ K /K / K )到H 2 ( G , L ∗ ) H^2(G,L^*) H 2 ( G , L ∗ ) 。
设 K ′ K' K ′ 为 K 的扩张,且 φ : K ′ → L \varphi : K'\rightarrow L φ : K ′ → L 态射为 K-代数。 G 的元素 h h h 的集合 H,使得 λ ( h ) ∘ φ = φ \lambda (h)\circ \varphi =\varphi λ ( h ) ∘ φ = φ 是 G 的子群,并且赋予 λ \lambda λ 的限制到 H 的K ′ K' K ′ -代数 L 超过伽罗瓦代数 K ′ K' K ′ 。
Br(L/ K /K / K )Φ L / K / ^{\Phi_{L/K}}/ Φ L / K / / H 2 ( G , L ∗ ) H_2(G,L_*) H 2 ( G , L ∗ )
r K ′ / K r_{K'/K} r K ′ / K 资源H G ^G_H H G
Br(L/ K ′ /K' / K ′ )Φ L / K ′ / ^{\Phi_{L/K'}}/ Φ L / K ′ / /H 2 ( H , L ∗ ) H_2(H,L_*) H 2 ( H , L ∗ ) .
这是从 VIII、p. 299 的命题 7 和VIII、p. 317 的 13 得出的。
11. 指标和指数
存在L的扩张M,即有限次数的K的伽罗瓦扩张(V, §10, No. 1,p. 57,命题2)。 K 属于到子群 Br(M/ K /K / K ) 的布劳尔群中 A 的类 [A]。令 G 为 M 在 K 上的伽罗瓦群,并令 α \alpha α 为 H 2 ( G , M ∗ ) H^2(G,M^*) H 2 ( G , M ∗ ) 中 [A] 的像(VIII,p. 321,推论)。令 H 为 M 的伽罗瓦群除以 L。那么 H 是 G 中指标 [L : K] 的子群(V, §10, No. 7,p. 68,推论 5)。由于 ResH G ( α ) = Φ M / L ( A ( L ) ) ^G_H(\alpha ) = \Phi_{M/L}(A_{(L)}) H G ( α ) = Φ M / L ( A ( L ) ) (命题 14),我们有 ResH G ( α ) = 0 ^G_H(\alpha ) = 0 H G ( α ) = 0 。根据VIII、p. 303的命题 8,得出[ L : K ] α = 0 [L : K]\alpha = 0 [ L : K ] α = 0 ,因而 [L : K][A] = 0。
设 K 为交换域,并令 A 为 K 上有限次数的中心单代数。则 A 同构于形式 M n \mathbf{M}_n M n (D) 的代数,其中 D 为域和中心 K,且 Br(K) 中 [A] = [D]。 D 的约化次数仅取决于 A。我们称其为 A 的约化次数指标。除的指标是 A 的约化次数。A 的指数是 K 的布劳尔群中 A 的类阶。
只要证明有限次数的域 D 超过其中心 K 就足够了。令 L 为 D 的极大交换子域,即 K 的可分扩张;我们有 [ D : K ] = [ L : K ] 2 [D : K] = [L : K]^2 [ D : K ] = [ L : K ] 2 (VIII, p. 265, 推论 2, b) 和 c))。那么对于代数 D (VIII, p. 281, 命题 5),K 的扩张 L 是分裂域,并且 [L : K] 重合与 D 的次数减少。 应用定理6。
让我们假设素数数p p p 不除A的指数,并证明它不除其指标。只要A为域的情况下就足以证明这个结果。令L为分裂的A的有限次数K伽罗瓦扩张。令G为K上L的伽罗瓦群,并令H为G的Sylowp p p 子群(I, §6, No. 6,p. 78)。我们用 H 的不变量 L 的 L ′ = L H L'= L^H L ′ = L H 子域表示。A ( L ′ ) A_{(L')} A ( L ′ ) 除的指数,因此与 p p p 互质。到定理 6,我们在L ′ L' L ′ 的布劳尔群中有[ L : L ′ ] [ A ( L ′ ) ] = 0 [L : L'][A_{(L')}] = 0 [ L : L ′ ] [ A ( L ′ ) ] = 0 。由此得出[ A ( L ′ ) ] = 0 [A_{(L')}] = 0 [ A ( L ′ ) ] = 0 和域L ′ L' L ′ 分裂的A。然后我们应用VIII、p. 283的推论2;由此可见,除 [ L ′ : K ] [L': K] [ L ′ : K ] 的指标因此不能被p p p 整除。
让我们证明 K 的布劳尔群不包含阶 p p p 的任何元素。 有限次数的K的每个伽罗瓦扩张M是完美域(V, §7, No. 1,p. 36,命题2)。因而,取第 p p p 个幂就是群 M ∗ M^* M ∗ 中的自同构。由此可见,乘法乘p p p 是群H 2 H^2 H 2 (Gal(M/ K /K / K ), M ∗ ,M^* , M ∗ )的自同构,与Br(M/ K /K / K )同构的。
因而,[A] 的阶是 p p p 的素数,并且根据推论 2,它的指标不能被 p p p 整除。
习题
参见习题为 § 16 。