投射模

投射模

投射模是比自由模更一般的模,它是內射模的對偶概念,設P是左A模,若有左A模Q使P⊕Q同構於自由A模,則P稱為投射A模。這等價於:函子HomA(P,-)是正合的;也等價於:對每個滿同態f:M→N,及每個同態γ:P→N,一定有同態r:P→M,使得f°r=γ成立。對右A模有類似的定義與性質,任意左A模M必是某一左A投射模的商模;環A作為A模當然是投射模,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,當環A是主理想整環時,每個投射模都是自由模。塞爾(Serre,J.P.)於1955年曾提出一個著名的猜測(塞爾猜測):域F上的多項式環F[x₁,x₂,…,xₑ]上的每個有限生成的投射模是否是自由模?奎倫(Quillen,D.G.)和蘇斯林(Суслин,М.Я.)幾乎同時於1976年用不同方法給以解決(他們得出更強的結果,即只要限制F為主理想整環即可),另外,交換諾特局部環上每個有限生成的投射模也是自由的,這個結果首先由卡普蘭斯基(Kaplansky,I.)於1958年得到,投射模在模論、同調代數、代數K理論中有重要應用。

概念


定理1

(1)對於模,下列命題是等價的:
①每個單同態
分裂(i.e. Im( )是B的直和項)。
②對每個單同態及同態,存在一個同態使得。
圖1
圖1
③對每個單同態,
是滿同態。
(2) 對模,下列命題是等價的:
① 每個滿同態分裂(i.e. Ker()是B的直和項)。
② 對每個滿同態,和每個同態,一個同態,使得.
圖2
圖2
③ 對每個滿同態,
是一個滿同態。

定義

(1)滿足定理1中(1)的條件的模叫作內射R-模。
(2)滿足定理1中(2)的條件的模叫作 投射R-模。

相關定理與推論


推論1

(1)Q是內射模,並且也是內射模。
(2)P是投射模,並且 也是投射模。

定理2

(1)令,則有:Q是內射模 ( 是內射的)
(2)令或,則有:P是投射模 (是投射的)

定理3

一個模是投射的它同構於自由模的直和項。
證明:由定理3,每個自由模是投射的。由上同構於自由模的直和項的模也是投射的,為證其逆,設P是一個投射模,令是自由模F到P上的滿同態,P是投射模,故分裂, 。於是同構於P。
對於這個定理。沒有關於內射模的對偶定理。由這個定理,投射模的理論就簡化為自由模及它的直和項的性質問題,眾所周知,由於每個自由-模的子模仍是自由的,於是得到以下推論。

推論2

每個投射-模是自由的。

定理4

對於投射模的研究,一個重要的引理就是對偶基原理,它在投射模理論中的地位類似於基在自由模理論中所處的地位。
(對偶基引理)下列性質是等價的:
(1) 是投射的;
(2)對於P在R上的每個生成元集,則的子集滿足:
①,僅對有限多個成立。
②,。
(3)存在子集和使①與②成立。