กลับไปหน้าบทความ

อ่าน 17 นาที

ฟังก์ชันภายนอก

ในทางคณิตศาสตร์ฟังก์ชันExtคือฟังก์ชันอนุพันธ์ของฟังก์ชัน Homเช่นเดียวกับฟังก์ชัน Tor Ext เป็นหนึ่งในแนวคิดหลักของพีชคณิตเชิงโฮโมโลยีซึ่งใช้ แนวคิดจาก โทโพโลยีเชิงพีชคณิต...

ฟังก์ชันภายนอก

ในทางคณิตศาสตร์ฟังก์ชันExtคือฟังก์ชันอนุพันธ์ของฟังก์ชัน Homเช่นเดียวกับฟังก์ชัน Tor Ext เป็นหนึ่งในแนวคิดหลักของพีชคณิตเชิงโฮโมโลยีซึ่งใช้ แนวคิดจาก โทโพโลยีเชิงพีชคณิต เพื่อกำหนดตัวแปรคงที่ของโครงสร้างเชิงพีชคณิต โค โฮโมโลยีของกลุ่มพีชคณิตลีและพีชคณิตแบบเชื่อมโยงสามารถนิยามได้ทั้งหมดโดยใช้ Ext ชื่อนี้มาจากข้อเท็จจริงที่ว่ากลุ่ม Ext แรก Ext 1จัดประเภทส่วนขยายของโมดูล หนึ่ง โดยโมดูลอื่น

ในกรณีพิเศษของกลุ่มอาเบเลียน Ext ได้รับการแนะนำโดยReinhold Baerในปี 1934 [ 1 ]ได้รับการตั้งชื่อโดยSamuel EilenbergและSaunders MacLaneในปี 1942 [ 2 ]และนำไปใช้กับโทโพโลยี (ทฤษฎีบทสัมประสิทธิ์สากลสำหรับโคฮอโมโลยี ) สำหรับโมดูลเหนือวงแหวน ใดๆ Ext ได้รับการกำหนดโดยHenri Cartanและ Eilenberg ในปี 1956 [ 3 ]

คำนิยาม

ให้เป็นริง และให้เป็นหมวดหมู่ของโมดูลเหนือ(เราอาจตีความได้ว่าหมายถึงโมดูลซ้าย หรือโมดูลขวา) สำหรับโมดูล ที่กำหนด ไว้ ให้สำหรับใน(ในที่นี้คือกลุ่มอาเบเลียนของแผนที่เชิงเส้น จากไปยัง; นี่คือโมดูล ถ้าเป็นแบบสลับที่ได้ ) นี่คือฟังก์ชันที่แน่นอนทางซ้ายจากไปยังหมวดหมู่ของกลุ่มอาเบเลียนดังนั้นจึงมีฟังก์ชันอนุพันธ์ ทางขวา กลุ่ม Ext คือกลุ่มอาเบเลียนที่กำหนดโดย

สำหรับจำนวนเต็มiตามนิยามแล้ว หมายความว่า: พิจารณาการแก้ปัญหาแบบหนึ่งต่อ หนึ่งใดๆ ก็ได้

ลบคำว่าB ออก แล้วสร้างคอมเพล็กซ์โคเชน :

สำหรับจำนวนเต็มแต่ละจำนวนคือโคฮอโมโลยีของคอมเพล็กซ์นี้ที่ตำแหน่ง โดยจะมี ค่าเป็นศูนย์สำหรับจำนวนลบ ตัวอย่างเช่นคือเคอร์เนลของแผนที่ซึ่งสมisomorphicกับ

นิยามทางเลือกใช้ฟังก์ชันสำหรับโมดูล คง ที่ นี่คือ ฟังก์ชัน แบบคอนทราแวเรียนต์ซึ่งสามารถมองได้ว่าเป็นฟังก์ชันแบบซ้ายที่แม่นยำจากหมวดหมู่ตรงข้ามกับกลุ่ม Ext ถูกกำหนดให้เป็นฟังก์ชันอนุพันธ์ทางขวา:

นั่นคือ เลือกความละเอียดเชิงฉายภาพ ใดๆ ก็ได้

ลบคำว่า, และสร้างคอมเพล็กซ์โคเชน:

จากนั้นจะเป็นโคฮอโมโลยีของคอมเพล็กซ์นี้ที่ตำแหน่ง.

อาจมีคนสงสัยว่าเหตุใดการเลือกการแก้ปัญหาจึงยังคงคลุมเครืออยู่จนถึงตอนนี้ ในความเป็นจริง Cartan และ Eilenberg ได้แสดงให้เห็นว่าโครงสร้างเหล่านี้เป็นอิสระจากการเลือกการแก้ปัญหาแบบโปรเจคทีฟหรือแบบอินเจกทีฟ และโครงสร้างทั้งสองแบบให้กลุ่ม Ext เดียวกัน[ 4 ]ยิ่งไปกว่านั้น สำหรับวงแหวนR ที่กำหนดไว้ Ext เป็นฟังก์ชันในแต่ละตัวแปร (คอนทราแวเรียนต์ในAโคแวเรียนต์ในB )

สำหรับวงแหวนสลับที่RและโมดูลR AและB , Extไออาร์( A , B ) เป็นR-โมดูล (โดยใช้ว่า Hom R ( A , B ) เป็นR-โมดูลในกรณีนี้) สำหรับริงR ที่ไม่สลับที่กัน Extไออาร์( A , B ) เป็นเพียงกลุ่มอาเบเลียนโดยทั่วไปเท่านั้น ถ้าRเป็นพีชคณิตเหนือริงS (ซึ่งหมายความว่า S เป็นริงสลับที่ โดยเฉพาะ) แล้ว Extไออาร์( A , B ) อย่างน้อยก็เป็นS-โมดูล

คุณสมบัติของ Ext

ต่อไปนี้เป็นคุณสมบัติพื้นฐานและการคำนวณของกลุ่ม บางส่วน [ 5 ]

  • สำหรับโมดูลและ. ใดๆ
  • สำหรับโมดูลทั้งหมดหากโมดูล นั้น เป็นแบบโปรเจคทีฟ (เช่นอิสระ ) หรือหาก โมดูล นั้นเป็นแบบอินเจกที
  • ในทางกลับกัน ข้อความข้างต้นก็เป็นจริงเช่นกัน:
    • ถ้าภายนอก1 อาร์ถ้า ( A , B ) = 0 สำหรับทุกBแล้วAเป็นปริภูมิเชิงโปรเจกทีฟ (และด้วยเหตุนี้ Ext)ไออาร์( A , B ) = 0 สำหรับทุกi > 0)
    • ถ้าภายนอก1 อาร์ถ้า ( A , B ) = 0 สำหรับทุกAแล้วBเป็นฟังก์ชันหนึ่งต่อหนึ่ง (และด้วยเหตุนี้ Ext)ไออาร์( A , B ) = 0 สำหรับทุกi > 0)
  • สำหรับกลุ่มอาเบเลียนทั้งหมดและ[ 6 ]
  • โดยสรุปจากตัวอย่างก่อนหน้านี้สำหรับทุก ๆกรณีที่ เป็นโดเมนอุดมคติหลัก
  • ถ้าเป็นวงแหวนสลับที่ และในไม่ใช่ตัวหารศูนย์แล้ว
สำหรับโมดูล ใดๆ โดยที่หมายถึงกลุ่มย่อยทอร์ชั่นของเมื่อกำหนดให้เป็นวงแหวนของจำนวนเต็ม การคำนวณนี้สามารถใช้ในการคำนวณสำหรับกลุ่มอาเบเลียนที่สร้างขึ้นอย่างจำกัดใด ๆ ได้
  • เมื่อขยายตัวอย่างก่อนหน้านี้ เราสามารถคำนวณกลุ่มได้เมื่อโมดูลแรกเป็นผลหารของวงแหวนสลับที่โดยลำดับปกติ ใดๆ โดยใช้คอมเพล็กซ์Koszul [ 7 ]ตัวอย่างเช่น ถ้าเป็นวงแหวนพหุนามเหนือฟิลด์แล้วเป็นพีชคณิตภายนอกเหนือบนตัวสร้างในยิ่งไปกว่านั้นเป็นวงแหวนพหุนามนี่เป็นตัวอย่างของ ความเป็นคู่ ของKoszul
  • จากคุณสมบัติทั่วไปของฟังก์ชันอนุพันธ์ มีลำดับที่แน่นอน พื้นฐานสองลำดับ สำหรับ[ 8 ]ประการแรกลำดับที่แน่นอนสั้น ๆของ โมดูล เหนี่ยวนำให้เกิดลำดับที่แน่นอนยาวในรูปแบบ
สำหรับโมดูล ใดๆ นอกจากนี้ ลำดับที่แน่นอนสั้นๆยังเหนี่ยวนำให้เกิดลำดับที่แน่นอนยาวๆ ในรูปแบบ
สำหรับโมดูล ใด ๆ

ส่วนขยายและส่วนต่อขยาย

ความเท่าเทียมกันของส่วนขยาย

กลุ่ม เหล่านี้ได้ชื่อมาจากความสัมพันธ์กับส่วนขยายของโมดูล เมื่อกำหนดโมดูล A และ B แล้ว ส่วนขยายของAโดยBคือลำดับที่แน่นอนสั้นๆ ของโมดูล A และ B

ส่วนขยายสองส่วน

กล่าวกันว่ามีความสมมูลกัน (ในฐานะส่วนขยายของโดย) หากมีแผนภาพการสลับที่ :

โปรดสังเกตว่าทฤษฎีบทห้าประการบ่งชี้ว่าลูกศรตรงกลางเป็นไอโซมอร์ฟิซึม การขยายของโดยเรียกว่าแยกส่วนหากเทียบเท่ากับการขยายที่ไม่สำคัญ

มีการจับคู่แบบหนึ่งต่อหนึ่งระหว่างคลาสสมมูลของส่วนขยายของโดยและองค์ประกอบของ[ 11 ] สามารถทำให้แม่นยำได้ดังต่อไปนี้

การพิสูจน์

กำหนดลำดับที่สั้นและแม่นยำ

โดยที่เป็นเชิงโปรเจกทีฟ การนำไปใช้จะให้ลำดับที่แน่นอนยาว

กำหนดให้เลือกที่ทำให้ พิจารณาการผลักดันของตามซึ่งกำหนดโดยโคเคอร์เนลของแผนที่

กำหนดให้เป็นวัตถุแบบผลักออกนี้ ซึ่งจะได้แผนภาพการสลับตำแหน่งดังนี้:

ในที่นี้เกิดจากการสร้างแผนที่แถวล่างสุดเป็นส่วนขยายของโดยซึ่งแสดงด้วยและแผนที่เชื่อมต่อทำให้มั่นใจได้ว่า ซึ่งพิสูจน์ถึงความเป็นฟังก์ชันทั่วถึง

เพื่อแสดงให้เห็นถึงความชัดเจนบนชั้นสมมูล สมมติว่าเป็นการยกขึ้นอีกครั้งของแล้วจะมีอยู่เช่นนั้นถ้าเป็นการผลักออกของและแล้วจะเกิดไอโซมอร์ฟิซึม ทำให้ส่วนขยายทั้งสองสมมูลกัน

ในทางกลับกัน หากมีการขยายเพิ่มเติม

,

คุณสมบัติการยกทำให้แผนที่พอดีกับแผนภาพ

นี่คือผลลัพธ์ของการกระจายของ และซึ่งแสดงให้เห็นว่าแผนที่นี้เป็นฟังก์ชันหนึ่งต่อหนึ่ง

ดังนั้น เซตของชั้นสมมูลของการขยายของโดย จึงมีลักษณะสมมาตรโดยธรรมชาติกับ

ส่วนขยายที่ไม่สำคัญนั้นสอดคล้องกับองค์ประกอบศูนย์ของ

ผลรวมของส่วนขยายของแบร์

ผลรวมของแบร์เป็นการอธิบายโครงสร้างกลุ่มอาเบเลียนบนอย่างชัดเจนโดยมองว่าเป็นเซตของชั้นสมมูลของการขยายของโดย[ 12 ] กล่าวคือ เมื่อกำหนดการขยายสองแบบ

และ

เริ่มจากการดึงกลับครั้งแรก

จากนั้นสร้างโมดูลผลหาร

ผลรวมแบร์ของและคือส่วนขยาย

โดยที่แผนที่แรกคือและแผนที่ที่สองคือ

เมื่อพิจารณาถึงความเท่าเทียมกันของส่วนขยาย ผลรวมของแบร์จะเป็นแบบสลับที่ได้ และมีส่วนขยายที่ไม่สำคัญเป็นองค์ประกอบเอกลักษณ์ ส่วนลบของส่วนขยายคือส่วนขยายที่เกี่ยวข้องกับโมดูลเดียวกันแต่มีการแทนที่โฮโมมอร์ฟิซึมด้วยค่าลบของมัน

การสร้าง Ext ในหมวดหมู่อาเบเลียน

โนบุโอ โยเนดะได้นิยามกลุ่มอาเบเลียนไว้ดังนี้เอ็นซี( A , B ) สำหรับวัตถุAและBในหมวดหมู่อาเบเลียนC ใดๆ ; สิ่งนี้สอดคล้องกับคำจำกัดความในแง่ของการแก้ปัญหาหากCมีโปรเจคทีฟเพียงพอหรือมีอินเจกทีฟเพียงพอก่อนอื่น Ext0 องศาเซลเซียส( A , B ) = Hom C ( A , B ). Next, Ext1 ซี( A , B ) คือเซตของชั้นสมมูลของส่วนขยายของAโดยBซึ่งก่อตัวเป็นกลุ่มอาเบเลียนภายใต้ผลรวมของแบร์ ​​สุดท้าย กลุ่ม Ext ที่สูงกว่า Extเอ็นซี( A , B ) ถูกกำหนดให้เป็นชั้นสมมูลของส่วนขยาย nซึ่งเป็นลำดับที่แน่นอน

ภายใต้ความสัมพันธ์สมมูลที่สร้างขึ้นโดยความสัมพันธ์ที่ระบุส่วนขยายสองส่วน

ถ้ามีแผนที่สำหรับทุกmใน {1, 2, ..., n } ที่ทำให้ทุกกำลังสองที่ได้สลับกันได้นั่น คือ ถ้ามีแผนที่ลูกโซ่ซึ่งเป็นเอกลักษณ์บนAและB

ผลรวมแบร์ของ ส่วนขยาย n สองส่วน ดังข้างต้นเกิดขึ้นจากการให้เป็นการดึงกลับของและเหนือAและเป็นการผลักออกของและใต้B [ 13 ] จาก นั้นผลรวมแบร์ของส่วนขยายคือ

หมวดหมู่ที่ได้มาและผลิตภัณฑ์ของโยเนดะ

ประเด็นสำคัญคือกลุ่ม Ext ในหมวดหมู่อาเบเลียนCสามารถมองได้ว่าเป็นเซตของมอร์ฟิซึมในหมวดหมู่ที่เกี่ยวข้องกับCซึ่งก็คือหมวดหมู่ที่ได้มาD ( C ) [ 14 ]วัตถุของหมวดหมู่ที่ได้มาคือคอมเพล็กซ์ของวัตถุในCโดยเฉพาะอย่างยิ่ง มี

โดยที่วัตถุของCถูกมองว่าเป็นคอมเพล็กซ์ที่มีความเข้มข้นในระดับศูนย์ และ [ i ] หมายถึงการเลื่อนคอมเพล็กซ์ ไปทางซ้าย iขั้น จากการตีความนี้ มีแผนที่เชิงเส้นคู่ซึ่งบางครั้งเรียกว่าผลคูณโยเนดะ :

ซึ่งก็คือการประกอบกันของมอร์ฟิซึมในหมวดหมู่ที่ได้มานั่นเอง

ผลิตภัณฑ์โยเนดะสามารถอธิบายได้ในแง่พื้นฐานยิ่งกว่านั้น สำหรับi = j = 0 ผลิตภัณฑ์นี้คือการประกอบกันของแผนที่ในหมวดหมู่Cโดยทั่วไป ผลิตภัณฑ์นี้สามารถกำหนดได้โดยการเชื่อมต่อส่วนขยายโยเนดะสองส่วนขยายเข้าด้วยกัน

อีกทางเลือกหนึ่ง ผลิตภัณฑ์โยเนดะสามารถนิยามได้ในแง่ของการแก้ปัญหา (ซึ่งใกล้เคียงกับนิยามของหมวดหมู่ที่ได้มา) ตัวอย่างเช่น ให้Rเป็นริงที่มีโมดูลR คือ A , B , Cและให้P , QและTเป็นการแก้ปัญหาเชิงโปรเจคทีฟของA , B , Cจากนั้น Extไออาร์( A , B ) สามารถระบุได้กับกลุ่มของ คลาส โฮโมโทปีของโซ่ของแผนที่โซ่PQ [ i ] ผลคูณโยเนดะกำหนดโดยการประกอบแผนที่โซ่:

ไม่ว่าจะตีความอย่างไรก็ตาม ผลคูณโยเนดะก็มีคุณสมบัติการสลับที่ได้ ดังนั้น จึงเป็นวงแหวนแบบมีระดับสำหรับโมดูลR ใดๆ Aตัวอย่างเช่น สิ่งนี้ทำให้เกิดโครงสร้างวงแหวนบนโคฮอโมโลยีของกลุ่มเนื่องจากสามารถมองได้ว่าเป็นนอกจากนี้ ด้วยคุณสมบัติการสลับที่ของผลคูณโยเนดะ: สำหรับโมดูลR ใดๆ AและBจึงเป็นโมดูลเหนือ

กรณีพิเศษที่สำคัญ

โดยที่เป็นกลุ่มเป็นการแทนของบนจำนวนเต็ม และเป็นวงแหวนกลุ่มของ
  • สำหรับพีชคณิต เหนือฟิลด์และไบโมดูล โคฮอโมโล ยีของฮอคชิลด์ถูกนิยามโดย
  • สำหรับชีฟของโมดูลบนปริภูมิวงแหวนการใช้ฟังก์ชันอนุพันธ์ด้านขวาของชีฟ Homซึ่งเป็นHom ภายในในหมวดหมู่ของโมดูล จะให้ชีฟ Ext [ 15 ] ชีฟเหล่านี้เกี่ยวข้องกับกลุ่ม Ext ทั่วโลกผ่าน ลำดับสเปกตรัม Ext จากท้องถิ่นสู่ทั่วโลก

ดูเพิ่มเติม

หมายเหตุ

  1. แบร์, ไรน์โฮลด์ (1934) "เออร์ไวเทอรุง ฟอน กรุ๊ปเปน และไอเรน ไอโซมอร์ฟิสเมน" คณิตศาสตร์ ไซท์ชริฟท์ . 38 (1): 375– 416. ดอย : 10.1007/ BF01170643 ซบีแอล 0009.01101 .
  2. ^ Eilenberg, Samuel ; MacLane, Saunders (1942). "Group extensions and homology". Annals of Mathematics . 43 (4): 757– 931. doi : 10.2307/1968966 . JSTOR 1968966 . MR 0007108 .  
  3. คาร์ตัน, อองรี; ไอเลนเบิร์ก, ซามูเอล (1999) [1956] พีชคณิตคล้ายคลึงกัน . สำนักพิมพ์มหาวิทยาลัยพรินซ์ตัน. ไอเอสบีเอ็น 0-691-04991-2MR 0575792 ​
  4. ^ Weibel (1994), ส่วนที่ 2.4 และ 2.5 และทฤษฎีบท 2.7.6
  5. ^ไวเบล (1994), บทที่ 2 และ 3
  6. ไวไบล์ (1994), บทแทรก 3.3.1.
  7. ไวเบล (1994) , ตอนที่ 4.5.
  8. ไวเบล (1994), คำจำกัดความ 2.1.1
  9. ไวเบล (1994), ข้อเสนอ 3.3.4
  10. ไวเบล (1994), ข้อเสนอ 3.3.10.
  11. ไวเบล (1994) , ทฤษฎีบท 3.4.3.
  12. ^ไวเบล (1994) , บทสรุป 3.4.5.
  13. ^ Weibel (1994), Vists 3.4.6 .มีการแก้ไขเล็กน้อยในส่วนแก้ไขข้อผิดพลาด
  14. ^ Weibel (1994), ส่วนที่ 10.4 และ 10.7; Gelfand & Manin (2003), บทที่ III
  15. ^ Hartshorne, Robin (1977), เรขาคณิตเชิงพีชคณิต , ตำราระดับบัณฑิตศึกษาทางคณิตศาสตร์ , เล่มที่ 52, นิวยอร์ก: Springer-Verlag, ISBN 978-0-387-90244-9, MR  0463157§III.6
  16. โชดิน (1980), สัญกรณ์ 14.
  17. อัฟรามอฟ (2010), ส่วน 10.2.
ดึงข้อมูลมาจาก " https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Ext_functor&oldid=1356239162 "

สรุปเนื้อหา

ข้อมูลสำคัญจากบทความ

ข้อมูลสำคัญเกี่ยวกับ ฟังก์ชันภายนอก

ในทางคณิตศาสตร์ฟังก์ชันExtคือฟังก์ชันอนุพันธ์ของฟังก์ชัน Homเช่นเดียวกับฟังก์ชัน Tor Ext เป็นหนึ่งในแนวคิดหลักของพีชคณิตเชิงโฮโมโลยีซึ่งใช้ แนวคิดจาก โทโพโลยีเชิงพีชคณิต...

คำนิยาม

ให้เป็นริง และให้เป็น หมวดหมู่ ของโมดูลเหนือ(เราอาจตีความได้ว่าหมายถึงโมดูลซ้าย หรือโมดูลขวา) สำหรับโมดูล ที่กำหนด ไว้ ให้สำหรับใน(ในที่นี้คือกลุ่มอาเบเลียนของแผนที่เชิงเส้น จากไปยัง; นี่คือโมดูล ถ้าเป็น แบบสลับที่ได้ ) นี่คือ ฟังก์ชันที่แน่นอนทางซ้าย...

คุณสมบัติของ Ext

ต่อไปนี้เป็นคุณสมบัติพื้นฐานและการคำนวณของกลุ่ม บางส่วน [ 5 ] เอ็กซ์ที {\displaystyle \operatorname {Ext} }

ความเท่าเทียมกันของส่วนขยาย

กลุ่ม เหล่านี้ได้ชื่อมาจากความสัมพันธ์กับส่วนขยายของโมดูล เมื่อกำหนดโมดูล A และ B แล้ว ส่วน ขยายของ A โดย B คือลำดับที่แน่นอนสั้นๆ ของโมดูล A และ B Ext {\displaystyle \operatorname {Ext} } R {\displaystyle R} A {\displaystyle A} B {\displaystyle B} R...