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§ 5。 交换
1. 模的交换矩阵和双交换矩阵
设 E 为 E 的环,B 子集。 B 在 E 中的交换子(或集中子)是元素的 E 由……组成子环 B ′ B' B ′ ,与 B 的每元素交换。 B ′ B' B ′ 的交换子 B ′ ′ B'' B ′′ 称为 B 的双交换子(或双中心子)。 我们有 B ⊂ B ′ ′ B\subset B'' B ⊂ B ′′ 和 B ′ B' B ′ 重合及其双交换体 (III, §1, No. 2, p. 429)。 E的子环B中心为B ∩ B ′ B\cap B' B ∩ B ′ ; B ′ B' B ′ 和B ′ ′ B'' B ′′ 之公共中心是B ′ ∩ B ′ ′ B'\cap B'' B ′ ∩ B ′′ 。 如果 B 是 E 的交换子环,则我们有 B ⊂ B ′ B\subset B' B ⊂ B ′ ,并且 B ′ ′ B'' B ′′ 是 B ′ B' B ′ (III, §1, No. 2,p. 430) 的中心。
设 A 为环,M 为左(右)A-模。让我们将这些定义应用到当E是M的加法群的自同态环和M的同调A M A_M A M 的B环时的情况。E中A M A_M A M 的交换子A M ′ A'_M A M ′ 称为M的交换子;是A-模 M 的自同态环。E 中A M A_M A M 的双交换子A M ′ ′ A''_M A M ′′ 称为M 的双交换子;是M的对模自同态环(VIII、p. 8、定义3)。我们有A M ⊂ A M ′ ′ A_M\subset A''_M A M ⊂ A M ′′ ,环A M ∩ A M ′ A_M\cap A'_M A M ∩ A M ′ 是A M A_M A M 的中心,A M ′ ∩ A M ′ ′ A'_M\cap A''_M A M ′ ∩ A M ′′ 是A M ′ A'_M A M ′ 和A M ′ ′ A''_M A M ′′ 的公共中心。
如果A-模 M 平衡,则环 A M A_M A M 和A M ′ A'_M A M ′ 具有相同的中心 A M ∩ A M ′ A_M\cap A'_M A M ∩ A M ′ 。 模 M 是平衡的 A-模当且仅当它是平衡的 A M A_M A M 模块。 A-模 M 中的对模是忠实且平衡的。
当环 A可交换时,M的双交换数A M ′ ′ A''_M A M ′′ 为A M ′ = A'_M= A M ′ = EndA ( M ) _A(M) A ( M ) 的中心; M 是平衡的意味着 EndA ( M ) _A(M) A ( M ) 的中心被约化为同位。
对于 A 的任何元素 a a a ,用 δ a \boldsymbol{\delta }_a δ a 表示从 A 到 A 的右侧位似 x ↦ x a x\mapsto xa x ↦ x a ,并用 γ a \boldsymbol{\gamma }_a γ a 表示左侧位似 x ↦ a x x\mapsto ax x ↦ a x (I, §8, No. 1, p. 97)。 映射a ↦ δ a a\mapsto \boldsymbol{\delta }_a a ↦ δ a 是从A o A^o A o 到左A-模A s A_s A s 的交换子环同构(cf.II, §10, No. 7、p. 349,应用于I = { 1 } I =\{1\} I = { 1 } )。 映射a ↦ γ a a\mapsto \boldsymbol{\gamma }_a a ↦ γ a 是从A到右A-模A d A_d A d 的交换子的环同构(前述)。如果我们通过这个映射将认同与A d A_d A d 的交换子进行A,那么A d A_d A d 的对模就等同于A s A_s A s ;因而,A-模 A d A_d A d 是平衡的。同样,A-模A s A_s A s 是平衡的。
设n n n 为整数⩾ 1 \geqslant 1 ⩾ 1 。我们将A n A^n A n 视为左M n \mathbf{M}_n M n (A)-模块(前述)。将m ∈ M n ( A ) m\in \mathbf{M}_n(A) m ∈ M n ( A ) 发送到A-模A d n A^n_d A d n 的自同态x ↦ m x x\mapsto mx x ↦ m x 的映射是从M n ( A ) \mathbf{M}_n(A) M n ( A ) 到右A-模A d n A^n_d A d n 的交换子的环同构(见上文)。
令( A i ) i ∈ I (A_i)_{i\in I} ( A i ) i ∈ I 为环的族,对于每个i ∈ I i\in I i ∈ I ,令M i M_i M i 为A i A_i A i 模块。 集合A = ∏ A i , M = ∏ M i A =\prod A_i,M =\prod M_i A = ∏ A i , M = ∏ M i 和N = ⨁ M i N =\bigoplus M_i N = ⨁ M i 。赋予M A-模的结构和作用 ( ( a i ) , ( x i ) ) ↦ ( a i x i ) ((a_i),(x_i))\mapsto (a_ix_i) (( a i ) , ( x i )) ↦ ( a i x i ) 的律。 集合 N 是 M 的 A-子模。
引用了 1 · 被以下引用 3 引用了 II § 1. 。 模
被以下引用 命题 5, AC II § 5 , 习题 1, § 14 , 推论 1
a) 映射( u i ) ↦ ∏ u i (u_i)\mapsto \prod u_i ( u i ) ↦ ∏ u i 从∏ \prod ∏ 结束Z ( M i ) _{\mathbf{Z}}(M_i) Z ( M i ) 到结束Z ( M ) _{\mathbf{Z}}(M) Z ( M ) (II, §1, No. 5,p. 200)限制到环同构从∏ ( A i ) M i , ∏ ( A i ) M i ′ \prod(A_i)_{M_i},\prod(A_i)'_{M_i} ∏ ( A i ) M i , ∏ ( A i ) M i ′ ,以及∏ ( A i ) M i ′ ′ \prod(A_i)''_{M_i} ∏ ( A i ) M i ′′ 到分别是A M , A M ′ A_M,A'_M A M , A M ′ 和A M ′ ′ A''_M A M ′′ 。
b) 映射( u i ) ↦ ⨁ u i (u_i)\mapsto \bigoplus u_i ( u i ) ↦ ⨁ u i 从∏ \prod ∏ 结束Z ( M i ) _{\mathbf{Z}}(M_i) Z ( M i ) 到结束Z ( N ) _{\mathbf{Z}}(N) Z ( N ) (II, §1, No. 6,p. 203)限制到环同构从∏ ( A i ) M i , ∏ ( A i ) M i ′ \prod(A_i)_{M_i},\prod(A_i)'_{M_i} ∏ ( A i ) M i , ∏ ( A i ) M i ′ ,以及∏ ( A i ) M i ′ ′ \prod(A_i)''_{M_i} ∏ ( A i ) M i ′′ 到分别是A N , A N ′ A_N,A'_N A N , A N ′ 和A N ′ ′ A''_N A N ′′ 。
命题 1 中定义的环同构称为规范。 乘积∏ ( A i ) M i \prod(A_i)_{M_i} ∏ ( A i ) M i 常常通过这些同构与A M A_M A M 识别,∏ ( A i ) M i ′ \prod(A_i)'_{M_i} ∏ ( A i ) M i ′ 与A M ′ A'_M A M ′ 等识别。
从∏ \prod ∏ EndZ ( M i ) _{\mathbf{Z}}(M_i) Z ( M i ) 到EndZ ( M ) _{\mathbf{Z}}(M) Z ( M ) 的映射φ : ( u i ) ↦ ∏ u i \varphi : (u_i)\mapsto \prod u_i φ : ( u i ) ↦ ∏ u i 是单射环同态。到 M 上的 A-模结构的定义时,我们有 φ ( ∏ ( A i ) M i ) = A M \varphi (\prod(A_i)_{M_i}) = A_M φ ( ∏ ( A i ) M i ) = A M 。让u ∈ A M ′ u\in A'_M u ∈ A M ′ 。对于每个 i ∈ I i\in I i ∈ I ,用 A 的 h i h_i h i 元素表示,除了指标 i i i 等于 0 之外,所有分量都等于 1 。如果 x x x 是 M 的元素,且指标 i i i 的分量等于 0,则我们有 x = h i x x=h_ix x = h i x ,因而 pri ( u ( x ) ) = _i(u(x)) = i ( u ( x )) = pri ( u ( h i x ) ) = _i(u(h_ix)) = i ( u ( h i x )) = pri ( h i u ( x ) ) = 0 _i(h_iu(x)) = 0 i ( h i u ( x )) = 0 。因而,存在唯一群同态 u i : M i ↦ M i u_i: M_i\mapsto M_i u i : M i ↦ M i ,使得每个 y ∈ M y\in M y ∈ M 都有 pri ( u ( y ) ) = u i _i(u(y)) =u_i i ( u ( y )) = u i (pri ( y ) _i(y) i ( y ) )。我们有u = ∏ u i u=\prod u_i u = ∏ u i 。由于映射 u u u 是 A 线性的,因此对于每个 i ∈ I i\in I i ∈ I ,映射 u i u_i u i 都是 A i A_i A i 线性。这就证明了∏ ( A i ) M i ′ \prod(A_i)'_{M_i} ∏ ( A i ) M i ′ 在φ \varphi φ 包含A M ′ A'_M A M ′ 下的像;反向包含是显而易见的。通过M的应用到对模,我们推导出φ \varphi φ 诱导同构从A M ′ ′ A''_M A M ′′ 到∏ i ( A i ) M i ′ ′ \prod_i(A_i)''_{M_i} ∏ i ( A i ) M i ′′ 。这就证明了断言a)。
b)的证明与a)的证明相同。
对于i ∈ I i\in I i ∈ I ,我们用π i : ( x j ) j ∈ I ↦ x i \pi_i: (x_j)_{j\in I}\mapsto x_i π i : ( x j ) j ∈ I ↦ x i 表示从M ( I ) M^{(I)} M ( I ) 到M的投影同态,用ι i : M → M ( I ) \iota_i: M\rightarrow M^{(I)} ι i : M → M ( I ) 表示相应的典范嵌入(I, §4, No. 9,p. 47)。
令 u u u 为 EndA ( M ( I ) ) _A(M^{(I)}) A ( M ( I ) ) 的元素。对于所有i , j ∈ I i, j\in I i , j ∈ I ,合成u i , j = π j ∘ u ∘ ι i u_{i,j}=\pi_j\circ u\circ \iota_i u i , j = π j ∘ u ∘ ι i 属于到M的交换子A M ′ A'_M A M ′ 。对于A M ′ ′ A''_M A M ′′ 的每个元素b b b 和每个( x i ) ∈ M ( I ) (x_i)\in M^{(I)} ( x i ) ∈ M ( I ) ,我们有关系
b u ( ( x i ) i ∈ I ) = b ( ∑ i ∈ I u i , j ( x i ) ) j ∈ I = ( ∑ i ∈ I u i , j ( b x i ) ) j ∈ I = u ( b ( x i ) i ∈ I )
bu((x_i)_{i\in I})=b(\sum_{i\in I}u_{i,j}(x_i))_{j\in I}=(\sum_{i\in I}u_{i,j}(bx_i))_{j\in I}=u(b(x_i)_{i\in I})
b u (( x i ) i ∈ I ) = b ( i ∈ I ∑ u i , j ( x i ) ) j ∈ I = ( i ∈ I ∑ u i , j ( b x i ) ) j ∈ I = u ( b ( x i ) i ∈ I )
位似 b M ( I ) b_{M^{(I)}} b M ( I ) 因此属于为 A-模 M ( I ) M^{(I)} M ( I ) 的双交换。
相反,令b b b 为M ( I ) M^{(I)} M ( I ) 的双交换数的元素。对于 i , j ∈ I i, j\in I i , j ∈ I 、集合 b i , j = π j ∘ b ∘ ι i b_{i,j}=\pi_j\circ b\circ \iota_i b i , j = π j ∘ b ∘ ι i 。将 i , j ∈ I i, j\in I i , j ∈ I 与 i ≠ j i\not=j i = j 一起取。从ι j ∘ π j \iota_j\circ \pi_j ι j ∘ π j 属于到A-模M ( I ) M^{(I)} M ( I ) 的交换律,我们有
b i , j = π j ∘ ι j ∘ π j ∘ b ∘ ι i = π j ∘ b ∘ ι j ∘ π j ∘ ι i = 0
b_{i,j}=\pi_j\circ \iota_j\circ \pi_j\circ b\circ \iota_i=\pi_j\circ b\circ \iota_j\circ \pi_j\circ \iota_i= 0
b i , j = π j ∘ ι j ∘ π j ∘ b ∘ ι i = π j ∘ b ∘ ι j ∘ π j ∘ ι i = 0
同样,我们有
b j , j = π j ∘ b ∘ ι j = π i ∘ ι i ∘ π j ∘ b ∘ ι j = π i ∘ b ∘ ι i ∘ π j ∘ ι j = b i , i
b_{j,j}=\pi_j\circ b\circ \iota_j=\pi_i\circ \iota_i\circ \pi_j\circ b\circ \iota_j=\pi_i\circ b\circ \iota_i\circ \pi_j\circ \iota_j=b_{i,i}
b j , j = π j ∘ b ∘ ι j = π i ∘ ι i ∘ π j ∘ b ∘ ι j = π i ∘ b ∘ ι i ∘ π j ∘ ι j = b i , i
此外,b i , i b_{i,i} b i , i 属于至A M ′ ′ A''_M A M ′′ 。由此得出 b b b 重合和 A M ′ ′ A''_M A M ′′ 模块 M ( I ) M^{(I)} M ( I ) 的位似。
2. 生成模
设 A 为环。
设 M 为左A-模。我们用 M ∗ M^* M ∗ 表示 M 的对偶,用 M × M ∗ M\times M^* M × M ∗ (II, §2, No. 3, p. 233) 表示规范的双线性形式
( x , x ∗ ) ↦ ⟨ x , x ∗ ⟩ = x ∗ ( x )
(x, x^*)\mapsto \langle x, x^*\rangle =x^*(x)
( x , x ∗ ) ↦ ⟨ x , x ∗ ⟩ = x ∗ ( x )
我们用形式∑ i = 1 n ⟨ x i , x i ∗ ⟩ \sum^n_{i=1}\langle x_i, x^*_i\rangle ∑ i = 1 n ⟨ x i , x i ∗ ⟩ 的A的元素的τ ( M ) \tau (M) τ ( M ) 集合来表示,其中x 1 , . . . , x n x_1, . . . , x_n x 1 , ... , x n 是M的元素,x 1 ∗ , . . . , x n ∗ x^*_1, . . . , x^*_n x 1 ∗ , ... , x n ∗ 是M ∗ M^* M ∗ 的元素。它是A的两侧理想,称为M的迹理想。A-模A s A_s A s 的迹理想是A。模的迹理想,即A-模的家庭( M i ) i ∈ I (M_i)_{i\in I} ( M i ) i ∈ I 的直和是理想∑ i ∈ I τ ( M i ) \sum_{i\in I}\tau (M_i) ∑ i ∈ I τ ( M i ) 。如果M是射影A-模,那么从II, §2, No. 6、p. 238的命题 12得出,我们有M = τ ( M ) M M =\tau (M)M M = τ ( M ) M 。
令 M 为左A-模。以下属性是等效的:
引用了 1 · 被以下引用 8 引用了 命题 21, II § 1
被以下引用 推论 , 例 3 , 命题 3 , 引理 3, VIII § 6 , 命题 12, VIII § 6 , 命题 3, VIII § 6 , 引理 1, VIII § 7 , 推论, VIII § 8
(i) A-模 M 为生成的。
(ii) 对于每个 A-模 N,从 M ( I ) M^{(I)} M ( I ) 到 N 存在集合 I 和满射A-线性映射。
(iii)从M n M^n M n 到A s A_s A s 存在整数n ⩾ 0 n\geqslant 0 n ⩾ 0 和满射A-线性映射。
(iv) 存在整数n ⩾ 0 n\geqslant 0 n ⩾ 0 ,使得A s A_s A s 同构于M n M^n M n 的直因子子模。
(v) 理想迹 τ ( M ) \tau (M) τ ( M ) 等于 A。
(vi) M存在整数n ⩾ 0 n\geqslant 0 n ⩾ 0 、元素x 1 , . . . , x n x_1, . . . , x_n x 1 , ... , x n ,以及M ∗ M^* M ∗ 满足∑ i = 1 n ⟨ x i , x i ∗ ⟩ = 1 \sum^n_{i=1}\langle x_i, x^*_i\rangle = 1 ∑ i = 1 n ⟨ x i , x i ∗ ⟩ = 1 中的元素x 1 ∗ , . . . , x n ∗ x^*_1, . . . , x^*_n x 1 ∗ , ... , x n ∗ 。
(i) ⇒ \Rightarrow ⇒ (ii):假设M为生成的,令N为左A-模。存在从 M 到 N 的A-线性映射族( u i ) i ∈ I (u_i)_{i\in I} ( u i ) i ∈ I ,因此我们有N = ∑ i ∈ I u i ( M ) N =\sum_{i\in I}u_i(M) N = ∑ i ∈ I u i ( M ) 。从 M ( I ) M^{(I)} M ( I ) 到 N 的映射 ( x i ) ↦ ∑ i ∈ I u i ( x i ) (x_i)\mapsto \sum_{i\in I}u_i(x_i) ( x i ) ↦ ∑ i ∈ I u i ( x i ) 是 A 线性且满射的。
(ii)⇒ \Rightarrow ⇒ (iii):假设性质(ii)成立,取N = A s N = A_s N = A s 。然后我们有集合 I 和一个满射线性映射 u : M ( I ) → A s u: M^{(I)}\rightarrow A_s u : M ( I ) → A s 。由于A s A_s A s 是由元素1生成的,因此存在I的有限子集J,使得u ( M ( J ) ) = A s u(M^{(J)}) = A_s u ( M ( J ) ) = A s ,从而 (iii)。
(iii) ⇒ \Rightarrow ⇒ (iv):这是从II, §1, No. 12、p. 218 的命题 21 得出的。
(iv) ⇒ \Rightarrow ⇒ (v):设n ⩾ 1 n\geqslant 1 n ⩾ 1 为整数,使得A s A_s A s 同构于M的直因子子模。我们有A = τ ( A s ) ⊂ τ ( M n ) = τ ( M ) A =\tau (A_s)\subset \tau (M^n) =\tau (M) A = τ ( A s ) ⊂ τ ( M n ) = τ ( M ) ,因此有τ ( M ) = A \tau (M) = A τ ( M ) = A 。
(v) ⇒ \Rightarrow ⇒ (vi):这很清楚。
(vi)⇒ \Rightarrow ⇒ (i):设n n n 为M的整数⩾ 0 , x 1 , . . . , x n \geqslant 0,x_1, . . . , x_n ⩾ 0 , x 1 , ... , x n 元素,以及M ∗ M^* M ∗ 满足∑ i = 1 n ⟨ x i , x i ∗ ⟩ = 1 \sum^n_{i=1}\langle x_i, x^*_i\rangle = 1 ∑ i = 1 n ⟨ x i , x i ∗ ⟩ = 1 的x 1 ∗ , . . . , x n ∗ x^*_1, . . . , x^*_n x 1 ∗ , ... , x n ∗ 元素。令N为N的左A-模和y y y 元素。从M到N的映射u i : x ↦ ⟨ x , x i ∗ ⟩ y u_i:x\mapsto \langle x, x^*_i\rangle y u i : x ↦ ⟨ x , x i ∗ ⟩ y 是A线性的,我们有y = ∑ i = 1 n u i ( x i ) y=\sum^n_{i=1}u_i(x_i) y = ∑ i = 1 n u i ( x i ) 。这就证明M是生成A-模。
让a ∈ A a\in A a ∈ A 满足a M = 0 aM = 0 a M = 0 。使用定理 1 的蕴涵 (i) ⇒ \Rightarrow ⇒ (iv),我们得到 a A s = 0 aA_s= 0 a A s = 0 ,从而得到 a = 0 a= 0 a = 0 。推论如下 (II, §1, No. 12, p. 219)。
每个非零的自由A-模都是生成的。更一般地,每个具有生成的商的模本身就是生成的。
被以下引用 1 被以下引用 推论 1
设 M 为半单A-模,其中对模是有限生成的。那么M就是生成的A M A_M A M -模。事实上,通过VIII、p. 8的引理 4,存在自然数m m m ,使得( A M ) s (A_M)_s ( A M ) s 同构于M m M^m M m 的子模。由于M m M^m M m 是半单A M A_M A M 模,( A M ) s (A_M)_s ( A M ) s 与M m M^m M m 的直因子子模同构,M是生成的A M A_M A M 模(定理1)。
引用了 2 · 被以下引用 1 引用了 引理 4, VIII § 1 , 定理 1
被以下引用 命题 4
设A为主理想整环,设P为有限生成A-模。 A 的理想 ( a i ) 1 ⩽ i ⩽ n (\mathfrak{a}_i)_{1\leqslant i\leqslant n} ( a i ) 1 ⩽ i ⩽ n 存在整数 n ⩾ 1 n\geqslant 1 n ⩾ 1 和递增序列,使得 P 同构于 A / a i A/\mathfrak{a}_i A / a i 的直和 (VII, §4, No. 4, p. 19, 定理 2); P 的湮没子a \mathfrak{a} a 等于a 1 \mathfrak{a}_1 a 1 。那么 P 是生成模超过环 A / a A/\mathfrak{a} A / a 。如果 P 不是挠元模,那么我们有 a = 0 \mathfrak{a}= 0 a = 0 并且 P 是生成A-模。
引用了 1 · 被以下引用 1 引用了 定理 2, VII § 4
被以下引用 推论 4
(一)a M = M \mathfrak{a}M = M a M = M 。
(ii) 安 (M) + a = A +\mathfrak{a}= A + a = A 。
(iii) 存在a \mathfrak{a} a 的元素a a a ,使得每个m ∈ M m\in M m ∈ M 都有a m = m am=m am = m 。
(i) ⇒ \Rightarrow ⇒ (ii):令( x 1 , . . . , x n ) (x_1, . . . , x_n) ( x 1 , ... , x n ) 为A-模 M的生成的族。如果a M = M \mathfrak{a}M = M a M = M ,则每个x i x_i x i 可写为∑ j = 1 n c i j x j \sum^n_{j=1}c_{ij}x_j ∑ j = 1 n c ij x j ,其中c i j c_{ij} c ij 属于至a \mathfrak{a} a 。用 C 表示矩阵 ( c i j ) (c_{ij}) ( c ij ) ,并用 x 1 , . . . , x n x_1, . . . , x_n x 1 , ... , x n X 表示列矩阵。我们有 (I n − C I_n-C I n − C )X = 0。令 d d d 为矩阵 I n − C I_n-C I n − C 的行列式,V 为辅因子矩阵。通过III, §8, No. 6、p. 532的公式(26),我们有d X = t V dX=^tV d X = t V (I n − C I_n-C I n − C )X = 0,因而d ∈ d\in d ∈ Ann(M)。另一方面,从 c i j c_{ij} c ij 属于到 a \mathfrak{a} a ,我们有 d ≡ d\equiv d ≡ 1(mod a \mathfrak{a} a ) (III, §8, No. 5, p. 529, (18)),因此有 1 ∈ 1\in 1 ∈ Ann(M) + a +\mathfrak{a} + a 。
(ii)⇒ \Rightarrow ⇒ (iii):假设(ii)成立,存在a ∈ a a\in \mathfrak{a} a ∈ a 和b ∈ b\in b ∈ Ann(M)使得a + b = 1 a+b= 1 a + b = 1 。然后,每 m ∈ M m\in M m ∈ M 就有 a m = m am=m am = m 。
(iii)⇒ \Rightarrow ⇒ (i):这很清楚。
令 P 为有限生成的射影 A-模。我们有τ ( P ) P = P \tau (P)P = P τ ( P ) P = P (VIII,p. 80)。
如果A-模 P 是忠实的,那么理想的 τ ( P ) \tau (P) τ ( P ) 等于 A (引理 1),A-模 P 为生成的 (定理 1);这导致了第一个断言。第二个接着是下面的引理2。
令( x i ) i ∈ I (x_i)_{i\in I} ( x i ) i ∈ I 为A-模M的生成的族。在A-模M上存在线性形式的族( x i ∗ ) i ∈ I (x^*_i)_{i\in I} ( x i ∗ ) i ∈ I ,使得对于每个x ∈ M x\in M x ∈ M ,族( ⟨ x , x i ∗ ⟩ ) i ∈ I (\langle x, x^*_i\rangle )_{i\in I} (⟨ x , x i ∗ ⟩ ) i ∈ I 有有限支撑和x = ∑ i ∈ I ⟨ x , x i ∗ ⟩ x i x=\sum_{i\in I}\langle x, x^*_i\rangle x_i x = ∑ i ∈ I ⟨ x , x i ∗ ⟩ x i (II, §2, No. 6、p. 238、命题12)。对于每个i ∈ I i\in I i ∈ I ,映射x ↦ ⟨ x , x i ∗ ⟩ M x\mapsto \langle x, x^*_i\rangle_M x ↦ ⟨ x , x i ∗ ⟩ M 在A M A_M A M -模块M上是线性形式,并且对于每个x ∈ M x\in M x ∈ M 我们有x = ∑ i ∈ I ⟨ x , x i ∗ ⟩ M x i x=\sum_{i\in I}\langle x, x^*_i\rangle_Mx_i x = ∑ i ∈ I ⟨ x , x i ∗ ⟩ M x i 。按地点。如上所述,M 是射影 A M A_M A M 模。
3. 生成模的双相变
设A为环,设M为生成A-模;由定义,存在M的整数n ⩾ 0 n\geqslant 0 n ⩾ 0 、元素x 1 , . . . , x n x_1, . . . , x_n x 1 , ... , x n ,以及M满足∑ i = 1 n ⟨ x i , x i ∗ ⟩ = 1 \sum^n_{i=1}\langle x_i, x^*_i\rangle = 1 ∑ i = 1 n ⟨ x i , x i ∗ ⟩ = 1 的对偶M ∗ M^* M ∗ 的元素x 1 ∗ , . . . , x n ∗ x^*_1, . . . , x^*_n x 1 ∗ , ... , x n ∗ 。回想一下(II, §4, No. 2,p. 271),我们定义群同态θ : M ∗ ⊗ A M → \theta : M^*\otimes_AM\rightarrow θ : M ∗ ⊗ A M → 结束A ( M ) _A(M) A ( M ) 由公式θ ( x ∗ ⊗ y ) ( x ) = ⟨ x , x ∗ ⟩ y \theta (x^*\otimes y)(x) =\langle x, x^*\rangle y θ ( x ∗ ⊗ y ) ( x ) = ⟨ x , x ∗ ⟩ y 。如果u u u 是M的双交换量的元素,则它与EndA ( M ) _A(M) A ( M ) 可交换;因而,对于每个 y ∈ M y\in M y ∈ M ,我们有
u ( y ) = u ( ∑ i = 1 n ⟨ x i , x i ∗ ⟩ y ) = ∑ i = 1 n u ( θ ( x i ∗ ⊗ y ) ( x i ) )
u(y) =u(\sum_{i=1}^n\langle x_i, x^*_i\rangle y)=\sum_{i=1}^nu(\theta (x^*_i\otimes y)(x_i))
u ( y ) = u ( i = 1 ∑ n ⟨ x i , x i ∗ ⟩ y ) = i = 1 ∑ n u ( θ ( x i ∗ ⊗ y ) ( x i ))
= ∑ i = 1 n θ ( x i ∗ ⊗ y ) ( u ( x i ) ) = ( ∑ i = 1 n ⟨ u ( x i ) , x i ∗ ⟩ ) y
=\sum_{i=1}^n\theta (x^*_i\otimes y)(u(x_i)) =(\sum_{i=1}^n\langle u(x_i), x^*_i\rangle )y
= i = 1 ∑ n θ ( x i ∗ ⊗ y ) ( u ( x i )) = ( i = 1 ∑ n ⟨ u ( x i ) , x i ∗ ⟩) y
因而,u u u 属于到A M A_M A M ,并且M是平衡的。
如果模是零,并且非零的自由模是生成的(VIII,p. 81,例2),这一点是清楚的。
令 M 为右A-模 A d n A^n_d A d n 。它由推论 1 平衡。因而,A M , A M ′ A_M, A'_M A M , A M ′ 的中心,以及 A M ′ ′ A''_M A M ′′ 重合。推论 2 由以下事实得出:A M A_M A M 与 A 相同,A M ′ A'_M A M ′ 与 M n ( A ) \mathbf{M}_n(A) M n ( A ) 相同。
每个有限生成射影模超过交换环都是平衡的。
引用了 1 引用了 命题 3
事实上,有限生成射影模 M 是 VIII、p. 82 的命题 3 的生成的 A M A_M A M 模。因而,推论由上面注得出。
每个有限生成模超过主理想整环都是平衡的。
引用了 1 · 被以下引用 1 引用了 例 4
被以下引用 推论 5
事实上,有限生成模 M 超过主理想整环 A 是生成的 A M A_M A M -模(VIII,p. 81,例 4)。
(i) K[X] 中存在多项式 P 使得 v = P ( u ) v= P(u) v = P ( u ) 。
(ii) The endomorphism v v v commutes with every endomorphism of V that commutes with u u u .
取A为环 K[X],M为从V和u u u (VII, §5, No. 1,p. 28)推导出来的K[X]模。 断言 (i) 意味着v ∈ K [ X ] M v\in K[X]_M v ∈ K [ X ] M 和 (ii) v ∈ K [ X ] M ′ ′ v\in K[X]''_M v ∈ K [ X ] M ′′ 。因而,推论 5 是推论 4 的特例。
这是从VIII、p. 81 和注的例 3 得出的。
考虑A-模M = ∏ i ∈ I S i M =\prod_{i\in I}S_i M = ∏ i ∈ I S i 。由于I是有限的,所以我们也有M = ⨁ i ∈ I S i M =\bigoplus_{i\in I}S_i M = ⨁ i ∈ I S i ,并且M中S i S_i S i 的像是型S i S_i S i 的M的同型分量。因而,A-模 M 的自同态为映射 ( s i ) ↦ ( s i d i ) (s_i)\mapsto (s_id_i) ( s i ) ↦ ( s i d i ) ,其中( d i ) i ∈ I (d_i)_{i\in I} ( d i ) i ∈ I 穿过∏ i ∈ I D i \prod_{i\in I}D_i ∏ i ∈ I D i (VIII、p. 66、命题 5)。由于I是有限的,并且对于每个i ∈ I i\in I i ∈ I ,右D i D_i D i 向量空间S i S_i S i 是有限维的,M的对模是有限生成的。到命题 4,A-模 M 达到平衡。现在,A-模 M 的双交由形式 ∏ i ∈ I u i \prod_{i\in I}u_i ∏ i ∈ I u i 的 EndZ ( M ) _{\mathbf{Z}}(M) Z ( M ) 的元素组成,其中 ( u i ) ∈ ∏ i ∈ I (u_i)\in \prod_{i\in I} ( u i ) ∈ ∏ i ∈ I EndD i ( S i ) _{D_i}(S_i) D i ( S i ) (VIII, p. 78, 命题 1) 因为EndD i ( S i ) _{D_i}(S_i) D i ( S i ) 是S i S_i S i 的二交换数。由此得出推论。
这个推论尤其适用,当 A 是代数超过交换域 K 并且每个 S i S_i S i 是单A-模时,它是有限维的 K-向量空间:事实上,D i D_i D i 然后包含同位α S i \alpha_{S_i} α S i ,其中 α \alpha α 穿过 K,并且S i S_i S i 在 D i D_i D i 上是有限维的,因为它在 K 上也是有限维的。
推论 2(伯恩赛德定理) 00S0
设 A 为代数闭交换域 K 上的代数,并令 S 为单A-模,其有限维为 K-向量空间。那么从 A 到 EndK ( S ) _K(S) K ( S ) 映射 a ↦ a S a\mapsto a_S a ↦ a S 是满射。
引用了 2 引用了 定理 1, VIII § 3 , 推论 1
事实上,A-模 S 的自同态的域由同位α S \alpha_S α S 与 α ∈ K \alpha \in K α ∈ K (VIII、p. 47、定理 1) 组成。然后我们将推论 1 应用于单A-模 S。
4. 对模 / 半单模
设 A 为环。用S \mathscr{S} S 表示单A-模的类的集合。对于每个λ ∈ S \lambda \in \mathscr{S} λ ∈ S ,类λ \lambda λ 的选择单A-模S λ S_{\lambda} S λ ,并用D λ D_{\lambda} D λ 表示S λ S_{\lambda} S λ 的自同态域逆环。我们将S λ S_{\lambda} S λ 视为( A , D λ (A,D_{\lambda} ( A , D λ )-双模。
设M为半单A-模,设B为M的自同态环。用C表示M的二交换数。对于每个 λ ∈ S \lambda \in \mathscr{S} λ ∈ S ,用 V λ V_{\lambda} V λ 表示左侧 ( D λ (D_{\lambda} ( D λ ,B)-双模 HomA ( S λ , M ) _A(S_{\lambda},M) A ( S λ , M ) 。最后,用S M \mathscr{S}_M S M (VIII,p. 66)表示A-模 M的支持度;它也是集合 / 元素 λ \lambda λ / S \mathscr{S} S ,使得V λ V_{\lambda} V λ 为非零的。
a) M 的对模是半单。
引用了 8 · 被以下引用 4 引用了 例 3, VIII § 3 , 推论, VIII § 4 , 推论 1 , 命题 1, VIII § 4 , 推论 1, II § 3 , 注 1 , 定义 5, VIII § 4 , 命题 8, VIII § 4
被以下引用 习题 10, § 12 , 习题 16, § 14 , 注 3 , 命题 6, VIII § 8
b) 对于每个 λ ∈ S M \lambda \in \mathscr{S}_M λ ∈ S M ,B-模 V λ V_{\lambda} V λ 都是简单的,其交换子等于 ( D λ ) V λ (D_{\lambda})_{V_{\lambda}} ( D λ ) V λ 。
c) 映射 λ ↦ \lambda \mapsto λ ↦ cl(Vλ _{\lambda} λ ) 是双射从A-模 M 的支持到其对模的支持。
d) 对于每个λ ∈ S M \lambda \in \mathscr{S}_M λ ∈ S M ,B-子模M λ M_{\lambda} M λ 是B-模M的型V λ V_{\lambda} V λ 的同型分量,并且M中V λ V_{\lambda} V λ 的重数等于dimD λ ( S λ ) _{D_{\lambda}}(S_{\lambda}) D λ ( S λ ) 。
e) 对于s ∈ S s\in S s ∈ S ,用s ~ \widetilde{s} s 表示从V λ = V_{\lambda}= V λ = HomA ( S λ , M ) _A(S_{\lambda},M) A ( S λ , M ) 到M的映射φ ↦ φ ( s ) \varphi \mapsto \varphi (s) φ ↦ φ ( s ) 。它是 B 线性的。从S λ S_{\lambda} S λ 到HomB ( V λ , M ) _B(V_{\lambda},M) B ( V λ , M ) 的所得的映射s ↦ s ~ s\mapsto \widetilde{s} s ↦ s 是( A , D λ ) (A,D_{\lambda}) ( A , D λ ) 双模的同构。
让λ ∈ S M \lambda \in \mathscr{S}_M λ ∈ S M 。用E λ E_{\lambda} E λ 表示环结束D λ ( V λ ) _{D_{\lambda}}(V_{\lambda}) D λ ( V λ ) ;由于V λ V_{\lambda} V λ 是非零的D λ D_{\lambda} D λ 向量空间,它是一个简单的E λ E_{\lambda} E λ 模,(VIII,p. 45,例3),其交换子等于( D λ ) V λ (D_{\lambda})_{V_{\lambda}} ( D λ ) V λ (VIII, p. 82,定理 2 的推论 1)。由于E λ E_{\lambda} E λ 是B-模V λ V_{\lambda} V λ 同位的环(VIII,p. 71,命题9的推论),这就证明了b)。
M 定义同构 α λ \alpha_{\lambda} α λ 从 V λ ⊗ D λ o S λ V_{\lambda}\otimes_{D^o_{\lambda}}S_{\lambda} V λ ⊗ D λ o S λ 到 M λ M_{\lambda} M λ 的规范描述 α M \alpha_M α M 。由于V λ V_{\lambda} V λ 是单B-模,B-模V λ ⊗ D λ o S λ V_{\lambda}\otimes_{D^o_{\lambda}}S_{\lambda} V λ ⊗ D λ o S λ 是型V λ V_{\lambda} V λ 的同型(VIII,p. 61,命题1);因此,同样适用于B-模M λ M_{\lambda} M λ ,这证明了a)。
由上面的注 1,存在B的元素e λ e_{\lambda} e λ ,对于λ \lambda λ 穿过S M \mathscr{S}_M S M ,使得对于μ ∈ S M \mu\in \mathscr{S}_M μ ∈ S M 和μ ≠ λ \mu\not=\lambda μ = λ 来说( e λ ) V λ = 1 V λ (e_{\lambda})_{V_{\lambda}}= 1_{V_{\lambda}} ( e λ ) V λ = 1 V λ 和( e λ ) V μ (e_{\lambda})_{V_\mu} ( e λ ) V μ = 0。因此单B-模V λ V_{\lambda} V λ 是成对非同构的,这证明了c)和d)的第一个断言。 B-模M λ M_{\lambda} M λ 与V λ ⊗ D λ o S λ V_{\lambda}\otimes_{D^o_{\lambda}}S_{\lambda} V λ ⊗ D λ o S λ 同构,因此dimD λ ( S λ ) _{D_{\lambda}}(S_{\lambda}) D λ ( S λ ) 是M中V λ V_{\lambda} V λ 的重数(II, §3, No. 7,p. 255,推论1)。
映射∑ λ ∈ S M α λ \sum_{\lambda\in\mathscr{S}_M}\alpha_{\lambda} ∑ λ ∈ S M α λ 从⨁ λ ∈ S M V λ ⊗ D λ o S λ \bigoplus_{\lambda\in\mathscr{S}_M}V_{\lambda}\otimes_{D^o_{\lambda}}S_{\lambda} ⨁ λ ∈ S M V λ ⊗ D λ o S λ 到M提供半单B-模M的描述(VIII,p. 69,定义5)。到VIII,p. 70,命题 8,b),对于e)中描述的从S λ S_{\lambda} S λ 到HomB ( V λ , M ) _B(V_{\lambda},M) B ( V λ , M ) 的每个λ ∈ S M \lambda \in \mathscr{S}_M λ ∈ S M ,映射是双射且D λ D_{\lambda} D λ 线性的。由于它显然是 A 线性的,因此证明了 e)。
a) 将 M 视为 ( A , B o ) (A,B^o) ( A , B o ) 双模,M 为半单。
引用了 2 · 被以下引用 3 引用了 推论 2, VIII § 4 , 推出 2, VIII § 4
被以下引用 命题 8 , 命题 1, VIII § 7 , 定理 1(韦德伯恩), VIII § 8
b) 对于每个 λ ∈ S M , M λ \lambda \in \mathscr{S}_M,M_{\lambda} λ ∈ S M , M λ 都是 M 的简单 ( A , B o ) (A,B^o) ( A , B o ) 子双模。
c) 对于 M 的每个 ( A , B o ) (A,B^o) ( A , B o ) -子双模 N,都存在 S M \mathscr{S}_M S M 的唯一子集 Λ,使得 N 等于 ⊕ λ ∈ Λ M λ \oplus_{\lambda\in\Lambda}M_{\lambda} ⊕ λ ∈ Λ M λ 。
设λ \lambda λ 在S M \mathscr{S}_M S M 中。 左A-模S λ S_{\lambda} S λ 和右B-模V λ V_{\lambda} V λ 简单,D λ D_{\lambda} D λ 是S λ S_{\lambda} S λ 自同态域逆环。根据VIII、p. 63的推论2,( A , B o (A,B^o ( A , B o )双模S λ ⊗ D λ V λ S_{\lambda}\otimes_{D_{\lambda}}V_{\lambda} S λ ⊗ D λ V λ 很简单,M λ M_{\lambda} M λ 也是简单的,与其同构。这证明了b),并且a)如下。
如果 λ \lambda λ 和 μ \mu μ 在 S M \mathscr{S}_M S M 中不同,则 M λ M_{\lambda} M λ 和 M μ M_\mu M μ 不与 A-模同构,更不必说也不与 ( A , B o (A,B^o ( A , B o ) 双模同构。 断言 c) 由VIII、p. 68 的推论 2 得出。
a) For every element c c c of the bicommutant C of M and every λ ∈ S M \lambda \in \mathscr{S}_M λ ∈ S M , there exists a unique element c λ c_{\lambda} c λ of EndD λ ( S λ ) _{D_{\lambda}}(S_{\lambda}) D λ ( S λ ) such that for every φ ∈ \varphi \in φ ∈ HomA ( S λ , M ) _A(S_{\lambda},M) A ( S λ , M ) and every s ∈ S λ s\in S_{\lambda} s ∈ S λ , we have c φ ( s ) = φ ( c λ s ) c\varphi (s) =\varphi (c_{\lambda}s) c φ ( s ) = φ ( c λ s ) .
引用了 2 · 被以下引用 3 引用了 命题 9, VIII § 4 , 注 2
被以下引用 注 3 , 命题 8 , 命题 8, VIII § 8
b) 赋予S λ S_{\lambda} S λ (对于贯穿S M \mathscr{S}_M S M 的λ \lambda λ ),具有由a)定义的C模块结构。那么从⨁ λ ∈ S M S λ ⊗ D λ V λ \bigoplus_{\lambda\in\mathscr{S}_M}S_{\lambda}\otimes_{D_{\lambda}}V_{\lambda} ⨁ λ ∈ S M S λ ⊗ D λ V λ 到M的典范映射α M \alpha_M α M 是( C , B o ) (C,B^o) ( C , B o ) 双模的同构。
c) 从C到∏ λ ∈ S M \prod_{\lambda\in\mathscr{S}_M} ∏ λ ∈ S M 结束D λ ( S λ ) _{D_{\lambda}}(S_{\lambda}) D λ ( S λ ) ,映射c ↦ ( c λ ) λ ∈ S M c\mapsto (c_{\lambda})_{\lambda\in\mathscr{S}_M} c ↦ ( c λ ) λ ∈ S M 是同构。
断言 a) 和 c) 从 VIII、p. 71、命题 9 得出,因为从 ⨁ λ ∈ S ( S λ ⊗ D λ W λ ) \bigoplus_{\lambda\in\mathscr{S}}(S_{\lambda}\otimes_{D_{\lambda}}W_{\lambda}) ⨁ λ ∈ S ( S λ ⊗ D λ W λ ) 到 M 的典范映射 α M \alpha_M α M 提供了 B-模 M (注 2) 的描述。此外,α M \alpha_M α M 是( C , B o (C,B^o ( C , B o )-线性,这证明了b)。
b) A-模 M 是同型的且非零的当且仅当 Z 是域。
c) 令 Λ 为子集或 S M \mathscr{S}_M S M 。用Z的e Λ e_{\Lambda} e Λ 唯一元素表示,使得( e Λ ) S λ = 1 S λ (e_{\Lambda})_{S_{\lambda}}= 1_{S_{\lambda}} ( e Λ ) S λ = 1 S λ 代表λ ∈ Λ \lambda \in \Lambda λ ∈ Λ ,( e Λ ) S λ = 0 (e_{\Lambda})_{S_{\lambda}}= 0 ( e Λ ) S λ = 0 代表λ ∈ S M − Λ \lambda \in \mathscr{S}_M-\Lambda λ ∈ S M − Λ 。我们有 ( e Λ ) M λ = 1 M λ (e_{\Lambda})_{M_{\lambda}}= 1_{M_{\lambda}} ( e Λ ) M λ = 1 M λ 对应 λ ∈ Λ \lambda \in \Lambda λ ∈ Λ ,( e Λ ) M λ = 0 (e_{\Lambda})_{M_{\lambda}}= 0 ( e Λ ) M λ = 0 对应 λ ∈ S M − Λ \lambda \in \mathscr{S}_M-\Lambda λ ∈ S M − Λ 。
d) 如果M的支持度S M \mathscr{S}_M S M 是有限的,则映射Λ ↦ e Λ Z \Lambda \mapsto e_{\Lambda}Z Λ ↦ e Λ Z 从S M \mathscr{S}_M S M 的子集的集合到Z理想的集合为双射,并且映射从Z理想的集合到M的( A , B o ) (A,B^o) ( A , B o ) 子双模的集合,a ↦ a M \mathfrak{a}\mapsto \mathfrak{a}M a ↦ a M 是双射。这些双射是有序集的同构。反向双射将M的( A , B o ) (A,B^o) ( A , B o ) 子双模N发送到Z的元素z z z 的理想由……组成,将N发送到M中。
对于λ ∈ S M , Z λ \lambda \in \mathscr{S}_M, Z_{\lambda} λ ∈ S M , Z λ 来说,是交换子D λ D_{\lambda} D λ 的公共中心,以及A-模S λ S_{\lambda} S λ 的双交换子C λ C_{\lambda} C λ 。根据上述命题 7, c),从 C 到 ∏ λ ∈ S M C λ \prod_{\lambda\in\mathscr{S}_M}C_{\lambda} ∏ λ ∈ S M C λ ,映射 c ↦ ( c λ ) λ ∈ S M c\mapsto (c_{\lambda})_{\lambda\in\mathscr{S}_M} c ↦ ( c λ ) λ ∈ S M 为同构。通过限制到中心,我们从Z到∏ λ ∈ S M Z λ \prod_{\lambda\in\mathscr{S}_M}Z_{\lambda} ∏ λ ∈ S M Z λ ,从而得到同构z ↦ ( z S λ ) λ ∈ S M z\mapsto (z_{S_{\lambda}})_{\lambda\in\mathscr{S}_M} z ↦ ( z S λ ) λ ∈ S M ,从而a)。
环∏ λ ∈ S M Z λ \prod_{\lambda\in\mathscr{S}_M}Z_{\lambda} ∏ λ ∈ S M Z λ 是域当且仅当集合S M \mathscr{S}_M S M 有一个元素,从而b)。
断言 c) 由命题 7, a) 得出。假设 S M \mathscr{S}_M S M 是有限的。由a)和I, §8, No. 10、p. 109的命题 8得出,映射Λ ↦ e Λ Z \Lambda \mapsto e_{\Lambda}Z Λ ↦ e Λ Z 是从Z理想的P ( S M ) \mathfrak{P}(\mathscr{S}_M) P ( S M ) 到集合的有序集的同构。令Λ为子集 S M \mathscr{S}_M S M 。到c),我们有关系 e Λ e_{\Lambda} e Λ ZM = e Λ M = =e_{\Lambda}M = = e Λ M = ⨁ λ ∈ Λ M λ \bigoplus_{\lambda\in\Lambda}M_{\lambda} ⨁ λ ∈ Λ M λ ;因为命题 6, c) of VIII, p. 86,所以剩下来描述逆双射。但是z ∈ Z z\in Z z ∈ Z 将M发送到⨁ λ ∈ Λ M λ \bigoplus_{\lambda\in\Lambda}M_{\lambda} ⨁ λ ∈ Λ M λ 当且仅当z = e Λ z z=e_{\Lambda}z z = e Λ z ,即z ∈ e Λ Z z\in e_{\Lambda}Z z ∈ e Λ Z 。
假设 A 是代数闭交换域 K 上的代数,M 是半单A-模,即 K 上的向量空间有限维。对于 S M \mathscr{S}_M S M 中的每个 λ \lambda λ ,用 M 的 e λ e_{\lambda} e λ 投影算子和像 M λ M_{\lambda} M λ 表示和核⊕ λ ≠ μ M μ \oplus_{\lambda\not=\mu}M_\mu ⊕ λ = μ M μ 。那么( e λ ) λ ∈ S M (e_{\lambda})_{\lambda\in\mathscr{S}_M} ( e λ ) λ ∈ S M 是向量空间Z在K上的基。
引用了 2 引用了 定理 1, VIII § 3 , 命题 8
由于 M 在 K 上是有限维向量空间,即非零的子模 ( M λ ) λ ∈ S M (M_{\lambda})_{\lambda\in\mathscr{S}_M} ( M λ ) λ ∈ S M 族的直和,因此集合 S M \mathscr{S}_M S M 是有限的,并且对于 λ ∈ S M \lambda \in \mathscr{S}_M λ ∈ S M ,空间 S λ S_{\lambda} S λ 中的每一个都是 K 上的有限维。 域 K 是代数闭集,我们有 D λ = Z λ = K D_{\lambda}= Z_{\lambda}= K D λ = Z λ = K (VIII, p. 47, 定理 1),并且映射 z ↦ ( z S λ ) λ ∈ S M z\mapsto (z_{S_{\lambda}})_{\lambda\in\mathscr{S}_M} z ↦ ( z S λ ) λ ∈ S M 是从 Z 到 K S M K^{\mathscr{S}_M} K S M (命题 8, a)) 的同构。然后从命题 8 的部分 c) 得出推论。
5. Density Theorem
(D) 对于 M 的每个有限子集 F,存在 A 的元素 a a a ,使得 c c c 重合且 F 上有 a M a_M a M 。
首先,假设c c c 满足条件(D)。令u u u 为A M ′ A'_M A M ′ 的元素。令x x x 为M的元素,并将条件(D)应用于子集F = { x , u ( x ) } F =\{x, u(x)\} F = { x , u ( x )} 。 A 存在元素a a a ,使得c ( x ) = a x c(x) =ax c ( x ) = a x 和c ( u ( x ) ) = a u ( x ) c(u(x)) =au(x) c ( u ( x )) = a u ( x ) ,因此u ( c ( x ) ) = u ( a x ) = a u ( x ) = c ( u ( x ) ) u(c(x)) =u(ax) =au(x) =c(u(x)) u ( c ( x )) = u ( a x ) = a u ( x ) = c ( u ( x )) 。由于x x x 是任意的,所以我们有c u = u c cu=uc c u = u c ;因为这对于所有u u u 都成立,所以我们有c ∈ A M ′ ′ c\in A''_M c ∈ A M ′′ 。
对于逆命题,我们使用以下引理。
令N为M的A-子模。由VIII、p. 56的推论2,存在A-模M与像N的投影算子p p p ;它从属于到A M ′ A'_M A M ′ 。由于对于每个 b ∈ B b\in B b ∈ B ,我们都有关系 p b = b p pb=bp p b = b p ,因此我们得出 N 是 M 的 B-子模。
让我们定理的结论证明 3. 假设 c c c 属于到 A M ′ ′ A''_M A M ′′ ,并令 F = { x 1 , . . . , x n } \{x_1, . . . , x_n\} { x 1 , ... , x n } 为 M 的有限子集。 表示 M n M^n M n 的元素 ( x 1 , . . . , x n ) (x_1, . . . , x_n) ( x 1 , ... , x n ) x x x 。 A-模M n M^n M n 是半单,并且通过VIII的命题2,p. 79,其双交换体重合与A M ′ ′ A''_M A M ′′ 模M n M^n M n 的同调。到引理 3,M n M^n M n 的A-子模A x Ax A x 是M n M^n M n 的A M ′ ′ A''_M A M ′′ 子模块。令 a ∈ A a\in A a ∈ A 使得 ( c x 1 , . . . , c x n ) (cx_1, . . . , cx_n) ( c x 1 , ... , c x n ) 等于 a x ax a x 。然后c c c 重合和a M a_M a M 在{ x 1 , . . . , x n } \{x_1, . . . , x_n\} { x 1 , ... , x n } 上,这意味着条件(D)。
6. 域理论的应用
令L为域,且EndZ ( L ) _{\mathbf{Z}}(L) Z ( L ) 的E子环,对于每个a ∈ L a\in L a ∈ L ,包含映射γ a : x ↦ a x \boldsymbol{\gamma }_a:x\mapsto ax γ a : x ↦ a x 。用元素 a a a 的 K 集合 L 表示,使得 L 中的每个 x x x 以及 E 中的每个 u u u 都有u ( x a ) = u ( x ) a u(xa) =u(x)a u ( x a ) = u ( x ) a ;是L中的子域。
引用了 1 · 被以下引用 1 引用了 定理 3(雅各布森)
被以下引用 推论
令V为右K-向量空间L的有限维线性子空间,令h h h 为从V到L的K-线性映射。 E 存在元素,重合与h h h 在 V 上。
我们将L视为左E模块。由于E包含左乘法γ a \boldsymbol{\gamma }_a γ a ,L的每个E子模都是域L的左理想;因而,E 模块L 很简单。与γ a \boldsymbol{\gamma }_a γ a 通勤的L加法群每自同态是形式δ b : x ↦ x b \boldsymbol{\delta }_b:x\mapsto xb δ b : x ↦ x b 和L中的b b b 。因而,从K到EndE _E E (L)的逆环,b ↦ δ b b\mapsto \boldsymbol{\delta }_b b ↦ δ b 是同构,即域。
因而,E 模块 L 的双交换体 E ′ ′ E'' E ′′ 由右侧 K-向量空间 L 的自同态组成。设v v v 为K-向量空间L中的自同态,其限制到V重合与h h h ;它是E ′ ′ E'' E ′′ 中的元素。设( x i ) i ∈ I (x_i)_{i\in I} ( x i ) i ∈ I 是K上V的基;通过定理 3 (VIII, p. 88),存在 E 的元素 u u u ,使得 u ( x i ) = v ( x i ) = h ( x i ) u(x_i) =v(x_i) =h(x_i) u ( x i ) = v ( x i ) = h ( x i ) 对应 i ∈ I i\in I i ∈ I 。根据线性关系,V 中的每个x x x 都有u ( x ) = h ( x ) u(x) =h(x) u ( x ) = h ( x ) 。
设L为域。令 Γ 为域 L 自同构群子群,并令 K 为 Γ 的不变量域。设V是有限维n n n 的L在K上的右K线性子空间。则存在元素σ 1 , . . . , σ n \sigma_1, . . . , \sigma_n σ 1 , ... , σ n 具有以下性质:对于每个K-线性映射 u u u 从V到L,L中存在元素a 1 , . . . , a n a_1, . . . , a_n a 1 , ... , a n ,因此V中的每个x x x 都有u ( x ) = ∑ i = 1 n a i σ i ( x ) u(x) =\sum_{i=1}^na_i\sigma_i(x) u ( x ) = ∑ i = 1 n a i σ i ( x ) 。
引用了 1 引用了 命题 9
用映射的E集合从L到形式x ↦ x\mapsto x ↦ ∑ σ ∈ Γ a σ σ ( x ) \sum_{\sigma\in\Gamma}a_{\sigma}\sigma (x) ∑ σ ∈ Γ a σ σ ( x ) 的L表示,其中( a σ ) σ ∈ Γ (a_{\sigma})_{\sigma\in\Gamma} ( a σ ) σ ∈ Γ 是L的元素与有限支撑的族。对于L中的每个a a a ,我们有γ a ∈ E \boldsymbol{\gamma }_a\in E γ a ∈ E ,并且E是L的加法群自同态环子环。此外,域 K 由 L 的元素 a a a 组成,使得 L 中的每个 x x x 以及 E 中的每个 u u u 都有 u ( x a ) = u ( x ) a u(xa) =u(x)a u ( x a ) = u ( x ) a 。
设H为左L-向量空间HomK ( V , L ) _K(V,L) K ( V , L ) ;它有维数 n n n 。到命题 9,由元素的限制到V生成。存在n n n 元素σ 1 , . . . , σ n \sigma_1, . . . , \sigma_n σ 1 , ... , σ n ,其中H的限制到V形式基超过L。由此得出推论。
习题
参见习题为 § 5 。