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投射模

投射模是比自由模更一般的模,它是内射模的对偶概念,设P是左A模,若有左A模Q使P⊕Q同构于自由A模,则P称为投射A模。这等价于:函子HomA(P,-)是正合的;也等价于:对每个满同态f:M→N,及每个同态γ:P→N,一定有同态r:P→M,使得f°r=γ成立。对右A模有类似的定义与性质,任意左A模M必是某一左A投射模的商模;环A作为A模当然是投射模,自由模一定是投射模,投射模一定是平坦模,反之都不一定成立,当环A是主理想整环时,每个投射模都是自由模。塞尔(Serre,J.P.)于1955年曾提出一个著名的猜测(塞尔猜测):域F上的多项式环F[x₁,x₂,…,xₑ]上的每个有限生成的投射模是否是自由模?奎伦(Quillen,D.G.)和苏斯林(Суслин,М.Я.)几乎同时于1976年用不同方法给以解决(他们得出更强的结果,即只要限制F为主理想整环即可),另外,交换艾米·诺特局部环上每个有限生成的投射模也是自由的,这个结果首先由卡普兰斯基(Kaplansky,I.)于1958年得到,投射模在模论、同调代数、代数K理论中有重要应用。

概念

定理1

(1)对于模,下列命题是等价的:

①每个单同态

分裂(i.e. Im( )是B的直和项)。

②对每个单同态及同态,存在一个同态使得。

③对每个单同态,

是满同态。

(2) 对模,下列命题是等价的:

① 每个满同态分裂(i.e. Ker()是B的直和项)。

② 对每个满同态,和每个同态,一个同态,使得.

③ 对每个满同态,

是一个满同态。

定义

(1)满足定理1中(1)的条件的模叫作内射R-模。

(2)满足定理1中(2)的条件的模叫作 投射R-模。

相关定理与推论

推论1

(1)Q是内射模,并且也是内射模。

(2)P是投射模,并且 也是投射模。

定理2

(1)令,则有:Q是内射模 ( 是内射的)

(2)令或,则有:P是投射模 (是投射的)

定理3

一个模是投射的它同构于自由模的直和项。

证明:由定理3,每个自由模是投射的。由上同构于自由模的直和项的模也是投射的,为证其逆,设P是一个投射模,令是自由模F到P上的满同态,P是投射模,故分裂, 。于是同构于P。

对于这个定理。没有关于内射模的对偶定理。由这个定理,投射模的理论就简化为自由模及它的直和项的性质问题,众所周知,由于每个自由-模的子模仍是自由的,于是得到以下推论。

推论2

每个投射-模是自由的。

定理4

对于投射模的研究,一个重要的引理就是对偶基原理,它在投射模理论中的地位类似于基在自由模理论中所处的地位。

(对偶基引理)下列性质是等价的:

(1) 是投射的;

(2)对于P在R上的每个生成元集,则的子集满足:

①,仅对有限多个成立。

②,。

(3)存在子集和使①与②成立。

参考资料