Verfolgen Sie das Ideal eines projektiven Moduls

Aug 31 2020

Wolmer Vasconcelos schreibt in seiner Arbeit von 1969 "Über projektive Module endlichen Ranges"

Lassen $M$ ein Projektiv sein $R$-Modul ... Die Spur von $M$ ist definiert als das Bild der Karte $M \otimes_R \operatorname{Hom}_R(M, R) \to R$, $m \otimes f \to f(m)$;; es wird bezeichnet mit$\tau_R(M)$. Wenn$M \oplus N = F$ (kostenlos) ist klar, dass $\tau_R(M)$ ist das Ideal von $R$ generiert durch die Koordinaten aller Elemente in $M$für jede in $F$. Daraus folgt für jeden Homomorphismus$R \to S$, $\tau_S(M \otimes_R S) = \tau_R(M) S$.

Eine ähnliche Behauptung erscheint in seiner 1973 erschienenen Arbeit "Endlichkeit in projektiven Idealen":

Wir erinnern uns an den Begriff der Spur eines projektiven Moduls $E$ über dem kommutativen Ring $A$. Es ist einfach das Ideal$J(E) = J = \Sigma f(E)$ wo $f$ läuft über $\operatorname{Hom}_A(E, A)$. Gleichermaßen$J$ ist das Ideal, das durch die „Koordinaten“ aller Elemente von erzeugt wird $E$ wann immer eine Zersetzung $E \oplus G = F$(kostenlos) ist gegeben. Nach der zweiten Interpretation folgt, dass wenn$h \colon A \to B$ ist also ein Ringhomomorphismus $J(E \otimes_A B) = h(J(E)) B$.

Die erste Behauptung ist wie folgt leicht zu überprüfen (wenn auch mit einem Wechsel des freien Moduls). Wenn$F = M \oplus N$ hat eine Basis $\{ v_i \}$können wir überlegen $F' = F \oplus R$, wo $u$ ist ein Generator für $R$. Für jeden$f \colon F \to R$, $F'$ hat eine Basis bestehend aus $u$ und alles $w_i := v_i - f(v_i)u$. In Bezug auf diese Basis,$v_i = w_i + f(v_i) u$, daher die $u$-Koordinate von $v_i$ ist $f(v_i)$. Also jeder Homomorphismus$M \to R$ ist die Einschränkung einer Koordinatenfunktion auf $F'$.

Was mir nicht klar ist, ist der Grund für die zweite Behauptung, dass $\tau_S(M \otimes_R S) = \tau_R(M) S$. Die aufnahme$\tau_R(M) S \subset \tau_S(M \otimes_R S)$ ist offensichtlich, also lassen Sie mich auf den anderen konzentrieren.

Man kann eine Zerlegung wählen $M \oplus N = F$ (kostenlos), damit $M \otimes_R S \oplus N \otimes_R S = F \otimes_R S =: F_S$, das ist frei vorbei $S$. Bis zum Hinzufügen eines$S$ summand kann man auch davon ausgehen, dass jeder $f \colon M \otimes_R S \to S$ ist die Einschränkung einer Koordinatenfunktion auf $F_S$. Aber die Koordinaten weiter$F_S$hängen von der Wahl einer Basis ab. Wenn die Basis von a erhalten wird$R$-Grundlage von $F$ist der Anspruch klar. Aber$F_S$ könnte viele Möglichkeiten haben $S$-Basen, die nicht abgeleitet sind von $R$.

Ich glaube, ich vermisse etwas ziemlich Triviales, aber ich kann es momentan nicht sehen, also würde ich hier lieber fragen.

Antworten

6 R.vanDobbendeBruyn Aug 30 2020 at 23:20

Die Verwirrung ist sprachlich, wie in den Kommentaren festgestellt.

Lemma. Lassen$M$ ein Projektiv sein $R$-Modul und nehmen an $M \oplus N \cong F$ ist kostenlos auf einer Basis $\mathcal B$. Zum$b \in \mathcal B$, schreiben $\varepsilon_b \colon F \to R$ für das "duale" Element nehmen $b$ zu $1$ und alle anderen Basiselemente zu $0$. Dann$\tau(M)$ ist das Ideal von $\varepsilon_b(m)$ zum $b \in \mathcal B$ und $m \in M$.

(Durch Missbrauch der Notation schreiben wir $\varepsilon_b(m)$ für was richtig bezeichnet werden sollte $\varepsilon_b(m,0)$.)

Beweis. Schon seit$\varepsilon_b|_M$ ist ein Homomorphismus $M \to R$haben wir eindeutig $\varepsilon_b(m) \in \tau(M)$ für alle $b \in \mathcal B$ und alles $m \in M$. Wir müssen zeigen, dass sie erzeugen. In der Definition von$\tau(M)$können wir ersetzen $\operatorname{Hom}(M,R)$ durch $R^{\mathcal B} = \operatorname{Hom}(F,R) \twoheadrightarrow \operatorname{Hom}(M,R)$. Elemente können geschrieben werden als$f = (f_b)_{b \in \mathcal B}$, wo $f_b = f(b)$sind Konstanten. Jetzt ist die Idee das$f(m)$ hängt nur von den Koordinaten von ab $f$ wo $m$ wird unterstützt:

Lassen $f = (f_b)_{b \in \mathcal B} \in R^{\mathcal B}$ und $m = \sum_{b \in \mathcal B'} a_b b \in M$ für eine endliche Teilmenge $\mathcal B' \subseteq \mathcal B$. Schreiben$f_{\mathcal B'}$ für die Funktion deren $\mathcal B'$-Koordinaten stimmen zu $f$und deren andere Koordinaten verschwinden. Dann$$f(m) = \sum_{b \in \mathcal B'} f(a_b b) = \sum_{b \in \mathcal B'} f_b \cdot a_b = \sum_{b \in \mathcal B'} f_b \cdot \varepsilon_b(m),$$ so $f(m)$ wird als eine Kombination der ausgedrückt $\varepsilon_b(m)$. $\square$

Logische Folge. Lassen$M$ ein Projektiv sein $R$-Modul und lassen $R \to S$sei ein Ringhomomorphismus. Dann $$\tau\left(M \underset R\otimes S\right) = \tau(M)S.$$

Beweis. Schreiben$M \oplus N \cong F$ für einige $R$-Modul $N$ und eine kostenlose $R$-Modul $F$. Dann$$\left(M \underset R\otimes S\right) \oplus \left(N \underset R\otimes S\right) \cong F \underset R\otimes S.$$ Wenn $F$ hat Basis $\mathcal B$, dann die Elemente $b \otimes 1$ bilden eine Basis von $F \otimes_R S$. Außerdem,$M \otimes_R S$ wird durch Elemente des Formulars generiert $m \otimes 1$. Deshalb,$\tau(M \otimes_R S)$ ist genau das Ideal von $\varepsilon_{b \otimes 1}(m \otimes 1)$, welches ist $\tau(M)S$. $\square$