โคฟรีโคอัลเจบรา
ในพีชคณิตโคฟรีโคเจบราของปริภูมิเวกเตอร์หรือโมดูลเป็นอนาล็อกของโคเจบรา ของ ฟรีแอลเจบราของปริภูมิเวกเตอร์ โคฟรีโคเจบราของปริภูมิเวกเตอร์ ใดๆ บนฟิลด์นั้นมีอยู่จริง แม้ว่าจะซับซ้อนกว่าที่คาดคิดจากการเปรียบเทียบกับฟรีแอลเจบราก็ตาม
คำนิยาม
ถ้าVเป็นปริมาณเวกเตอร์เหนือฟิลด์Fแล้ว โคอัลจีบราแบบอิสระC ( V ) ของVคือโคอัลจีบราพร้อมกับแผนที่เชิงเส้นC ( V ) → Vโดยที่แผนที่เชิงเส้นใดๆ จากโคอัลจีบราXไปยังVจะแยกตัวประกอบผ่านโฮโมมอร์ฟิซึมของโคอัลจีบราจากXไปยังC ( V ) กล่าวอีกนัยหนึ่งฟังก์ชันCเป็นตัวผกผันทางขวาของฟังก์ชันลืมจากโคอัลจีบราไปยังปริมาณเวกเตอร์
โคฟรีโคเจบราของปริภูมิเวกเตอร์มีอยู่เสมอ และมีเอกลักษณ์เฉพาะตัวจนถึงไอโซมอร์ฟิซึมแบบแคนอนิก
โคอัลจีบราแบบโคคอมมิวเททีฟแบบอิสระถูกกำหนดในลักษณะที่คล้ายคลึงกัน และสามารถสร้างขึ้นได้โดยใช้โคอัลจีบราแบบโคคอมมิวเททีฟที่ใหญ่ที่สุดในโคอัลจีบราแบบโคฟรี
การก่อสร้าง
C ( V ) อาจถูกสร้างขึ้นเพื่อเติมเต็มโคอัลจีบราเทนเซอร์T ( V )ของVสำหรับk ∈ N = {0, 1, 2, ...} ให้TkVแทนกำลังเทนเซอร์kเท่าของV :
โดยที่T 0 V = FและT 1 V = Vดังนั้นT ( V ) คือผลรวมโดยตรง ของ T k Vทั้งหมด:
นอกเหนือจาก โครงสร้าง พีชคณิตแบบแบ่งระดับที่กำหนดโดยไอโซมอร์ฟิซึมผลคูณเทนเซอร์T j V ⊗ T k V → T j + k Vสำหรับj , k ∈ Nแล้วT ( V ) ยังมีโครงสร้างโคอัลจีบราแบบแบ่งระดับ Δ : T ( V ) → T ( V ) ⊠ T ( V ) ซึ่งกำหนดโดยการขยาย
โดยความเป็นเส้นตรงสำหรับ T ( V ) ทั้งหมด
ในที่นี้ สัญลักษณ์ผลคูณเทนเซอร์ ⊠ ใช้เพื่อระบุผลคูณเทนเซอร์ที่ใช้ในการกำหนดโคอัลเจบรา อย่าสับสนกับผลคูณเทนเซอร์ ⊗ ซึ่งใช้ในการกำหนดตัวดำเนินการคูณเชิงเส้นทวิภาคของเทนเซอร์แอลเจบรา ทั้งสองทำงานในปริภูมิที่แตกต่างกัน บนวัตถุที่แตกต่างกัน สามารถอ่านรายละเอียดเพิ่มเติมได้ในบทความ เกี่ยว กับเทนเซอร์แอลเจบรา
ผลรวมข้างต้นใช้เทคนิคย่อในการกำหนดเพื่อเป็นหน่วยในสนามตัวอย่างเช่น เทคนิคการเขียนย่อนี้ให้ผลลัพธ์ดังนี้ ในกรณีของจากผลรวมข้างต้น ผลลัพธ์ที่ได้คือ
สำหรับในทำนองเดียวกัน สำหรับและคนๆ หนึ่งจะได้
โปรดทราบว่าไม่จำเป็นต้องเขียนอะไรเลยเนื่องจากนี่เป็นเพียง การคูณสเกลาร์แบบธรรมดาในทางพีชคณิต กล่าวคือ เราสามารถได้ผลลัพธ์นั้นอย่างง่ายดาย
ด้วยผลคูณปกติผลคูณ ร่วมนี้ ไม่ได้ทำให้T ( V ) กลายเป็นไบอัลจีบราแต่กลับเป็นคู่ตรงข้ามกับโครงสร้างอัลจีบราบนT ( V * ) โดยที่V *หมายถึงปริภูมิเวกเตอร์คู่ตรงข้ามของแผนที่เชิงเส้นV → Fสามารถเปลี่ยนให้เป็นไบอัลจีบราได้ด้วยผลคูณโดยที่(i,j)หมายถึงสัมประสิทธิ์ทวินามไบอัลเจบรานี้เรียกว่า ไบอัลเจบราฮอปฟ์กำลังแบ่ง ผลคูณนี้เป็นคู่ตรงข้ามกับโครงสร้างโคอัลเจบราบนT ( V ∗ ) ซึ่งทำให้เทนเซอร์อัลเจบราเป็นไบอัลเจบรา
ในที่นี้ องค์ประกอบของT ( V ) กำหนดรูปแบบเชิงเส้นบนT ( V * ) โดยใช้การจับคู่ที่ไม่เสื่อมสภาพ
เกิดจากการประเมิน และความเป็นคู่ระหว่างผลคูณร่วมบนT ( V ) และผลคูณบนT ( V ∗ ) หมายความว่า
ความเป็นคู่กันนี้ขยายไปถึงการจับคู่ที่ไม่เสื่อมถอยด้วย
ที่ไหน
คือผลคูณโดยตรงของกำลังเทนเซอร์ของV (ผลรวมโดยตรงT ( V ) คือปริภูมิย่อยของผลคูณโดยตรงซึ่งมีส่วนประกอบที่ไม่เป็นศูนย์เพียงจำนวนจำกัดเท่านั้น) อย่างไรก็ตาม ผลคูณร่วม Δ บนT ( V ) ขยายได้เฉพาะแผนที่เชิงเส้นเท่านั้น
โดยมีค่าอยู่ในผลคูณเทนเซอร์ที่เสร็จสมบูรณ์ซึ่งในกรณีนี้คือ
และประกอบด้วยผลคูณเทนเซอร์เป็นปริภูมิย่อยที่เหมาะสม:
โคอัลจีบราเทนเซอร์ที่สมบูรณ์C ( V ) คือปริภูมิย่อยที่ใหญ่ที่สุดC ที่สอดคล้องกับ
ซึ่งมีอยู่จริงเพราะถ้าC และC ตรงตามเงื่อนไขเหล่านี้ ผลรวมของC + C ก็จะตรงตาม เงื่อนไข เหล่านั้นด้วย
ปรากฏว่า[ 1 ] C ( V ) เป็นปริภูมิย่อยขององค์ประกอบตัวแทน ทั้งหมด :
นอกจากนี้ ตามหลักการจำกัดของโคอัลจีบรา ฟังก์ชันf ∈ C ( V ) ใดๆ จะต้องอยู่ในซับโคอัลจีบราที่มีมิติจำกัดของC ( V ) โดยใช้การจับคู่แบบทวิภาคกับT ( V ∗ ) จะได้ว่าf ∈ C ( V ) ก็ต่อเมื่อเคอร์เนลของfบนT ( V ∗ ) ประกอบด้วยไอเดียลสองด้านที่มีมิติร่วมจำกัด หรือเทียบเท่ากัน
คือการรวมกันของตัวทำลายI 0ของอุดมคติร่วมมิติจำกัดIในT ( V ∗ ) ซึ่งสมมาตรกับคู่ของผล หารพีชคณิตมิติจำกัดT ( V ∗ )/ I
ตัวอย่าง
เมื่อV = F , T ( V ∗ ) คือพีชคณิตพหุนามF [ t ] ในตัวแปรเดียวtและผลคูณโดยตรง
อาจระบุได้ด้วยปริมาณเวกเตอร์F [[τของอนุกรมกำลังอย่างเป็นทางการ
ในτ ที่ไม่แน่นอน ผลคูณร่วม Δ บนปริภูมิย่อยF [ τ ] ถูกกำหนดโดย
และC ( V ) เป็นปริภูมิย่อยที่ใหญ่ที่สุดของF [[τซึ่งขยายไปสู่โครงสร้างโคอัลจีบรา
ความเป็นคู่F [[τ]] × F [ t ] → Fถูกกำหนดโดยτ j ( t k ) = δ ดังนั้น
เมื่อกำหนดt = τ −1จะได้พจน์คงที่ในผลคูณของอนุกรมลอเรนต์เชิงรูปธรรมสองชุดดังนั้น เมื่อกำหนดพหุนามp ( t ) ที่มีพจน์นำหน้าt Nอนุกรมลอเรนต์เชิงรูปธรรม
เป็นอนุกรมกำลังเชิงรูปธรรมสำหรับj ∈ N ใดๆ และทำลายอุดมคติI ( p ) ที่สร้างโดยpสำหรับj < Nเนื่องจากF [ t ]/ I ( p ) มีมิติNอนุกรมกำลังเชิงรูปธรรมเหล่านี้จึงครอบคลุมตัวทำลายของI ( p ) ยิ่งไปกว่านั้น พวกมันทั้งหมดอยู่ในโลคัลไลเซชันของF [ τ ] ที่อุดมคติที่สร้างโดยτกล่าวคือ พวกมันมีรูปแบบf ( τ )/ g ( τ ) โดยที่fและgเป็นพหุนาม และgมีพจน์คงที่ที่ไม่เป็นศูนย์ นี่คือปริภูมิของฟังก์ชันตรรกยะในτซึ่งปกติที่ศูนย์ ในทางกลับกัน ฟังก์ชันตรรกยะที่เหมาะสมใดๆ ก็ทำลายอุดมคติในรูปแบบI ( p ) ได้
ไอเดียลใดๆ ที่ไม่เป็นศูนย์ของF [ t ] ถือเป็นไอเดียลหลักโดยมีผลหารที่มีมิติจำกัด ดังนั้นC ( V ) จึงเป็นผลรวมของตัวทำลายของไอเดียลหลักI ( p ) กล่าวคือ ปริภูมิของฟังก์ชันตรรกยะที่ปกติที่ศูนย์