Bourbaki

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

§ 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gg自同构,那么我们将g(f)g(f)写成g⋅fg\cdot f。

1. τ\tau-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从G到F的自同构群Aut(F)。我们用ee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} 是三元组 (Γ,ι,π)(\Gamma , \iota , \pi ),其中 Γ 是群,π:Γ→G\pi : \Gamma \rightarrow G 是满同态,ι\iota 是单同态,从 F 到 Γ 使得我(ι\iota)==克尔(π\pi)。让E=(Γ,ι,π)\mathscr{E}= (\Gamma , \iota , \pi )成为扩张。对于每个 γ∈Γ\gamma \in \Gamma、映射 φγ:F→F\varphi_{\gamma}: F\rightarrow F 定义

ι(φγ(f))=γι(f)γ−1 \iota (\varphi_{\gamma}(f)) =\gamma \iota (f)\gamma^{-1}

因为 f∈Ff\in F 是 F 的自同构。由于 F 是可交换的,对于每个 f∈Ff\in F,由 ι(f)\iota (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}} Aut(F) 的特征为

γι(f)γ−1=ι\gamma \iota (f)\gamma^{-1}=\iota(整数E(π(γ))⋅f_{\mathscr{E}}(\pi (\gamma ))\cdot f)

对于 γ∈Γ\gamma \in \Gamma 和 f∈Ff\in F。

F 对 G 的AτA\tau-扩展是扩张 E=(Γ,ι,π)\mathscr{E}= (\Gamma , \iota , \pi ),使得 IntE_{\mathscr{E}} 等于 τ\tau,在其他字中,满足关系

γι(f)γ−1=ι(τ(π(γ))⋅f)(1) \gamma \iota (f)\gamma^{-1}=\iota (\tau (\pi (\gamma ))\cdot f) \tag{1}

对于 γ∈Γ\gamma \in \Gamma 和 f∈Ff\in F。如果E=(Γ,ι,π)\mathscr{E}= (\Gamma , \iota , \pi )和E′=(Γ′,ι′,π′)\mathscr{E}'= (\Gamma ', \iota ', \pi ')是τ\tau扩展,则从E\mathscr{E}到E′\mathscr{E}'的τ\tau扩展中的态射是从E\mathscr{E}到扩张的态射 E′\mathscr{E}'(I, §6, No. 1,p. 65),即群同态u:Γ→Γ′u: \Gamma \rightarrow \Gamma ',使得π′∘u=π\pi '\circ u=\pi和ι′=u∘ι\iota '=u\circ \iota。 注 τ\tau-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}) 关系表示

“E\mathscr{E}和F\mathscr{F}是同构的τ\tau扩展。”

这是等价关系; 扩张 E\mathscr{E} 的类是对象的类相当于 Isoτ(_{\tau}(集合理论、II, §6, No. 6、p. 122 的E\mathscr{E})。

引理 1 00I9

关系

引用了 1

引用了 E II § 6. 等价关系

“α\alpha 是 Isoτ_{\tau} τ\tau 扩展的类”

α\alpha 中有集合化。

集合E0=F×GE_0= F\times G,并考虑映射ι0:F→E0\iota_0: F\rightarrow E_0和π0:E0→G\pi_0: E_0\rightarrow G由ι0(f)=(f,e)\iota_0(f) = (f, e)定义为f∈Ff\in F和π0(f,g)=g\pi_0(f, g) =g定义为(f,g)∈F×G(f, g)\in F\times G。令 E=(Γ,ι,π)\mathscr{E}= (\Gamma , \iota , \pi ) 为 G 由 F 的 τ\tau 扩展。 映射 π\pi 是满射,因此有截面 σ:G→Γ\sigma : G\rightarrow \Gamma 使得 σ(e)=e\sigma (e) =e。从 F×GF\times G 到 Γ 的映射 u:(f,g)↦ι(f)σ(g)u: (f, g)\mapsto \iota (f)\sigma (g) 是双射的。我们将通过结构转账获得的群运算赋予F×GF\times G。那么三元组(E0,ι0,π0)(E_0, \iota_0, \pi_0)是与E\mathscr{E}同构的τ\tau扩展。 引理 1 现在来自集合理论、II, §6, No. 6、p. 122。

我们用τ\tau的类的Exτ(G,F)_{\tau}(G,F)集合-关系Isoτ_{\tau}的扩展来表示。

例 1 00IA

外部半直积 (F×τG,i,p)(F\times_{\tau}G, i, p) (I, §6, No. 1、p. 66、命题 3) 是 τ\tau 扩展;我们用Iτ\mathscr{I}_{\tau}表示。如果 τ\tau 扩展与 τ\tau 扩展 Iτ\mathscr{I}_{\tau} 同构,我们就说它是半平凡的。

引用了 1

引用了 命题 3, I § 6

例 2 00IB

对于i∈{1,2}i\in \{1,2\},从GiG_i到FiF_i的自同构群取群GiG_i、阿贝尔的群FiF_i、群同态τi\tau_i。我们用 τ1×τ2:G1×G2→\tau_1\times \tau_2: G_1\times G_2\rightarrow Aut(F1×F2_1\times F_2) 同态定义为

(τ1×τ2)(g1,g2)⋅(f1,f2)=(τ1(g1)⋅f1,τ2(g2)⋅f2) (\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)

对于 g1∈G1,g2∈G2,f1∈F1g_1\in G_1,g_2\in G_2,f_1\in F_1 和 f2∈F2f_2\in F_2。令E1=(Γ1,ι1,π1)\mathscr{E}_1= (\Gamma_1, \iota_1, \pi_1)为G1G_1经F1F_1的τ1\tau_1延伸,E2=(Γ2,ι2,π2)\mathscr{E}_2= (\Gamma_2, \iota_2, \pi_2)为G2G_2经F2F_2的τ2\tau_2延伸。那么三元组(Γ1×Γ2,ι1×ι2,π1×π2)(\Gamma_1\times \Gamma_2, \iota_1\times \iota_2, \pi_1\times \pi_2)是G1×G2G_1\times G_2的τ1×τ2\tau_1\times \tau_2扩展F1×F2F_1\times F_2;称为扩张E1\mathscr{E}_1和E2\mathscr{E}_2的外乘积,记为E1×E2\mathscr{E}_1\times \mathscr{E}_2。

2. τ\tau-扩展的逆像

令 G 和G′G' 为群。令 F 为阿贝尔的群,并令 τ:G→\tau : G\rightarrow Aut(F) 和 u:G′→Gu: G'\rightarrow G 为群同态。考虑群同态τ′=τ∘u:G′→\tau '=\tau \circ u: G'\rightarrowAut(F),并用Γ′\Gamma '表示相对于π\pi和uu的纤维乘积Γ×GG′\Gamma \times_GG'(I, §4, No. 8,p. 46)。 对(γ,g′)(\gamma , g')Γ×G′\Gamma \times G'由……组成子群使得π(γ)=u(g′)\pi (\gamma ) =u(g')。令ι′:F→Γ′\iota ': F\rightarrow \Gamma '为群同态,由ι′(α)=(ι(α),e)\iota '(\alpha ) = (\iota (\alpha ), e)对α∈F\alpha \in F给出,并用π′:Γ′→G′\pi ': \Gamma '\rightarrow G'表示第二个投影。那么态射ι′\iota '是单射,态射π′\pi '是满射,因为π\pi是,ι′\iota '重合的像和π′\pi '的核。此外,对于每个α∈F\alpha \in F和γ′=(γ,g)∈Γ′\gamma '= (\gamma , g)\in \Gamma ',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 )

因而,(Γ′,ι′,π′)(\Gamma ', \iota ', \pi ')是F对G′G'的τ′\tau '扩展;我们用uu来称呼它为E\mathscr{E}的逆像,并用u∗(E)u^*(\mathscr{E})来表示。第一个投影是群同态 φ:Γ′→Γ\varphi : \Gamma '\rightarrow \Gamma,我们称之为规范。

命题 1 00IC

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'} // Γ′π′{\Gamma'}^{\pi'} // G′G'

(2)

φu\varphi u

F ι^{\iota} // Γ π^{\pi} // G.

此外,如果E1′=(Γ1′,ι1′,π1′)\mathscr{E}_1'= (\Gamma '_1, \iota '_1, \pi '_1)是τ′\tau '扩展且φ1:Γ1′→Γ\varphi_1: \Gamma '_1\rightarrow \Gamma是群同态,使得图表

F ι1′^{\iota'_1} // Γ1′π1′{\Gamma'_1}^{\pi'_1} // G′G'

φ1u\varphi_1u

F ι^{\iota} // Γ π^{\pi} // G

通勤,那么存在τ′\tau '的唯一态射ψ\psi-从E1′\mathscr{E}_1'到u∗(E)u^*(\mathscr{E})的延伸,这样我们就有φ1=φ∘ψ\varphi_1=\varphi \circ \psi。

第一个图表的交换律源自φ\varphi的定义。 ψ\psi的存在和唯一性由下面的引理2得出。

引理 2 00ID

令 F1′F'_1 为阿贝尔的群,并令 w:F1′→w: F'_1\rightarrow F 和 τ1:G′→\tau_1: G'\rightarrow Aut(F1′'_1) 为群同态,使得

w(τ1(g)(f))=τ(u(g))(w(f)) w(\tau_1(g)(f)) =\tau (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∈F1′f\in F'_1和g∈G′g\in G'。令E1′=(Γ1′,ι1′,π1′)\mathscr{E}_1'= (\Gamma '_1, \iota '_1, \pi '_1)是G′G'通过F1′F'_1和φ1:Γ1′→Γ\varphi_1: \Gamma '_1\rightarrow \Gamma群同态的τ1\tau_1扩展,使得以下图表可通勤:

F1′ι1′{F'_1}^{\iota'_1} // Γ1′π1′{\Gamma'_1}^{\pi'_1} // G′G'

wφ1uw\varphi_1u

F ι^{\iota} // Γ π^{\pi} // G.

那么存在唯一群同态ψ:Γ1′→Γ′\psi : \Gamma '_1\rightarrow \Gamma '使得图表

F1′ι1′{F'_1}^{\iota'_1} // Γ1′π1′{\Gamma'_1}^{\pi_1'} // G′G'

wψw\psi

F ι′^{\iota'} // Γ′π′{\Gamma'}^{\pi'} // G′G'

通勤和φ1=φ∘ψ\varphi_1=\varphi \circ \psi。

如果群同态 ψ:Γ1′→Γ′\psi : \Gamma '_1\rightarrow \Gamma ' 具有所需的属性,则满足关系

ψ(γ)=(φ∘ψ(γ),π′∘ψ(γ))=(φ1(γ),π1′(γ)) \psi (\gamma ) = (\varphi \circ \psi (\gamma ), \pi '\circ \psi (\gamma )) = (\varphi_1(\gamma ), \pi '_1(\gamma ))

每γ∈Γ1′\gamma \in \Gamma '_1。相反,由γ↦(φ1(γ),π1′(γ))\gamma \mapsto (\varphi_1(\gamma ), \pi_1'(\gamma ))定义的从Γ1′\Gamma '_1到Γ×G′\Gamma \times G'的群同态在纤维乘积Γ×GG′\Gamma \times_GG'中有值,因为每个γ∈Γ1′\gamma \in \Gamma '_1都有π∘φ1(γ)=u∘π1′(γ)\pi \circ \varphi_1(\gamma ) =u\circ \pi_1'(\gamma )。

推论 1 00IE

令E1\mathscr{E}_1和E2\mathscr{E}_2为τ\tau-G通过F的扩展,并令ψ\psi为τ\tau的态射-从E1\mathscr{E}_1到E2\mathscr{E}_2的扩展。用 φ1(\varphi_1(resp 表示。 φ2)\varphi_2)典范同态分别为u∗(E1)(u^*(\mathscr{E}_1) (。 u∗(E2))u^*(\mathscr{E}_2))。那么存在τ′\tau '的唯一态射-从u∗(E1)u^*(\mathscr{E}_1)到u∗(E2)u^*(\mathscr{E}_2)的延伸,记为u∗(ψ)u^*(\psi ),使得φ2∘u∗(ψ)=ψ∘φ1\varphi_2\circ u^*(\psi ) =\psi \circ \varphi_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∘φ1\psi \circ \varphi_1就足够了。

因此,τ′\tau '扩展u∗(E)u^*(\mathscr{E})的类仅取决于E\mathscr{E}的类。我们还用 u∗:u^*: Exτ(G,F)→_{\tau}(G,F)\rightarrow Exτ′(G′,F)_{\tau'}(G',F) 映射表示,将τ\tau扩展名E\mathscr{E}的类发送到τ′\tau '扩展名u∗(E)u^*(\mathscr{E})的类。

推论 2 00IF

令u′:G′′→G′u': G''\rightarrow G'为群同态,并令E\mathscr{E}为F对G的τ\tau扩展。集合τ′′=τ′∘u′\tau ''=\tau '\circ u',并分别用φ(\varphi (表示。 φ′,φ′′)\varphi ',\varphi '') 典范同态与 τ′\tau ' 扩展名 u∗(E)(u^*(\mathscr{E}) (resp 相关。 τ′′\tau ''-扩展名u′∗(u∗(E))u^{'*}(u^*(\mathscr{E})),τ′′\tau ''-扩展名(u∘u′)∗(E))(u\circ u')^*(\mathscr{E}))。那么从τ′′\tau ''扩展u′∗(u∗(E))u^{'*}(u^*(\mathscr{E}))到τ′′\tau ''扩展(u∘u′)∗(E)(u\circ u')^*(\mathscr{E})存在唯一态射ψ\psi,使得φ′′∘ψ=φ∘φ′\varphi ''\circ \psi =\varphi \circ \varphi '。

被以下引用 1

被以下引用 命题 4

例 00RI

令 H 为 G 的子群和 j:H→Gj: H\rightarrow G 典范嵌入。那么对于每个τ\tau-扩展E=(Γ,ι,π)\mathscr{E}= (\Gamma , \iota , \pi ),τ∘j\tau \circ j-扩展j∗(E)j^*(\mathscr{E})与(π−1(H),ι′,π′)(\overset{-1}{\pi}(H), \iota ', \pi ')同构的,其中ι′:F→π−1(H)\iota ': F\rightarrow \overset{-1}{\pi}(H)(或π′:π−1(H)→H\pi ':\overset{-1}{\pi}(H)\rightarrow H)是群同态f↦ι(f)f\mapsto \iota (f)(或γ↦π(γ)\gamma \mapsto \pi (\gamma ))。更一般地,如果群同态 u:G′→Gu: G'\rightarrow G 是单射,则典范同态 φ\varphi 与像 π−1(u(G′))\overset{-1}{\pi}(u(G')) 是单射。

3. τ\tau-扩展的直接像

令G为群,令F和F′F'为阿贝尔的群,令τ\tau(或τ′\tau ')为从G到F的自同构群(或F′F')的群同态,并令v:F→F′v: F\rightarrow 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}

对于每个g∈Gg\in G和f∈Ff\in F。令E=(Γ,ι,π)\mathscr{E}= (\Gamma , \iota , \pi )为F对G的τ\tau扩展。令Γ~\widetilde{\Gamma}为外部半直积F′×τ′∘πΓF'\times_{\tau'\circ\pi}\Gamma。我们用ı~:F′→Γ~\widetilde{\imath}: F'\rightarrow \widetilde{\Gamma}同态f↦(f,e)f\mapsto (f, e)表示,并用p~:Γ~→Γ\widetilde{p}:\widetilde{\Gamma}\rightarrow \Gamma表示第一个投影。令 j:F→Γ~j: F\rightarrow \widetilde{\Gamma} 为由 f↦(v(f),ι(f)−1)f\mapsto (v(f), \iota (f)^{-1}) 定义的映射。由于ι\iota的像包含在τ′∘π\tau '\circ \pi的核中,所以映射jj是群同态;它是单射的,因为 ι\iota 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}
=(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}
=j(τ(π(γ))⋅f) =j(\tau (\pi (\gamma ))\cdot f)

对于f∈F,γ∈Γf\in F,\gamma \in \Gamma和f′∈F′f'\in F'。因而,jj的像是Γ~\widetilde{\Gamma}的正常子群。我们用Γ′\Gamma '表示Γ~\widetilde{\Gamma}除以像除以jj的商。我们用Γ~\widetilde{\Gamma}到Γ′\Gamma '和ı~\widetilde{\imath}的典范满射中的ι′\iota '合成来表示。 同态π∘p~\pi \circ \widetilde{p}中的核是乘积F′×ιF'\times \iota(F),其中jj中的包含像。我们将定义π′:Γ′→G\pi ': \Gamma '\rightarrow G作为群同态从π∘p~\pi \circ \widetilde{p}通过经过推导出商。由于ι\iota是单射的,j(F)j(F)和ı~(F′)\widetilde{\imath}(F')的交减少为Γ~\widetilde{\Gamma}的单位元素;由此可见 ι′\iota ' 是单射的。 映射从 F′×FF'\times F 到 F′×ι(F)=F'\times \iota (F) = Ker(π∘p~\pi \circ \widetilde{p}) 给出

(f′,f)⟼(f′v(f),ι(f)−1) (f', f)\longmapsto (f'v(f), \iota (f)^{-1})

是群同构。 像为 ι′\iota ',因此重合,核为 π′\pi '。由于 π\pi 和 p~\widetilde{p} 是满射,所以 π′\pi ' 也是满射。这证明E′=(Γ′,ι,π′)\mathscr{E}'= (\Gamma ', \iota , \pi ')是G的τ′\tau '扩展F′F';我们用vv来称呼它为E\mathscr{E}的直接像,并用v∗(E)v_*(\mathscr{E})来表示。由γ↦(1,γ)\gamma \mapsto (1, \gamma )给出的典范满射从Γ~\widetilde{\Gamma}到Γ′\Gamma '和群同态从Γ~\widetilde{\Gamma}的合成是我们称之为规范的群同态φ:Γ→Γ′\varphi : \Gamma \rightarrow \Gamma '。

命题 2 00IG

在上面的记号中,以下图表通勤:

引用了 1 · 被以下引用 4

引用了 引理 3

被以下引用 推论 1, 注, 命题 3, 命题 4

F ι^{\iota} // Γ π^{\pi} // G

vφ(5) v\varphi \tag{5}

F′ι′{F'}^{\iota'} // Γ′π′{\Gamma'}^{\pi'} // G .

令E1′=(Γ1′,ι1′,π1′)\mathscr{E}_1'= (\Gamma '_1, \iota '_1, \pi_1')为G的τ′\tau '扩展F′F',并令φ1:Γ→Γ1′\varphi_1: \Gamma \rightarrow \Gamma '_1为群同态,使得以下图表可通勤:

F ι^{\iota} // Γ π^{\pi} // G

vφ1v\varphi_1

F′ι1′{F'}^{\iota'_1} // Γ1′π1′{\Gamma'_1}^{\pi'_1} // G.

那么存在τ′\tau '的唯一态射ψ\psi-从v∗(E)v_*(\mathscr{E})到E1′\mathscr{E}_1'的扩展,这样我们就有φ1=ψ∘φ\varphi_1=\psi \circ \varphi。

第一个图表的交换律之后是构造。 ψ\psi的存在性和唯一性由下面的引理3得出。

引理 3 00IH

令G1′G'_1为群,并令w:G→G1′w: G\rightarrow G'_1和τ1:G1′→\tau_1: G'_1\rightarrowAut(F′')为群同态,使得τ′=τ1∘w\tau '=\tau_1\circ w。令E1′=(Γ1′,ι1′,π1′)\mathscr{E}_1'= (\Gamma '_1, \iota '_1, \pi '_1)为G1′G'_1通过F′F'的τ1\tau_1扩展,并令φ1:Γ→Γ1′\varphi_1: \Gamma \rightarrow \Gamma '_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} // Γ π^{\pi} // G

vφ1wv\varphi_1w

F′ι1′{F'}^{\iota'_1} // Γ1′π1′{\Gamma'_1}^{\pi'_1} // G1′G'_1。

那么存在唯一群同态ψ:Γ′→Γ1′\psi : \Gamma '\rightarrow \Gamma '_1使得图表

F′ι′{F'}^{\iota'} // Γ′π′{\Gamma'}^{\pi'} // G

ψw\psi w

F′ι1′{F'}^{\iota'_1} // Γ1′π1′{\Gamma'_1}^{\pi'_1} // G1′G'_1 通勤和 φ1=ψ∘φ\varphi_1=\psi \circ \varphi。

对于任何(f,γ)∈F′×Γ(f, \gamma )\in F'\times \Gamma,用(f,γ)(f, \gamma )表示Γ′\Gamma '中(f,γ)(f, \gamma )的类。如果群同态 ψ:Γ′→Γ1′\psi : \Gamma '\rightarrow \Gamma '_1 具有所需的性质,则满足关系

ψ(f′,γ)=ψ(ι′(f′)φ(γ))=ι1′(f′)φ1(γ) \psi (f', \gamma )=\psi (\iota '(f')\varphi (\gamma )) =\iota '_1(f')\varphi_1(\gamma )

对于每个f′∈F′f'\in F'和γ∈Γ\gamma \in \Gamma。相反,由(f,γ)↦ι1′(f)φ1(γ)(f, \gamma )\mapsto \iota '_1(f)\varphi_1(\gamma )给出的从F′×τ′∘πΓF'\times_{\tau'\circ\pi}\Gamma到Γ1′\Gamma '_1的映射ψ~\widetilde{\psi}是群同态。确实,我们有关系

ι1′(f)φ1(γ)ι1′(f′)φ1(γ′)=ι1′(fτ1(π1′(φ1(γ)))⋅f′)φ1(γγ′) \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 ')
=ι1′(fτ′(π(γ))⋅f′)φ1(γγ′) =\iota '_1(f \tau '(\pi (\gamma ))\cdot f')\varphi_1(\gamma \gamma ')

对于 f,f′∈F′f, f'\in F' 和 γ,γ′∈Γ\gamma , \gamma '\in \Gamma。 The kernel of ψ~\widetilde{\psi} contains the image of jj because ι1′(v(f))=φ1(ι(f))\iota '_1(v(f)) =\varphi_1(\iota (f)) for f∈Ff\in F, and the morphism ψ\psi deduced from ψ~\widetilde{\psi} by passing to the quotient has the desired properties.

注 00II

用 τ′\tau ' 扩展的 Σ 结构种表示,并且定义 α\alpha-映射为从 Γ 到群 Γ′\Gamma ' 的映射,底层为 τ′\tau ' 扩展,为群同态并进行以下图表交换:

F ι^{\iota} // Γ π^{\pi} // G

vφ(6) v\varphi \tag{6}

F′ι′{F'}^{\iota'} // Γ′π′{\Gamma'}^{\pi'} // G .

命题2表示v∗(E)v_*(\mathscr{E})是相应的普遍映射问题的解(集合理论,IV, §3, No. 1,p. 284)。

引用了 2

引用了 命题 2, E IV § 3. 普遍映射

推论 1 00IJ

令E1\mathscr{E}_1和E2\mathscr{E}_2为τ\tau-G通过F的扩展,并令ψ\psi为τ\tau的态射-从E1\mathscr{E}_1到E2\mathscr{E}_2的扩展。分别用 φ1(\varphi_1( 表示。 φ2)\varphi_2) 典范同态分别为 v∗(E1)(v_*(\mathscr{E}_1) (。 v∗(E2))v_*(\mathscr{E}_2))。那么存在τ′\tau '的唯一态射-从v∗(E1)v_*(\mathscr{E}_1)到v∗(E2)v_*(\mathscr{E}_2)的延伸,记为v∗(ψ)v_*(\psi ),使得φ2∘ψ=v∗(ψ)∘φ1\varphi_2\circ \psi =v_*(\psi )\circ \varphi_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φ2∘ψ\varphi_2\circ \psi就足够了。

因此,τ′\tau '扩展v∗(E)v_*(\mathscr{E})的类仅取决于E\mathscr{E}的类。我们还用 v∗:v_*: Exτ(G,F)→_{\tau}(G,F)\rightarrow Exτ′(G,F′)_{\tau'}(G,F') 映射来表示,将τ\tau扩展名E\mathscr{E}的类发送到τ′\tau '扩展名v∗(E)v_*(\mathscr{E})的类。

推论 2 00RJ

我们保留命题中的记号。令 F′′F'' 为阿贝尔的群,并令 τ′′:G→\tau '': G\rightarrow Aut(F′′'') 和 v′:F′→F′′v': F'\rightarrow 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)
被以下引用 1

被以下引用 命题 4

对于 g∈Gg\in G 和 f∈F′f\in F'。令 E\mathscr{E} 为 G 由 F 的 τ\tau 扩展,并用 φ(\varphi (resp 表示。 φ′,φ′′)\varphi ',\varphi '') 典范同态与v∗(E)(v_*(\mathscr{E}) (相关联。 v∗′(v∗(E))v'_*(v_*(\mathscr{E})),(v′∘v)∗(E))(v'\circ v)_*(\mathscr{E}))。那么存在从G的τ′′\tau ''扩展v∗′(v∗(E))v'_*(v_*(\mathscr{E}))经F′′F''到τ′′\tau ''扩展(v′∘v)∗(E)(v'\circ v)_*(\mathscr{E})的唯一态射ψ\psi,使得φ′′=ψ∘φ′∘φ\varphi ''=\psi \circ \varphi '\circ \varphi。

例 1 00IK

令 j:{1}→Fj:\{1\} \rightarrow F 为典范嵌入。半平凡扩张 Iτ\mathscr{I}_{\tau} 同构于 j∗((G,ij_*((G, i,IdG))_G)),其中 i:{e}→Gi:\{e\} \rightarrow G 是典范嵌入。令c:F→Fc: F\rightarrow F为常数同态f↦1f\mapsto 1,并令E\mathscr{E}为τ\tau扩展。 τ\tau扩展名c∗(E)c_*(\mathscr{E})也与Iτ\mathscr{I}_{\tau}同构的。

被以下引用 1

被以下引用 命题 4

例 2 00IL

设 E 为 F 的子群在 G 的作用下稳定。用 F′F' 表示 F 与 E 的商,用 v:F→F′v: F\rightarrow F' 典范同态和τ′:G→\tau ': G\rightarrow Aut(F′') 作用表示 G 在 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)

对于 g∈Gg\in G 和 f∈Ff\in F。令 E=(Γ,ι,π)\mathscr{E}= (\Gamma , \iota , \pi ) 为 G 通过 F 的 τ\tau 扩展。那么 ι(E)\iota (E) 是 Γ 的正规子群,并且 G 通过 F′F' 的 τ′\tau ' 扩展 v∗(E)v_*(\mathscr{E}) 同构于扩张 (Γ/ι(E),ι,π)(\Gamma /\iota (E), \iota , \pi ),其中ι‾\overline{\iota}和π‾\overline{\pi}是ι\iota和π\pi按经过商推出群同态。由此同构、典范同态φ\varphi与v∗(E)v_*(\mathscr{E})对应到典范同态从⟦到Γ/ι(E)\Gamma /\iota (E)相关联。

命题 3 00IM

设G和G′G'为群,设F和F′F'为阿贝尔的群。令 τ:G→\tau : G\rightarrow Aut(F),τ′:G→,\tau ': G\rightarrow Aut(F′'),u:G′→G,u: G'\rightarrow G,且 v:F→F′v: F\rightarrow 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)
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∈Gg\in G 和 f∈Ff\in F。我们写τ′′=τ′∘u\tau ''=\tau '\circ u。令 E\mathscr{E} 为 F 的 G τ\tau 扩展。我们用 φu(\varphi_u(resp 表示。 φv,φu′,φv′)\varphi_v,\varphi '_u,\varphi '_v) 典范同态相应的至 τ∘u\tau \circ u 分机 u∗(E)(u^*(\mathscr{E}) (resp。 τ′\tau '-分机 v∗(E)v_*(\mathscr{E})、τ′′\tau ''-分机 u∗(v∗(E))u^*(v_*(\mathscr{E})) 和 v∗(u∗(E)))v_*(u^*(\mathscr{E})))。那么存在τ′′\tau ''的唯一态射ψ\psi-从v∗(u∗(E))v_*(u^*(\mathscr{E}))到u∗(v∗(E))u^*(v_*(\mathscr{E}))的延伸,使得φv∘φu=\varphi_v\circ \varphi_u=φu′∘ψ∘φv′\varphi '_u\circ \psi \circ \varphi '_v。

我们用(Γu,ιu,πu)(\Gamma_u, \iota_u, \pi_u)(或(Γu′,ιu′,πu′)(\Gamma '_u, \iota '_u, \pi '_u))表示τ∘u\tau \circ u扩展名u∗(E)u^*(\mathscr{E})(或τ′′\tau ''扩展名u∗(v∗(E))u^*(v_*(\mathscr{E})))。 应用引理 2 of VIII, p. 287 to φv∘φu\varphi_v\circ \varphi_u,我们发现存在群同态 ψ1:Γu→Γu′\psi_1: \Gamma_u\rightarrow \Gamma '_u使得图表

F ιu^{\iota_u} // Γuπu\Gamma_u^{\pi_u} // G′G'

vψ1v\psi_1

F′ιu′{F'}^{\iota'_u} // Γu′πu′{\Gamma'_u}^{\pi'_u} // G′G'

通勤和φu′∘ψ1=φv∘φu\varphi '_u\circ \psi_1=\varphi_v\circ \varphi_u。 ψ\psi 的存在源自于命题 2 应用于ψ1\psi_1。相反,如果 ψ′\psi ' 也具有所需的属性,则我们有 ψ′∘φv′=ψ1\psi '\circ \varphi '_v=\psi_1 × 引理 2,因此 ψ′=ψ\psi '=\psi (命题 2)。

4. 群运算 on 类 of τ\tau-扩展

设G为群,F为阿贝尔的群,τ:G→\tau : G\rightarrowAut(F)为群同态。我们用δ:G→G×G\delta : G\rightarrow G\times G表示对角线映射g↦g\mapsto(g,g)(g, g)和m:F×F→Fm: F\times F\rightarrow F乘法同态(f1,f2)↦(f_1, f_2)\mapstof1f2f_1f_2。我们用 s:F→Fs: F\rightarrow F 群同态表示,f↦f−1f\mapsto f^{-1} 给出。令E1=(Γ1,ι1,π1)\mathscr{E}_1= (\Gamma_1, \iota_1, \pi_1)和E2=(Γ2,ι2,π2)\mathscr{E}_2= (\Gamma_2, \iota_2, \pi_2)为τ\tau-G通过F的扩展。因为我们有关系

m(((τ×τ)∘δ)(g)⋅(f1,f2))=τ(g)⋅m(f1,f2) m(((\tau \times \tau )\circ \delta )(g)\cdot (f_1, f_2)) =\tau (g)\cdot m(f_1, f_2)

对于每个g∈Gg\in G和所有f1,f2∈Ff_1, f_2\in F,扩张m∗(δ∗(E1×E2))m_*(\delta^*(\mathscr{E}_1\times \mathscr{E}_2))是τ\tau扩展;我们称其为τ\tau扩展E1\mathscr{E}_1和E2\mathscr{E}_2的乘积,并用E1E2\mathscr{E}_1\mathscr{E}_2表示。这个扩张的类仅取决于扩张E1\mathscr{E}_1和E2\mathscr{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) 上的合成的律。

注 00IN

令E1=(Γ1,ι1,π1)\mathscr{E}_1= (\Gamma_1, \iota_1, \pi_1)和E2=(Γ2,ι2,π2)\mathscr{E}_2= (\Gamma_2, \iota_2, \pi_2)为F对G的τ\tau扩展。令E1E2=(Γ,ι,π)\mathscr{E}_1\mathscr{E}_2= (\Gamma , \iota , \pi )为这些扩张的乘积。继VIII、p. 289、构造的例给出从纤维乘积Γ1×GΓ2\Gamma_1\times_G\Gamma_2到核是群同态的像的满射群同态 f↦(ι1(f),ι2(f)−1)f\mapsto (\iota_1(f), \iota_2(f)^{-1})从F到Γ1×GΓ2\Gamma_1\times_G\Gamma_2。

引用了 1

引用了 § 16. 。 布劳尔群中的其他描述

命题 4 00IO

τ\tau的乘积扩展赋予集合Exτ(G,F)_{\tau}(G,F)与阿贝尔的群的结构。它的单位元素是半平凡的扩张Iτ\mathscr{I}_{\tau}的类。 τ\tau扩展E\mathscr{E}的类的倒数是s∗(E)s_*(\mathscr{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→δG×G↓δ↓Id⁡×δG×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}
和
F×F×F→m×Id⁡F×F↓Id⁡×m↓mF×F→mF \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}

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 为对角线映射 f↦(f,f)f \mapsto (f, f)。令 E=(Γ,ι,π)\mathscr{E} = (\Gamma, \iota, \pi) 为 τ\tau 扩展。令 Δ~:Γ→Γ×GΓ\tilde{\Delta} : \Gamma \to \Gamma \times_G \Gamma 为由 γ↦(γ,γ)\gamma \mapsto (\gamma, \gamma) 给出的群同态。以下图表通勤:

F→ιΓ→πG↓Δ↓Δ~∥F×F⟶Γ×GΓ⟶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}

由VIII、p. 290的命题 2,可知(τ×τ)∘δ(\tau \times \tau) \circ \delta扩展δ∗(E×E)\delta^*(\mathscr{E} \times \mathscr{E})与Δ∗(E)\Delta_*(\mathscr{E})同构的。

用 c:F→Fc : F \to F 表示常数同态 f↦1f \mapsto 1。通过VIII、p. 292的例 1,对于合成的律,Iτ\mathscr{I}_\tau是单位元素,这一事实是从同构从δ∗(E×E)\delta^*(\mathscr{E} \times \mathscr{E})到Δ∗(E)\Delta_*(\mathscr{E})得出的,并且交换律图表

F→(Id⁡F×c)∘ΔF×F(c×Id⁡F)∘Δ↓Id⁡F↓mF×F→mF. \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}

最后一个断言由交换律图表推出

F→(Id⁡F×s)∘ΔF×F(s×Id⁡F)∘Δ↓c↓mF×F→mF. \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}

令E1=(Γ1,ι1,π1)\mathscr{E}_1 = (\Gamma_1, \iota_1, \pi_1)和E2=(Γ2,ι2,π2)\mathscr{E}_2 = (\Gamma_2, \iota_2, \pi_2)为τ\tau扩展。 群同构 Γ1×Γ2→Γ2×Γ1\Gamma_1 \times \Gamma_2 \to \Gamma_2 \times \Gamma_1 由 (γ1,γ2)↦(γ2,γ1)(\gamma_1, \gamma_2) \mapsto (\gamma_2, \gamma_1) 限制至群同构 σ:Γ1×GΓ2→Γ2×GΓ1\sigma : \Gamma_1 \times_G \Gamma_2 \to \Gamma_2 \times_G \Gamma_1 给出。因为关系

σ(ι1(f),ι2(f)−1)=(ι2(f−1),ι1(f−1)−1) \sigma(\iota_1(f), \iota_2(f)^{-1}) = (\iota_2(f^{-1}), \iota_1(f^{-1})^{-1})

对于 f∈Ff\in F、群同态 σ\sigma 诱导,通过经过商,τ\tau 的态射 - 从 E1E2\mathscr{E}_1\mathscr{E}_2 延伸到 E2E1\mathscr{E}_2\mathscr{E}_1。所以合成的律是可交换的。

命题 5 00IP

a) 令G和G′G'为群,并令F为阿贝尔的群。令 τ:G→\tau : G\rightarrow Aut(F) 和 u:G′→Gu: G'\rightarrow G 为群同态。 映射u∗:u^*:Exτ(G,F)→_{\tau}(G,F)\rightarrowExτ∘u(G′,F)_{\tau\circ u}(G',F)为群同态。

b) 令G为群,令F和F′F'为阿贝尔的群。令 τ:G→\tau : G\rightarrow Aut(F),τ′:G→,\tau ': G\rightarrow Aut(F′'),且 v:F→F′v: F\rightarrow 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)

对于 g∈Gg\in G 和 f∈Ff\in F。 映射v∗:v_*:Exτ(G,F)→_{\tau}(G,F)\rightarrowExτ′(G,F′)_{\tau'}(G,F')为群同态。

这是从图表的交换律得出的

G′δ{G'}^{\delta} // G′×G′F×FmG'\times G'F\times F^m // F

uu×u_uu_{\times u} 和 v×vvv_{\times v}v

G δ^{\delta} // G×GF′×F′mG\times GF'\times {F'}^m // 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\rightarrowAut(F)为群同态。对于任何g∈Gg\in G和f∈Ff\in F,我们也将τ(g)⋅f\tau (g)\cdot f写为gf^gf。 G 的 2-cocycle 与 F 中的值是映射 c:G×G→Fc: G\times G\rightarrow F,这样对于每个 (g1,g2,g3)∈G×G×G(g_1, g_2, g_3)\in G\times G\times G,我们有

g1c(g2,g3)c(g1,g2g3)=c(g1,g2)c(g1g2,g3)(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}

由于F是可交换的,2-余循环的集合从G×GG\times G到F是映射群子群;我们用Z2(G,F)Z^2(G,F)表示。我们用C1(G,F)C^1(G,F)表示从G到F的映射的群。对于每个 h∈C1(G,F)h\in C^1(G,F) 和 (g1,g2)∈G×G(g_1, g_2)\in G\times G,集合

(∂h)(g1,g2)=g1h(g2)h(g1g2)−1h(g1)(8) (\partial h)(g_1, g_2) =^{g_1}h(g_2)h(g_1g_2)^{-1}h(g_1) \tag{8}

简单计算可知映射∂h:G×G→F\partial h: G\times G\rightarrow F是一个2余循环。 映射∂:C1(G,F)→Z2(G,F)\partial : C^1(G,F)\rightarrow Z^2(G,F)是群同态。对于任何h∈C1(G,F)h\in C^1(G,F),2-余循环∂h\partial h称为2-余界。 群Z2(G,F)/∂(C1(G,F))Z^2(G,F)/\partial (C^1(G,F))用H2(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、no8^o8、p. 112关于群上同调的一致。∗*

令 E=(Γ,ι,π)\mathscr{E}= (\Gamma , \iota , \pi ) 为 τ\tau 扩展。令 σ\sigma 为满射映射 π(\pi (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 对于每个gg G. 对于每一个 g1,g2∈Gg_1, g_2\in G, σ(g1)σ(g2)σ(g1g2)−1\sigma (g_1)\sigma (g_2)\sigma (g_1g_2)^{-1} 属于到 Ker(π\pi ),因此存在唯一映射 cσ:G×G→Fc_{\sigma}: G\times G\rightarrow F 使得

ι(cσ(g1,g2))=σ(g1)σ(g2)σ(g1g2)−1(9) \iota (c_{\sigma}(g_1, g_2)) =\sigma (g_1)\sigma (g_2)\sigma (g_1g_2)^{-1} \tag{9}

对于所有g1,g2∈Gg_1, g_2\in G。当且仅当 σ\sigma 为群同态时,映射 cσc_{\sigma} 与值 1 一致。

命题 6 00IQ

映射cσc_{\sigma}是群Z2(G,F)Z^2(G,F)的元素,上同调群H2(G,F)H^2(G,F)中的类仅取决于τ\tau扩展名E\mathscr{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cσc_{\sigma}是与σ\sigma相关的2-余循环,并且H2(G,F)H^2(G,F)中的上同调类是τ\tau扩展E\mathscr{E}的上同调类。

我们首先验证cσc_{\sigma}满足余循环条件。设g1,g2g_1,g_2和g3g_3为G的元素。使用VIII、p. 285和(9)的公式(1),我们得到关系

ι(g1cσ(g2,g3)cσ(g1,g2g3)) \iota (^{g_1}c_{\sigma}(g_2, g_3)c_{\sigma}(g_1, g_2g_3))
=σ(g1)σ(g2)σ(g3)σ(g2g3)−1σ(g1)−1σ(g1)σ(g2g3)σ(g1g2g3)−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(g1)σ(g2)σ(g3)σ(g1g2g3)−1 =\sigma (g_1)\sigma (g_2)\sigma (g_3)\sigma (g_1g_2g_3)^{-1}

和

ι(cσ(g1,g2)cσ(g1g2,g3)) \iota (c_{\sigma}(g_1, g_2)c_{\sigma}(g_1g_2, g_3))
=σ(g1)σ(g2)σ(g1g2)−1σ(g1g2)σ(g3)σ(g1g2g3)−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(g1)σ(g2)σ(g3)σ(g1g2g3)−1 =\sigma (g_1)\sigma (g_2)\sigma (g_3)\sigma (g_1g_2g_3)^{-1}

因此,映射 cσc_{\sigma} 是 Z2(G,F)Z^2(G,F) 的元素。

现在让我们证明H2(G,F)H^2(G,F)中cσc_{\sigma}的像独立于所选的截面σ\sigma。令σ\sigma和σ′\sigma '为截面。对于 G 的每个元素 gg,存在 F 的唯一元素 aga_g,使得 σ′(g)=ι(ag)σ(g)\sigma '(g) =\iota (a_g)\sigma (g)。令g1g_1和g2g_2为G的元素。使用定义(9),我们得到等式

ι(cσ′(g1,g2))=σ′(g1)σ′(g2)σ′(g1g2)−1 \iota (c_{\sigma'}(g_1, g_2)) =\sigma '(g_1)\sigma '(g_2)\sigma '(g_1g_2)^{-1}
=ι(ag1)σ(g1)ι(ag2)σ(g2)σ(g1g2)−1ι(ag1g2)−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(ag1)ι(g1ag2)ι(cσ(g1,g2))ι(ag1g2)−1 =\iota (a_{g_1})\iota (^{g_1}a_{g_2})\iota (c_{\sigma}(g_1, g_2))\iota (a_{g_1g_2})^{-1}

由于群 F 是可交换的,所以我们有关系

cσ′(g1,g2)cσ(g1,g2)−1=(g1ag2)ag1g2−1ag1=(∂a)(g1,g2)(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}

由(8)得出如下。这就证明了H2(G,F)H^2(G,F)重合中cσ′c_{\sigma'}和cσc_{\sigma}的类。

最后,令E=(Γ,ι,π)\mathscr{E}= (\Gamma , \iota , \pi )和E′=(Γ′,ι′,π′)\mathscr{E}'= (\Gamma ', \iota ', \pi ')同构的τ\tau扩展,令u:E→E′u:\mathscr{E}\rightarrow \mathscr{E}'为τ\tau扩展的态射,并令σ\sigma为映射π\pi的截面。 映射u∘σu\circ \sigma是映射π′\pi '中的截面,我们有cσ=cu∘σc_{\sigma}=c_{u\circ\sigma}。因此,H2(G,F)H^2(G,F)中cσc_{\sigma}的类仅取决于Exτ(G,F)_{\tau}(G,F)中E\mathscr{E}的类。

我们用 Θτ\Theta_{\tau} 表示:Exτ(G,F)→H2(G,F)_{\tau}(G,F)\rightarrow H^2(G,F),或更简单地 θ,映射将 τ\tau 扩展 (Γ,ι,π)(\Gamma , \iota , \pi ) 的类发送到 2-cocycle cσc_{\sigma} 的类,其中 σ\sigma 是截面投影π\pi。

定理 1 00IR

从 Exτ(G,F)_{\tau}(G,F) 到 H2(G,F)H^2(G,F),映射 θ 为群同构。

引用了 2

引用了 § 16. 。 布劳尔群中的其他描述, 命题 4, I § 6

我们首先证明 θ 是群同态。 令E=(Γ,ι,π)\mathscr{E}= (\Gamma , \iota , \pi )和E′=(Γ′,ι′,π′)\mathscr{E}'= (\Gamma ', \iota ', \pi ')为τ\tau扩展,并令σ\sigma(分别为σ′\sigma ')为映射π\pi(分别为π′\pi ')的截面。 我们用τ\tau扩展E\mathscr{E}和E′\mathscr{E}'的EE′=(Γ′′,ι′′,π′′)\mathscr{E} \mathscr{E}'= (\Gamma '', \iota '', \pi '')乘积来表示。 We denote by [γ,γ′][\gamma , \gamma '] the image in Γ′′\Gamma '' of an element (γ,γ′)(\gamma , \gamma ') of Γ×GΓ′\Gamma \times_G\Gamma ' by the surjective homomorphism from the remark of VIII, p. 293. 从G到Γ′′\Gamma ''的映射发送元素gg到[σ(g),σ′(g)][\sigma (g), \sigma '(g)]是映射π′′\pi ''的截面σ′′\sigma ''。 令g1g_1和g2g_2为G的元素。 我们有关系

ι′′(cσ′′(g1,g2))=σ′′(g1)σ′′(g2)σ′′(g1g2)−1 \iota ''(c_{\sigma''}(g_1, g_2)) =\sigma ''(g_1)\sigma ''(g_2)\sigma ''(g_1g_2)^{-1}
=[ι(cσ(g1,g2)),ι′(cσ′(g1,g2)] = [\iota (c_{\sigma}(g_1, g_2)), \iota '(c_{\sigma'}(g_1, g_2)]
=ι′′(cσ(g1,g2)cσ′(g1,g2)) =\iota ''(c_{\sigma}(g_1, g_2)c_{\sigma'}(g_1, g_2))

因此我们有cσ′′(g1,g2)=cσ(g1,g2)cσ′(g1,g2)c_{\sigma''}(g_1, g_2) =c_{\sigma}(g_1, g_2)c_{\sigma'}(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 )为τ\tau扩展,并令σ\sigma为映射π\pi的截面,这样H2(G,F)H^2(G,F)中cσc_{\sigma}的像是微不足道的。存在映射 a:G→Fa: G\rightarrow F 使得

cσ(g1,g2)=(g1a(g2))a(g1g2)−1a(g1) c_{\sigma}(g_1, g_2) = (^{g_1}a(g_2))a(g_1g_2)^{-1}a(g_1)

对于所有g1,g2∈Gg_1, g_2\in G。然后我们定义 σ′:G→Γ\sigma ': G\rightarrow \Gamma

σ′(g)=ι(a(g)−1)σ(g) \sigma '(g) =\iota (a(g)^{-1})\sigma (g)

对于g∈Gg\in G。利用(11),我们得到cσ′c_{\sigma'}是常数,值为1;因而,σ′\sigma '是群同态,这证明τ\tau扩展E\mathscr{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cc为Z2(G,F)Z^2(G,F)的元素。我们赋予集合 Γ=F×G\Gamma = F\times G 律或合成: (12) (f1,g1)(f2,g2)=(f1(g1f2)c(g1,g2),g1g2)(f_1, g_1)(f_2, g_2) =(f_1(^{g_1}f_2)c(g_1, g_2), g_1g_2)

对于所有 f1,f2∈Ff_1, f_2\in F 和 g1,g2∈Gg_1, g_2\in G。我们有关系

(f1,g1)((f2,g2)(f3,g3))=(f1,g1)(f2(g2f3)c(g2,g3),g2g3) (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)
=(f1(g1f2)(g1g2f3)(g1c(g2,g3))c(g1,g2g3),g1g2g3) =(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)

和

((f1,g1)(f2,g2))(f3,g3)=(f1(g1f2)c(g1,g2),g1g2)(f3,g3) ((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)
=(f1(g1f2)(g1g2f3)c(g1,g2)c(g1g2,g3),g1g2g3) =(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)

对于所有 f1,f2,f3∈Ff_1, f_2, f_3\in F 和 g1,g2,g3∈Gg_1,g_2, g_3\in G。由此可见,律是结合律,因为 cc 是 2-余循环。对于每个 (f,g)∈Γ(f, g)\in \Gamma,我们有

(f,g)(c(e,e)−1,e)=(f(gc(e,e)−1)c(g,e),g) (f, g)(c(e, e)^{-1}, e) = (f(^gc(e, e)^{-1})c(g, e), g)

现在,从 2-cocycle 的定义可以得出 c(g,e)=gc(e,e)c(g, e) =^gc(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)。我们同样证明

(c(e,e)−1,e)(f,g)=(fc(e,e)−1c(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),并且 Γ 的每个元素 (f,g)(f, g) 都是可逆的,有逆

(g−1(f−1c(e,e)−1c(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映射表示将ff发送到(c(e,e)−1f,e)(c(e, e)^{-1}f, e),用π:Γ→G\pi : \Gamma \rightarrow G表示第二个投影,并用σ\sigma映射g↦(1,g)g\mapsto (1, g)表示。 映射ι\iota和π\pi是群同态,所以三元组E=(Γ,ι,π)\mathscr{E}= (\Gamma , \iota , \pi )是τ\tau扩展,σ\sigma是映射π\pi的截面,以及相关的循环cσc_{\sigma} 等于 cc 因为

σ(g1)σ(g2)σ(g1g2)−1=(1,g1)(1,g2)(1,g1g2)−1=(c(g1,g2),g1g2)(1,g1g2)−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}
=(c(g1,g2)c(e,g1g2)−1,e)=(c(e,e)−1c(g1,g2),e) = (c(g_1, g_2)c(e, g_1g_2)^{-1}, e) = (c(e, e)^{-1}c(g_1, g_2), e)

g1,g2∈Gg_1, g_2\in G。

注 00RK

设G为群,设F和F′F'为阿贝尔的群,设τ\tau(分别为τ′\tau ')为从G到F的自同构群(分别为F′F')的群同态,并令v:F→F′v: F\rightarrow F' 为群态射使得

v(τ(g)⋅f)=τ′(g)⋅v(f)(13) v(\tau (g)\cdot f) =\tau '(g)\cdot v(f) \tag{13}

对于 g∈Gg\in G 和 f∈Ff\in F。设α\alpha为Exτ(G,F)_{\tau}(G,F)的元素。如果余循环cc代表Θ(α)\Theta (\alpha ),则v∘cv\circ c代表Θ(v∗(α))∈H2(G,F′)\Theta (v_*(\alpha ))\in H^2(G,F')。

6. 限制与余限制

令G和G′G'为群,F为阿贝尔的群,τ\tau为从G到F的自同构群的同态。令u:G′→Gu: G'\rightarrow G为群同态。我们写τ′=τ∘u\tau '=\tau \circ u。

如果ψ:G×G→F\psi : G\times G\rightarrow F是G的2-余循环,值在F中,则(g1,g2)↦ψ(u(g1),u(g2))(g_1, g_2)\mapsto \psi (u(g_1), u(g_2))给出的从G′×G′G'\times G'到F的映射ψ∘(u×u)\psi \circ (u\times u)是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)从Z2(G,F)Z^2(G,F)到Z2(G′,F)Z^2(G',F)诱导群同态u∗:H2(G,F)→H2(G′,F)u^*: H^2(G,F)\rightarrow H^2(G',F)。对于任意 λ∈H2(G,F)\lambda \in H^2(G,F),元素 u∗(λ)u^*(\lambda ) 被 uu 称为 λ\lambda 的逆像。当G′G'是G的子群且u:G′→Gu: G'\rightarrow G是典范嵌入时,从G到G′G',同态u∗u^*称为限制同态;我们用 ResG′G^G_{G'} 表示它。当G是G′G'的商且u:G′→Gu: G'\rightarrow G是典范满射时,从G到G′G',同态u∗u^*称为膨胀同态。

命题 7 00IS

在上面的记号中,以下图表通勤:

例τ(G,F)u∗_{\tau}(G,F)^{u^*} // 例τ(G′,F)_{\tau}(G',F)

ΘτΘτ′\Theta_{\tau}\Theta_{\tau'}

H2(G,F)u∗H_2(G,F)^{u^*} // H2(G′,F)H_2(G',F)。

令 H 为有限指标的 G 的子群。令ss为从G到H\GH\backslash 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\GH\backslash G 上引起的 G 的 (g,x)↦x⋅g(g, x)\mapsto x\cdot g 右作用。 注对于每个 x∈H\Gx\in H\backslash G 和 g∈Gg\in G,元素 s(x)gs(x⋅g)−1s(x)gs(x\cdot g)^{-1} 属于到 H。对于任何映射 c:H×H→Fc: H\times H\rightarrow F,我们因此可以定义映射 c~s:G×G→F\widetilde{c}_s: G\times G\rightarrow F 关系

c~s(g1,g2)=∏x∈H\Gs(x)−1c(s(x)g1s(x⋅g1)−1,s(x⋅g1)g2s(x⋅g1g2)−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})

g1,g2∈Gg_1,g_2\in G。从FH×HF^{H\times H}到FG×GF^{G\times G},映射c↦c~sc\mapsto \widetilde{c}_s是群同态。

引理 4 00IT

如果c:H×H→Fc: H\times H\rightarrow F是H的2-共环,值在F中,则c~s\widetilde{c}_s是G的2-共环,值在F中。

令g1,g2g_1,g_2和g3g_3为G的元素。对于每个i∈{1,2,3}i\in \{1,2,3\},我们通过关系定义映射hi:H\G→Hh_i: H\backslash G\rightarrow H

hi(x)=s(x⋅g1⋯gi−1)gis(x⋅g1⋯gi)−1 h_i(x) =s(x\cdot g_1\cdots g_{i-1})g_is(x\cdot g_1\cdots g_i)^{-1}

x∈H\Gx\in H\backslash G。 注那个

h1(x)h2(x)=s(x)g1g2s(x⋅g1g2)−1 h_1(x)h_2(x) =s(x)g_1g_2s(x\cdot g_1g_2)^{-1}
h2(x)h3(x)=s(x⋅g1)g2g3s(x⋅g1g2g3)−1 h_2(x)h_3(x) =s(x\cdot g_1)g_2g_3s(x\cdot g_1g_2g_3)^{-1}

x∈H\Gx\in H\backslash G。那么我们就有关系

g1c~s(g2,g3)c~s(g1g2,g3)−1c~s(g1,g2g3)c~s(g1,g2)−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}
=∏x∈H\Gg1s(x)−1c(s(x)g2s(x⋅g2)−1,s(x⋅g2)g3s(x⋅g2g3)−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\Gs(x)−1(c(h1(x)h2(x),h3(x))−1 \times \prod_{x\in H\backslash G}^{s(x)^{-1}}(c(h_1(x)h_2(x), h_3(x))^{-1}
×c(h1(x),h2(x)h3(x))c(h1(x),h2(x))−1) \times c(h_1(x), h_2(x)h_3(x))c(h_1(x), h_2(x))^{-1})
=∏x∈H\Gs(x⋅g1−1)−1h1(x⋅g1−1)c(h2(x⋅g1−1),h3(x⋅g1−1)) =\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\Gs(x)−1h1(x)c(h2(x),h3(x))−1 \times \prod_{x\in H\backslash G}^{s(x)^{-1}h_1(x)}c(h_2(x), h_3(x))^{-1}
=1 = 1

其中第二个等式由 cc 是 2-cocycle 得出。

引理 5 00IU

如果cc是2-共边界,那么c~s\widetilde{c}_s也是2-共边界。

令t:H→Ft: H\rightarrow F为映射,使得c=∂tc=\partial t。令 t~s:G→F\widetilde{t}_s: G\rightarrow F 为映射定义为

t~s(g)=∏x∈H\Gs(x)−1t(s(x)gs(x⋅g)−1) \widetilde{t}_s(g) =\prod_{x\in H\backslash G}^{s(x)^{-1}}t(s(x)gs(x\cdot g)^{-1})

g∈Gg\in G。只需证明c~s=∂t~s\widetilde{c}_s=\partial \widetilde{t}_s,由关系c~s(g1,g2)=∏x∈H\Gs(x)−1s(x)g1s(x⋅g1)−1t(s(x⋅g1)g2s(x⋅g1g2)−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})推出

×∏x∈H\Gs(x)−1(t(s(x)g1g2s(x⋅g1g2)−1)−1t(s(x)g1s(x⋅g1)−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}))
=∂t~s(g1,g2) =\partial \widetilde{t}_s(g_1, g_2)

g1,g2∈Gg_1, g_2\in G。

引理 6 00IV

令 cc 为 H 的 2-余循环,值在 F 中。群 H2(G,F)H^2(G,F) 中c~s\widetilde{c}_s 的像不依赖于截面 ss 的选择。

引用了 1

引用了 § 16. 。 布劳尔群中的其他描述

令s′s'为从G到H\GH\backslash G的典范满射中的截面。令 h:H\G→Hh: H\backslash G\rightarrow H 为映射,其特征为关系

s′(x)=h(x)s(x) s'(x) =h(x)s(x)

x∈H\Gx\in H\backslash G。 2-cocycle c~s′\widetilde{c}_{s'} 则由关系给出

c~s′(g1,g2) \widetilde{c}_{s'}(g_1, g_2)
=∏x∈H\Gs(x)−1h(x)−1c(h(x)s(x)g1s′(x⋅g1)−1,s′(x⋅g1)g2s′(x⋅g1g2)−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\Gs(x)−1c(s(x)g1s(x⋅g1)−1h(x⋅g1)−1,h(x⋅g1)s(x⋅g1)g2s′(x⋅g1g2)−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})
s(x)−1(−1′′−1−1s(x)^{-1}(-1''-1-1
×∏x∈H\Gc(h(x),s(x)g1g2s(x⋅g1g2)) \times \prod_{x\in H\backslash G}c(h(x), s(x)g_1g_2s(x\cdot g_1g_2))
×c(h(x)−1,s′(x)g1s′(x⋅g1)−1)) \times c(h(x)^{-1}, s'(x)g_1s'(x\cdot g_1)^{-1}))
=∏x∈H\Gg1s(x⋅g1)−1c(h(x⋅g1)−1,h(x⋅g1)s(x⋅g1)g2s′(x⋅g1g2)−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\Gs(x)−1c(s(x)g1s(x⋅g1)−1,s(x⋅g1)g2s′(x⋅g1g2)−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})
s(x)−1−1−1−1s(x)^{-1}-1-1-1 ×∏x∈H\Gc(s(x)g1s(x⋅g1),h(x⋅g1))\times \prod_{x\in H\backslash G}c(s(x)g_1s(x\cdot g_1), h(x\cdot g_1))
×∏x∈H\Gs(x)−1(c(h(x)−1,s′(x)g1g2s′(x⋅g1g2)−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}
×c(h(x)−1,s′(x)g1s′(x⋅g1)−1)) \times c(h(x)^{-1}, s'(x)g_1s'(x\cdot g_1)^{-1}))
=∏x∈H\Gs(x)−1c(s(x)g1s(x⋅g1)−1,s(x⋅g1)g2s′(x⋅g1g2)−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}) s(x)−1−1−1−1s(x)^{-1}-1-1-1 ×∏x∈H\Gc(s(x)g1s(x⋅g1),h(x⋅g1))\times \prod_{x\in H\backslash G}c(s(x)g_1s(x\cdot g_1), h(x\cdot g_1))×∏x∈H\Gg1s(x)−1c(h(x)−1,h(x)s(x)g2s′(x⋅g2)−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}) s(x)−1(−1′′−1−1s(x)^{-1}(-1''-1-1
×∏x∈H\Gc(h(x),s(x)g1g2s(x⋅g1g2)) \times \prod_{x\in H\backslash G}c(h(x), s(x)g_1g_2s(x\cdot g_1g_2))
×c(h(x)−1,s′(x)g1s′(x⋅g1)−1)) \times c(h(x)^{-1}, s'(x)g_1s'(x\cdot g_1)^{-1}))

对于所有g1,g2∈Gg_1, g_2\in 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)g1s′(x⋅g1)−1h(x)^{-1},h(x)s(x)g_1s'(x\cdot g_1)^{-1}和s′(x⋅g1)g2s′(x⋅g1g2)−1s'(x\cdot g_1)g_2s'(x\cdot g_1g_2)^{-1};

第二个是通过应用余循环关系到元素获得

s(x)g1s(x⋅g1)−1,h(x⋅g1)−1s(x)g_1s(x\cdot g_1)^{-1},h(x\cdot g_1)^{-1}、h(x⋅g1)s(x⋅g1)g2s′(x⋅g1g2)−1h(x\cdot g_1)s(x\cdot g_1)g_2s'(x\cdot g_1g_2)^{-1};最后一个简单地使用了映射x↦x⋅g1x\mapsto x\cdot g_1是H\GH\backslash 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'}在H2(G,F)H^2(G,F)中具有与(g1,g2)∈G2(g_1, g_2)\in G^2中的值由表达式给出的余循环相同的类

∏x∈H\Gs(x)−1c(s(x)g1s(x⋅g1)−1,s(x⋅g1)g2s(x⋅g1g2)−1h(x⋅g1g2)−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})
s(x)−1−1−1−1s(x)^{-1}-1-1-1
×∏x∈H\Gc(s(x)g1s(x⋅g1),h(x⋅g1)) \times \prod_{x\in H\backslash G}c(s(x)g_1s(x\cdot g_1), h(x\cdot g_1))
=∏x∈H\Gg1s(x⋅g1)−1c(s(x⋅g1)g2s(x⋅g1g2)−1,h(x⋅g1g2)−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\Gs(x)−1c(s(x)g1s(x⋅g1)−1,s(x⋅g1)g2s(x⋅g1g2)−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\Gs(x)−1(c(s(x)g1g2s(x⋅g1g2)−1,h(x⋅g1g2)−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})
−1−1−1)-1-1-1) ×c(s(x)g1s(x⋅g1),h(x⋅g1))\times c(s(x)g_1s(x\cdot g_1), h(x\cdot g_1))=∏x∈H\Gs(x)−1c(s(x)g1s(x⋅g1)−1,s(x⋅g1)g2s(x⋅g1g2)−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}) gs(x)−1−1−1−1gs(x)^{-1}-1-1-1
×∏x∈H\G1c(s(x)g2s(x⋅g2),h(x⋅g2)) \times \prod_{x\in H\backslash G^1}c(s(x)g_2s(x\cdot g_2), h(x\cdot g_2))
×∏x∈H\Gs(x)−1(c(s(x)g1g2s(x⋅g1g2)−1,h(x⋅g1g2)−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})
×c(s(x)g1s(x⋅g1)−1,h(x⋅g1)−1)−1) \times c(s(x)g_1s(x\cdot g_1)^{-1}, h(x\cdot 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)g1s(x⋅g1)−1,s(x⋅g1)g2s(x⋅g1g2)−1s(x)g_1s(x\cdot g_1)^{-1},s(x\cdot g_1)g_2s(x\cdot g_1g_2)^{-1}和h(x⋅g1g2)−1h(x\cdot g_1g_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'}重合与c~s\widetilde{c}_s的类。

我们构造了从群H2(H,F)H^2(H,F)到群H2(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CorHG^G_H表示。

命题 8 00IW

令 H 为有限指标的 G 的子群。 自同态 CorHG∘^G_H\circ ResHG^G_H 群 H2(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为H2(G,F)H^2(G,F)的元素,并令cc为表示α\alpha的Z2(G,F)Z^2(G,F)的元素。 元素 CorHG∘^G_H\circ ResHG(α)^G_H(\alpha ) 是余循环的类,其 (g1,g2)∈G2(g_1, g_2)\in G^2 中的值由表达式给出

∏x∈H\Gs(x)−1c(s(x)g1s(x⋅g1)−1,s(x⋅g1)g2s(x⋅g1g2)−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\Gc(g1s(x⋅g1)−1,s(x⋅g1)g2s(x⋅g1g2)−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(s(x)−1,s(x)g1g2s(x⋅g1g2)−1)−1c(s(x)−1,s(x)g1s(x⋅g1)−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\Gg1c(s(x⋅g1)−1,s(x⋅g1)g2s(x⋅g1g2)−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\Gc(g1,g2s(x⋅g1g2)−1)c(g1,s(x⋅g1)−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(s(x)−1,s(x)g1g2s(x⋅g1g2)−1)−1c(s(x)−1,s(x)g1s(x⋅g1)−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\Gc(g1,g2s(x⋅g1g2)−1)c(g1,s(x⋅g1)−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\Gg1c(s(x)−1,s(x)g2s(xg2)−1) \times \prod_{x\in H\backslash G}^{g_1}c(s(x)^{-1}, s(x)g_2s(xg_2)^{-1})
×∏x∈H\G(c(s(x)−1,s(x)g1g2s(x⋅g1g2)−1)−1c(s(x)−1,s(x)g1s(x⋅g1)−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}))

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)g1s(x⋅g1)−1s(x)^{-1},s(x)g_1s(x\cdot g_1)^{-1}、s(x⋅g1)g2s(x⋅g1g2)−1s(x\cdot g_1)g_2s(x\cdot g_1g_2)^{-1};

第二个由应用余循环关系到元素获得

g1,s(x⋅g1)−1g_1,s(x\cdot g_1)^{-1}和s(x⋅g1)g2s(x⋅g1g2)−1s(x\cdot g_1)g_2s(x\cdot g_1g_2)^{-1}。

通过删除余界,我们得到 CorHG∘^G_H\circ ResHG(α)^G_H(\alpha ) 是余循环的类,其 (g1,g2)∈G2(g_1, g_2)\in G^2 中的值由表达式给出

∏x∈H\Gc(g1,g2s(x⋅g1g2)−1)c(g1,s(x⋅g1)−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\Gg1c(g2,s(x⋅g1g2)−1)−1c(g1g2,s(x⋅g1g2)−1)c(g1,g2) =\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\Gc(g1,s(x⋅g1)−1)−1 \times \prod_{x\in H\backslash G}c(g_1, s(x\cdot g_1)^{-1})^{-1}
=∏x∈H\Gg1c(g2,s(x⋅g2)−1)−1c(g1g2,s(x⋅g1g2)−1)c(g1,s(x⋅g1)−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}
×c(g1,g2)(G:H) \times 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)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) 只是伽罗瓦群 Gal(E/K/K) (V, §10, No. 2,p. 58)。

令 G 为群。 A(K,G)A (K,G)-代数是 K-代数 E 赋予群同态 λ:G→\lambda : G\rightarrow AutK(E)_K(E)。 同态 λ\lambda 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∈Gμgg)x=∑g∈Gμgλ(g).x(14) ((\sum_{g\in G}\mu_gg)x=\sum_{g\in G}\mu_g\lambda (g).x \tag{14}

对于 K[G] 的每 x∈Lx\in L 和每元素 (μg)g∈G(\mu_g)_{g\in 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, G)-代数的每个族(Ei)i∈I(E_i)_{i\in I},赋予其带有运算符的乘积群结构乘积 K-代数 ∏i∈IEi\prod_{i\in I}E_i 是一个(K(K, G)-代数。

如果E是(K(K,G)-代数,则G下E不变量的元素的集合EGE^G是E的子代数。

令 E 为 (K(K, G)-代数,其中 G 通过 λ:G→\lambda : G\rightarrow AutK(E)_K(E) 起作用。如果K′K'是K的扩张,那么对于任何g∈Gg\in G,令λ′(g)\lambda '(g)是K′K'代数L(K′)L_{(K')}的自同构IdK′⊗λ(g)_{K'}\otimes \lambda (g)。然后 λ′:g↦λ′(g)\lambda ':g\mapsto \lambda '(g) 赋予 L(K′)L_{(K')} 结构 (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FH(X,Y)\mathscr{F}_H(X,Y)集合表示。它是映射f:X→Yf: X\rightarrow Y的集合使得每 h∈Hh\in H 和 x∈Xx\in X f(hx)=hf(x)f(hx) =hf(x)。

令G为群且单位元素ee,令H为G的子群,并令E为(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)-代数,记为 CoindHG^G_H(E),是 K-代数 FH(G,E)\mathscr{F}_H(G,E),赋予 G 的作用,由同态 λ\lambda 从 G 给出AutK_K(CoindHG(E)^G_H(E)) 定义为

(λ(g)⋅f)(g′)=f(g′g)(15) (\lambda (g)\cdot f)(g') =f(g'g) \tag{15}

对于f∈f\in硬币HG(E)^G_H(E)和g,g′∈Gg, g'\in G。

引理 7 00IX

a) 令 S 为 G 的子集,使得 G 的每个元素都可以唯一地写为 hshs,其中包含 h∈Hh\in H 和 s∈Ss\in S。那么将ff发送到(f(s))s∈S(f(s))_{s\in S}的映射就是从S到E的映射的K-代数硬币HG(E)^G_H(E)到K-代数F(S,E)\mathscr{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 CoindHG(E)^G_H(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HG(E):K]=(G:H)[E:K]^G_H(E) : K] = (G : H)[E : K]。

c) 设EHE^H为E中群H的不变量的代数,CoindHG(E)G^G_H(E)^G为CoindHG(E)^G_H(E)中群G的不变量。 映射f↦f(e)f\mapsto f(e)从CoindHG(E)^G_H(E)到E限制到代数同构从CoindHG(E)G^G_H(E)^G到EHE^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CoindHG(E)^G_H(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。

注 1 00IY

设 G 为 G 的群,G 的 H 子群,H 的 N 子群。设 E 为(K(K,N)-代数。设α\alpha为FH(G,FN(H,E))\mathscr{F}_H(G,\mathscr{F}_N(H,E))中的元素。我们有关系

α(g)(nh)=n(α(g)(h))(16) \alpha (g)(nh) =n(\alpha (g)(h)) \tag{16}

对于每个 g∈G,h∈Hg\in G,h\in H、n∈Nn\in N 和关系

α(hg)(h′)=(hα(g))(h′)=α(g)(h′h)(17) \alpha (hg)(h') = (h\alpha (g))(h') =\alpha (g)(h'h) \tag{17}

对于所有h,h′∈Hh, h'\in H和每个g∈Gg\in G。因而,对于每个g∈Gg\in G和n∈Nn\in N都有α(ng)(e)=α(g)(n)=\alpha (ng)(e) =\alpha (g)(n) =n(α(g)(e))n(\alpha (g)(e))。因此我们可以考虑映射

ψ:FH(G,FN(H,E))→FN(G,E) \psi :\mathscr{F}_H(G,\mathscr{F}_N(H,E))\rightarrow \mathscr{F}_N(G,E)

由FH(G,FN(H,E))\mathscr{F}_H(G,\mathscr{F}_N(H,E))中的α\alpha和G中的gg定义为关系ψ(α)(g)=α(g)(e)\psi (\alpha )(g) =\alpha (g)(e)。映射ψ\psi是从CoindHG^G_H(CoindNH(E)^H_N(E))到CoindNG(E)^G_N(E)的代数同构,其逆发送元素β\beta从FN(G,E)\mathscr{F}_N(G,E)到映射α\alpha由关系α(g)(h)=β(hg)\alpha (g)(h) =\beta (hg)定义为g∈Gg\in G和h∈Hh\in H。

我们现在假设给定有限群 G 和有限次数的缩减 (V, §6, No. 6, p. 32) 交换K-代数 L,并赋予由同态 λ\lambda 从 G 到 AutK(L)_K(L) 给出的 G 作用。 对于x∈Lx\in L和g∈Gg\in G,我们用L的自同构λ(g)\lambda (g)下的xx的g⋅xg\cdot x变换来表示。 令S\mathscr{S}为L最大理想的集合;我们用L的自同构λ(g)\lambda (g)下的元素m\mathfrak{m}、S\mathscr{S}g⋅mg\cdot \mathfrak{m}变换来表示。 是S\mathscr{S}中的元素。 对于S\mathscr{S}中的每个m\mathfrak{m},域L/mL/\mathfrak{m}是K的有限扩张。 我们将投影写为πm:L→L/m\pi_{\mathfrak{m}}: L\rightarrow L/\mathfrak{m},并用G中的m\mathfrak{m}的GmG_{\mathfrak{m}}稳定子表示,即g∈Gg\in G的集合使得g⋅m=mg\cdot \mathfrak{m}=\mathfrak{m}。 K-代数L/mL/\mathfrak{m}被赋予GmG_{\mathfrak{m}}的作用到同态λm\lambda_{\mathfrak{m}},从GmG_{\mathfrak{m}}到AutK(L/m)_K(L/\mathfrak{m}),发送GmG_{\mathfrak{m}}的元素hh到自同构当经过到商时,从 λ(h)\lambda (h) 推导出L/mL/\mathfrak{m}。

令O\mathscr{O}为S\mathscr{S}中G的轨道的集合。给定轨道 σ∈O\sigma \in \mathscr{O}、集合 aσ=⋂m∈σm\mathfrak{a}_{\sigma}=\bigcap_{\mathfrak{m}\in\sigma}\mathfrak{m} 和 Lσ=L/aσL_{\sigma}= L/\mathfrak{a}_{\sigma}。由于aσ\mathfrak{a}_{\sigma}在G下是不变的,通过经过商,G的作用在L定义同态λσ\lambda_{\sigma}从G到AutK(Lσ)_K(L_{\sigma})。最后,从L到LσL_{\sigma}用πσ\pi_{\sigma}典范映射表示。

引用了 1

引用了 V § 6. 。 ETALE 代数

引理 8 00RL

a) 对于每个g∈G,σ∈Og\in G,\sigma \in \mathscr{O}和m∈σ\mathfrak{m}\in \sigma,我们有

引用了 3 · 被以下引用 2

引用了 命题 10, I § 8, 推论 2, VIII § 10, § 16. 。 布劳尔群中的其他描述

被以下引用 引理 9, 定理 2

[Lσ:K]=[L_{\sigma}: K] =卡片(σ\sigma)[L/m:K][L/\mathfrak{m}: K]。

b) 映射 π:x↦(πσ(x))σ∈O\pi :x\mapsto (\pi_{\sigma}(x))_{\sigma\in\mathscr{O}} 是从 L 到 ∏σ∈OLσ\prod_{\sigma\in\mathscr{O}}L_{\sigma} 的 (K,G)(K,G)-代数的同构。

c) 分别用LG(L^G(表示。 元素的L(或LσL_{\sigma})的LσG)L^G_{\sigma}) 子代数在G 的作用下不变。 然后从LGL^G到∏σ∈OLσG\prod_{\sigma\in\mathscr{O}}L^G_{\sigma}π\pi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}和m′\mathfrak{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。 从 L 到 ∏m∈SL/m\prod_{\mathfrak{m}\in\mathscr{S}}L/\mathfrak{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},从 L/aσL/\mathfrak{a}_{\sigma} 到 ∏m∈σL/m\prod_{\mathfrak{m}\in\sigma}L/\mathfrak{m} 典范映射也是同构。 断言a)如下。 由于O\mathscr{O}是S\mathscr{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 的轨道 σ∈O\sigma \in \mathscr{O} 和元素 m\mathfrak{m}。 集合FmF_{\mathfrak{m}} = CoindGmG(L/m)^G_{G_{\mathfrak{m}}}(L/\mathfrak{m}),并用FmF_{\mathfrak{m}}上的G的λFm\lambda_{F_{\mathfrak{m}}}作用表示。对于任何x∈Lx\in L,用从G到L/mL/\mathfrak{m}的x‾\overline{x}映射表示,将gg发送到πm(gx)\pi_{\mathfrak{m}}(gx)。 [0100] 由L/mL/\mathfrak{m}上VIII、p. 305公式、GmG_{\mathfrak{m}}作用定义,x‾\overline{x}属于到FmF_{\mathfrak{m}}为直接的,并且从L到FmF_{\mathfrak{m}}的映射u:x↦x‾u:x\mapsto \overline{x}满足g∈Gg\in G的λFm(g)∘u=u∘λ(g)\lambda_{F_{\mathfrak{m}}}(g)\circ u=u\circ \lambda (g)。在其他字中,uu是(K(K,G)-代数的态射。

引理 9 00IZ

态射 uu 与核 aσ\mathfrak{a}_{\sigma} 是满射。 映射由 uu 乘以经过推导出 (K,G)(K,G) 代数从 LσL_{\sigma} 到 FmF_{\mathfrak{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 πm\pi_{\mathfrak{m}} is equal to m\mathfrak{m}, that of uu is equal to ⋂g∈Gg−1.m=aσ\bigcap_{g\in G}g^{-1}.\mathfrak{m}=\mathfrak{a}_{\sigma}. 要证明uu是满射,只需证明向量空间Lσ=L_{\sigma}=L/aσL/\mathfrak{a}_{\sigma}和FmF_{\mathfrak{m}}在K上具有相同的维数即可。 现在,所有理想 g⋅mg\cdot \mathfrak{m} 在 L 中具有相同的余维,并且通过引理 8,a),

[Lσ:K]=[L_{\sigma}: K] =卡片(σ\sigma).[L/m:K].[L/\mathfrak{m}: K]。

此外,到引理 7, b),我们有

[Fm:K]=(G:Gm)[L/m:K] [F_{\mathfrak{m}}: K] = (G : G_{\mathfrak{m}})[L/\mathfrak{m}: K]

由于我们有 Card(σ\sigma ) =(G:Gm)= (G : G_{\mathfrak{m}}),我们已经证明了等式 [Lσ:K]=[L_{\sigma}: K] = [Fm:K][F_{\mathfrak{m}}: K]。

此外,我们现在假设从 G 到 AutK(L)_K(L) 同态 λ\lambda 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。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 ),以及共生 (Ω(\Omega,G)-代数 Coind{e}G(Ω)^G_{\{e\}}(\Omega )。它是秩 1 的自由 Ω[G]-模。令 H\mathscr{H} 为 K-代数同态从 L 到 Ω 的集合。我们在 H\mathscr{H} (g,χ)↦χ∘λ(g)(g, \chi )\mapsto \chi \circ \lambda (g) 定义右作用 。然后,Ω-代数 F(H,Ω)\mathscr{F}(\mathscr{H},\Omega ) 被赋予从 H\mathscr{H} 上 G 的右作用推导出的 (Ω(\Omega, G)-代数的结构。

引理 10 00J0

令 L 为 (K,G)(K,G)-代数,其在 K 上的 étale。 映射 ψ\psi 从 L(Ω)L_{(\Omega )} 到 F(H,Ω)\mathscr{F}(\mathscr{H},\Omega ),其特征在于关系

ψ(ξ⊗x)=(ξχ(x))χ∈H \psi (\xi \otimes x) = (\xi \chi (x))_{\chi\in\mathscr{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)-代数的同构。

由于L是étale,映射ψ\psi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((Id ⊗λ(g)\otimes \lambda (g))(ξ⊗x)(\xi \otimes x)) =(ξ(χ∘λ(g))(x))χ∈H= (\xi (\chi \circ \lambda (g))(x))_{\chi\in\mathscr{H}}

对于ξ∈Ω,x∈L\xi \in \Omega ,x\in L和g∈Gg\in G。所以 ψ\psi 是 (Ω(\Omega, G)-代数的态射。

定理 2 00J1

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从G到AutK(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),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 CoindHG(E)^G_H(E) 的(K,G)(K,G)-代数同构。

(ii) 代数 L 是étale,H\mathscr{H} 是齐次主G 集(I, §5, No. 6、p. 60、定义 7)。

(iii) 存在(Ω,G)(\Omega ,G)-代数ψ:L(Ω)→F(G,Ω)\psi : L_{(\Omega )}\rightarrow \mathscr{F}(G,\Omega )的同构;在其他字中,对于每个g∈Gg\in G,ΩG\Omega^G的自同构ψ∘λ(g)(Ω)∘ψ−1\psi \circ \lambda (g)_{(\Omega )}\circ \psi^{-1}等于自同构

(xh)h∈G⟼(xhg)h∈G (x_h)_{h\in G}\longmapsto (x_{hg})_{h\in 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\mathfrak{m} 稳定子 GmG_{\mathfrak{m}}忠实地作用于 L/mL/\mathfrak{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)的有限次数和τ\tau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 = CoindHG(E)^G_H(E) 同构于 F(S,E)\mathscr{F}(S,E) (引理 7, a));因此它是étale。我们用F上的G的λF\lambda_F作用表示。此外,从E到Ω,令ψ\psi为K-代数同态,并令从F到Ωχ0\chi_0为同态f↦ψ(f(e))f\mapsto \psi (f(e))。令 g∈Gg\in G 使得我们有 χ0∘λF(g)=χ0\chi_0\circ \lambda_F(g) =\chi_0;由于ψ\psi是单射的,因此对于每个f∈Ff\in F我们都有f(g)=f(e)f(g) =f(e)。鉴于引理 7, a),我们有 g∈Hg\in H,并且由公式

f(h)=τ(h)⋅f(e)(18) f(h) =\tau (h)\cdot f(e) \tag{18}

对于每个 h∈Hh\in H 都成立,只有当 g=eg=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} 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}) == Card(G)。由于G中χ0\chi_0的稳定子等于{e}\{e\},因此K\mathscr{K}是同质主G集。

(ii)⇒\Rightarrow(iii):假设L是étale并且H\mathscr{H}是同质主G集。到引理 10,(Ω(\Omega,G)-代数L(Ω)L_{(\Omega )}和F(H,Ω)\mathscr{F}(\mathscr{H},\Omega )是同构的。由于 H\mathscr{H} 是同质主 G 集,因此 (Ω(\Omega, G)-代数 F(H,Ω)\mathscr{F}(\mathscr{H},\Omega ) 和 F(G,Ω)\mathscr{F}(G,\Omega ) 是同构的。

(iii)⇒\Rightarrow(iv):假设性质(iii)成立。那么L(Ω)L_{(\Omega )}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 )}。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}。令 m\mathfrak{m} 为 S\mathscr{S} 中的元素。到引理 9,由于⋂n∈Sn={0}\bigcap_{\mathfrak{n}\in\mathscr{S}}\mathfrak{n}=\{0\},代数L同构于代数CoindGmG(L/m)^G_{G_{\mathfrak{m}}}(L/\mathfrak{m})。 L/mL/\mathfrak{m}中GmG_{\mathfrak{m}}的不变量的代数因此重合与K乘以引理7,c)。因此,从 GmG_{\mathfrak{m}} 到 Gal((L/m/\mathfrak{m})/K/K) 的同态 λm\lambda_{\mathfrak{m}} 是满射。到引理 7,我们还有

卡(G)=[L:K]=(G:Gm)[L/m:K]= [L : K] = (G : G_{\mathfrak{m}})[L/\mathfrak{m}: K]。所以 Card(Gm_{\mathfrak{m}}) =[L/m:K]= [L/\mathfrak{m}: K] 和同态 λm\lambda_{\mathfrak{m}} 是单射的。

仍有待证明蕴涵(vi)⇒\Rightarrow(i)。令m\mathfrak{m}为L的最大理想。到引理 9,代数 L 作为 (K(K, G)-代数同构于代数 CoindGmG(L/m)^G_{G_{\mathfrak{m}}}(L/\mathfrak{m})。由于GmG_{\mathfrak{m}}忠实地作用于L/mL/\mathfrak{m}并承认K为子域不变量,群同态λm\lambda_{\mathfrak{m}}定义同构从GmG_{\mathfrak{m}}到Gal((L/m/\mathfrak{m})/K/K)。

注 2 00J2

在定理 2 中,我们可以替换假设 Ω 是代数闭的,假设 Ω 是可分离闭的。事实上,如果L是étale,那么从L到Ω的每个K-代数同态的像是K的可分扩张。

引用了 1

引用了 定理 2

注 3 00J3

正常的基定理 (V, §10, No. 9, p. 73, 定理 6) 是定理 2 中蕴涵 (i)⇒\Rightarrow(iv) 的特例。

引用了 2

引用了 定理 6, V § 10, 定理 2

定义 1 00J4

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) 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)。 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

注 4 00J5

假设L是K的扩张,赋予G的作用λ\lambda。那么L在K上是伽罗瓦代数当且仅当L是K的伽罗瓦扩张并且λ\lambda是从G到伽罗瓦群的同构 L 超过 K。

注 5 00J6

假设群 G 是阿贝尔的。如果 G 忠实且传递地作用于集合 X,则 X 的任何点的稳定子都被约化为恒等式(因为 X 的点的稳定子都相等,并且它们的交被约化为 G 的单位元素)。因而,定理 2 的属性 (i) 到 (vi) 也等价于以下内容:

(vii) 代数 L 是étale,G 忠实且传递地作用于H\mathscr{H}。

引用了 1

引用了 定理 2

注 6 00J7

V, §10, No. 1、p. 75、引理 5; V, §10, No. 1、p. 76、命题12;且 VIII、p. 137、命题 3、伽罗瓦代数是可交换的且半单。

引用了 3 · 被以下引用 1

引用了 引理 5, V § 10, 命题 12, V § 10, 命题 3, VIII § 8

被以下引用 引理 12

例 1 00J8

设 nn 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nn-第根的群μn\mu_n有阶nn。 那么对于nn的每一个除子dd,dd的群μd\mu_d-单位元的根都有阶dd。 令aa为K中的非零元素,令L为代数K[X]/(Xn−a)K[X]/(X^n-a),并令xx为L中X的类。 序列(1,x,...,xn−1)(1, x, . . . , x^{n-1})是向量空间L的基超过域K,我们有xn=ax^n=a。 此外,多项式Xn−aX^n-a与其导数nXn−1nX^{n-1}互质,因此代数L是étale(V, §7, No. 2,p. 37,命题3)。 对于 μn\mu_n 中的每个 ζ\zeta,环 K[X] 定义的自同构 P(X)↦P(ζX)P(X)\mapsto P(\zeta X),除以经过的商,自同态 λ(ζ)\lambda (\zeta ) L 因为我们有(ζX)n−a=Xn−a(\zeta X)^n-a= X^n-a;是自同构。 我们有

λ(ζ)xi=ζixi(19) \lambda (\zeta )x^i=\zeta^ix^i \tag{19}

对于0⩽i<n0\leqslant i < n。从μn\mu_n到AutK_K(L),映射λ:ζ↦λ(ζ)\lambda :\zeta \mapsto \lambda (\zeta )为单同态,L中群λ(μn)\lambda (\mu_n)的不变量环等于K⋅1K\cdot 1。由于μn\mu_n的基数等于n=[L:K]n= [L : K],因此赋予λ\lambda的作用的代数L为伽罗瓦代数(VIII,p. 308,定理2,(v))。

令rr是最不严格的正整数,使得ara^r属于到K∗nK^{*n};它除nn,并且存在K∗K^*的元素bb使得a=bn/ra=b^{n/r}。那么 (V, §11, No. 8, p. 91, 注) 多项式 Xr−bX^r-b 是不可约的,我们有Xn−a=∏ζ∈μn/r(Xr−ζb)X^n-a=\prod_{\zeta\in\mu_{n/r}}(X^r-\zeta b)。设E为域K[Y]/(Yr−b)K[Y]/(Y^r-b),yy为E中Y的类。从μn/r\mu_{n/r}到Gal(E/K/K)存在同构θ\theta,其特征为关系θ(ξ)(y)=ξy\theta (\xi )(y) =\xi y (V, §11, No. 8、p. 91、例 3)。然后我们验证伽罗瓦代数 L 与 (K,μn(K, \mu_n)-代数 Coindμn/rμn(E)^{\mu_n}_{\mu_{n/r}}(E) 同构的。

引用了 2

引用了 命题 3, V § 7, 定理 2

例 2 00J9

现在假设域 K 具有特征 p≠0p\not= 0。令 cc 为 K 的元素。多项式 f=Xp−X−cf= X^p-X-c 与其导数 f′=−1f'=-1 互质,因此代数 L=K[X]/(f)L = K[X]/(f) 是 étale (V, §7, No. 2, p. 37, 命题 3)。我们用xx表示L中X的像;我们有关系xp=x+cx^p=x+c。 序列 (1,x,...,xp−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pp的循环群,由K的单位元1生成。对于P中的每个jj,我们有jp=jj^p=j(V, §1, No. 3,p. 4,公式(4)),因此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),其特征为关系γ(j)(x)=x+j\gamma (j)(x) =x+j;而且,从P到AutK(L)_K(L),所得的映射γ\gamma是单同态。

设 Ω 为 K 的代数闭扩张,并令 ξ\xi 为 Ω 中多项式 ff 的根。我们有 ξp=ξ+c\xi^p=\xi +c,因此

Xp−X−c=(Xp−ξp)−(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)

由 V, §12, No. 1、p. 94、公式 (1)。对于P中的每个jj,都存在唯一代数同态χj:L→Ω\chi_j: L\rightarrow \Omega将xx发送到ξ+j\xi +j;而且,从L到Ω的每个同态都是χj\chi_j之一,我们有关系χj=χ0∘γ(j)\chi_j=\chi_0\circ \gamma (j)。赋予γ\gamma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。那么多项式 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pp的K的循环扩张,γ\gamma是从P到Gal(L/K/K)的同构。

b) 我们有 ξ∈K\xi \in K。那么映射ψ:y↦(χj(y))j∈P\psi :y\mapsto (\chi_j(y))_{j\in P}就是同构,从代数L到乘积代数KPK^P;此外,对于每个k∈Pk\in P,ψ∘γ(k)∘ψ−1\psi \circ \gamma (k)\circ \psi^{-1}是KPK^P中的自同构(xj)j∈P↦(xj+k)j∈P(x_j)_{j\in P}\mapsto (x_{j+k})_{j\in 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

命题 9 00JA

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)-代数CoindHG(E)^G_H(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 = CoindHG(E)^G_H(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。

命题 10 00JB

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' 为 K 上的扩张。则 (K′,G)(K',G) 代数 L(K′)L_{(K')} 为 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'-代数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′)L_{(K')}中G的不变量环是(LG)(K′)(L^G)_{(K')},其中LGL^G是L中G的不变量环。

命题 11 00JC

令G1G_1和G2G_2为群。令L1L_1和L2L_2在K上为伽罗瓦代数,分别为作用λ1:G1→\lambda_1: G_1\rightarrowAutK(L1)_K(L_1)和λ2:G2→\lambda_2: G_2\rightarrowAutK(L2)_K(L_2)。 集合 L=L1⊗KL2,G=G1×G2L = L_1\otimes_KL_2,G = G_1\times G_2,λ(g1,g2)=λ1(g1)⊗λ2(g2)\lambda (g_1, g_2) =\lambda_1(g_1)\otimes \lambda_2(g_2) (g1,g2)∈G(g_1, g_2)\in G。那么K-代数L赋予作用λ\lambda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 L1L_1 和 L2L_2 是 étale,那么代数 L=L1⊗KL2L = L_1\otimes_KL_2 也是 étale(V, §6, No. 5,p. 32,推论 1),并且我们有等式

[L:K]=[L1:K][L2:K][L : K] = [L_1: K][L_2: K] 和卡(G) = 卡(G1_1) 卡(G2_2)。

此外,如果LiGiL^{G_i}_i表示LiL_i中GiG_i的不变量的环,则从下面的引理11可以得出,L1G1⊗KL2G2L^{G_1}_1\otimes_KL^{G_2}_2是L1⊗KL2L_1\otimes_KL_2中G1×G2G_1\times G_2的不变量的环。

引理 11 00JD

令G1G_1和G2G_2为群,令W1W_1和W2W_2为K-向量空间。我们分别捐赠W1(W_1(。 W2)W_2) 与作用或 G1(G_1(。 G2)G_2) 由群同态 ρ1:G1→\rho_1: G_1\rightarrow AutK(W1)(_K(W_1) (resp 给出。 ρ2:G2→\rho_2: G_2\rightarrow自动K(W2))_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

ρ1⊗ρ2:G1×G2⟶\rho_1\otimes \rho_2: G_1\times G_2\longrightarrow 自动K(W1⊗KW2)_K(W_1\otimes_KW_2)

对于g1∈G1,g2∈G2,w1∈W1g_1\in G_1,g_2\in G_2,w_1\in W_1和w2∈W2w_2\in W_2,由关系(ρ1⊗ρ2)(g1,g2)(w1⊗w2)=ρ1(g1)(w1)⊗ρ2(g2)(w2)(\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)定义。 Then the linear mapping from W1G1⊗KW2G2W^{G_1}_1\otimes_KW^{G_2}_2 to W1⊗KW2W_1\otimes_KW_2 given by the tensor product of the canonical injections induces an isomorphism of K-vector spaces from W1G1⊗KW2G2W_1^{G_1}\otimes_KW^{G_2}_2 to (W1⊗KW2)G1×G2(W_1\otimes_KW_2)^{G_1\times G_2}.

这是从应用于 K[G]-模块 M1=M2=KM_1= M_2= K 的 VIII、p. 213 的引理 1 得出的,赋予了G,N1=W1G, N_1= W_1 和N2=W2N_2= W_2 的平凡作用。

注 00JE

令L为有限次数的域K的伽罗瓦扩张,并令G为其伽罗瓦群;我们用λ\lambda表示G上的恒等映射。那么L赋予λ\lambda是伽罗瓦代数超过K和群G。令K′K'是K的扩张。到命题10,代数L(K′)L_{(K')}是伽罗瓦超过K′K',但它不在一般扩张 K′K'。类似地,由命题11,伽罗瓦扩张E的张量积和有限次数K的F可看成伽罗瓦代数;一般来说,它不是 K 的伽罗瓦扩张。然而,如果 E 和 F 而且是 K 的扩张的线性不相交的子扩展(V, §2, No. 5、p. 13 和 V, §10, No. 1、p. 57、命题 1)。

引用了 4

引用了 命题 1, V § 10, V § 2. 。 扩张, 命题 10, 命题 11

9. 叉积

令K为域,令G为群,其单位元素我们用ee表示。令L为交换K-代数,令λ\lambda为从G到K-代数L的自同构群的同态。对于G中的任何gg,令τ(g)\tau (g)是λ(g)\lambda (g)诱导的L的乘法群L∗L^*的自同构。

设E=(Γ,ι,π)\mathscr{E}= (\Gamma , \iota , \pi )是群G的τ\tau扩展L∗L^*。 集合 L×ΓL\times \Gamma 群 L∗L^* 的定义右作用

(β,γ).α=(βα,ι(α)−1γ)(20) (\beta , \gamma ).\alpha = (\beta \alpha , \iota (\alpha )^{-1}\gamma ) \tag{20}

对于 α∈L∗,β∈L\alpha \in L^*,\beta \in L 和 γ∈Γ\gamma \in \Gamma。我们用L×ΓL\times \Gamma中L∗L^*的轨道的E集合和对(β,γ)(\beta , \gamma )的[β;γ][\beta ;\gamma ]轨道表示。因此,到构造,我们有关系

[βα;γ]=[β;ι(α)γ](21) [\beta \alpha ;\gamma ] = [\beta ;\iota (\alpha )\gamma ] \tag{21}

对于 α∈L∗,β∈L\alpha \in L^*,\beta \in L 和 γ∈Γ\gamma \in \Gamma。

给定 L 中的 β\beta 和 Γ 中的 γ\gamma,我们用 L 的自同构 λ∘π(γ)\lambda \circ \pi (\gamma ) 下的 β\beta 的 γβ^{\gamma}\beta 变换表示;我们有关系

(22)γ(γ′β)=γγ′β,γ(β+β′)=γβ+γβ′^{\gamma}(^{\gamma'}\beta ) =^{\gamma \gamma'}\beta ,^{\gamma}(\beta +\beta ') =^{\gamma}\beta +^{\gamma}\beta '、γ(ββ′)=γβγβ′^{\gamma}(\beta \beta ') =^{\gamma}\beta^{\gamma}\beta '

对于 Γ 中的 γ,γ′\gamma , \gamma ' 和 L 中的 β,β′\beta , \beta '。 E 上存在合成的律,其特征为关系

[β;γ][β′;γ′]=[βγβ′;γγ′](23) [\beta ;\gamma ][\beta ';\gamma '] = [\beta^{\gamma}\beta ';\gamma \gamma '] \tag{23}

事实上,如果我们分别将替换、β,γ,β′\beta ,\gamma ,\beta '、γ′\gamma '与βα,ι(α)−1γ,β′α′\beta \alpha ,\iota (\alpha )^{-1}\gamma ,\beta '\alpha '、以及ι(α′)−1γ′\iota (\alpha ')^{-1}\gamma '(对于L∗L^*中的所有α,α′\alpha ,\alpha ')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}公式 (1),对于γ∈Γ\gamma \in \Gamma和α∈L∗\alpha \in L^*也可以写成γι(α)=ι(γα)γ\gamma \iota (\alpha ) =\iota (^{\gamma}\alpha )\gamma。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]的幺半群。

由于π∘ι\pi \circ \iota与值ee恒定,因此从E到G存在映射π~\widetilde{\pi},这样我们有

π~([β;γ])=π(γ)(24) \widetilde{\pi}([\beta ;\gamma ]) =\pi (\gamma ) \tag{24}

对于 β∈L\beta \in L 和 γ∈Γ\gamma \in \Gamma。

令gg为G的元素,并令Eg=π~−1(g)E_g=\widetilde{\pi}^{-1}(g)。如果γ0\gamma_0是π−1(g)\pi^{-1}(g)的固定元素,那么映射β↦[β;γ0]\beta \mapsto [\beta ;\gamma_0]就是从L到EgE_g的双射,因此我们将转移到EgE_gK-向量空间结构 L。由于π−1(g)\pi^{-1}(g)是由形式ι(α)γ0\iota (\alpha )\gamma_0的元素组成,其中α\alpha贯穿L∗L^*,我们有

[β;ι(α)γ0]=[βα;γ0] [\beta ;\iota (\alpha )\gamma_0] = [\beta \alpha ;\gamma_0]

EgE_g 上的向量空间结构不依赖于γ0\gamma_0 的选择。

设gg和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 Eg×Eg′E_g\times E_{g'} 到 Egg′E_{gg'} 的 K 双线性映射。因而,向量空间 P=⨁g∈GEgP =\bigoplus_{g\in 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Eg×Eg′E_g\times E_{g'}到Egg′E_{gg'}对于所有gg和G中的g′g'。代数P称为L和E\mathscr{E}的叉积,记为A[E;L]\mathbf{A}[\mathscr{E}; L];它的单位元是EeE_e的元素[1;e][1;e]。

集合

u(β)=[β;e](25) u(\beta ) = [\beta ;e] \tag{25}

L 中的 β\beta。那么u:L→A[E;L]u: L\rightarrow \mathbf{A}[\mathscr{E}; L]就是K-代数的单同态。根据(23),对于每个γ∈Γ\gamma \in \Gamma,元素[1;γ][1;\gamma ]在A[E,L]\mathbf{A}[\mathscr{E},L]中是可逆的,并且将γ\gamma发送到[1;γ][1;\gamma ]的映射v:Γ→A[E,L]∗v: \Gamma \rightarrow \mathbf{A}[\mathscr{E},L]^*是单射群同态。 同态 uu 和 vv 称为规范。我们有关系

u(α)=v(ι(α))(26) u(\alpha ) =v(\iota (\alpha )) \tag{26}
u(γβ)=v(γ)u(β)v(γ)−1(27) u(^{\gamma}\beta ) =v(\gamma )u(\beta )v(\gamma )^{-1} \tag{27}
[β;γ]=u(β)v(γ)(28) [\beta ;\gamma ] =u(\beta )v(\gamma ) \tag{28}

对于 α∈L∗,β∈L\alpha \in L^*,\beta \in L 和 γ∈Γ\gamma \in \Gamma。

相反,我们有以下泛性质或代数 A[E;L]\mathbf{A}[\mathscr{E}; L]。

命题 12 00JF

设 B 为 K-代数、u′:L→Bu': L\rightarrow B K-代数同态、v′:Γ→B∗v': \Gamma \rightarrow 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′(γβ)=v′(γ)u′(β)v′(γ)−1(30) u'(^{\gamma}\beta ) =v'(\gamma )u'(\beta )v'(\gamma )^{-1} \tag{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和γ∈Γ\gamma \in \Gamma。那么从A[E;L]\mathbf{A}[\mathscr{E}; L]到B存在唯一代数同态ff,这样我们就有u′=f∘uu'=f\circ u和v′=f∘vv'=f\circ v。

为了证明ff的唯一性,观察域K上的向量空间A[E;L]\mathbf{A}[\mathscr{E}; L]是由形式[β;γ]=u(β)v(γ)[\beta ;\gamma ] =u(\beta )v(\gamma )的元素的集合生成。如果同态f′:A[E;L]→Bf':\mathbf{A}[\mathscr{E}; L]\rightarrow B满足f′∘u=u′f'\circ u=u'和f′∘v=v′f'\circ v=v',则它将[β;γ][\beta ;\gamma ]发送到u′(β)v′(γ)u'(\beta )v'(\gamma ),因此将重合发送到ff。

到公式 (29),我们有

u′(βα)v′(ι(α)−1γ)=u′(β)v′(γ)(31) u'(\beta \alpha )v'(\iota (\alpha )^{-1}\gamma ) =u'(\beta )v'(\gamma ) \tag{31}

对于 L 中的 L∗,βL^*,\beta 中的 α\alpha,以及 Γ 中的 γ\gamma。通过E的定义,因此存在映射f0:E→Bf_0: E\rightarrow B,使得f0([β;γ])=u′(β)v′(γ)f_0([\beta ;\gamma ]) =u'(\beta )v'(\gamma )。通过公式 (23) 和 (30),我们对 E 中的 xx 和 x′x' 有 f0(xx′)=f0(x)f0(x′)f_0(xx') =f_0(x)f_0(x')。对于 G 的每个元素 gg,f0f_0 到 EgE_g 的限制是 K 线性的;因而,存在从A[E;L]\mathbf{A}[\mathscr{E}; L]到B的唯一的K-线性映射ff,重合与E上的f0f_0。映射ff是满足u′=f∘uu'=f\circ u的代数态射并且v′=f∘vv'=f\circ v。

注 00JG

设σ:G→Γ\sigma : G\rightarrow \Gamma为映射π\pi中的截面。 集合εg=v(σ(g))\varepsilon_g=v(\sigma (g))对于G中的每个gg,并用cσc_{\sigma}表示与σ\sigma相关的2-余循环(VIII,p. 296)。特别是,我们有

εgεg′=u(cσ(g,g′))εgg′(32) \varepsilon_g\varepsilon_{g'}=u(c_{\sigma}(g, g'))\varepsilon_{gg'} \tag{32}

对于所有g,g′∈Gg, g'\in G。此外,让我们通过同态uu将认同L与子代数进行A[E;L]\mathbf{A}[\mathscr{E}; L]。那么A[E;L]\mathbf{A}[\mathscr{E}; L]的每个元素都可以唯一地写成∑g∈Gagεg\sum_{g\in G}a_g\varepsilon_g,其中(ag)(a_g)是L的元素与有限支撑的族。 A[E;L]\mathbf{A}[\mathscr{E}; L]中的乘法可以用公式表示

(∑gagεg)(∑gbgεg)=∑gdgεg(33) (\sum_ga_g\varepsilon_g)(\sum_gb_g\varepsilon_g)=\sum_gd_g\varepsilon_g \tag{33}

与

dg=∑hh′=gah(λ(h)⋅bh′)cσ(h,h′)(34) d_g=\sum_{hh'=g}a_h(\lambda (h)\cdot b_{h'})c_{\sigma}(h, h') \tag{34}

如果扩张E\mathscr{E}是半平凡的,那么我们可以从G到选择截面σ\sigmaπ\pi,即群态射;因而,余循环 cσc_{\sigma} 恒定为值 1,并且公式 (34) 简化为

dg=∑hh′=gahλ(h)⋅bh′(35) d_g=\sum_{hh'=g}a_h\lambda (h)\cdot b_{h'} \tag{35}

设K′K'为域K的扩张。用L′L'表示K′K'-代数L(K′)L_{(K')},对于G中的任何gg,用λ′(g)\lambda '(g)自同构λ(g)(K′)\lambda (g)_{(K')}表示由λ(g)\lambda (g)诱导L(K′)L_{(K')}。此外,让我们用由λ′(g)\lambda '(g)引起的L′∗L^{'*}的τ′(g)\tau '(g)自同构来表示。最后,令hh为从L∗L^*到L′∗L^{'*}的同态,将xx发送到x⊗1x\otimes 1。令E′=(Γ′,ι′,π′)\mathscr{E}'= (\Gamma ', \iota ', \pi ')乘以hh(VIII,p. 289)为E\mathscr{E}扩张直接像。令A[E′,L′]\mathbf{A}[\mathscr{E}',L']为叉积K′K'-E′\mathscr{E}'和L′L'的代数,并令u′:L′→A[E′,L′]u': L'\rightarrow \mathbf{A}[\mathscr{E}',L']和v′:Γ′→A[E′,L′]∗v': \Gamma '\rightarrow \mathbf{A}[\mathscr{E}',L']^*为典范同态。

引用了 1

引用了 § 16. 。 布劳尔群中的其他描述

命题 13 00JH

K′K'-代数φ\varphi从A[E;L](K′)\mathbf{A}[\mathscr{E}; L]_{(K')}到A[E′;L′]\mathbf{A}[\mathscr{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}

对于 β∈L\beta \in L 和

v′(h(γ))=φ(1⊗v(γ))(37) v'(h(\gamma )) =\varphi (1\otimes v(\gamma )) \tag{37}

γ∈Γ\gamma \in \Gamma。

证明紧接在构造之后。

同构 φ\varphi 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\rightarrowAutK(L)_K(L)。我们将 K 上的 L 的次数表示为 nn。我们有n=n=卡(G)。

定理 3 00JI

设E=(Γ,ι,π)\mathscr{E}= (\Gamma , \iota , \pi )是G的τ\tau扩展L∗L^*。 代数A[E;L]\mathbf{A}[\mathscr{E}; L]是中心简单且次数n2n^2超过K。此外,典范同态uu从L到A[E;L]\mathbf{A}[\mathscr{E}; L]是同构从L到最大交换子代数 A[E;L]\mathbf{A}[\mathscr{E}; L]。

被以下引用 1

被以下引用 引理 12

引理 12 00JJ

a) 除了在G下不变的{0}\{0\}和L之外,不存在L的任何理想。

引用了 5

引用了 注 6, 定理 2, 命题 9, VIII § 8, § 16. 。 布劳尔群中的其他描述, 定理 3

b) 令gg为与单位元素不同的G的元素,并令ag\mathfrak{a}_g为由形式x−λ(g)xx-\lambda (g)x的元素生成的L的理想,其中xx贯穿L。我们有ag=L\mathfrak{a}_g= L。

令S\mathscr{S}为L最大理想的集合;对于 S\mathscr{S}、集合 a(S)=⋂m∈Sm\mathfrak{a}(S) =\bigcap_{\mathfrak{m}\in S}\mathfrak{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) 是双射从集合到子集 L(VIII、p. 142、命题 9)的理想的S\mathscr{S}至集合。当且仅当 S 不变时,理想的 a(S)\mathfrak{a}(S) 在 G 下是不变的。由于 G 传递作用于 S\mathscr{S} (VIII, p. 308, 定理 2, vi)),因而 G 下 S\mathscr{S} 中唯一不变的子集是 ∅\emptyset 和 S\mathscr{S}。从a(∅)=L\mathfrak{a}(\emptyset ) = L和a(S)={0}\mathfrak{a}(\mathscr{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ag≠L\mathfrak{a}_g\not= L。令m\mathfrak{m}为L包含ag\mathfrak{a}_g的最大理想。然后,对于L中的每个xx,我们都有λ(g)x≡x\lambda (g)x\equiv x mod m\mathfrak{m}。特别是,m\mathfrak{m}在gg下是不变的,而λ(g)\lambda (g)是由域L/mL/\mathfrak{m}上的恒等性引发的。由VIII的定理 2、p. 308、GmG_{\mathfrak{m}}的元素gg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] 在 K 上有有限维 Card(G)[L:K]=n2: K] =n^2,通过 VIII、p. 316 和假设的等式 Card(G) =[L:K]=n= [L : K] =n。

令a\mathfrak{a}为非零的代数A[E;L]\mathbf{A}[\mathscr{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]的每个元素aa都可以唯一地写为a=∑g∈Gagεga=\sum_{g\in G}a_g\varepsilon_g,每个g∈Gg\in G可以写为ag∈La_g\in L;我们用G的元素gg的Φ(a)\Phi (a)集合来表示ag≠0a_g\not= 0。到 VIII、p. 316 的公式 (32) 时,我们有关系

εgεg′=cσ(g,g′)εgg′(38) \varepsilon_g\varepsilon_{g'}=c_{\sigma}(g, g')\varepsilon_{gg'} \tag{38}

对于所有 g,g′∈Gg, g'\in G ,因而

Φ(aεg)=Φ(a).g(39) \Phi (a\varepsilon_g) = \Phi (a).g \tag{39}

对于每个 g∈Gg\in G 和 a∈A[E;L]a\in \mathbf{A}[\mathscr{E}; L]。

令aa为a\mathfrak{a}的非零元素,其中Φ(a)\Phi (a)对于包含而言是最小的;由公式 (39),如果有必要替换 aa 与元素或形式 aεg−1a\varepsilon_{g^{-1}} 与 g∈Φ(a)g\in \Phi (a),我们可以假设我们有 e∈Φ(a)e\in \Phi (a)。令 ss 为与 ee 不同的 Φ(a)\Phi (a) 的元素。到引理 12,b),存在L的元素xx,使得as(x−λ(s)⋅x)≠0a_s(x-\lambda (s)\cdot x)\not= 0。但我们有关系

xa−ax=∑gag(x−λ(g)⋅x)εg(40) xa-ax=\sum_ga_g(x-\lambda (g)\cdot x)\varepsilon_g \tag{40}

其中和取代了Φ(a)\Phi (a)的元素gg,与ee不同。由于 Φ(a)\Phi (a) 极小,因此我们有 xa−ax=0xa-ax= 0,但是 xx 上有与……矛盾假设。因而,我们通过反证法证明G的Φ(a)\Phi (a)包含只有单位元素ee,所以我们有a∈La\in L。

因而 L∩aL\cap \mathfrak{a} 是 L 的理想值,未简化为 {0}\{0\}。此外,对于L中的每个xx,我们有εgxεg−1=λ(g)⋅x\varepsilon_gx\varepsilon^{-1}_g=\lambda (g)\cdot x,因而L∩aL\cap \mathfrak{a}在G下是不变的。到引理12,我们因此有L∩a=LL\cap \mathfrak{a}= L,即L⊂aL\subset \mathfrak{a}。从A[E;L]\mathbf{A}[\mathscr{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]。

由于代数 A[E;L]\mathbf{A}[\mathscr{E}; L] 的非零有限维超过 K,并且其唯一的两侧理想是 {0}\{0\} 和 A[E;L]\mathbf{A}[\mathscr{E}; L],所以它很简单。

让我们证明A[E;L]\mathbf{A}[\mathscr{E}; L]的每个元素aa都可以与L属于通勤到L。我们将aa写为∑g∈Gagεg\sum_{g\in G}a_g\varepsilon_g,其中系数aga_g位于L中。对于L中的每个xx,我们有xa−ax=0xa-ax= 0,并且关系(40)表明我们有

ag(x−λ(g)⋅x)=0(41) a_g(x-\lambda (g)\cdot x) = 0 \tag{41}

对于每个g∈Gg\in G和x∈Lx\in L。因而,到引理 12 时,我们就有 ag=0a_g= 0 对应 g≠eg\not=e;因而,a∈La\in L。

最后,让我们来计算A[E;L]\mathbf{A}[\mathscr{E}; L]的确定中心。如果 zz 属于到中心,则它与 L 通勤,因此属于到 L。但我们有

0=εgz−zεg=(λ(g)⋅z−z)εg 0 =\varepsilon_gz-z\varepsilon_g= (\lambda (g)\cdot z-z)\varepsilon_g

对于G的每个gg。因而zz在L的自同构群λ(G)\lambda (G)下是不变的。因此我们有z∈Kz\in K乘假设。

定理 4 00JK

设A是K上有限次数的中心单代数,并令L是A的最大交换子代数。则存在G的τ\tau扩展E\mathscr{E}L∗L^*,使得A与A[E;L]\mathbf{A}[\mathscr{E}; L]同构的。

引用了 3 · 被以下引用 1

引用了 VIII § 14. 。中环单代数, 命题 3, VIII § 14, 命题 12

被以下引用 定理 5

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 的乘法群由……组成,使得 G 中存在gg,其中

γxγ−1=λ(g).x(42) \gamma x\gamma^{-1}=\lambda (g).x \tag{42}

对于 L 中的每元素 xx。如果给定γ∈Γ\gamma \in \Gamma,那么元素gg满足这个关系是唯一的;我们用π(γ)\pi (\gamma )表示。从 Γ 到 G,π\pi 为同态,且其核等于 L∗L^*,则为直接的。 π\pi 的满射性源自 Skolem–Noether 定理(VIII、p. 263,推论)。

If we denote the canonical injection of L∗L^* into Γ by ι\iota, then it follows from the constructions that E=(Γ,ι,π)\mathscr{E}= (\Gamma , \iota , \pi ) is a τ\tau-extension of G by L∗L^*. 让

u:L→A[E;L]u: L\rightarrow \mathbf{A}[\mathscr{E}; L] 和 v:Γ→A[E;L]v: \Gamma \rightarrow \mathbf{A}[\mathscr{E}; L]

是典范同态。通过A[E;L]\mathbf{A}[\mathscr{E}; L](VIII,p. 315,命题 12)的泛性质,存在唯一代数同态f:A[E;L]→Af:\mathbf{A}[\mathscr{E}; L]\rightarrow A,使得f∘u(x)=xf\circ u(x) =x和f∘v(γ)=γf\circ v(\gamma ) =\gamma对于x∈Lx\in L和γ∈Γ\gamma \in \Gamma。由于代数 A[E;L]\mathbf{A}[\mathscr{E}; L] 很简单,因此同态 ff 是单射的。现在,代数A[E;L]\mathbf{A}[\mathscr{E}; L]对K有次数n2n^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](VIII,p. 262,命题3, (二))。因此 ff 是双射的。

定义 2 00JL

令S\mathscr{S}为L最大理想的集合。我们定义

引用了 1

引用了 VIII § 15. 。 布劳尔群

Br(L/K/K) =⋂m∈S=\bigcap_{\mathfrak{m}\in\mathscr{S}} Ker(r(L/m)/Kr_{(L/\mathfrak{m})/K}),其中 r(L/m)/K:r_{(L/\mathfrak{m})/K}: Br(K) →\rightarrow Br(L/m/\mathfrak{m}) 是标量同态的扩张 (VIII,p. 281)。

Ψ : Exτ(G,L∗)⟶_{\tau}(G,L^*)\longrightarrow Br(L/K/K)

将G的τ\tau扩展E\mathscr{E}的类通过L∗L^*发送到代数A[E;L]\mathbf{A}[\mathscr{E}; L]的Br(L/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}和E′\mathscr{E}'同构τ\tau-G的L∗L^*扩展,则代数A[E;L]\mathbf{A}[\mathscr{E}; L]和A[E′;L]\mathbf{A}[\mathscr{E}'; L]同构。

b) 相反,如果代数 A[E;L]\mathbf{A}[\mathscr{E}; L] 和 A[E′;L]\mathbf{A}[\mathscr{E}'; L] 同构,则 G 的 L∗L^* 的 τ\tau 扩展 E\mathscr{E} 和 E′\mathscr{E}' 也是同构的。

c) 在 Br(L/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 E\mathscr{E} L∗L^* 扩展,使得 E 与 A[E;L]\mathbf{A}[\mathscr{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E1=(Γ1,ι1,π1)\mathscr{E}_1= (\Gamma_1, \iota_1, \pi_1)和E2=(Γ2,ι2,π2)\mathscr{E}_2= (\Gamma_2, \iota_2, \pi_2)是τ\tau扩展,则代数A[E1E2;L]\mathbf{A}[\mathscr{E}_1\mathscr{E}_2; L]等价于代数A[E1;L]⊗A[E2;L]\mathbf{A}[\mathscr{E}_1; L]\otimes \mathbf{A}[\mathscr{E}_2; L]。我们用E=(Γ,ι,π)\mathscr{E}= (\Gamma , \iota , \pi )表示乘积扩张E1E2\mathscr{E}_1\mathscr{E}_2。从L∗L^*到发送μ\mu到(ι1(μ),ι2(μ)−1)(\iota_1(\mu), \iota_2(\mu)^{-1})的光纤乘积Γ1×GΓ2\Gamma_1\times_G\Gamma_2,群⟧与同态ρ\rho的余核同构。对于i∈{1,2}i\in \{1,2\},写为Ai=A[Ei;L]A_i=\mathbf{A}[\mathscr{E}_i; L]。令ui:L→Aiu_i: L\rightarrow A_i和vi:Γi→Ai∗v_i: \Gamma_i\rightarrow A^*_i为典范同态。我们将认同L及其像乘以同态uiu_i,这使得L成为AiA_i的最大交换子代数。我们用ViV_i表示由AiA_i中的左乘法定义的L向量空间。 环 L⊗KAioL\otimes_KA^o_i 作用于ViV_i。由于它很简单并且维数n2n^2超过L,因此我们从L⊗KAioL\otimes_KA^o_i到EndL(Vi)_L(V_i)获得同构。因此,环L⊗KA1o⊗KA2oL\otimes_KA^o_1\otimes_KA^o_2,我们将可以确定与(L⊗KA1o)⊗L(L⊗KA2o)(L\otimes_KA^o_1)\otimes_L(L\otimes_KA^o_2)同构的,与EndL(V1⊗LV2)_L(V_1\otimes_LV_2)同构的。 集合C=结束A1o⊗KA2o(V1⊗LV2)_{A^o_1\otimes_KA^o_2}(V_1\otimes_LV_2)。通过VIII、p. 282、环C的引理 3与A1⊗KA2A_1\otimes_KA_2相似,L⊗1⊗1L\otimes 1\otimes 1是C的最大交换子代数。对于每个对 (γ1,γ2)∈Γ1×Γ2(\gamma_1, \gamma_2)\in \Gamma_1\times \Gamma_2 满足 π1(γ1)=π2(γ2)\pi_1(\gamma_1) =\pi_2(\gamma_2),我们用 w(γ1,γ2)w(\gamma_1, \gamma_2) 表示唯一的 λ(π1(γ1\lambda (\pi_1(\gamma_1))-半线性 (II, §1, No. 13, p. 223) 自同态使得

w(γ1,γ2)(x1⊗x2)=v1(γ1)x1⊗v2(γ2)x2 w(\gamma_1, \gamma_2)(x_1\otimes x_2) =v_1(\gamma_1)x_1\otimes v_2(\gamma_2)x_2

对于 x1∈V1x_1\in V_1 和 x2∈V2x_2\in V_2。我们有w(γ1,γ2)∈C∗w(\gamma_1, \gamma_2)\in C^*,ww是从纤维乘积Γ1×GΓ2\Gamma_1\times_G\Gamma_2到C∗C^*的群同态。这个同态对于ρ\rho和诱导同态vv从C∗C^*的像来说是微不足道的。用u:L→Cu: L\rightarrow C表示,态射由u:ℓ↦ℓ⊗1⊗1u:\ell \mapsto \ell \otimes 1\otimes 1给出。我们可以验证关系

u(α)=v(ι(α))u(\alpha ) =v(\iota (\alpha )) 和 u(γβ)=v(γ)u(β)v(γ)−1u(^{\gamma}\beta ) =v(\gamma )u(\beta )v(\gamma )^{-1}

α∈L∗,β∈L\alpha \in L^*,\beta \in L和γ∈Γ\gamma \in \Gamma。 VIII、p. 315 中的命题 12 给出从代数 A[E;L]\mathbf{A}[\mathscr{E}; L] 到 C 的同态 ff。由于代数 A[E;L]\mathbf{A}[\mathscr{E}; L] 很简单,因此同态 ff 是单射的。 代数 C 和 A[E;L]\mathbf{A}[\mathscr{E}; L] 在 K 上具有相同的维数,因此 ff 是同构。

注 1 00JN

如果L是K上的代数,G是L的自同构群,那么代数A[E;L]\mathbf{A}[\mathscr{E}; L]并不总是中心简单(对于例,我们可以取L=KnL = K^n和G=SnG =\mathfrak{S}_n)。

注 2 00JO

我们可以通过有限伽罗瓦扩张L和群G将计算与代数分裂的相关联的2-同环cc如下。 首先,存在 K-同态 φ:A→Mm\varphi : A\rightarrow \mathbf{M}_m(L),其中 [A:K]=m2[A : K] =m^2。 对于g∈Gg\in G,令φg\varphi^g为从A到Mm(L)\mathbf{M}_m(L)的同态,由a↦φ(g−1ag)a\mapsto \varphi (g^{-1}ag)给出。 根据 Skolem–Noether 定理 (VIII, p. 256, 定理 3),对于每个 g∈Gg\in G,存在元素 ugu_g 的 GLm(L)\mathbf{G}\mathbf{L}_m(L) 使得

φg(a)=ugφ(a)ug−1 \varphi^g(a) =u_g\varphi (a)u^{-1}_g

对于a∈Aa\in A。然后我们集合

c(g,g′)=ugug′ugg′−1 c(g, g') =u_gu_{g'}u^{-1}_{gg'}

我们还可以使用φ:\varphi :通过L∗L^*来计算G的定义扩张,我们考虑γ\gamma的群Γ⊂GLm(L)\Gamma \subset \mathbf{G}\mathbf{L}_m(L)由……组成,其中存在g∈Gg\in G

φg(a)=γφ(a)γ−1 \varphi^g(a) =\gamma \varphi (a)\gamma^{-1}

对于每个a∈Aa\in A。该扩张的类由A的类Ψ在Br(L/K/K)中为逆像。

引用了 1

引用了 定理 3(斯科伦-诺特), VIII § 14

推论 00JP

映射ΦL/K=Θ∘Ψ−1\Phi_{L/K}= \Theta \circ \Psi^{-1}定义群同构从Br(L/K/K)到H2(G,L∗)H^2(G,L^*)。

设 K′K' 为 K 的扩张,且 φ:K′→L\varphi : K'\rightarrow L 态射为 K-代数。 G 的元素 hh 的集合 H,使得 λ(h)∘φ=φ\lambda (h)\circ \varphi =\varphi 是 G 的子群,并且赋予 λ\lambda 的限制到 H 的K′K'-代数 L 超过伽罗瓦代数 K′K'。

命题 14 00JQ

以下图表通勤:

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

Br(L/K/K)ΦL/K/^{\Phi_{L/K}}// H2(G,L∗)H_2(G,L_*)

rK′/Kr_{K'/K} 资源HG^G_H

Br(L/K′/K')ΦL/K′/^{\Phi_{L/K'}}//H2(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

定理 6 00JR

设 K 为交换域,并设 A 为 K 上有限次数的中心单A-代数。设 L 为有限次数 K 的可分扩张,即代数 A 的分裂域。则 [L : K][A] 为零 Br(K)。

引用了 5 · 被以下引用 2

引用了 推论 5, V § 10, 命题 2, V § 10, § 16. 。 布劳尔群中的其他描述, 命题 14, 命题 8

被以下引用 推论 1, 推论 2

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) 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 为 H2(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 ResHG(α)=ΦM/L(A(L))^G_H(\alpha ) = \Phi_{M/L}(A_{(L)}) (命题 14),我们有 ResHG(α)=0^G_H(\alpha ) = 0。根据VIII、p. 303的命题 8,得出[L:K]α=0[L : K]\alpha = 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 Mn\mathbf{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。

推论 1 00JS

有限次数的中心单代数在交换域除指标上的指数。

引用了 3

引用了 推论 2, VIII § 14, 命题 5, VIII § 15, 定理 6

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 (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。

推论 2 00JT

令 K 为交换域,并令 A 为 K 上有限次数的中心单代数。令 pp 为素数数。如果 A pp 除指标,则除 A 的指数。

引用了 3 · 被以下引用 1

引用了 I § 6. 。 扩张,可溶解群,惰性群, 推论 2, VIII § 15, 定理 6

被以下引用 推论 3

让我们假设素数数pp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Sylowpp子群(I, §6, No. 6,p. 78)。我们用 H 的不变量 L 的 L′=LHL'= L^H 子域表示。A(L′)A_{(L')} 除的指数,因此与 pp 互质。到定理 6,我们在L′L'的布劳尔群中有[L:L′][A(L′)]=0[L : L'][A_{(L')}] = 0。由此得出[A(L′)]=0[A_{(L')}] = 0和域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] 的指标因此不能被pp整除。

推论 3 00JU

令pp为素数数,令K为特征pp的完美域。设A是K上有限次数的中心单代数。那么pp不是A的除指标。

引用了 2 · 被以下引用 1

引用了 命题 2, V § 7, 推论 2

被以下引用 推论, VIII § 20

让我们证明 K 的布劳尔群不包含阶 pp 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 pp 个幂就是群 M∗M^* 中的自同构。由此可见,乘法乘pp是群H2H^2(Gal(M/K/K),M∗,M^*)的自同构,与Br(M/K/K)同构的。

因而,[A] 的阶是 pp 的素数,并且根据推论 2,它的指标不能被 pp 整除。

注 00JV

通过考虑四元数代数的张量积,可以用中心 K、指数 2 和任意大的指标 (cf. VIII、p. 371、习题 7) 计算构造域和 8)。

∗*相反,如果K是pp进数域的有限伽罗瓦扩张或形式幂级数的域超过有限域,则有限次数的中心单代数的指数超过K 等于其指标 (VIII, p. 332, 习题 17, e))。∗*

引用了 2

引用了 VIII § 19. 。 四元数代数, 习题 17, § 16

习题

参见习题为 § 16。

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