حاصل ضرب الموترات للوحدات

في الرياضيات ، يُعدّ حاصل الضرب الموتري للوحدات بناءً يسمح بإجراء عمليات حسابية حول التطبيقات الثنائية الخطية (مثل الضرب) بدلالة التطبيقات الخطية . يُشابه بناء الوحدات بناء حاصل الضرب الموتري للفضاءات المتجهة ، ولكنه يُمكن تطبيقه على زوج من الوحدات فوق حلقة تبديلية ، مما ينتج عنه وحدة ثالثة، وكذلك على زوج من وحدة يمنى ووحدة يسرى فوق أي حلقة ، مما ينتج عنه زمرة أبيلية . تُعدّ حاصلات الضرب الموتري مهمة في مجالات الجبر المجرد ، والجبر التماثلي ، والطوبولوجيا الجبرية ، والهندسة الجبرية ، وجبر المؤثرات، والهندسة غير التبديلية . تمتد الخاصية العامة لحاصل الضرب الموتري للفضاءات المتجهة إلى حالات أكثر عمومية في الجبر المجرد. يُمكن استخدام حاصل الضرب الموتري لجبر ووحدة لتمديد الكميات القياسية . بالنسبة للحلقة التبادلية، يمكن تكرار حاصل الضرب الموتري للوحدات لتشكيل الجبر الموتري للوحدة، مما يسمح بتعريف الضرب في الوحدة بطريقة عالمية.

منتج متوازن

بالنسبة لحلقة R ، ووحدة نمطية يمنى R - M ، ووحدة نمطية يسارية R - N ، ومجموعة أبيلية G ، يُقال إن التطبيق φ : M × NG متوازن R ، أو خطي وسطي R ، أو حاصل ضرب متوازن R إذا تحققت الشروط التالية لكل m و m ′ في M ، و n و n ′ في N ، و r في R : [ 1 ] : 126φ(م،ن+ن)=φ(م،ن)+φ(م،ن)دلφφ(م+م،ن)=φ(م،ن)+φ(م،ن)دكتورφφ(مر،ن)=φ(م،رن)أφ$$ }\\\varphi (m\cdot r,n)&=\varphi (m,r\cdot n)&&{\text{A}}_{\varphi }\\\end{محاذاة}}}

يتم الإشارة إلى مجموعة جميع المنتجات المتوازنة هذه على R من M × N إلى G بواسطة L R ( M , N ; G ) .

إذا كان φ و ψ حاصلي ضرب متوازنين، فإن كلًا من العمليتين φ + ψ و − φ المعرفتين نقطيًا هما حاصل ضرب متوازن. وهذا يحوّل المجموعة L R ( M , N ; G ) إلى زمرة تبديلية.

بالنسبة لـ M و N ثابتتين، فإن التطبيق GLR ( M , N ; G ) هو دالة من فئة الزمر الأبيلية إلى نفسها . يُعطى جزء التشكل عن طريق تطبيق تماثل الزمر g  : GG على الدالة φgφ ، التي تنتقل من LR ( M , N ; G ) إلى LR ( M , N ; G) .

ملاحظات
  1. الخاصيتان (Dl) و (Dr) تعبران عن خاصية الجمع الثنائي لـ φ ، والتي يمكن اعتبارها خاصية التوزيع لـ φ على الجمع.
  2. الخاصية (أ) تشبه بعض الخصائص الترابطية لـ φ .
  3. كل حلقة R هي وحدة ثنائية R. لذا فإن ضرب الحلقة ( r , r ′) ↦ rr في R هو حاصل ضرب متوازن R R × RR.

تعريف

بالنسبة لحلقة R ، ووحدة نمطية يمينية R ، ووحدة نمطية يسارية R ، N ، فإن حاصل الضرب الموتري على RمRشمال{\displaystyle M\otimes _{R}N} هي مجموعة أبيلية مع ناتج متوازن (كما هو محدد أعلاه) :م×شمالمRشمال{\displaystyle \otimes :M\times N\to M\otimes _{R}N} وهو أمر عالمي بالمعنى التالي: [ 2 ]

لكل مجموعة أبيلية G ولكل منتج متوازنو:م×شمالجي{\displaystyle f:M\times N\to G}يوجد تماثل مجموعة فريدو~:مRشمالجي{\displaystyle {\tilde {f}}:M\otimes _{R}N\to G}بحيثو~=و.{\displaystyle {\tilde {f}}\circ \otimes =f.}

كما هو الحال مع جميع الخصائص العامة ، تُعرّف الخاصية المذكورة أعلاه جداء الموتر تعريفًا فريدًا حتى تماثل وحيد: أي زمرة أبيلية أخرى وجداء متوازن لهما نفس الخصائص سيكونان متماثلين مع MR N و ⊗. في الواقع، يُطلق على التطبيق ⊗ اسم التطبيق القانوني ، أو بتعبير أدق: التطبيق القانوني (أو الجداء المتوازن) لجداء الموتر. [ 3 ]

لا يثبت التعريف وجود MR N ؛ انظر أدناه للحصول على طريقة البناء.

يمكن تعريف حاصل الضرب الموتري أيضًا على أنه كائن تمثيلي للدالة G → L R ( M , N ; G ) ؛ وهذا يعني صراحةً وجود تماثل طبيعي : {هومZ(مRشمال،جي)لR(م،شمال؛جي)زز{\displaystyle {\begin{cases}\operatorname {Hom} _{\mathbb {Z} }(M\otimes _{R}N,G)\simeq \operatorname {L} _{R}(M,N;G)\\g\mapsto g\circ \otimes \end{cases}}}

هذه طريقة موجزة لبيان خاصية التعيين الشاملة المذكورة أعلاه. (إذا تم إعطاء هذا التماثل الطبيعي مسبقًا، فإن{\displaystyle \otimes }يمكن استعادة ذلك عن طريق تناولجي=مRشمال{\displaystyle G=M\otimes _{R}N}ثم رسم خريطة الهوية.

وبالمثل، بالنظر إلى التحديد الطبيعيلR(م،شمال؛جي)=هومR(م،هومZ(شمال،جي)){\displaystyle \operatorname {L} _{R}(M,N;G)=\operatorname {Hom} _{R}(M,\operatorname {Hom} _{\mathbb {Z} }(N,G))}[ 4 ] يمكنأيضًاتعريف MR N بالصيغةهومZ(مRشمال،جي)هومR(م،هومZ(شمال،جي)).{\displaystyle \operatorname {Hom} _{\mathbb {Z} }(M\otimes _{R}N,G)\simeq \operatorname {Hom} _{R}(M,\operatorname {Hom} _{\mathbb {Z} }(N,G)).}

يُعرف هذا باسم اقتران الموتر-التماثل ؛ انظر أيضًا §  الخصائص .

لكل x في M و y في N ، نكتب

xy

بالنسبة لصورة ( س ، ص ) تحت الخريطة الأساسية:م×شمالمRشمال{\displaystyle \otimes :M\times N\to M\otimes _{R}N}يُطلق عليه غالبًا اسم الموتر النقي . من الناحية الدقيقة، يكون الترميز الصحيح هو x R ولكن من المتعارف عليه حذف R هنا. ومن ثم، مباشرةً من التعريف، توجد العلاقات التالية:

س ⊗ ( ص + ص ′) = سص + سص(Dl )
( س + س ′) ⊗ ص = سص + س ′ ⊗ ص(دكتور )
( xr ) ⊗ y = x ⊗ ( ry ) )

تترتب على الخاصية العامة للضرب الموتري النتيجة المهمة التالية:

اقتراح كل عنصر منمRشمال{\displaystyle M\otimes _{R}N}يمكن كتابتها، بشكل غير فريد، على النحو التالي: أناxأناyأنا،xأنام،yأناشمال.{\displaystyle \sum _{i}x_{i}\otimes y_{i},\,x_{i}\in M,y_{i}\in N.} بمعنى آخر، صورة{\displaystyle \otimes }يُنشئمRشمال{\displaystyle M\otimes _{R}N}علاوة على ذلك، إذا كانت f دالة معرفة على عناصرxy{\displaystyle x\otimes y}إذا كانت قيم f تنتمي إلى زمرة أبيلية G ، فإن f تمتد بشكل فريد إلى تشاكل معرف على كامل الزمرة.مRشمال{\displaystyle M\otimes _{R}N}إذا وفقط إذاو(xy){\displaystyle f(x\otimes y)}يكونZ{\displaystyle \mathbb {Z} }-ثنائي الخطية في x و y .

البرهان: بالنسبة للعبارة الأولى، ليكن L الزمرة الجزئية منمRشمال{\displaystyle M\otimes _{R}N}يتم توليدها بواسطة عناصر من النموذج المعني،سؤال=(مRشمال)/ل{\displaystyle Q=(M\otimes _{R}N)/L}و q هي دالة القسمة إلى Q. لدينا:0=q{\displaystyle 0=q\circ \otimes }وكذلك0=0{\displaystyle 0=0\circ \otimes }وبالتالي ، بحسب جزء التفرد من الخاصية الشاملة، فإن q = 0. أما العبارة الثانية فتقول إنه لتعريف تشاكل وحدة نمطية ، يكفي تعريفه على المجموعة المولدة للوحدة النمطية.{\displaystyle \square }

تطبيق الخاصية العامة لمنتجات الموترات

تحديد ما إذا كان حاصل الضرب الموتري للوحدات يساوي صفرًا

من الناحية العملية، يكون من الصعب أحيانًا إثبات أن حاصل الضرب الموتري لوحدات RمRشمال{\displaystyle M\otimes _{R}N}إذا كانت القيمة غير صفرية، فيجب إثبات أنها تساوي صفرًا. توفر الخاصية العامة طريقة ملائمة للتحقق من ذلك.

للتحقق من أن حاصل الضرب الموتريمRشمال{\displaystyle M\otimes _{R}N}إذا كانت القيمة غير صفرية، فيمكن إنشاء خريطة ثنائية الخطية من النوع Rو:م×شمالجي{\displaystyle f:M\times N\rightarrow G}إلى مجموعة أبيليةجي{\displaystyle G}بحيثو(م،ن)0{\displaystyle f(m,n)\neq 0}هذا ينجح لأنه إذامن=0{\displaystyle m\otimes n=0}ثمو(م،ن)=و¯(من)=(و)¯(0)=0{\displaystyle f(m,n)={\bar {f}}(m\otimes n)={\bar {(f)}}(0)=0} .

على سبيل المثال، لرؤية ذلكZ/صZZZ/صZ{\displaystyle \mathbb {Z} /p\mathbb {Z} \otimes _{\mathbb {Z} }\mathbb {Z} /p\mathbb {Z} }، إذا كانت غير صفرية، خذجي{\displaystyle G}يكونZ/صZ{\displaystyle \mathbb {Z} /p\mathbb {Z} }و(م،ن)من{\displaystyle (m,n)\mapsto mn}وهذا يعني أن الموترات النقيةمن0{\displaystyle m\otimes n\neq 0}طالمامن{\displaystyle mn}غير صفري فيZ/صZ{\displaystyle \mathbb {Z} /p\mathbb {Z} } .

للوحدات المكافئة

تنصّ هذه الفرضية على أنه يمكن التعامل مع العناصر الصريحة لحاصل الضرب الموتري بدلاً من استدعاء الخاصية العامة مباشرةً في كل مرة. وهذا مفيد جدًا من الناحية العملية. على سبيل المثال، إذا كانت R تبديلية، واعتُبرت العمليات اليسرى واليمنى التي تُجريها R على الوحدات متكافئة، فإنمRشمال{\displaystyle M\otimes _{R}N}يمكن تزويدها بشكل طبيعي بعملية الضرب القياسي R عن طريق التمديدر(xy):=(رx)y=x(رy){\displaystyle r\cdot (x\otimes y):=(r\cdot x)\otimes y=x\otimes (r\cdot y)} إلى الكلمRشمال{\displaystyle M\otimes _{R}N}بناءً على الافتراض السابق (بالمعنى الدقيق للكلمة، المطلوب هو بنية ثنائية الوحدات وليس خاصية التبديل؛ انظر الفقرة أدناه). مزودًا ببنية الوحدات R هذه،مRشمال{\displaystyle M\otimes _{R}N}يحقق خاصية عالمية مشابهة لما سبق: لأي وحدة نمطية R - G ، يوجد تماثل طبيعي: {هومR(مRشمال،جي){Rالخرائط الثنائية الخطية م×شمالجي}،زز{\displaystyle {\begin{cases}\operatorname {Hom} _{R}(M\otimes _{R}N,G)\simeq \{R{\text{-bilinear maps }}M\times N\to G\},\\g\mapsto g\circ \otimes \end{cases}}}

إذا لم تكن R بالضرورة تبديلية، ولكن إذا كان M له تأثير يساري بواسطة حلقة S (على سبيل المثال، R )، فإنمRشمال{\displaystyle M\otimes _{R}N}يمكن إعطاء بنية الوحدة النمطية S اليسرى ، كما هو موضح أعلاه، بواسطة الصيغة s(xy):=(sx)y.{\displaystyle s\cdot (x\otimes y):=(s\cdot x)\otimes y.}

وبالمثل، إذا كان لدى N فعل يميني بواسطة حلقة S ، فإنمRشمال{\displaystyle M\otimes _{R}N}يصبح وحدة نمطية يمينية من النوع S.

حاصل الضرب الموتري للخرائط الخطية وتغيير الحلقة الأساسية

بالنظر إلى الخرائط الخطيةو:مم{\displaystyle f:M\to M'}وحدات يمين على حلقة R وز:شمالشمال{\displaystyle g:N\to N'}بالنسبة للوحدات اليسرى، يوجد تماثل مجموعة فريد {وز:مRشمالمRشمالxyو(x)ز(y){\displaystyle {\begin{cases}f\otimes g:M\otimes _{R}N\to M'\otimes _{R}N'\\x\otimes y\mapsto f(x)\otimes g(y)\end{cases}}}

يترتب على هذا البناء نتيجة مفادها أن عملية الضرب الموتري هي دالة: كل وحدة نمطية يمينية R - M تحدد الدالة مR-:R-مودأب{\displaystyle M\otimes _{R}-:R{\text{-Mod}}\longrightarrow {\text{Ab}}} من فئة الوحدات اليسارية إلى فئة المجموعات الأبيلية التي ترسل N إلى MN وتشاكل الوحدة f إلى تشاكل المجموعة 1 ⊗ f .

لوو:RS{\displaystyle f:R\to S}هو تماثل حلقي، وإذا كان M وحدة نمطية يمنى S و N وحدة نمطية يسارية S ، فإنه يوجد تماثل شامل قانوني : مRشمالمSشمال{\displaystyle M\otimes _{R}N\to M\otimes _{S}N} ناتج عن [ 5 ]م×شمالSمSشمال.{\displaystyle M\times N{\overset {\otimes _{S}}{\longrightarrow }}M\otimes _{S}N.}

تكون الخريطة الناتجة شاملة لأن الموترات النقية xy تولد الوحدة بأكملها. على وجه الخصوص، باعتبار RZ{\displaystyle \mathbb {Z} }هذا يوضح أن كل حاصل ضرب موتر للوحدات هو ناتج قسمة حاصل ضرب موتر للمجموعات الأبيلية.

عدة وحدات

(هذا القسم بحاجة إلى تحديث. في الوقت الحالي، انظر §  الخصائص للاطلاع على مناقشة أكثر عمومية.)

من الممكن توسيع التعريف ليشمل حاصل الضرب الموتري لأي عدد من الوحدات النمطية على نفس الحلقة التبديلية. على سبيل المثال، الخاصية العامة لـ

M 1M 2M 3

هل كل خريطة ثلاثية الخطوط على

M 1 × M 2 × M 3Z

يتوافق مع خريطة خطية فريدة

M 1M 2M 3Z .

إنّ حاصل الضرب الموتري الثنائي ترابطي: ( M1M2 ) ⊗ M3 متماثل طبيعيًا مع M1 ( M2M3 ). وحاصل الضرب الموتري لثلاثة وحدات ، المعرّف بالخاصية العامة للخرائط ثلاثية الخطية ، متماثل مع كلا حاصلي الضرب الموتري المتكررين هذين.

ملكيات

الوحدات النمطية فوق الحلقات العامة

لتكن R 1 و R 2 و R 3 و R حلقات، وليست بالضرورة تبديلية.

  • بالنسبة لوحدة ثنائية R 1 - R 2 - M 12 ووحدة R 2 اليسرى M 20 ،م12R2م20{\displaystyle M_{12}\otimes _{R_{2}}M_{20}}هو وحدة R 1 يسارية .
  • بالنسبة لوحدة R2 اليمنى M02 ووحدة R2 - R3 الثنائية M23 ،م02R2م23{\displaystyle M_{02}\otimes _{R_{2}}M_{23}}هو وحدة نمطية R 3 يمنى .
  • (الترابط) بالنسبة لوحدة R 1 اليمنى M 01 ، ووحدة R 1 - R 2 الثنائية M 12 ، ووحدة R 2 اليسرى M 20 لدينا: [ 6 ](م01R1م12)R2م20=م01R1(م12R2م20).{\displaystyle \left(M_{01}\otimes _{R_{1}}M_{12}\right)\otimes _{R_{2}}M_{20}=M_{01}\otimes _{R_{1}}\left(M_{12}\otimes _{R_{2}}M_{20}\right).}
  • بما أن R عبارة عن وحدة ثنائية R - R ، فإننا نمتلكRRR=R{\displaystyle R\otimes _{R}R=R}باستخدام الضرب الحلقيمن=:مRن{\displaystyle mn=:m\otimes _{R}n}باعتباره منتجها المتوازن النموذجي.

الوحدات النمطية فوق الحلقات التبادلية

ليكن R حلقة تبديلية، و M و N و P وحدات R. عندئذٍ (في ما يلي، تشير علامة "=" إلى التشاكلات القانونية ؛ وهذا الموقف جائز لأن حاصل الضرب الموتري مُعرَّف فقط حتى التشاكلات الفريدة).

هوية
RRم=م.{\displaystyle R\otimes _{R}M=M.}
الترابط
(مRشمال)RP=مR(شمالRP).{\displaystyle (M\otimes _{R}N)\otimes _{R}P=M\otimes _{R}(N\otimes _{R}P).}
التناظر
مRشمال=شمالRم.{\displaystyle M\otimes _{R}N=N\otimes _{R}M.}في الواقع، لأي تبديل σ للمجموعة {1، ...، n }، يوجد تماثل فريد:{م1RRمنمσ(1)RRمσ(ن)x1xنxσ(1)xσ(ن){\displaystyle {\begin{cases}M_{1}\otimes _{R}\cdots \otimes _{R}M_{n}\longrightarrow M_{\sigma (1)}\otimes _{R}\cdots \otimes _{R}M_{\sigma (n)}\\x_{1}\otimes \cdots \otimes x_{n}\longmapsto x_{\sigma (1)}\otimes \cdots \otimes x_{\sigma (n)}\end{cases}}}
تشير الخصائص الثلاث الأولى (بالإضافة إلى الهويات على التشكلات) إلى أن فئة R -modules، مع R -commutative، تشكل فئة أحادية متناظرة .
التوزيع على المجاميع المباشرة
مR(شمالP)=(مRشمال)(مRP).{\displaystyle M\otimes _{R}(N\oplus P)=(M\otimes _{R}N)\oplus (M\otimes _{R}P).}في الحقيقة،مR(أناأناشمالأنا)=أناأنا(مRشمالأنا)،{\displaystyle M\otimes _{R}\left(\bigoplus \nolimits _{i\in I}N_{i}\right)=\bigoplus \nolimits _{i\in I}\left(M\otimes _{R}N_{i}\right),}بالنسبة لمجموعة فهارس I ذات عدد عناصر عشوائي . بما أن المنتجات المنتهية تتطابق مع المجاميع المباشرة المنتهية، فإن هذا يستلزم ما يلي:
  • التوزيع على المنتجات المحدودة
    لأي عدد محدودشمالأنا{\displaystyle N_{i}}،مRأنا=1نشمالأنا=أنا=1نمRشمالأنا.{\displaystyle M\otimes _{R}\prod _{i=1}^{n}N_{i}=\prod _{i=1}^{n}M\otimes _{R}N_{i}.}
امتداد القاعدة
إذا كانت S جبرًا على R ، فإن كتابة-S=SR-{\displaystyle -_{S}=S\otimes _{R}-}،(مRشمال)S=مSSشمالS؛{\displaystyle (M\otimes _{R}N)_{S}=M_{S}\otimes _{S}N_{S};}[ 7 ] انظر§ امتداد الكميات القياسية. والنتيجة المترتبة على ذلك هي:
  • التوزيع عبر التوطين
    لأي مجموعة جزئية مغلقة ضربيًا S من R ،S-1(مRشمال)=S-1مS-1RS-1شمال{\displaystyle S^{-1}(M\otimes _{R}N)=S^{-1}M\otimes _{S^{-1}R}S^{-1}N}كـS-1R{\displaystyle S^{-1}R}-وحدة، منذS-1R{\displaystyle S^{-1}R}هو جبر R وS-1-=S-1RR-{\displaystyle S^{-1}-=S^{-1}R\otimes _{R}-}.
خاصية التبديل مع الحدود المباشرة
لأي نظام مباشر من وحدات R -modules M i ،(ليممأنا)Rشمال=ليم(مأناRشمال).{\displaystyle (\varinjlim M_{i})\otimes _{R}N=\varinjlim (M_{i}\otimes _{R}N).}
ملحق
هومR(مRشمال،P)=هومR(م،هومR(شمال،P)).{\displaystyle \operatorname {Hom} _{R}(M\otimes _{R}N,P)=\operatorname {Hom} _{R}(M,\operatorname {Hom} _{R}(N,P)){\text{.}}} والنتيجة المترتبة على ذلك هي:
  • الدقة الصحيحة
    لو0شمالوشمالزشمال"0{\displaystyle 0\to N'{\overset {f}{\to }}N{\overset {g}{\to }}N''\to 0}إذا كانت متتالية دقيقة من وحدات R ، فإنمRشمال1ومRشمال1زمRشمال"0{\displaystyle M\otimes _{R}N'{\overset {1\otimes f}{\to }}M\otimes _{R}N{\overset {1\otimes g}{\to }}M\otimes _{R}N''\to 0}هي متتالية دقيقة من وحدات R ، حيث(1و)(xy)=xو(y).{\displaystyle (1\otimes f)(x\otimes y)=x\otimes f(y).}
علاقة الموتر-التجانس
توجد خريطة خطية نموذجية من النوع R :هومR(م،شمال)PهومR(م،شمالP)،{\displaystyle \operatorname {Hom} _{R}(M,N)\otimes P\to \operatorname {Hom} _{R}(M,N\otimes P),}وهو تماثل إذا كان M أو P وحدة إسقاطية مولدة بشكل نهائي ( انظر §  كخرائط تحافظ على الخطية للحالة غير التبادلية)؛ [ 8 ] بشكل عام، توجد خريطة خطية R قانونية :هومR(م،شمال)هومR(م،شمال)هومR(مم،شمالشمال){\displaystyle \operatorname {Hom} _{R}(M,N)\otimes \operatorname {Hom} _{R}(M',N')\to \operatorname {Hom} _{R}(M\otimes M',N\otimes N')}وهو تماثل إذا كان أي(م،شمال){\displaystyle (M,N)}أو(م،م){\displaystyle (M,M')}هو زوج من الوحدات الإسقاطية المولدة بشكل نهائي.

لإعطاء مثال عملي، لنفترض أن M و N وحدات حرة ذات قواعدهـأنا،أناأنا{\displaystyle e_{i},i\in I}ووج،جج{\displaystyle f_{j},j\in J}إذن، M هو المجموع المباشرم=أناأناRهـأنا{\displaystyle M=\bigoplus _{i\in I}Re_{i}} وينطبق الأمر نفسه على N. وبحسب خاصية التوزيع، يكون لدينا: مRشمال=أنا،جR(هـأناوج)؛{\displaystyle M\otimes _{R}N=\bigoplus _{i,j}R(e_{i}\otimes f_{j});} أي،هـأناوج،أناأنا،جج{\displaystyle e_{i}\otimes f_{j},\,i\in I,j\in J}هي الأساس R لـمRشمال{\displaystyle M\otimes _{R}N}. حتى لو لم يكن M مجانيًا، يمكن استخدام عرض مجاني لـ M لحساب حاصل ضرب الموترات.

بشكل عام، لا يتبادل حاصل الضرب الموتري مع النهاية العكسية : من ناحية، سؤالZZ/صن=0{\displaystyle \mathbb {Q} \otimes _{\mathbb {Z} }\mathbb {Z} /p^{n}=0} (انظر "الأمثلة"). من ناحية أخرى، (ليمZ/صن)Zسؤال=ZصZسؤال=Zص[ص-1]=سؤالص{\displaystyle \left(\varprojlim \mathbb {Z} /p^{n}\right)\otimes _{\mathbb {Z} }\mathbb {Q} =\mathbb {Z} _{p}\otimes _{\mathbb {Z} }\mathbb {Q} =\mathbb {Z} _{p}\left[p^{-1}\right]=\mathbb {Q} _{p}} أينZص،سؤالص{\displaystyle \mathbb {Z} _{p},\mathbb {Q} _{p}}هما حلقة الأعداد الصحيحة p-adic وحقل الأعداد p-adic . انظر أيضًا " العدد الصحيح المنتهي " للحصول على مثال مشابه.

إذا لم تكن R تبديلية، فقد يكون لترتيب جداءات الموترات أهمية على النحو التالي: "نستخدم" الفعل الأيمن لـ M والفعل الأيسر لـ N لتكوين جداء الموترات .مRشمال{\displaystyle M\otimes _{R}N}; على وجه الخصوص،شمالRم{\displaystyle N\otimes _{R}M}لن يكون مُعرَّفًا أصلًا. إذا كانت M و N وحدات ثنائية، فإنمRشمال{\displaystyle M\otimes _{R}N}يكون الفعل الأيسر ناتجًا عن الفعل الأيسر لـ M ، والفعل الأيمن ناتجًا عن الفعل الأيمن لـ N ؛ ولا يشترط أن يكون هذان الفعلان متطابقين مع الفعلين الأيسر والأيمن لـشمالRم{\displaystyle N\otimes _{R}M} .

تنطبق خاصية التجميع بشكل أعم على الحلقات غير التبادلية: إذا كانت M وحدة نمطية يمنى على R ، وN وحدة نمطية على ( R , S )، و P وحدة نمطية يسارية على S ، فإن (مRشمال)SP=مR(شمالSP){\displaystyle (M\otimes _{R}N)\otimes _{S}P=M\otimes _{R}(N\otimes _{S}P)} كمجموعة أبيلية.

ينص الشكل العام للعلاقة المرافقة لمنتجات الموترات على ما يلي: إذا لم يكن R بالضرورة تبديليًا، فإن M هو R- وحدة نمطية يمنى ، و N هو ( R ، S )-وحدة نمطية، وP هو S- وحدة نمطية يمنى، فإن المجموعة الأبيلية [ 9 ]هومS(مRشمال،P)=هومR(م،هومS(شمال،P))،وو{\displaystyle \operatorname {Hom} _{S}(M\otimes _{R}N,P)=\operatorname {Hom} _{R}(M,\operatorname {Hom} _{S}(N,P)),\,f\mapsto f'} أينو{\displaystyle f'}يتم تحديده بواسطةو(x)(y)=و(xy){\displaystyle f'(x)(y)=f(x\otimes y)} .

حاصل الضرب الموتري لوحدة R مع حقل الكسر

ليكن R مجالًا تكامليًا مع حقل كسري K.

  • لأي وحدة نمطية R - M ،كRمكR(م/متور){\displaystyle K\otimes _{R}M\cong K\otimes _{R}(M/M_{\operatorname {tor} })}كوحدات R ، حيثمتور{\displaystyle M_{\operatorname {tor} }}هي الوحدة الفرعية للالتواء من M.
  • إذا كانت M وحدة R للالتواء ،كRم=0{\displaystyle K\otimes _{R}M=0}وإذا لم يكن M وحدة التواء ، فإنكRم0{\displaystyle K\otimes _{R}M\neq 0} .
  • إذا كانت N وحدة فرعية من M بحيثم/شمال{\displaystyle M/N}إذن، هو وحدة التواء.كRشمالكRم{\displaystyle K\otimes _{R}N\cong K\otimes _{R}M}كوحدات R بواسطةxنxن{\displaystyle x\otimes n\mapsto x\otimes n} .
  • فيكRم{\displaystyle K\otimes _{R}M}،xم=0{\displaystyle x\otimes m=0}إذا وفقط إذاx=0{\displaystyle x=0}أوممتور{\displaystyle m\in M_{\operatorname {tor} }}. على وجه الخصوص،متور=كير(مكRم){\displaystyle M_{\operatorname {tor} }=\operatorname {ker} (M\to K\otimes _{R}M)}أينم1م{\displaystyle m\mapsto 1\otimes m} .
  • كRمم(0){\displaystyle K\otimes _{R}M\cong M_{(0)}}أينم(0){\displaystyle M_{(0)}}هو توطين الوحدةم{\displaystyle M}في المثال الأمثل(0){\displaystyle (0)}(أي، التموضع بالنسبة للعناصر غير الصفرية).

امتداد الكميات القياسية

للعلاقة المرافقة في شكلها العام حالة خاصة مهمة: لأي جبر S ، M وحدة نمطية يمنى على R ، P وحدة نمطية يمنى على S ، باستخدام هومS(S،-)=-{\displaystyle \operatorname {Hom} _{S}(S,-)=-}لدينا التماثل الطبيعي :هومS(مRS،P)=هومR(م،ريسR(P)).{\displaystyle \operatorname {Hom} _{S}(M\otimes _{R}S,P)=\operatorname {Hom} _{R}(M,\operatorname {Res} _{R}(P)).}

هذا يعني أن الدالة-RS{\displaystyle -\otimes _{R}S}هو المرافق الأيسر للدالة النسيانيةريسR{\displaystyle \operatorname {Res} _{R}}، مما يقيد الفعل S إلى فعل R. ولهذا السبب،-RS{\displaystyle -\otimes _{R}S}يُطلق عليه غالبًا اسم امتداد الكميات القياسية من R إلى S. في نظرية التمثيل ، عندما تكون R و S عبارة عن جبر زمر، تصبح العلاقة المذكورة أعلاه تبادلية فروبينيوس .

أمثلة

  • RنRS=Sن{\displaystyle R^{n}\otimes _{R}S=S^{n}}، لأيجبر R S (أي أن الوحدة النمطية الحرة تظل حرة بعد تمديد الكميات القياسية).
  • لحلقة تبديليةR{\displaystyle R}وجبرًا تبديليًا على R ، لدينا :SRR[x1،...،xن]=S[x1،...،xن]؛{\displaystyle S\otimes _{R}R[x_{1},\dots ,x_{n}]=S[x_{1},\dots ,x_{n}];}في الواقع، وبشكل أعم،SR(R[x1،...،xن]/أنا)=S[x1،...،xن]/أناS[x1،...،xن]،{\displaystyle S\otimes _{R}(R[x_{1},\dots ,x_{n}]/I)=S[x_{1},\dots ,x_{n}]/IS[x_{1},\dots ,x_{n}],} أينأنا{\displaystyle I}إنه مثالي.
  • باستخدامج=R[x]/(x2+1){\displaystyle \mathbb {C} =\mathbb {R} [x]/(x^{2}+1)}، من المثال السابق ونظرية الباقي الصينية ، لدينا كحلقاتجRج=ج[x]/(x2+1)=ج[x]/(x+أنا)×ج[x]/(x-أنا)=ج2.{\displaystyle \mathbb {C} \otimes _{\mathbb {R} }\mathbb {C} =\mathbb {C} [x]/(x^{2}+1)=\mathbb {C} [x]/(x+i)\times \mathbb {C} [x]/(x-i)=\mathbb {C} ^{2}.}هذا يعطي مثالاً على متى يكون حاصل الضرب الموتري حاصل ضرب مباشر .
  • RZZ[أنا]=R[أنا]=ج{\displaystyle \mathbb {R} \otimes _{\mathbb {Z} }\mathbb {Z} [i]=\mathbb {R} [i]=\mathbb {C} } .

أمثلة

قد يكون هيكل حاصل الضرب الموتري لوحدات نمطية عادية تمامًا غير قابل للتنبؤ.

ليكن G زمرة تبديلية يكون لكل عنصر فيها رتبة منتهية (أي أن G زمرة تبديلية ملتوية ؛ على سبيل المثال، يمكن أن تكون G زمرة تبديلية منتهية أوسؤال/Z{\displaystyle \mathbb {Q} /\mathbb {Z} }ثم : [ 10 ]سؤالZجي=0.{\displaystyle \mathbb {Q} \otimes _{\mathbb {Z} }G=0.}

في الواقع، أيxسؤالZجي{\displaystyle x\in \mathbb {Q} \otimes _{\mathbb {Z} }G}وهو على شكل x=أنارأنازأنا،رأناسؤال،زأناجي.{\displaystyle x=\sum _{i}r_{i}\otimes g_{i},\qquad r_{i}\in \mathbb {Q} ,g_{i}\in G.}

لونأنا{\displaystyle n_{i}}هو ترتيب زأنا{\displaystyle g_{i}}ثم نحسب: x=(رأنا/نأنا)نأنازأنا=رأنا/نأنانأنازأنا=0.{\displaystyle x=\sum (r_{i}/n_{i})n_{i}\otimes g_{i}=\sum r_{i}/n_{i}\otimes n_{i}g_{i}=0.}

وبالمثل، يرى المرء سؤال/ZZسؤال/Z=0.{\displaystyle \mathbb {Q} /\mathbb {Z} \otimes _{\mathbb {Z} }\mathbb {Q} /\mathbb {Z} =0.}

فيما يلي بعض المتطابقات المفيدة للحساب: ليكن R حلقة تبديلية، و I و J مثاليين، و M و N وحدات R. عندئذٍ

  1. R/أناRم=م/أنام{\displaystyle R/I\otimes _{R}M=M/IM}إذا كانت M مسطحة ،​أنام=أناRم{\displaystyle IM=I\otimes _{R}M}[ الإثبات 1 ]
  2. م/أنامR/أناشمال/أناشمال=مRشمالRR/أنا{\displaystyle M/IM\otimes _{R/I}N/IN=M\otimes _{R}N\otimes _{R}R/I}(لأن عملية الضرب الموتري تتبادل مع امتدادات الأساس)
  3. R/أناRR/ج=R/(أنا+ج){\displaystyle R/I\otimes _{R}R/J=R/(I+J)}[ الإثبات الثاني ]

مثال: إذا كانت G زمرة تبديلية ،جيZZ/ن=جي/نجي{\displaystyle G\otimes _{\mathbb {Z} }\mathbb {Z} /n=G/nG}; وهذا يتبع من 1.

مثال :Z/نZZ/م=Z/القاسم المشترك الأكبر(ن،م){\displaystyle \mathbb {Z} /n\otimes _{\mathbb {Z} }\mathbb {Z} /m=\mathbb {Z} /{\gcd(n,m)}}وهذا يتبع من 3. على وجه الخصوص، بالنسبة للأعداد الأولية المختلفة p و q ، Z/صZZ/qZ=0.{\displaystyle \mathbb {Z} /p\mathbb {Z} \otimes \mathbb {Z} /q\mathbb {Z} =0.}

يمكن استخدام الضرب الموتري للتحكم في ترتيب عناصر الزمر. لتكن G زمرة تبديلية. عندئذٍ، تكون مضاعفات العدد 2 في جيZ/2Z{\displaystyle G\otimes \mathbb {Z} /2\mathbb {Z} } صفر.

مثال: ليكنμن{\displaystyle \mu _{n}}لتكن زمرة الجذور النونية للوحدة. إنها زمرة دورية ، والزمر الدورية تُصنف حسب رتبها. وبالتالي، بشكل غير قانوني،μنZ/ن{\displaystyle \mu _{n}\approx \mathbb {Z} /n}وبالتالي، عندما يكون g هو القاسم المشترك الأكبر لـ n و m ، μنZμمμز.{\displaystyle \mu _{n}\otimes _{\mathbb {Z} }\mu _{m}\approx \mu _{g}.}

مثال: ضع في اعتباركسؤالZسؤال{\displaystyle \mathbb {Q} \otimes _{\mathbb {Z} }\mathbb {Q} }منذسؤالسؤالسؤال{\displaystyle \mathbb {Q} \otimes _{\mathbb {Q} }\mathbb {Q} }يتم الحصول عليها منسؤالZسؤال{\displaystyle \mathbb {Q} \otimes _{\mathbb {Z} }\mathbb {Q} }عن طريق فرضسؤال{\displaystyle \mathbb {Q} }- الخطية في المنتصف، لدينا الشمولية سؤالZسؤالسؤالسؤالسؤال{\displaystyle \mathbb {Q} \otimes _{\mathbb {Z} }\mathbb {Q} \to \mathbb {Q} \otimes _{\mathbb {Q} }\mathbb {Q} } يتم توليد نواتها بواسطة عناصر من الشكلرsxy-xرsy{\displaystyle {r \over s}x\otimes y-x\otimes {r \over s}y} حيث r و s و x و u أعداد صحيحة و s عدد غير صفري. بما أن رsxy=رsxssy=xرsy،{\displaystyle {r \over s}x\otimes y={r \over s}x\otimes {s \over s}y=x\otimes {r \over s}y,} تختفي النواة فعلياً؛ ومن ثم ،سؤالZسؤال=سؤالسؤالسؤال=سؤال{\displaystyle \mathbb {Q} \otimes _{\mathbb {Z} }\mathbb {Q} =\mathbb {Q} \otimes _{\mathbb {Q} }\mathbb {Q} =\mathbb {Q} } .

لكن ضع في اعتباركجRج{\displaystyle \mathbb {C} \otimes _{\mathbb {R} }\mathbb {C} }وججج{\displaystyle \mathbb {C} \otimes _{\mathbb {C} }\mathbb {C} }. كماR{\displaystyle \mathbb {R} }فضاء المتجهات،جRج{\displaystyle \mathbb {C} \otimes _{\mathbb {R} }\mathbb {C} }له بُعد 4، لكنججج{\displaystyle \mathbb {C} \otimes _{\mathbb {C} }\mathbb {C} }له بُعد 2.

هكذا،جRج{\displaystyle \mathbb {C} \otimes _{\mathbb {R} }\mathbb {C} }وججج{\displaystyle \mathbb {C} \otimes _{\mathbb {C} }\mathbb {C} }ليست متماثلة.

مثال: نقترح المقارنةRZR{\displaystyle \mathbb {R} \otimes _{\mathbb {Z} }\mathbb {R} }وRRR{\displaystyle \mathbb {R} \otimes _{\mathbb {R} }\mathbb {R} }. كما في المثال السابق، لدينا:RZR=RسؤالR{\displaystyle \mathbb {R} \otimes _{\mathbb {Z} }\mathbb {R} =\mathbb {R} \otimes _{\mathbb {Q} }\mathbb {R} }كمجموعة أبيلية، وبالتالي كـسؤال{\displaystyle \mathbb {Q} }فضاء متجهي (أيZ{\displaystyle \mathbb {Z} }- خريطة خطية بينسؤال{\displaystyle \mathbb {Q} }فضاءات المتجهات هيسؤال{\displaystyle \mathbb {Q} }(خطي). كماسؤال{\displaystyle \mathbb {Q} }فضاء المتجهات،R{\displaystyle \mathbb {R} }له بُعد (عدد عناصر الأساس) متصل . ومن ثم،RسؤالR{\displaystyle \mathbb {R} \otimes _{\mathbb {Q} }\mathbb {R} }لديهسؤال{\displaystyle \mathbb {Q} }- أساس مُفهرس بواسطة حاصل ضرب متصلات؛ وبالتاليسؤال{\displaystyle \mathbb {Q} }البعد - هو متصل. لذا، ولأسباب تتعلق بالبعد، يوجد تماثل غير قياسي لـسؤال{\displaystyle \mathbb {Q} }فضاءات المتجهات: RZRRRR.{\displaystyle \mathbb {R} \otimes _{\mathbb {Z} }\mathbb {R} \approx \mathbb {R} \otimes _{\mathbb {R} }\mathbb {R} .}

ضع في اعتبارك الوحداتم=ج[x،y،z]/(و)،شمال=ج[x،y،z]/(ز){\displaystyle M=\mathbb {C} [x,y,z]/(f),N=\mathbb {C} [x,y,z]/(g)}لو،زج[x،y،z]{\displaystyle f,g\in \mathbb {C} [x,y,z]}كثيرات الحدود غير القابلة للاختزال بحيثالقاسم المشترك الأكبر(و،ز)=1{\displaystyle \gcd(f,g)=1}ثم ، ج[x،y،z](و)ج[x،y،z]ج[x،y،z](ز)ج[x،y،z](و،ز){\displaystyle {\frac {\mathbb {C} [x,y,z]}{(f)}}\otimes _{\mathbb {C} [x,y,z]}{\frac {\mathbb {C} [x,y,z]}{(g)}}\cong {\frac {\mathbb {C} [x,y,z]}{(f,g)}}}

ثمة مجموعة أخرى مفيدة من الأمثلة تأتي من تغيير الكميات القياسية. لاحظ أن Z[x1،...،xن](و1،...،وك)ZRR[x1،...،xن](و1،...،وك){\displaystyle {\frac {\mathbb {Z} [x_{1},\ldots ,x_{n}]}{(f_{1},\ldots ,f_{k})}}\otimes _{\mathbb {Z} }R\cong {\frac {R[x_{1},\ldots ,x_{n}]}{(f_{1},\ldots ,f_{k})}}}

من الأمثلة الجيدة على هذه الظاهرة التي يمكن النظر إليها ما يلي :R=سؤال،ج،Z/(صك)،Zص،سؤالص{\displaystyle R=\mathbb {Q} ,\mathbb {C} ,\mathbb {Z} /(p^{k}),\mathbb {Z} _{p},\mathbb {Q} _{p}} .

بناء

يتطلب بناء MN قسمة زمرة أبيلية حرة ذات أساس على الرموز mn ، المستخدمة هنا للدلالة على الزوج المرتب ( m , n ) ، حيث m في M و n في بواسطة الزمرة الجزئية المولدة من جميع العناصر من الشكل

  1. m ∗ ( n + n ′) + mn + mn
  2. −( m + m ′) ∗ n + mn + m ′ ∗ n
  3. ( م · ر ) ∗ نم ∗ ( ر · ن )

حيث m و m ′ في M ، و n و n ′ في N ، و r في R. دالة القسمة التي تأخذ mn = ( m , n ) إلى المجموعة المشاركة التي تحتوي على mn ؛ أي، :م×شمالمRشمال،(م،ن)[م*ن]{\displaystyle \otimes :M\times N\to M\otimes _{R}N,\,(m,n)\mapsto [m*n]} متوازنة، وقد تم اختيار المجموعة الفرعية بأقل قدر ممكن لضمان توازن هذه الخريطة. وتنتج الخاصية الشاملة لـ ⊗ من الخصائص الشاملة لمجموعة أبيلية حرة وقسمة.

إذا كانت S حلقة جزئية من حلقة R ، فإنمRشمال{\displaystyle M\otimes _{R}N}هي مجموعة القسمة لـمSشمال{\displaystyle M\otimes _{S}N}بواسطة المجموعة الفرعية التي تم إنشاؤها بواسطةxرSy-xSرy،رR،xم،yشمال{\displaystyle xr\otimes _{S}y-x\otimes _{S}ry,\,r\in R,x\in M,y\in N}، أينxSy{\displaystyle x\otimes _{S}y}هي صورة(x،y){\displaystyle (x,y)}تحت:م×شمالمSشمال{\displaystyle \otimes :M\times N\to M\otimes _{S}N} . على وجه الخصوص، يمكن إنشاء أي حاصل ضرب موتر لوحدات R ، إذا رغب في ذلك، كحاصل قسمة حاصل ضرب موتر للمجموعات الأبيلية عن طريق فرضخاصية حاصل الضرب المتوازن R.

من منظور نظرية الفئات، لنفترض أن σ هو الفعل الأيمن المعطى للمجموعة R على المجموعة M ؛ أي σ( m , r ) = m · وأن τ هو الفعل الأيسر للمجموعة R على المجموعة N. عندئذٍ، إذا كان حاصل الضرب الموتري للمجموعات الأبيلية مُعرَّفًا مسبقًا، فيمكن تعريف حاصل الضرب الموتري للمجموعة M والمجموعة N على المجموعة R على أنه المُساوي المشترك . مRشمالσ×11×τمشمالمRشمال{\displaystyle M\otimes R\otimes N{{{} \atop {\overset {\sigma \times 1}{\to }}} \atop {{\underset {1\times \tau }{\to }} \atop {}}}M\otimes N\to M\otimes _{R}N} أين{\displaystyle \otimes }يشير الرمز بدون رمز سفلي إلى حاصل الضرب الموتري للمجموعات الأبيلية.

في بناء حاصل الضرب الموتري على حلقة تبديلية R ، يمكن بناء بنية R -module من البداية بتكوين خارج قسمة R -module حر على الوحدة الفرعية المولدة من العناصر المذكورة أعلاه للبناء العام، معززة بالعناصر r ⋅ ( mn ) − m ∗ ( rn ) . بدلاً من ذلك، يمكن إعطاء البناء العام بنية Z( R ) -module بتعريف الفعل القياسي r ⋅ ( mn ) = m ⊗ ( rn ) عندما يكون هذا مُعرَّفًا جيدًا، وهو تحديدًا عندما r ∈ Z( R ) ، مركز R.

نادرًا ما يكون الضرب المباشر لـ M و N متماثلًا مع الضرب الموتري لـ M و N. عندما لا تكون R تبديلية، فإن الضرب الموتري يتطلب أن يكون M و N وحدات نمطية على جانبين متقابلين، بينما يتطلب الضرب المباشر أن يكونا وحدات نمطية على نفس الجانب. في جميع الحالات، الدالة الوحيدة من M × N إلى G التي تكون خطية وثنائية الخطية هي الدالة الصفرية.

كخرائط خطية

في الحالة العامة، لا تمتد جميع خصائص حاصل الضرب الموتري للفضاءات المتجهة إلى الوحدات النمطية. ومع ذلك، تبقى بعض الخصائص المفيدة لحاصل الضرب الموتري، عند اعتباره تشاكلات نمطية .

وحدة مزدوجة

يُعرَّف النموذج الثنائي لنموذج R-يميني E بأنه Hom R ( E , R ) ذو بنية نموذج R- يساري معياري ، ويُرمز له بـ E * . [ 11 ] البنية المعيارية هي عمليات الجمع والضرب القياسي النقطية . بالتالي، فإن E * هي مجموعة جميع التطبيقات الخطية R- من E إلى R (وتُسمى أيضًا الأشكال الخطية )، مع العمليات (ϕ+ψ)(u)=ϕ(u)+ψ(u)،ϕ،ψهـ*،uهـ{\displaystyle (\phi +\psi )(u)=\phi (u)+\psi (u),\quad \phi ,\psi \in E^{*},u\in E}(رϕ)(u)=رϕ(u)،ϕهـ*،uهـ،رR،{\displaystyle (r\cdot \phi )(u)=r\cdot \phi (u),\quad \phi \in E^{*},u\in E,r\in R,} يتم تعريف ثنائي وحدة R اليسرى بشكل مماثل، بنفس الترميز.

يوجد دائمًا تشاكل قانوني EE ∗∗ من E إلى ثنائيته الثانية. وهو تشاكل إذا كانت E وحدة حرة ذات رتبة منتهية. وبشكل عام، تُسمى E وحدة انعكاسية إذا كان التشاكل القانوني تشاكلًا.

الاقتران الثنائي

نرمز إلى الاقتران الطبيعي بين ثنائيته E ووحدة نمطية يمينية E ، أو بين وحدة نمطية يسارية F وثنائيتها F بـ ،:هـ*×هـR:(هـ،هـ)هـ،هـ=هـ(هـ){\displaystyle \langle \cdot ,\cdot \rangle :E^{*}\times E\to R:(e',e)\mapsto \langle e',e\rangle =e'(e)}،:F×F*R:(و،و)و،و=و(و).{\displaystyle \langle \cdot ,\cdot \rangle :F\times F^{*}\to R:(f,f')\mapsto \langle f,f'\rangle =f'(f).} يكون الاقتران خطيًا من اليسار R في وسيطه الأيسر، وخطيًا من اليمين R في وسيطه الأيمن: رز،حs=رز،حs،ر،sR.{\displaystyle \langle r\cdot g,h\cdot s\rangle =r\cdot \langle g,h\rangle \cdot s,\quad r,s\in R.}

عنصر كخريطة (ثنائية) خطية

في الحالة العامة، يُنتج كل عنصر من عناصر حاصل الضرب الموتري للوحدات النمطية دالة خطية يسارية R ، ودالة خطية يمينية R ، ودالة ثنائية الخطية R. على عكس الحالة التبادلية، فإن حاصل الضرب الموتري في الحالة العامة ليس وحدة نمطية R ، وبالتالي لا يدعم الضرب القياسي.

  • بالنظر إلى وحدة نمطية يمينية R - E ووحدة نمطية يمينية R - F ، يوجد تشاكل قانوني θ  : FR E → Hom R ( E , F ) بحيث يكون θ ( fe ′) هو التطبيق efe ′, e . [ 12 ]
  • بالنظر إلى وحدة نمطية يسارية R - E ووحدة نمطية يمينية R -F ، يوجد تشاكل قانوني θ  : FR E → Hom R ( E , F ) بحيث يكون θ ( fe ) هو التطبيق e ′ ↦ fe , e . [ 13 ]

ينطبق كلا الحالتين على الوحدات النمطية العامة، وتكون التشاكلات متماثلة إذا كانت الوحدات النمطية E و F وحدات إسقاطية مولدة نهائيًا (وخاصةً الوحدات النمطية الحرة ذات الرتب النهائية). وبالتالي، فإن عنصرًا من حاصل الضرب الموتري للوحدات النمطية على حلقة R يُسقط بشكل قانوني على خريطة خطية R ، مع العلم أنه كما هو الحال مع الفضاءات المتجهة، تُطبق قيود على الوحدات النمطية لكي يكون هذا مكافئًا للفضاء الكامل لهذه الخرائط الخطية.

  • بفرض وجود وحدة نمطية يمنى E ووحدة نمطية يسرى F ، يوجد تشاكل قانوني θ  : F RELR ( F × E , R ) بحيث يكون θ ( f ′ ⊗ e ′) هو التطبيق ( f , e ) ↦ ⟨ f , f ′⟩ ⋅ ⟨ e ′, e . بالتالي ، يمكن اعتبار العنصر ξ من حاصل الضرب الموتري F RE للوحدات النمطية R بمثابة مُنشئ لتطبيق ثنائي الخطية R F × ER.

يتعقب

ليكن R حلقة تبديلية و E وحدة نمطية على R. عندئذٍ يوجد تطبيق خطي معياري على R : هـ*RهـR{\displaystyle E^{*}\otimes _{R}E\to R} تم تحفيزها من خلال الخطية بواسطةϕxϕ(x){\displaystyle \phi \otimes x\mapsto \phi (x)} ; إنها الخريطة الخطية الفريدة R التي تتوافق مع الاقتران الطبيعي.

إذا كانت E وحدة نمطية إسقاطية منتهية التوليد على R ، فإنه يمكن تحديدهـ*Rهـ=نهايةR(هـ){\displaystyle E^{*}\otimes _{R}E=\operatorname {End} _{R}(E)}من خلال التشاكل القانوني المذكور أعلاه، ثم تكون الخريطة أعلاه هي خريطة التتبع : tr:نهايةR(هـ)R.{\displaystyle \operatorname {tr} :\operatorname {End} _{R}(E)\to R.}

عندما يكون R حقلاً، فهذا هو الأثر المعتاد للتحويل الخطي.

مثال من الهندسة التفاضلية: حقل الموتر

أبرز مثال على الضرب الموتري للوحدات في الهندسة التفاضلية هو الضرب الموتري لفضاءات الحقول المتجهة والأشكال التفاضلية. بتعبير أدق، إذا كانت R هي الحلقة (التبديلية) للدوال الملساء على مشعب أملس M ، فإنه يتم وضع تيqص=Γ(م،تيم)صRΓ(م،تي*م)q{\displaystyle {\mathfrak {T}}_{q}^{p}=\Gamma (M,TM)^{\otimes p}\otimes _{R}\Gamma (M,T^{*}M)^{\otimes q}} حيث Γ تعني فضاء المقاطع والرمز العلويص{\displaystyle \otimes p}يعني ذلك ضرب عنصر من عناصر R في موتر p مرة . وبحسب التعريف، فإن عنصرًا منتيqص{\displaystyle {\mathfrak {T}}_{q}^{p}}هو حقل موتر من النوع ( p , q ).

كوحدات R ،تيصq{\displaystyle {\mathfrak {T}}_{p}^{q}}هو الوحدة المزدوجة لـتيqص{\displaystyle {\mathfrak {T}}_{q}^{p}}[ 14 ]

لتبسيط الترميز، ضعهـ=Γ(م،تيم){\displaystyle E=\Gamma (M,TM)}وهكذاهـ*=Γ(م،تي*م){\displaystyle E^{*}=\Gamma (M,T^{*}M)}[ 15 ] عندما يكون p و q ≥1، لكل ( k ، l ) حيث 1 ≤ k p ، 1 ≤ l q ، يوجد تطبيق متعدد الخطية R : هـص×هـ*qتيq-1ص-1،(X1،...،Xص،ω1،...،ωq)Xك،ωلX1Xل^Xصω1ωل^ωq{\displaystyle E^{p}\times {E^{*}}^{q}\to {\mathfrak {T}}_{q-1}^{p-1},\,(X_{1},\dots ,X_{p},\omega _{1},\dots ,\omega _{q})\mapsto \langle X_{k},\omega _{l}\rangle X_{1}\otimes \cdots \otimes {\widehat {X_{l}}}\otimes \cdots \otimes X_{p}\otimes \omega _{1}\otimes \cdots {\widehat {\omega _{l}}}\otimes \cdots \otimes \omega _{q}} أينهـص{\displaystyle E^{p}}وسائل1صهـ{\displaystyle \prod _{1}^{p}E}والعلامة (#) تعني حذف أحد الحدود. وبحسب الخاصية العامة، فإنها تُقابل تطبيقًا خطيًا فريدًا على R : جلك:تيqصتيq-1ص-1.{\displaystyle C_{l}^{k}:{\mathfrak {T}}_{q}^{p}\to {\mathfrak {T}}_{q-1}^{p-1}.}

يُطلق عليه اسم انكماش الموترات في المؤشر ( k , l ). عند فكّ ما تنص عليه الخاصية العامة، نرى ما يلي: جلك(X1Xصω1ωq)=Xك،ωلX1Xل^Xصω1ωل^ωq.{\displaystyle C_{l}^{k}(X_{1}\otimes \cdots \otimes X_{p}\otimes \omega _{1}\otimes \cdots \otimes \omega _{q})=\langle X_{k},\omega _{l}\rangle X_{1}\otimes \cdots {\widehat {X_{l}}}\cdots \otimes X_{p}\otimes \omega _{1}\otimes \cdots {\widehat {\omega _{l}}}\cdots \otimes \omega _{q}.}

ملاحظة : يُعدّ النقاش السابق معيارياً في كتب الهندسة التفاضلية (مثل كتاب هيلجاسون ). وبطريقة ما، يُعتبر البناء النظري للحزم (أي لغة حزم الوحدات ) أكثر طبيعية وأكثر شيوعاً؛ للاطلاع على ذلك، انظر القسم §  الضرب الموتري لحزم الوحدات .

العلاقة بالوحدات المسطحة

على العموم، -R-:مود-R×R-مودأب{\displaystyle -\otimes _{R}-:{\text{Mod-}}R\times R{\text{-Mod}}\longrightarrow \mathrm {Ab} } هو دالة ثنائية تقبل زوجًا من وحدات R اليمنى واليسرى كمدخلات، وتعينها إلى حاصل الضرب الموتري في فئة المجموعات الأبيلية .

بتثبيت وحدة R اليمنى M ، دالة مR-:R-مودأب{\displaystyle M\otimes _{R}-:R{\text{-Mod}}\longrightarrow \mathrm {Ab} } ينشأ، وبشكل متناظر، يمكن تثبيت وحدة R اليسرى N لإنشاء دالة -Rشمال:مود-Rأب.{\displaystyle -\otimes _{R}N:{\text{Mod-}}R\longrightarrow \mathrm {Ab} .}

على عكس الدالة الثنائية HomحoمR(-،-)،{\displaystyle \mathrm {Hom} _{R}(-,-),}يكون الموتر المتغير متغايرًا في كلا المدخلين.

يمكن إثبات ذلكمR-{\displaystyle M\otimes _{R}-}و-Rشمال{\displaystyle -\otimes _{R}N}تكون الدوال دائمًا دوالًا دقيقة من اليمين ، ولكن ليس بالضرورة من اليسار ( 0ZZZن0{\displaystyle 0\to \mathbb {Z} \to \mathbb {Z} \to \mathbb {Z} _{n}\to 0}، حيث تكون العملية الأولى هي الضرب فين{\displaystyle n}، دقيق، لكن ليس بعد أخذ الموتر معZن{\displaystyle \mathbb {Z} _{n}}بحسب التعريف، فإن الوحدة النمطية T هي وحدة نمطية مسطحة إذاتيR-{\displaystyle T\otimes _{R}-}هو دالة دقيقة.

لو{مأنا|أناأنا}{\displaystyle \{m_{i}\mid i\in I\}}و{نج|جج}{\displaystyle \{n_{j}\mid j\in J\}}ثم يتم توليد مجموعات لـ M و N على التوالي،{مأنانج|أناأنا،جج}{\displaystyle \{m_{i}\otimes n_{j}\mid i\in I,j\in J\}}ستكون مجموعة توليد لـمRشمال.{\displaystyle M\otimes _{R}N.}لأن دالة الموترمR-{\displaystyle M\otimes _{R}-}قد لا تكون المجموعة المولدة دقيقة تمامًا في بعض الأحيان، وقد لا تكون مجموعة مولدة دنيا، حتى لو كانت المجموعات المولدة الأصلية دنيا. إذا كانت M وحدة نمطية مسطحة ، فإن الدالةمR-{\displaystyle M\otimes _{R}-}يكون دقيقًا بحكم تعريف الوحدة المسطحة. إذا أُخذت جداءات الموترات على حقل F ، فإننا نكون في حالة الفضاءات المتجهة كما سبق. بما أن جميع وحدات F مسطحة، فإن الدالة الثنائية-R-{\displaystyle -\otimes _{R}-}إذا كانت المجموعة دقيقة في كلا الموضعين، وكانت المجموعتان المولدتان المعطيتان أساسين، فإن{مأنانج|أناأنا،جج}{\displaystyle \{m_{i}\otimes n_{j}\mid i\in I,j\in J\}}يشكل بالفعل أساسًا لـمFشمال{\displaystyle M\otimes _{F}N} .

هيكل إضافي

إذا كانت S و T جبرًا تبديليًا على R ، فعندئذٍ، على غرار #للوحدات المتكافئة ، سيكون SR T جبرًا تبديليًا على R أيضًا، مع تعريف دالة الضرب ( m1m2 )( n1n2 ) = ( m1 n1 ⊗ m2 n2 ) وامتدادها بالخطية . في هذا السياق ، يصبح حاصل الضرب الموتري حاصل ضرب مشترك ليفي في فئة الجبر التبديلي على R. ( لكنه ليس حاصل ضرب مشترك في فئة الجبر على R ) .

إذا كان كل من M و N عبارة عن وحدات نمطية R على حلقة تبديلية، فإن حاصل ضربهما الموتري يكون أيضًا وحدة نمطية R. إذا كانت R حلقة، فإن RM وحدة نمطية R يسارية ، والمبدل

rssr

إذا كان أي عنصرين r و s من R موجودين في مُفني M ، فيمكننا جعل M وحدة R يمنى عن طريق وضع

mr = rm .

يتحلل تأثير R على M من خلال تأثير حلقة تبديلية خارج القسمة. في هذه الحالة، يكون حاصل الضرب الموتري لـ M مع نفسها على R هو أيضًا وحدة نمطية R. هذه تقنية شائعة جدًا في الجبر التبديلي.

تعميم

حاصل الضرب الموتري لمجمعات من الوحدات

إذا كان X و Y عبارة عن مركبات من وحدات R ( حيث R حلقة تبديلية)، فإن حاصل ضربهما الموتري هو المركب المعطى بواسطة (XRY)ن=أنا+ج=نXأناRYج،{\displaystyle (X\otimes _{R}Y)_{n}=\sum _{i+j=n}X_{i}\otimes _{R}Y_{j},} مع إعطاء التفاضل بالصيغة التالية: لـ x في X i و y في Y j ، دXY(xy)=دX(x)y+(-1)أناxدY(y).{\displaystyle d_{X\otimes Y}(x\otimes y)=d_{X}(x)\otimes y+(-1)^{i}x\otimes d_{Y}(y).}[ 16 ]

على سبيل المثال، إذا كانت C عبارة عن سلسلة معقدة من مجموعات أبيلية مسطحة، وإذا كانت G مجموعة أبيلية، فإن مجموعة التماثل لـجZجي{\displaystyle C\otimes _{\mathbb {Z} }G}هي مجموعة التماثل لـ C بمعاملات في G (انظر أيضًا: نظرية المعامل العالمي ).

حاصل الضرب الموتري لحزم من الوحدات

إن حاصل الضرب الموتري لحزم الوحدات هو الحزمة المرتبطة بالحزمة المسبقة لحاصل الضرب الموتري لوحدات المقاطع على المجموعات الفرعية المفتوحة.

في هذا الإعداد، على سبيل المثال، يمكن تعريف حقل موتر على مشعب أملس M على أنه مقطع (عالمي أو محلي) من حاصل ضرب الموتر (يسمى حزمة الموتر ). (تيم)صيا(تي*م)q{\displaystyle (TM)^{\otimes p}\otimes _{O}(T^{*}M)^{\otimes q}} حيث O هي حزمة حلقات الدوال الملساء على M والحزمتيم،تي*م{\displaystyle TM,T^{*}M}تُعتبر حزمًا حرة محلية على M. [ 17 ]

الحزمة الخارجية على M هي حزمة فرعية من حزمة الموترات تتكون من جميع الموترات المتغايرة المتناظرة. مقاطع الحزمة الخارجية هي أشكال تفاضلية على M.

تظهر إحدى الحالات المهمة التي يتم فيها تكوين حاصل ضرب موتر على حزمة من الحلقات غير التبادلية في نظرية الوحدات النمطية D ؛ أي حاصل ضرب موتر على حزمة من المؤثرات التفاضلية .

انظر أيضاً

ملحوظات

  1. ضرب المتتالية الدقيقةبـ M0أناRR/أنا0{\displaystyle 0\to I\to R\to R/I\to 0}أعطِ أناRموRRم=مR/أناRم0{\displaystyle I\otimes _{R}M{\overset {f}{\to }}R\otimes _{R}M=M\to R/I\otimes _{R}M\to 0} حيث تُعطى f بواسطةأناxأناx{\displaystyle i\otimes x\mapsto ix}بما أن صورة f هي IM ، فإننا نحصل على الجزء الأول من 1. إذا كانت M مسطحة، فإن f أحادية وبالتالي فهي تماثل على صورتها.
  2. R/أناRR/ج=R/جأنا(R/ج)=R/ج(أنا+ج)/ج=R/(أنا+ج).{\displaystyle R/I\otimes _{R}R/J={R/J \over I(R/J)}={R/J \over (I+J)/J}=R/(I+J).}QED

مراجع

  1. جاكوبسون، ناثان (2009)، الجبر الأساسي 2 (الطبعة الثانية  منشورات دوفر
  2. ^ هازوينكل، وآخرون. (2004)، ص. 95 ، الاقتراح 4.5.1
  3. بورباكي ، الفصل الثاني، الفقرة 3.1
  4. أولاً، إذاR=Z{\displaystyle R=\mathbb {Z} }ثم يتم تقديم الهوية المزعومة بواسطةوو{\displaystyle f\mapsto f'}معو(x)(y)=و(x،y){\displaystyle f'(x)(y)=f(x,y)}. على العموم،هومZ(شمال،جي){\displaystyle \operatorname {Hom} _{\mathbb {Z} }(N,G)}له بنية وحدة R اليمنى بواسطة(زر)(y)=ز(رy){\displaystyle (g\cdot r)(y)=g(ry)}وبالتالي ، بالنسبة لأيZ{\displaystyle \mathbb {Z} }الخريطة الثنائية الخطية f و f ′ هي خريطة خطية Rو(xر)=و(x)رو(xر،y)=و(x،رy){\displaystyle \Leftrightarrow f'(xr)=f'(x)\cdot r\Leftrightarrow f(xr,y)=f(x,ry)} .
  5. بورباكي ، الفصل الثاني، الفقرة 3.2.
  6. بورباكي ، الفصل الثاني، الفقرة 3.8
  7. البرهان: (باستخدام خاصية التجميع في شكلها العام)(مRشمال)S=(SRم)Rشمال=مSRشمال=مSSSRشمال=مSSشمالS{\displaystyle (M\otimes _{R}N)_{S}=(S\otimes _{R}M)\otimes _{R}N=M_{S}\otimes _{R}N=M_{S}\otimes _{S}S\otimes _{R}N=M_{S}\otimes _{S}N_{S}}
  8. بورباكي ، الفصل الثاني، الفقرة 4.4
  9. ^ بورباكي ، الفصل الثاني §4.1 الاقتراح 1
  10. مثال 3.6 من http://www.math.uconn.edu/~kconrad/blurbs/linmultialg/tensorprod.pdf
  11. بورباكي ، الفصل الثاني، الفقرة 2.3
  12. ^ بورباكي ، الفصل. II §4.2 مكافئ. (11)
  13. ^ بورباكي ، الفصل. II §4.2 مكافئ. (15)
  14. ^ هيلجاسون 1978 ، ليما 2.3'
  15. هذا في الواقع تعريف الأشكال التفاضلية الأحادية، وهي مقاطع عالمية منتي*م{\displaystyle T^{*}M}، في هيلجاسون، ولكنه يعادل التعريف المعتاد الذي لا يستخدم نظرية الوحدات.
  16. مايو 1999 ، الفصل 12، الفقرة 3
  17. انظر أيضًا موسوعة الرياضيات – حزمة الموترات