กลับไปหน้าบทความ

อ่าน 14 นาที

ไม่มีชื่อบทความ

ใน ทางคณิตศาสตร์ โดยเฉพาะอย่างยิ่งใน พีชคณิตนามธรรม ทฤษฎีบทไอโซมอร์ฟิซึม ( หรือที่รู้จักกันในชื่อ ทฤษฎีบทไอโซมอร์ฟิซึมของโนเธอร์ ) เป็น ทฤษฎีบท ที่อธิบายความสัมพันธ์ระหว่าง ผลหาร..

ทฤษฎีบทไอโซมอร์ฟิซึม

ในทางคณิตศาสตร์โดยเฉพาะอย่างยิ่งในพีชคณิตนามธรรมทฤษฎีบทไอโซมอร์ฟิซึม ( หรือที่รู้จักกันในชื่อทฤษฎีบทไอโซมอร์ฟิซึมของโนเธอร์ ) เป็นทฤษฎีบทที่อธิบายความสัมพันธ์ระหว่างผลหารโฮโมมอร์ฟิซึมและซับออบเจกต์มีทฤษฎีบทในรูปแบบต่างๆ สำหรับกลุ่มวงแหวนปริภูมิเวกเตอร์โมดูลพีชคณิตลีและโครงสร้างพีชคณิตอื่น ๆ ในพีชคณิตสากลทฤษฎีบทไอโซมอร์ฟิซึมสามารถขยายไปสู่บริบทของพีชคณิตและความสอดคล้องได้

ประวัติศาสตร์

ทฤษฎีบทไอโซมอร์ฟิซึมได้รับการกำหนดขึ้นในรูปแบบทั่วไปสำหรับโฮโมมอร์ฟิซึมของโมดูลโดยEmmy Noetherในบทความของเธอเรื่อง Abstrakter Aufbau der Idealtheorie in algebraischen Zahl- und Funktionenkörpernซึ่งตีพิมพ์ในปี 1927 ในMathematische Annalenสามปีต่อมาBL van der Waerdenได้ตีพิมพ์Moderne Algebra ซึ่งเป็นตำรา พีชคณิตนามธรรมยุคแรกที่มีอิทธิพลและช่วยกำหนดมาตรฐานการจัดการโครงสร้างของกลุ่มวงแหวนและฟิลด์ซึ่งทฤษฎีบทเหล่านี้ปรากฏอย่างเด่นชัด[ 1 ] [ 2 ]

กลุ่ม

เราจะนำเสนอทฤษฎีบทไอโซมอร์ฟิซึมของกลุ่มต่างๆก่อน

ทฤษฎีบท A (กลุ่ม)

แผนภาพของทฤษฎีบทพื้นฐานเกี่ยวกับโฮโมมอร์ฟิซึม

อนุญาตจี{\displaystyle G}และชม{\displaystyle H}เป็นกลุ่ม และปล่อยให้เอฟ:จีชม{\displaystyle f:G\rightarrow H}เป็นโฮโมมอร์ฟิซึมดังนั้น:

  1. แก่นของเอฟ{\displaystyle f}เป็นกลุ่มย่อยปกติของจี{\displaystyle G},
  2. ภาพของเอฟ{\displaystyle f}เป็นกลุ่มย่อยของชม{\displaystyle H}, และ
  3. ภาพของเอฟ{\displaystyle f}มีโครงสร้างสมมาตรกับกลุ่มผลหารจี/เคอร์เอฟ{\displaystyle G/\ker f}.

โดยเฉพาะอย่างยิ่ง ถ้าเอฟ{\displaystyle f}เป็นฟังก์ชันทั่วถึงแล้วชม{\displaystyle H}มีโครงสร้างเหมือนกับจี/เคอร์เอฟ{\displaystyle G/\ker f}.

ทฤษฎีบทนี้มักเรียกว่า ทฤษฎีบทไอโซมอร์ฟิ ซึมแรก

ทฤษฎีบท B (กลุ่ม)

แผนภาพสำหรับทฤษฎีบท B4 กลุ่มผลหารทั้งสองกลุ่ม (เส้นประ) เป็นกลุ่มสมมาตรกัน

อนุญาตจี{\displaystyle G}เป็นกลุ่ม ปล่อยให้เอส{\displaystyle S}เป็นกลุ่มย่อยของจี{\displaystyle G}และปล่อยให้เอ็น{\displaystyle N}เป็นกลุ่มย่อยปกติของจี{\displaystyle G}จากนั้นจึงเป็นดังต่อไปนี้:

  1. ผลิตภัณฑ์เอสเอ็น{\displaystyle SN}เป็นกลุ่มย่อยของจี{\displaystyle G},
  2. กลุ่มย่อยเอ็น{\displaystyle N}เป็นกลุ่มย่อยปกติของเอสเอ็น{\displaystyle SN},
  3. ทางแยกเอสเอ็น{\displaystyle S\cap N}เป็นกลุ่มย่อยปกติของเอส{\displaystyle S}, และ
  4. กลุ่มผลหาร(เอสเอ็น)/เอ็น{\displaystyle (SN)/N}และเอส/(เอสเอ็น){\displaystyle S/(S\cap N)}มีโครงสร้างเหมือนกัน

ในทางเทคนิคแล้ว ไม่จำเป็นต้องทำเช่นนั้นเอ็น{\displaystyle N}เป็นกลุ่มย่อยปกติ ตราบใดที่เอส{\displaystyle S}เป็นกลุ่มย่อยของตัวปรับมาตรฐานของเอ็น{\displaystyle N}ในจี{\displaystyle G}ในกรณีนี้เอ็น{\displaystyle N}ไม่ใช่กลุ่มย่อยปกติของจี{\displaystyle G}, แต่เอ็น{\displaystyle N}ยังคงเป็นกลุ่มย่อยปกติของผลิตภัณฑ์เอสเอ็น{\displaystyle SN}.

ทฤษฎีบทนี้บางครั้งเรียกว่าทฤษฎีบทไอโซมอร์ฟิซึมที่สอง[ 3 ]ทฤษฎีบทเพชร[ 4 ]หรือทฤษฎีบทสี่เหลี่ยมด้านขนาน[ 5 ]

การประยุกต์ใช้ทฤษฎีบทไอโซมอร์ฟิซึมที่สองระบุกลุ่มเชิงเส้นเชิงโปรเจกทีฟ : ตัวอย่างเช่น กลุ่มบนเส้นโปรเจกทีฟเชิงซ้อนเริ่มต้นด้วยการตั้งค่าจี=จีแอล2(ซี){\displaystyle G=\operatorname {GL} _{2}(\mathbb {C} )}กลุ่มของเมทริกซ์เชิงซ้อน 2 × 2 ที่ผกผันได้เอส=ส.ล.2(ซี){\displaystyle S=\operatorname {SL} _{2}(\mathbb {C} )}กลุ่มย่อยของ เมทริก ซ์ดีเทอร์มิแนนต์ 1 และเอ็น{\displaystyle N}กลุ่มย่อยปกติของเมทริกซ์สเกลาร์ซี×ฉัน={(เอ00เอ):เอซี×}{\displaystyle \mathbb {C} ^{\times }\!I=\left\{\left({\begin{smallmatrix}a&0\\0&a\end{smallmatrix}}\right):a\in \mathbb {C} ^{\times }\right\}}เรามีเอสเอ็น={±ฉัน}{\displaystyle S\cap N=\{\pm I\}}, ที่ไหนฉัน{\displaystyle I}คือเมทริกซ์เอกลักษณ์และเอสเอ็น=จีแอล2(ซี){\displaystyle SN=\operatorname {GL} _{2}(\mathbb {C} )}จากนั้นทฤษฎีบทไอโซมอร์ฟิซึมข้อที่สองกล่าวว่า:

พีจีแอล2(ซี):=จีแอล2(ซี)/(ซี×ฉัน)ส.ล.2(ซี)/{±ฉัน}=:พีเอสแอล2(ซี){\displaystyle \operatorname {PGL} _{2}(\mathbb {C} ):=\operatorname {GL} _{2}\left(\mathbb {C} )/(\mathbb {C} ^{\times }\!I\right)\cong \operatorname {SL} _{2}(\mathbb {C} )/\{\pm I\}=:\operatorname {PSL} _{2}(\mathbb {C} )}

ทฤษฎีบท C (กลุ่ม)

อนุญาตจี{\displaystyle G}เป็นกลุ่ม และเอ็น{\displaystyle N}กลุ่มย่อยปกติของจี{\displaystyle G}. แล้ว

  1. ถ้าเค{\displaystyle K}เป็นกลุ่มย่อยของจี{\displaystyle G}โดยที่เอ็นเคจี{\displaystyle N\subseteq K\subseteq G}, แล้วจี/เอ็น{\displaystyle G/N}มีกลุ่มย่อยที่สมมาตรกับเค/เอ็น{\displaystyle K/N}.
  2. ทุกกลุ่มย่อยของจี/เอ็น{\displaystyle G/N}อยู่ในรูปแบบเค/เอ็น{\displaystyle K/N}สำหรับกลุ่มย่อยบางกลุ่มเค{\displaystyle K}ของจี{\displaystyle G}โดยที่เอ็นเคจี{\displaystyle N\subseteq K\subseteq G}.
  3. ถ้าเค{\displaystyle K}เป็นกลุ่มย่อยปกติของจี{\displaystyle G}โดยที่เอ็นเคจี{\displaystyle N\subseteq K\subseteq G}, แล้วจี/เอ็น{\displaystyle G/N}มีกลุ่มย่อยปกติที่สมมาตรกับเค/เอ็น{\displaystyle K/N}.
  4. ทุกกลุ่มย่อยปกติของจี/เอ็น{\displaystyle G/N}อยู่ในรูปแบบเค/เอ็น{\displaystyle K/N}สำหรับกลุ่มย่อยปกติบางกลุ่มเค{\displaystyle K}ของจี{\displaystyle G}โดยที่เอ็นเคจี{\displaystyle N\subseteq K\subseteq G}.
  5. ถ้าเค{\displaystyle K}เป็นกลุ่มย่อยปกติของจี{\displaystyle G}โดยที่เอ็นเคจี{\displaystyle N\subseteq K\subseteq G}จากนั้นกลุ่มผลหาร(จี/เอ็น)/(เค/เอ็น){\displaystyle (G/N)/(K/N)}มีโครงสร้างเหมือนกับจี/เค{\displaystyle G/K}.

ข้อความสุดท้ายบางครั้งเรียกว่าทฤษฎีบทไอโซมอร์ฟิซึมที่สาม ส่วนข้อความสี่ข้อแรกมักจะรวมอยู่ในทฤษฎีบท D ด้านล่าง และเรียกว่าทฤษฎีบทแลตติส ทฤษฎีบทความสอดคล้องหรือทฤษฎีบทไอโซมอร์ฟิซึมที่สี่

ทฤษฎีบท D (กลุ่ม)

อนุญาตจี{\displaystyle G}เป็นกลุ่ม และเอ็น{\displaystyle N}กลุ่มย่อยปกติของจี{\displaystyle G}โฮโมมอร์ฟิซึมการฉายภาพแบบแคนอนิกจีจี/เอ็น{\displaystyle G\rightarrow G/N}กำหนดการจับคู่แบบหนึ่งต่อหนึ่งระหว่างเซตของกลุ่มย่อยของจี{\displaystyle G}ประกอบด้วยเอ็น{\displaystyle N}และเซตของกลุ่มย่อย (ทั้งหมดของ)จี/เอ็น{\displaystyle G/N}ภายใต้ความสัมพันธ์นี้ กลุ่มย่อยปกติจะสอดคล้องกับกลุ่มย่อยปกติ

ทฤษฎีบทนี้บางครั้งเรียกว่าทฤษฎีบทความสอดคล้องทฤษฎีบทแลตทิซและทฤษฎีบทไอโซมอร์ฟิซึมที่สี่

ทฤษฎีบทZassenhaus (หรือที่รู้จักกันในชื่อทฤษฎีบทผีเสื้อ) บางครั้งเรียกว่าทฤษฎีบทไอโซมอร์ฟิซึมที่สี่[ 6 ]

การอภิปราย

ทฤษฎีบทไอโซมอร์ฟิซึมข้อแรกสามารถแสดงได้ใน ภาษา ทฤษฎีหมวดหมู่โดยกล่าวว่าหมวดหมู่ของกลุ่มสามารถแยกตัวประกอบได้ (แบบปกติ เอพิมอร์ฟิซึม และแบบโมโนมอร์ฟิซึม) กล่าวอีกนัยหนึ่งเอพิมอร์ฟิซึมแบบปกติและโมโนมอร์ฟิซึมก่อให้เกิดระบบการแยกตัวประกอบสำหรับหมวดหมู่สิ่งนี้แสดงให้เห็นในแผนภาพการสลับตำแหน่งในส่วนขอบ ซึ่งแสดงวัตถุและมอร์ฟิซึมที่มีการดำรงอยู่ซึ่งสามารถอนุมานได้จากมอร์ฟิซึมเอฟ:จีชม{\displaystyle f:G\rightarrow H}แผนภาพแสดงให้เห็นว่ามอร์ฟิซึมทุกตัวในหมวดหมู่ของกลุ่มมีเคอร์เนล ในความหมายเชิงทฤษฎีของหมวดหมู่ มอร์ฟิซึม fใดๆ สามารถแยกตัวประกอบได้เป็นไอπ{\displaystyle \iota \circ \pi }โดยที่ιคือโมโนมอร์ฟิซึม และπคือเอพิโมร์ฟิซึม (ในหมวดหมู่โคนอร์มัลเอพิโมร์ฟิซึมทั้งหมดเป็นนอร์มัล) สิ่งนี้แสดงในแผนภาพด้วยวัตถุเคอร์เอฟ{\displaystyle \ker f}และโมโนมอร์ฟิซึมκ:เคอร์เอฟจี{\displaystyle \kappa :\ker f\rightarrow G} (เคอร์เนลเป็นโมโนมอร์ฟิซึมเสมอ) ซึ่งทำให้ลำดับที่แน่นอนสั้นๆที่วิ่งจากด้านล่างซ้ายไปยังด้านบนขวาของแผนภาพสมบูรณ์ การใช้ ข้อกำหนด ลำดับที่แน่นอนช่วยให้เราไม่ต้องวาดมอร์ฟิซึมศูนย์จากเคอร์เอฟ{\displaystyle \ker f}ถึงชม{\displaystyle H}และจี/เคอร์เอฟ{\displaystyle G/\ker f}.

ถ้าลำดับนั้นแยกออกทางขวา (กล่าวคือ มีมอร์ฟิซึมσที่แมป)จี/เคอร์เอฟ{\displaystyle G/\operatorname {ker} f}(ไปยัง ภาพ πก่อนหน้าของตัวมันเอง) แล้วGคือผลคูณกึ่งตรงของกลุ่มย่อยปกติฉันκ{\displaystyle \operatorname {im} \kappa }และกลุ่มย่อยฉันσ{\displaystyle \operatorname {im} \sigma }ถ้ามันถูกแบ่งทางซ้าย (เช่น มีอยู่บางส่วน)ρ:จีเคอร์เอฟ{\displaystyle \rho :G\rightarrow \operatorname {ker} f}โดยที่ρκ=รหัสเคอร์เอฟ{\displaystyle \rho \circ \kappa =\operatorname {id} _{{\text{ker}}f}}) ดังนั้นจึงต้องมีการแบ่งทางขวาด้วย และฉันκ×ฉันσ{\displaystyle \operatorname {im} \kappa \times \operatorname {im} \sigma }เป็นการ แยกส่วน ผลคูณโดยตรงของGโดยทั่วไป การมีอยู่ของการแยกทางขวาไม่ได้หมายความถึงการมีอยู่ของการแยกทางซ้าย แต่ในหมวดหมู่แบบอาเบล (เช่นหมวดหมู่ของกลุ่มอาเบล ) การแยกทางซ้ายและการแยกทางขวาจะเทียบเท่ากันโดยทฤษฎีบทการแยกและการแยกทางขวาเพียงพอที่จะสร้างการแยกส่วนผลรวมโดยตรงฉันκฉันσ{\displaystyle \operatorname {im} \kappa \oplus \operatorname {im} \sigma }ในหมวดหมู่แบบอาเบเลียน โมโนมอร์ฟิซึมทั้งหมดก็เป็นแบบปกติด้วย และแผนภาพอาจขยายได้ด้วยลำดับที่แน่นอนสั้นๆ ชุดที่สอง0จี/เคอร์เอฟชมโคเกอร์เอฟ0{\displaystyle 0\rightarrow G/\operatorname {ker} f\rightarrow H\rightarrow \operatorname {coker} f\rightarrow 0}.

ในทฤษฎีบทไอโซมอร์ฟิซึมข้อที่สอง ผลคูณSNคือการเชื่อมต่อของSและNในแลตทิซของกลุ่มย่อยของGในขณะที่จุดตัดS Nคือจุดร่วม 

ทฤษฎีบทไอโซมอร์ฟิซึมที่สามได้รับการขยายความโดยบทพิสูจน์ย่อยทั้งเก้าข้อไปสู่หมวดหมู่แบบอาเบเลียนและแผนที่ทั่วไประหว่างวัตถุต่างๆ

หมายเหตุเกี่ยวกับตัวเลขและชื่อ

ด้านล่างนี้เราได้นำเสนอทฤษฎีบทสี่ข้อ ซึ่งมีชื่อกำกับว่า A, B, C และ D โดยทั่วไปมักมีการกำหนดหมายเลขทฤษฎีบทเหล่านี้ว่า "ทฤษฎีบทไอโซมอร์ฟิซึมข้อแรก", "ข้อที่สอง..." เป็นต้น อย่างไรก็ตาม ยังไม่มีข้อตกลงที่เป็นสากลเกี่ยวกับการกำหนดหมายเลข ในที่นี้เราได้ยกตัวอย่างทฤษฎีบทไอโซมอร์ฟิซึมของกลุ่มที่ปรากฏในเอกสารทางวิชาการ โปรดสังเกตว่าทฤษฎีบทเหล่านี้มีทฤษฎีบทที่คล้ายคลึงกันสำหรับวงแหวนและโมดูล

การเปรียบเทียบชื่อของทฤษฎีบทไอโซมอร์ฟิซึมของกลุ่ม
ความคิดเห็นผู้เขียนทฤษฎีบท Aทฤษฎีบท บีทฤษฎีบท C
ไม่มีทฤษฎีบท "ที่สาม"เจคอบสัน[ 7 ]ทฤษฎีบทพื้นฐานของโฮโมมอร์ฟิซึม( ทฤษฎีบทไอโซมอร์ฟิซึมที่สอง )"มักถูกเรียกว่าทฤษฎีบทไอโซมอร์ฟิซึมแรก"
ฟาน เดอร์ วาร์เดน[ 8 ] Durbin [ 10 ]ทฤษฎีบทพื้นฐานของโฮโมมอร์ฟิซึมทฤษฎีบทไอโซมอร์ฟิซึมแรกทฤษฎีบทไอโซมอร์ฟิซึมที่สอง
แนปป์[ 11 ]( ไม่มีชื่อ )ทฤษฎีบทไอโซมอร์ฟิซึมที่สองทฤษฎีบทไอโซมอร์ฟิซึมแรก
กริลเล็ต[ 12 ]ทฤษฎีบทโฮโมมอร์ฟิซึมทฤษฎีบทไอโซมอร์ฟิซึมที่สองทฤษฎีบทไอโซมอร์ฟิซึมแรก
ทฤษฎีบทสามข้อ( แบบแผนอื่นๆต่อตะแกรง )ทฤษฎีบทไอโซมอร์ฟิซึมแรกทฤษฎีบทไอโซมอร์ฟิซึมที่สามทฤษฎีบทไอโซมอร์ฟิซึมที่สอง
ร็อตแมน[ 13 ]ทฤษฎีบทไอโซมอร์ฟิซึมแรกทฤษฎีบทไอโซมอร์ฟิซึมที่สองทฤษฎีบทไอโซมอร์ฟิซึมที่สาม
เฟรเลห์[ 14 ]ทฤษฎีบทโฮโมมอร์ฟิซึมพื้นฐาน หรือ ทฤษฎีบทไอโซมอร์ฟิซึมแรกทฤษฎีบทไอโซมอร์ฟิซึมที่สองทฤษฎีบทไอโซมอร์ฟิซึมที่สาม
ดัมมิตและฟุต[ 15 ]ทฤษฎีบทไอโซมอร์ฟิซึมแรกทฤษฎีบทไอโซมอร์ฟิซึมที่สองหรือทฤษฎีบทไอโซมอร์ฟิซึมของเพชรทฤษฎีบทไอโซมอร์ฟิซึมที่สาม
ไม่มีการกำหนดหมายเลขมิลน์[ 3 ]ทฤษฎีบทโฮโมมอร์ฟิซึมทฤษฎีบทไอโซมอร์ฟิซึมทฤษฎีบทการสอดคล้องกัน
สกอตต์[ 16 ]ทฤษฎีบทโฮโมมอร์ฟิซึมทฤษฎีบทไอโซมอร์ฟิซึมทฤษฎีนักศึกษาปีหนึ่ง

โดยทั่วไปแล้ว การรวมทฤษฎีบท D ซึ่งมักรู้จักกันในชื่อทฤษฎีบทแลตติสหรือทฤษฎีบทการจับคู่ เข้าไว้ในกลุ่มทฤษฎีบทไอโซมอร์ฟิซึมนั้นค่อนข้างไม่บ่อยนัก แต่หากรวมไว้ด้วยแล้ว มักจะเป็นทฤษฎีบทสุดท้าย

แหวน

ข้อความของทฤษฎีบทสำหรับริงนั้นคล้ายคลึงกัน โดยที่แนวคิดของกลุ่มย่อยปกติถูกแทนที่ด้วยแนวคิดของอุดมคติสองด้านข้อความทั้งหมดเป็นจริงไม่ว่าริงที่เกี่ยวข้องจะถือว่ามีเอกลักษณ์การคูณ โดยที่โฮโมมอร์ฟิซึมรักษาเอกลักษณ์นั้นไว้ หรือแม้ว่าริงจะไม่ถือว่ามีเอกลักษณ์ก็ตาม

ทฤษฎีบท A (วงแหวน)

อนุญาตอาร์{\displaystyle R}และเอส{\displaystyle S}เป็นแหวน และปล่อยให้φ:อาร์เอส{\displaystyle \varphi :R\rightarrow S}เป็นโฮโมมอร์ฟิซึมของริงดังนั้น:

  1. แก่นของφ{\displaystyle \varphi }เป็นอุดมคติสองด้านของอาร์{\displaystyle R},
  2. ภาพของφ{\displaystyle \varphi }เป็นวงแหวนย่อยของเอส{\displaystyle S}, และ
  3. ภาพของφ{\displaystyle \varphi }มีโครงสร้างเหมือนกับวงแหวนผลหารอาร์/เคอร์φ{\displaystyle R/\ker \varphi }.

โดยเฉพาะอย่างยิ่ง ถ้าφ{\displaystyle \varphi }เป็นฟังก์ชันทั่วถึงแล้วเอส{\displaystyle S}มีโครงสร้างเหมือนกับอาร์/เคอร์φ{\displaystyle R/\ker \varphi }[ 17 ]

ทฤษฎีบท B (วงแหวน)

อนุญาตอาร์{\displaystyle R}เป็นแหวน ให้เอส{\displaystyle S}เป็นซับริงของอาร์{\displaystyle R}และปล่อยให้ฉัน{\displaystyle I}เป็นอุดมคติสองด้านของอาร์{\displaystyle R}. แล้ว:

  1. ผลรวมเอส+ฉัน={+ฉันเอส,ฉันฉัน}{\displaystyle S+I=\{s+i\mid s\in S,i\in I\}}เป็นวงแหวนย่อยของอาร์{\displaystyle R},
  2. ทางแยกเอสฉัน{\displaystyle S\cap I}เป็นอุดมคติสองด้านของเอส{\displaystyle S}, และ
  3. วงแหวนผลหาร(เอส+ฉัน)/ฉัน{\displaystyle (S+I)/I}และเอส/(เอสฉัน){\displaystyle S/(S\cap I)}มีโครงสร้างเหมือนกัน

ทฤษฎีบท C (วงแหวน)

อนุญาตอาร์{\displaystyle R}เป็นแหวน และฉัน{\displaystyle I}อุดมคติสองด้านของอาร์{\displaystyle R}. แล้ว

  1. ถ้าเอ{\displaystyle A}เป็นวงแหวนย่อยของอาร์{\displaystyle R}โดยที่ฉันเออาร์{\displaystyle I\subseteq A\subseteq R}, แล้วเอ/ฉัน{\displaystyle A/I}เป็นวงแหวนย่อยของอาร์/ฉัน{\displaystyle R/I}.
  2. ทุกวงแหวนย่อยของอาร์/ฉัน{\displaystyle R/I}อยู่ในรูปแบบเอ/ฉัน{\displaystyle A/I}สำหรับซับริงบางอันเอ{\displaystyle A}ของอาร์{\displaystyle R}โดยที่ฉันเออาร์{\displaystyle I\subseteq A\subseteq R}.
  3. ถ้าเจ{\displaystyle J}เป็นอุดมคติสองด้านของอาร์{\displaystyle R}โดยที่ฉันเจอาร์{\displaystyle I\subseteq J\subseteq R}, แล้วเจ/ฉัน{\displaystyle J/I}เป็นอุดมคติสองด้านของอาร์/ฉัน{\displaystyle R/I}.
  4. อุดมคติทุกด้าน ไม่ว่าจะเป็นซ้าย ขวา หรือสองด้านอาร์/ฉัน{\displaystyle R/I}อยู่ในรูปแบบเจ/ฉัน{\displaystyle J/I}สำหรับอุดมคติฝ่ายซ้าย ฝ่ายขวา หรือฝ่ายสองด้านเจ{\displaystyle J}ของอาร์{\displaystyle R}โดยที่ฉันเจอาร์{\displaystyle I\subseteq J\subseteq R}.
  5. ถ้าเจ{\displaystyle J}เป็นอุดมคติสองด้านของอาร์{\displaystyle R}โดยที่ฉันเจอาร์{\displaystyle I\subseteq J\subseteq R}จากนั้นวงแหวนผลหาร(อาร์/ฉัน)/(เจ/ฉัน){\displaystyle (R/I)/(J/I)}มีโครงสร้างเหมือนกับอาร์/เจ{\displaystyle R/J}.

ทฤษฎีบท D (วงแหวน)

อนุญาตฉัน{\displaystyle I}เป็นอุดมคติสองด้านของอาร์{\displaystyle R}การติดต่อสื่อสารเอเอ/ฉัน{\displaystyle A\leftrightarrow A/I}เป็นการจับคู่แบบ หนึ่งต่อหนึ่ง ที่รักษาคุณสมบัติการรวมไว้ระหว่างเซตของวงแหวนย่อยเอ{\displaystyle A}ของอาร์{\displaystyle R}ที่มีฉัน{\displaystyle I}และชุดของวงแหวนย่อยของอาร์/ฉัน{\displaystyle R/I}. [ 18 ]

โมดูล

ข้อความของทฤษฎีบทไอโซมอร์ฟิซึมสำหรับโมดูลนั้นเรียบง่ายเป็นพิเศษ เนื่องจากสามารถสร้างโมดูลผลหารจากโมดูลย่อย ใดๆ ก็ได้ ทฤษฎีบทไอโซมอร์ฟิซึมสำหรับปริภูมิเวกเตอร์ (โมดูลเหนือฟิลด์ ) และกลุ่มอาเบเลียน (โมดูลเหนือ{\displaystyle \mathbb {Z} }) เป็นกรณีพิเศษของสิ่งเหล่านี้ สำหรับ ปริภูมิเวกเตอร์ มิติจำกัดทฤษฎีบททั้งหมดเหล่านี้เป็นผลมาจากทฤษฎีบทอันดับ-มิติศูนย์

ต่อไปนี้ คำว่า "โมดูล" จะหมายถึง " โมดูล R ซ้าย " หรือ " โมดูล R ขวา " สำหรับวงแหวนR ที่กำหนด ไว้

ทฤษฎีบท A (โมดูล)

อนุญาตเอ็ม{\displaystyle M}และเอ็น{\displaystyle N}เป็นโมดูล และให้φ:เอ็มเอ็น{\displaystyle \varphi :M\rightarrow N}เป็นโฮโมมอร์ฟิซึมของโมดูลดังนั้น:

  1. แก่นของφ{\displaystyle \varphi }เป็นโมดูลย่อยของเอ็ม{\displaystyle M},
  2. ภาพของφ{\displaystyle \varphi }เป็นโมดูลย่อยของเอ็น{\displaystyle N}, และ
  3. ภาพของφ{\displaystyle \varphi }มีโครงสร้างเหมือนกับโมดูลผลหารเอ็ม/เคอร์φ{\displaystyle M/\ker \varphi }.

โดยเฉพาะอย่างยิ่ง ถ้าφ{\displaystyle \varphi }เป็นฟังก์ชันทั่วถึงแล้วเอ็น{\displaystyle N}มีโครงสร้างเหมือนกับเอ็ม/เคอร์φ{\displaystyle M/\ker \varphi }.

ทฤษฎีบท B (โมดูล)

อนุญาตเอ็ม{\displaystyle M}เป็นโมดูล และให้เอส{\displaystyle S}และที{\displaystyle T}เป็นโมดูลย่อยของเอ็ม{\displaystyle M}. แล้ว:

  1. ผลรวมเอส+ที={+ทีเอส,ทีที}{\displaystyle S+T=\{s+t\mid s\in S,t\in T\}}เป็นโมดูลย่อยของเอ็ม{\displaystyle M},
  2. ทางแยกเอสที{\displaystyle S\cap T}เป็นโมดูลย่อยของเอ็ม{\displaystyle M}, และ
  3. โมดูลผลหาร(เอส+ที)/ที{\displaystyle (S+T)/T}และเอส/(เอสที){\displaystyle S/(S\cap T)}มีโครงสร้างเหมือนกัน

ทฤษฎีบท C (โมดูล)

ให้Mเป็นโมดูล และTเป็นซับโมดูลของM

  1. ถ้าเอส{\displaystyle S}เป็นโมดูลย่อยของเอ็ม{\displaystyle M}โดยที่ทีเอสเอ็ม{\displaystyle T\subseteq S\subseteq M}, แล้วเอส/ที{\displaystyle S/T}เป็นโมดูลย่อยของเอ็ม/ที{\displaystyle M/T}.
  2. ทุกโมดูลย่อยของเอ็ม/ที{\displaystyle M/T}อยู่ในรูปแบบเอส/ที{\displaystyle S/T}สำหรับโมดูลย่อยบางส่วนเอส{\displaystyle S}ของเอ็ม{\displaystyle M}โดยที่ทีเอสเอ็ม{\displaystyle T\subseteq S\subseteq M}.
  3. ถ้าเอส{\displaystyle S}เป็นโมดูลย่อยของเอ็ม{\displaystyle M}โดยที่ทีเอสเอ็ม{\displaystyle T\subseteq S\subseteq M}จากนั้นโมดูลผลหาร(เอ็ม/ที)/(เอส/ที){\displaystyle (M/T)/(S/T)}มีโครงสร้างเหมือนกับเอ็ม/เอส{\displaystyle M/S}.

ทฤษฎีบท D (โมดูล)

อนุญาตเอ็ม{\displaystyle M}เป็นโมดูลเอ็น{\displaystyle N}โมดูลย่อยของเอ็ม{\displaystyle M}มีการจับคู่แบบหนึ่งต่อหนึ่งทั่วถึงระหว่างโมดูลย่อยของเอ็ม{\displaystyle M}ที่มีเอ็น{\displaystyle N}และโมดูลย่อยของเอ็ม/เอ็น{\displaystyle M/N}ความสัมพันธ์ดังกล่าวแสดงโดยเอเอ/เอ็น{\displaystyle A\leftrightarrow A/N}สำหรับทุกคนเอเอ็น{\displaystyle A\supseteq N}ความสัมพันธ์นี้สลับที่ได้กับกระบวนการหาผลรวมและการหาจุดตัด (กล่าวคือ เป็นไอโซมอร์ฟิซึมของแลตทิซระหว่างแลตทิซของโมดูลย่อยของเอ็ม/เอ็น{\displaystyle M/N}และโครงข่ายของโมดูลย่อยของเอ็ม{\displaystyle M}ที่มีเอ็น{\displaystyle N}). [ 19 ]

พีชคณิตสากล

เพื่อให้สามารถนำสิ่งนี้ไปใช้กับพีชคณิตสากลได้ จำเป็นต้องแทนที่กลุ่มย่อยปกติด้วยความสัมพันธ์สมภาค

ความสอดคล้องบนพีชคณิตเอ{\displaystyle A}เป็นความสัมพันธ์สมมูลΦเอ×เอ{\displaystyle \Phi \subseteq A\times A}ซึ่งก่อให้เกิดพีชคณิตย่อยของเอ×เอ{\displaystyle A\times A}ถือว่าเป็นพีชคณิตที่มีการดำเนินการแบบแยกส่วน สามารถสร้างเซตของชั้นสมมูล ได้เอ/Φ{\displaystyle A/\Phi }แปลงเป็นพีชคณิตประเภทเดียวกันโดยกำหนดการดำเนินการผ่านตัวแทน ซึ่งจะได้รับการกำหนดไว้อย่างดีเนื่องจากΦ{\displaystyle \Phi }เป็นพีชคณิตย่อยของเอ×เอ{\displaystyle A\times A}โครงสร้างที่ได้นั้นคือพีชคณิตผลหาร

ทฤษฎีบท A (พีชคณิตสากล)

อนุญาตเอฟ:เอบี{\displaystyle f:A\rightarrow B}เป็นโฮโมมอร์ฟิซึมของ พีชคณิต จากนั้นภาพของเอฟ{\displaystyle f}เป็นพีชคณิตย่อยของบี{\displaystyle B}ความสัมพันธ์ที่กำหนดโดยΦ:เอฟ(x)=เอฟ(y){\displaystyle \Phi :f(x)=f(y)}(เช่นแกนหลักของเอฟ{\displaystyle f}) เป็นความสอดคล้องบนเอ{\displaystyle A}และพีชคณิตเอ/Φ{\displaystyle A/\Phi }และฉันเอฟ{\displaystyle \operatorname {im} f}สมมาตรกัน (โปรดทราบว่าในกรณีของกลุ่ม)เอฟ(x)=เอฟ(y){\displaystyle f(x)=f(y)}ก็ต่อเมื่อเอฟ(xy1)=1{\displaystyle f(xy^{-1})=1}ดังนั้นในกรณีนี้เราจึงได้แนวคิดเรื่องแกนหลักที่ใช้ในทฤษฎีกลุ่มกลับมาอีกครั้ง)

ทฤษฎีบท B (พีชคณิตสากล)

กำหนดให้พีชคณิตเอ{\displaystyle A}พีชคณิตย่อยบี{\displaystyle B}ของเอ{\displaystyle A}และความสอดคล้องΦ{\displaystyle \Phi }บนเอ{\displaystyle A}, อนุญาตΦบี=Φ(บี×บี){\displaystyle \Phi _{B}=\Phi \cap (B\times B)}เป็นร่องรอยของΦ{\displaystyle \Phi }ในบี{\displaystyle B}และ[บี]Φ={เคเอ/Φ:เคบี}{\displaystyle [B]^{\Phi }=\{K\in A/\Phi :K\cap B\neq \emptyset \}}กลุ่มของชั้นสมมูลที่ตัดกันบี{\displaystyle B}. แล้ว

  1. Φบี{\displaystyle \Phi _{B}}เป็นความสอดคล้องกันบนบี{\displaystyle B},
  2.  [บี]Φ{\displaystyle \ [B]^{\Phi }}เป็นพีชคณิตย่อยของเอ/Φ{\displaystyle A/\Phi }, และ
  3. พีชคณิต[บี]Φ{\displaystyle [B]^{\Phi }}มีโครงสร้างสมมาตรกับพีชคณิตบี/Φบี{\displaystyle B/\Phi _{B}}.

ทฤษฎีบท C (พีชคณิตสากล)

อนุญาตเอ{\displaystyle A}เป็นพีชคณิตและΦ,Ψ{\displaystyle \Phi ,\Psi }ความสัมพันธ์ที่สอดคล้องกันสองประการบนเอ{\displaystyle A}โดยที่ΨΦ{\displaystyle \Psi \subseteq \Phi }. แล้วΦ/Ψ={([เอ]Ψ,[เอ"]Ψ):(เอ,เอ")Φ}=[ ]ΨΦ[ ]Ψ1{\displaystyle \Phi /\Psi =\{([a']_{\Psi },[a'']_{\Psi }):(a',a'')\in \Phi \}=[\ ]_{\Psi }\circ \Phi \circ [\ ]_{\Psi }^{-1}}เป็นความสอดคล้องกันบนเอ/Ψ{\displaystyle A/\Psi }, และเอ/Φ{\displaystyle A/\Phi }มีโครงสร้างเหมือนกับ(เอ/Ψ)/(Φ/Ψ).{\displaystyle (A/\Psi )/(\Phi /\Psi ).}

ทฤษฎีบท D (พีชคณิตสากล)

อนุญาตเอ{\displaystyle A}เป็นพีชคณิตและแทนด้วยคอนเอ{\displaystyle \operatorname {Con} A}เซตของความสอดคล้องทั้งหมดบนเอ{\displaystyle A}ชุด คอนเอ{\displaystyle \operatorname {Con} A}เป็นแลตติซที่สมบูรณ์ซึ่งเรียงลำดับโดยการรวม[ 20 ] ถ้าΦคอนเอ{\displaystyle \Phi \in \operatorname {Con} A}เป็นความสอดคล้อง และเราใช้สัญลักษณ์ แทน[Φ,เอ×เอ]คอนเอ{\displaystyle \left[\Phi ,A\times A\right]\subseteq \operatorname {Con} A}เซตของความสอดคล้องทั้งหมดที่ประกอบด้วยΦ{\displaystyle \Phi }(เช่น[Φ,เอ×เอ]{\displaystyle \left[\Phi ,A\times A\right]}เป็น ตัวกรองหลักในคอนเอ{\displaystyle \operatorname {Con} A}ยิ่งไปกว่านั้น มันยังเป็นโครงข่ายย่อยด้วย) จากนั้นแผนที่ α:[Φ,เอ×เอ]คอน(เอ/Φ),ΨΨ/Φ{\displaystyle \alpha :\left[\Phi ,A\times A\right]\to \operatorname {Con} (A/\Phi ),\Psi \mapsto \Psi /\Phi } เป็นไอโซมอร์ฟิซึมของแลตทิซ [ 21 ] [ 22 ]

หมายเหตุ

  1. โนเอเธอ ร์ 1927
  2. แมคลา ตี้ 2006
  3. 1 2 Milne (2013), บทที่ 1, ส่วนที่ทฤษฎีบทเกี่ยวกับโฮโมมอร์ฟิซึม
  4. I. Martin Isaacs ( 1994). พีชคณิต: หลักสูตรระดับบัณฑิตศึกษา . สมาคมคณิตศาสตร์อเมริกัน. หน้า33. ISBN  978-0-8218-4799-2.
  5. ↑ Paul Moritz Cohn (2000). พีชคณิตคลาสสิก . ไวลีย์. หน้า245. ISBN  978-0-471-87731-8.
  6. Wilson, Robert A. (2009). กลุ่มง่ายจำกัด . ตำราเรียนคณิตศาสตร์ระดับบัณฑิตศึกษา 251. เล่มที่251. Springer-Verlag ลอนดอน. หน้า 7. doi : 10.1007/978-1-84800-988-2 . ISBN  978-1-4471-2527-3.
  7. Jacobson (2009), มาตรา 1.10
  8. ฟาน เดอร์ แวร์เดน,พีชคณิต (1994)
  9. เดอร์บิน (2009), มาตรา 54
  10. [ชื่อเหล่านี้] โดยพื้นฐานแล้วเหมือนกับ [van der Waerden 1994] [ 9 ]
  11. Knapp (2016), ส่วนที่ IV 2
  12. Grillet (2007), sec. I 5
  13. Rotman (2003), มาตรา 2.6
  14. ฟราลีห์ (2003), บท. 14, 34
  15. Dummit, David Steven (2004). พีชคณิตนามธรรม . Richard M. Foote ( ฉบับที่สาม). โฮโบเคน, นิวเจอร์ซีย์: John Wiley and Sons, Inc. หน้า97–98 . ISBN   0-471-43334-9. OCLC 52559229 . 
  16. สก็อตต์ (1964), มาตรา 2.2 และ 2.3
  17. Moy, Samuel (2022). "บทนำสู่ทฤษฎีการขยายฟิลด์" (PDF)ภาควิชาคณิตศาสตร์ มหาวิทยาลัยชิคาโกสืบค้นเมื่อ 20 ธันวาคม 2022
  18. Dummit, David S.; Foote, Richard M. (2004). พีชคณิตนามธรรม . โฮโบเคน, นิวเจอร์ซีย์: ไวลีย์. หน้า246. ISBN  978-0-471-43334-7.
  19. Dummit and Foote (2004), หน้า 349
  20. Burris และ Sankappanavar (2012), หน้า 37
  21. Burris และ Sankappanavar (2012), หน้า 49
  22. ซัน, วิลเลียม. "ทฤษฎีบทการจับคู่มีรูปแบบทั่วไปหรือไม่?" . Mathematics StackExchange . สืบค้นเมื่อ20 กรกฎาคม 2019 .

สรุปเนื้อหา

ข้อมูลสำคัญจากบทความ

ข้อมูลสำคัญเกี่ยวกับ ไม่มีชื่อบทความ

ใน ทางคณิตศาสตร์ โดยเฉพาะอย่างยิ่งใน พีชคณิตนามธรรม ทฤษฎีบทไอโซมอร์ฟิซึม ( หรือที่รู้จักกันในชื่อ ทฤษฎีบทไอโซมอร์ฟิซึมของโนเธอร์ ) เป็น ทฤษฎีบท ที่อธิบายความสัมพันธ์ระหว่าง ผลหาร..

ประวัติศาสตร์

ทฤษฎีบทไอโซมอร์ฟิซึมได้รับการกำหนดขึ้นในรูปแบบทั่วไปสำหรับโฮโมมอร์ฟิซึมของโมดูลโดย Emmy Noether ในบทความของเธอ เรื่อง Abstrakter Aufbau der Idealtheorie in algebraischen Zahl- und Funktionenkörpern ซึ่งตีพิมพ์ในปี 1927 ใน Mathematische Annalen สามปีต่อมา BL...

กลุ่ม

เราจะนำเสนอทฤษฎีบทไอโซมอร์ฟิซึมของ กลุ่มต่างๆ ก่อน

ทฤษฎีบท B (กลุ่ม)

อนุญาต จี {\displaystyle G} เป็นกลุ่ม ปล่อยให้ เอส {\displaystyle S} เป็นกลุ่มย่อยของ จี {\displaystyle G} และปล่อยให้ เอ็น {\displaystyle N} เป็นกลุ่มย่อยปกติของ จี {\displaystyle G} จากนั้นจึงเป็นดังต่อไปนี้: