模同构

更新时间:2022-08-25 13:48

模同构是一种特殊的模同态,假设f是模M到模N的同态,若f时一一的并且是映上的,则f为模M到模N的同构。两个同构的模,从模的结构来看,它们没有什么区别。模同构具有一个性质,即若f为模M到模N的同态,则f的逆映射f^(-1)也是同构。广义模同构是一种广义模同态。

预备知识

模的同态映射

设M 和M' 均为R- 模。映射 为一个加法群同态,且满足 ,那么我们称映射 为M 到M' 的一个模同态

如果N 为M 的一个子模,那么M 到M/N 的自然映射 为一个M 到M/N 的模同态映射。

模的分解定理

设映射 为M 到M' 的一个模同态(M,H 为两个R -模)。则分解式 成立,知:

其中 为上式定义的 的由 导出的模同态, 为M 到M/N 的自然模同态。进一步,有:

(1) 为满模同态当且仅当 为满同态;

(2) 为单模同态当且仅当 ;

(3) 为模同构当且仅当为 满同态,且 。

定义介绍

模同构(module isomorphism)是一种特殊的模同态,模M到N的同态f若是一一的并且是映上的,则称f是M到N 的同构,这时称M,N 是同构的模,记为M=N 。两个同构的模,从模的结构来看,它们没有什么区别。若f 是同构,则f 的逆映射 也是同构。

广义模同构是一种广义模同态。设A,B 是k-代数,且 ,M 是A 上的模,N 是B 上的模,M 到N 的k-线性映射 如果满足 ,则称 为 到 的广义模同态;特别的,如果 是双射,则 称为 到 的广义模同构,记作 。

模的同构定理

模的第一同构定理

设 为模同态,且 ,那么 。

注意:在证明的过程中运用分解定理,同时需要注意 为到 上的一个满同态映射。

模的第二同构定理

设S 和T 为模M 的两个子模,记 。那么S+T 和S∩T 均为的M子模。进一步,有 。

证明:直接验证不难知道,S+T 和S∩T 均为M 的子模。

定义映射 ,那么映射f 为模同态,其同态核kerf=S∩T ,它的同态像为 ,从而由第一同构定理知结论成立。

模的第三同构定理

设N≤L≤M (即N 为L 的子模,L 为M 的子模),那么 。

证明:定义映射 ,

则有: 。

再由第一同构定理知结论成立。

模的对应定理

定理1

设N 为一个R -模M 的一个子集,记 以及 ,即 为M 的所有包含N 的子模的集合, 为M/N 的所有子模的集合。则映射 为 到 的一个1-1对应。其逆映射 满足 ,这里 为M 到M/N 的自然模同态。

证明:我们知道,在的情形下,群对应法则导致 (M 的所有包含N 的加法子群构成的集合)到 ( 的所有子群构成的集合)的一个1-1对应关系,记为φ。下面我们只需要证明上述对应法则满足模对应关系,为此我们只需要证明 。这里我们用 表示S 为T 的一个子群(但在不至于引起混淆的前提下,我们用“ ”代替“ ”),而用S≤T 表示S 为T 的一个子模。

假设 ,那么 ,因此存在 ,使得x+N=y+N 。从而x-y∈N≤S2 ,但由于 ,故 ,所以 。

定理2

如果R 是含幺交换环,I 和J是它的理想,则有R-模同构 。

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