模范畴

更新时间:2022-08-25 14:58

模范畴(category of modules)是一种重要的范畴。指所有以模和模之间的同态组成的范畴。利用范畴的观点来讨论模和环是一种重要方法。

概念

模范畴(category of modules)是一种重要的范畴。指所有以模和模之间的同态组成的范畴。利用范畴的观点来讨论模和环是一种重要方法。若A是环,则所有的左A模组成的类和所有左A模M,N之间的模同态HomA(M,N),以及模的同态的乘法运算法则构成一个范畴,称为左A模范畴,记为:A-Mod。

范畴

范畴是范畴论的基本概念之一。称C是一个范畴,是指C满足下述六点:

1.C有一个对象类{A,B,C,…}(不要求它是一个集合,即不要求它满足集合论的公理,只要求能判别出是不是它的对象),常记为ObjC或简记C。

2.对C的任两对象A,B,有一个确定的集合(可为空集)Hom(A,B),其元素称为由A到B的态射,记为f∈Hom(A,B)或f:A→B。

3.对给定的f∈Hom(A,B)与g∈Hom(B,C)有惟一的gf∈Hom(A,C),称为f与g的合成。

4.Hom(A,B)与Hom(C,D)有公共元是指A=C且B=D。

5.态射合成满足结合律。

6.对C的任意对象A,Hom(A,A)至少有一个元素εA使对σ∈Hom(A,B)恒有σεA=σ=εBσ,称εA为A的恒等态射(εB为B的恒等态射)。

例如,以一切集合作对象,以集合映射作态射,则得集合范畴Set(简称集范畴)。以一切拓扑空间作对象,以连续映射作态射,则得拓扑空间范畴Top。以一切环为对象,以环同态作为态射得环范畴Ring。类似地,可得群范畴Group,阿贝尔群范畴AG,环R上的左R模范畴RM等。以自然数为对象,a|b(表示a整除b)时定义Hom(a,b)有惟一元素φab,ab时定义Hom(a,b)=(空集),也得到一个范畴.一般地,对每个拟序集都可仿此定义范畴。

模是一个重要的代数系统。它是一个带算子区A的交换(加)群M。给定集合A与交换群M,若定义了a∈A与x∈M的乘积ax∈M,并且这个积满足条件:

1.a(x+y)=ax+ay (a∈A,x,y∈M),

则称A为M的算子区,称M为带算子区A的模,又称为A上的模或A模。这时,由对应(a,x)→ax确定的映射A×M→M,称为A作用到M上的运算。任意a∈A可诱导出M的自同态aM:x→ax,而考虑交换群M能否成为A模就是看能否给出映射

μ: A→End(M), a→aM.

特别地,考虑A是结合环,若满足上述条件1的A模还满足:

2.(a+b)x=ax+bx;

3.(ab)x=a(bx);

即映射μ:A→End(M)为环同态,则称M为左A模或左环模.由于A到M上的运算是写在左侧,所以M就称为左A模,记为AM.类似地,有右A模M,记为MA.若A有单位元1,且又满足条件

4.1x=x (x∈M);

则称M为酉模或幺模,以下设A模都是酉模。

的全体构成的集类,则F是R上的一个环.环也是对于交与对称差运算封闭的集类,并按这两种运算成为布尔环。要把R上的勒贝格测度和勒贝格-斯蒂尔杰斯测度以及相应的积分理论推广到更一般的集合上,就需要做一系列奠基工作,其中之一是建立一些特殊的集类并研究其性质。环以及半环、σ环、代数、σ代数等重要集类正是为了这一目的而引入的。

同态

设E与F为两个群胚,它们的合成法则分别记为⊥与⊤。 称从E到F中的映射f是群胚同态,如果对于E的任一元素偶(x,y),有:

设E与F为两个幺半群(两个群),称从E到F中的映射。f是幺半群(群)的同态,如果f是群胚的同态,且E的中性元素的象是F的中性元素。(在群的情况下,后一个条件是自然满足的,但是从加法幺半群N到乘法幺半群N的映射x↦0是群胚的同态, 而并不因此就是幺半群的同态)。

设G为乘法群,而a为G的元素。由关系f(n)=an所定义的从加法群Z到G中的映射f是群的同态。

设A与B为两个环(两个体),称从A到B中的映射f是环(体)的同态,如果f是加法群的同态,且为乘法么半群的同态。这就是说,对A的任一元素偶(x,y),有

f(x+y)=f(x)+f(y)f(xy)=f(x)f(y),

并且f将A的单位元变成B的单位元。

例如,设n为非零自然数;使任一有理整数对应其对模n的剩余类映射是从环Z到环Z/nZ上的同态。设E与F为两个A-代数(两个酉A-代数)。称从E到F中的映射f是A-代数(酉A-代数)的同态,如果它是线性映射,并且是乘法群胚(乘法幺半群)的同态。

例如,设E为交换体K上的非零有限n维向量空间,而B为E的基。则从E的全体自同态之酉代数ℒ(E)到K中元素构成的全体n阶方阵之酉代数Mn (K)中的映射,如果该映射使E的任一自同态对应它在基B中的矩阵,则这一映射是酉代数的同态。

同态的概念能用抽象的方式加以推广。

模同态

模同态是模论的重要概念之一。指两个模之间的一类映射。设M,N是两个A模,f是加群M到N的群同态,若f还保持A到M,N上的运算,即对任意a∈A,f(ax)=af(x),x∈M,则称f是模同态,也称A同态。常记为f∈HomA(M,N)或f∈Hom(M,N)。任意两个模M,N之间总存在模同态,例如,设f(x)=0,x∈M,通常称此同态为零同态。若N是M的子模,映射π:x→x-=x+N是AM到AM-的模同态,则称π为自然同态。模M,N之间的模同态集HomA(M,N)是一个加群,特别地,当M=N时,记:

End(AM)=HomA(M,N),

它是一个环,称为模M的自同态环。A是End(AM)的子环。

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