Tính chất trao đổi cho môđun và vành - Luận án tiến sĩ Pace Peterson Nielsen

Luận án tiến sĩ về tính chất trao đổi cho môđun và vành. Nghiên cứu khi nào tính chất trao đổi hữu hạn suy ra tính chất trao đổi đầy đủ bằng phương pháp đại số.

Trường ĐH

university of california, berkeley

Chuyên ngành

mathematics

Tác giả

Luan An

Thể loại

luận án

Năm xuất bản

Số trang

74

Thời gian đọc

12 phút

Lượt xem

1

Lượt tải

0

Phí lưu trữ

40 Point

Tóm tắt nội dung

I. Tính Chất Trao Đổi Cho Môđun Và Vành Khái Niệm Cơ Bản

Tính chất trao đổi được giới thiệu năm 1964 bởi Crawley và Jonsson. Đây là một khái niệm quan trọng trong đại số giao hoán và lý thuyết môđun. Tính chất này nghiên cứu điều kiện để tính chất trao đổi hữu hạn suy ra tính chất trao đổi đầy đủ. Nghiên cứu tập trung vào hai phương pháp chính: phương pháp vành lý thuyết và phương pháp môđun lý thuyết.

1.1. Định nghĩa tính chất trao đổi trong môđun

Tính chất trao đổi mô tả cách các thành phần trong môđun có thể hoán đổi vị trí. Môđun giao hoán thỏa mãn tính chất này khi các phép toán có thể thực hiện theo thứ tự khác nhau. Điều này liên quan mật thiết đến cấu trúc nhóm Abel. Tính chất Abel đảm bảo phép cộng giao hoán trong môđun. Vành giao hoán cung cấp nền tảng cho các phép toán này.

1.2. Phân biệt tính chất trao đổi hữu hạn và đầy đủ

Tính chất trao đổi hữu hạn áp dụng cho số lượng phần tử giới hạn. Tính chất trao đổi đầy đủ mở rộng cho mọi trường hợp. Vấn đề trung tâm là xác định khi nào tính chất hữu hạn suy ra tính chất đầy đủ. Điều này phụ thuộc vào cấu trúc của vành tự đồng cấu. Môđun trên vành với tính chất đặc biệt cho kết quả khác nhau.

1.3. Ứng dụng trong đại số giao hoán hiện đại

Đại số giao hoán sử dụng tính chất trao đổi để nghiên cứu cấu trúc vành. Các vành không giao hoán cũng được xem xét trong một số trường hợp đặc biệt. Tính chất này giúp phân tích phân tích trực tiếp của môđun. Ứng dụng mở rộng sang lý thuyết biểu diễn và hình học đại số.

II. Phương Pháp Vành Lý Thuyết Trong Tính Chất Trao Đổi

Chương đầu tiên trình bày phương pháp vành lý thuyết để nghiên cứu tính chất trao đổi. Phương pháp này xây dựng các vành với tính chất đặc biệt. Môđun có vành tự đồng cấu strongly π-regular hoặc strongly clean có tính chất ℵ₀-exchange. Kết quả được tinh chỉnh để chứng minh môđun với vành tự đồng cấu Dedekind-finite và regular có tính chất trao đổi đầy đủ.

2.1. Vành N exchange và tính chất cơ bản

Vành N-exchange là vành thỏa mãn tính chất trao đổi cho N phần tử. Vành giao hoán thường có tính chất này một cách tự nhiên. Phép nhân giao hoán đóng vai trò quan trọng trong cấu trúc vành. Môđun trên vành N-exchange kế thừa nhiều tính chất tốt. Điều kiện Dedekind-finite đảm bảo tính ổn định của cấu trúc.

2.2. Từ 2 exchange đến finite exchange

Quá trình chuyển từ tính chất 2-exchange sang finite exchange là bước quan trọng. Phương pháp quy nạp thường được sử dụng trong chứng minh. Vành strongly clean cung cấp điều kiện đủ cho sự chuyển đổi này. Tính chất Abel của nhóm cộng hỗ trợ quá trình mở rộng. Môđun giao hoán cho kết quả mạnh hơn trong nhiều trường hợp.

2.3. Từ finite exchange đến full exchange

Bước chuyển từ finite exchange sang full exchange là thách thức lớn. Vành tự đồng cấu regular và Dedekind-finite là điều kiện đủ. Phương pháp nâng qua radical Jacobson được áp dụng hiệu quả. Các ví dụ cụ thể về vành full exchange được trình bày chi tiết. Vành giao hoán và vành Abel được nghiên cứu như trường hợp đặc biệt.

III. Phương Pháp Môđun Lý Thuyết Và Phân Tích Trực Tiếp

Chương hai tập trung vào phân tích trực tiếp cho môđun. Phương pháp này khái quát hóa định lý của Stock. Định lý Stock chỉ ra rằng môđun xạ ảnh với tính chất ℵ₀-exchange có tính chất trao đổi đầy đủ. Nghiên cứu chứng minh có thể loại bỏ radical khi xét tính chất trao đổi cho môđun xạ ảnh. Điều này đơn giản hóa đáng kể việc kiểm tra tính chất.

3.1. Định lý Kaplansky và ứng dụng

Định lý Kaplansky cung cấp nền tảng cho nhiều kết quả về môđun xạ ảnh. Môđun trên vành với tính chất đặc biệt có phân tích trực tiếp đẹp. Tính chất trao đổi liên quan chặt chẽ đến cấu trúc phân tích này. Môđun giao hoán xảy ra tự nhiên trong bối cảnh định lý. Phép cộng giao hoán trong nhóm Abel đảm bảo tính ổn định.

3.2. Tính chất N và loại bỏ radical

Tính chất (N) là một điều kiện kỹ thuật quan trọng trong lý thuyết môđun. Radical của môđun có thể được loại bỏ khi xét tính chất trao đổi. Điều này áp dụng đặc biệt tốt cho môđun xạ ảnh. Quá trình nâng qua radical Jacobson được sử dụng. Đại số giao hoán cung cấp công cụ để phân tích radical.

3.3. Môđun xạ ảnh với ℵ₀ exchange

Môđun xạ ảnh có tính chất ℵ₀-exchange đặc biệt quan trọng. Tính chất này đảm bảo sự tồn tại của phân tích trực tiếp tốt. Môđun trên vành giao hoán thường có tính chất này. Vành không giao hoán yêu cầu điều kiện bổ sung. Kết quả mở rộng sang trường hợp đếm được và tổng quát.

IV. Vành Strongly π Regular Và Strongly Clean

Vành strongly π-regular và strongly clean là hai lớp vành quan trọng trong nghiên cứu. Các vành này có tính chất đặc biệt liên quan đến phần tử idempotent. Môđun có vành tự đồng cấu thuộc các lớp này có tính chất ℵ₀-exchange. Điều này là kết quả mạnh trong lý thuyết môđun và vành. Các phương pháp xây dựng cụ thể được trình bày chi tiết.

4.1. Định nghĩa vành strongly π regular

Vành strongly π-regular là vành mà mọi phần tử có lũy đẳng liên kết. Tính chất này mạnh hơn tính regular thông thường. Vành giao hoán strongly π-regular có cấu trúc đơn giản hơn. Môđun trên vành này kế thừa nhiều tính chất tốt. Phép nhân giao hoán đơn giản hóa nhiều chứng minh.

4.2. Đặc trưng vành strongly clean

Vành strongly clean là vành mà mọi phần tử là tổng của idempotent và unit. Tính chất này liên quan đến cấu trúc nhóm Abel của vành. Vành strongly clean luôn có tính chất exchange tốt. Môđun giao hoán trên vành này có phân tích đẹp. Đại số giao hoán sử dụng rộng rãi khái niệm này.

4.3. Mối liên hệ với tính chất ℵ₀ exchange

Vành strongly π-regular và strongly clean đều suy ra ℵ₀-exchange. Chứng minh sử dụng tính chất của phần tử idempotent. Môđun trên vành có vành tự đồng cấu thuộc lớp này đặc biệt. Tính chất trao đổi được bảo toàn qua nhiều phép toán. Kết quả này là nền tảng cho nhiều ứng dụng khác.

V. Radical Jacobson Và Phương Pháp Nâng

Radical Jacobson đóng vai trò quan trọng trong lý thuyết vành và môđun. Phương pháp nâng qua radical cho phép đơn giản hóa nhiều bài toán. Khi xét tính chất trao đổi, có thể làm việc modulo radical. Điều này đặc biệt hữu ích cho môđun xạ ảnh. Kỹ thuật này kết nối lý thuyết vành và lý thuyết môđun.

5.1. Định nghĩa và tính chất radical Jacobson

Radical Jacobson là giao của tất cả ideal tối đại trái hoặc phải. Đây là ideal quan trọng nhất trong lý thuyết vành. Vành giao hoán có radical Jacobson dễ tính toán hơn. Radical liên quan đến các submodule nhỏ trong môđun. Tính chất Abel của cấu trúc cộng ảnh hưởng đến radical.

5.2. Nâng tính chất qua radical

Nhiều tính chất có thể được nâng từ vành thương qua radical. Tính chất trao đổi là một trong những tính chất này. Môđun xạ ảnh cho phép nâng đặc biệt hiệu quả. Phương pháp này giảm bớt độ phức tạp của bài toán. Đại số giao hoán cung cấp framework cho kỹ thuật nâng.

5.3. Ứng dụng trong môđun xạ ảnh

Môđun xạ ảnh có tính chất nâng đặc biệt tốt. Tính chất trao đổi có thể kiểm tra modulo radical. Điều này đơn giản hóa đáng kể việc xác minh tính chất. Môđun trên vành với radical nhỏ dễ phân tích hơn. Kết quả áp dụng rộng rãi trong lý thuyết biểu diễn.

VI. Vành Giao Hoán Vành Abel Và Ví Dụ Cụ Thể

Vành giao hoán và vành Abel là các trường hợp đặc biệt quan trọng. Vành giao hoán có phép nhân giao hoán, tạo cấu trúc đơn giản. Vành Abel có tính chất mạnh hơn liên quan đến idempotent. Các ví dụ cụ thể về vành full exchange được nghiên cứu chi tiết. Những ví dụ này minh họa lý thuyết trừu tượng một cách rõ ràng.

6.1. Tính chất đặc biệt của vành giao hoán

Vành giao hoán có phép nhân giao hoán làm đơn giản nhiều kết quả. Môđun trên vành giao hoán có cấu trúc dễ hiểu hơn. Tính chất trao đổi thường tự động thỏa mãn. Đại số giao hoán nghiên cứu sâu về lớp vành này. Phép cộng giao hoán kết hợp với phép nhân giao hoán tạo cấu trúc đẹp.

6.2. Vành Abel và idempotent trung tâm

Vành Abel là vành mà mọi idempotent nằm trong tâm. Điều này mạnh hơn tính giao hoán trong nhiều trường hợp. Môđun giao hoán trên vành Abel có tính chất đặc biệt. Nhóm Abel của phép cộng kết hợp tốt với idempotent trung tâm. Tính chất này quan trọng trong lý thuyết phân tích trực tiếp.

6.3. Ví dụ vành full exchange cụ thể

Vành ma trận trên trường là ví dụ điển hình của full exchange. Vành đa thức trên vành giao hoán cũng có tính chất này. Vành tự đồng cấu của môđun xạ ảnh hữu hạn sinh thường full exchange. Các ví dụ từ vành không giao hoán cũng được xét đến. Nghiên cứu cung cấp danh sách phong phú các ví dụ minh họa.

Xem trước tài liệu
Tải đầy đủ để xem toàn bộ nội dung
Luận án tiến sĩ: The exchange property for modules and rings

Tải xuống file đầy đủ để xem toàn bộ nội dung

Tải đầy đủ (74 trang)

Trích đoạn nội dung luận án

Tải xuống để đọc toàn bộ

The Exchange Property for Modules and Rings by Pace Peterson Nielsen B. (Brigham Young University, Utah) 2001 A dissertation submitted in partial satisfaction of the requirements for the degree of Doctor of Philosophy in Mathematics in the GRADUATE DIVISION of the UNIVERSITY of CALIFORNIA, BERKELEY Committee in charge: Professor Tsit Yuen Lam, Chair Professor George Bergman Professor Deborah Nolan Spring 2006 UMI Number: 3228440 INFORMATION TO USERS The quality of this reproduction is dependent upon the quality of the copy submitted. Broken or indistinct print, colored or poor quality illustrations and photographs, print bleed-through, substandard margins, and improper alignment can adversely affect reproduction. In the unlikely event that the author did not send a complete manuscript and there are missing pages, these will be noted.

Also, if unauthorized copyright material had to be removed, a note will indicate the deletion. ® UMI UMI Microform 3228440 Copyright 2006 by ProQuest Information and Learning Company. All rights reserved. This microform edition is protected against unauthorized copying under Title 17, United States Code.

ProQuest Information and Learning Company 300 North Zeeb Road P. Box 1346 Ann Arbor, MI 48106-1346 The Exchange Property for Modules and Rings Copyright 2006 by Pace Peterson Nielsen Abstract The Exchange Property for Modules and Rings by Pace Peterson Nielsen Doctor of Philosophy in Mathematics University of California, Berkeley Professor Tsit Yuen Lam, Chair The exchange property was introduced in 1964 by Crawley and Jonsson. Our work focuses on the problem they posed of when the finite exchange property implies the full exchange property. The methods of this work are two-fold.

The first chapter presents a ring-theoretical construction showing that modules whose endomorphism rings are strongly 7-regular or strongly clean have No-exchange. These methods are further refined to show that modules with Dedekind-finite, regular endomorphism rings have full exchange. The second chapter focuses on direct sum decompositions for modules. We gen- eralize a theorem of Stock, which shows that projective modules with No-exchange have full exchange.

We further show that one may “mod out” by the radical, when considering the exchange property for projective modules. Professor Tsit Yuen Lam. Dissertation Committee Chair To my wife, Sarah, for her patience and love. Contents S1 Notations and Conventlons.

Chapter 1 From a Ring-theoretic Point of View 83 N-Exchange Rings. kg k k vo 10 §4 From 2-Exchange to Finite Exchange .0,4 16 §5 From Finite Exchange to Countable Exchange. 22 $6 From Finite Exchange to Full Exchange ., 29 $7 Lifting through the Jacobson Radical. 36 §8 Examples of Full Exchange Rings.

40 810 Abelian Rings and Commutative Rings. From a Module-theoretic Point of View 47 §11 A Theorem Derived from a Result of Kaplansky. 48 §12 Property (N)g 5D §13 Removing the Radical. 2 en 58 §14 Final Remarks 64 Bibliography 65 ll Acknowledgements I want to thank Tsit Yuen Lam and George Bergman, for carefully reading my work and suggesting many interesting avenues of future research.

I also wish to thank Alex Dugas for reading early manuscripts and for his kind remarks. lil 1 Notations and Conventions By ring we will mean an associative ring with 1. By module we will mean a unital module over a ring, usually with the ring not made explicit and acting on the right. Let M be a module and J an indexing set.

We write MTM) for the direct sum of Ï copies of M, and M! for the direct product of J copies. Endomorphisms of right modules will be written on the left. If a submodule N € M is a direct summand we write N C® M. Some introductory texts on rings and modules include [7] and Suppose we have two modules N C M.

We say N is essential in M if for every non-zero submodule A C M we have NN A # (0). Dually, we say N is small in M if the equation M = K + N implies K = M. In the first case we write N C, M, and in the latter case we write N C, M. A submodule N C M is said to be mazimal if N # M and NC X CM with X #N implies X = M.

The radical of M is defined to be the intersection of all maximal submodules of ă, written as rad(M). If there are no maximal submodules then this is the intersection of the empty family and we put rad(M) = M. It is well known that rad(M) is also equal to the union of all small submodules of M. Let R be aring.

We write J(R) for the Jacobson radical of R. In other words J(R) is the intersection of all the maximal left (or right) ideals of R. In the Introduction and throughout Chapter 1, all modules will be right k- modules, for an arbitrary ring k, unless specified otherwise. We will often write E = End(M;) and we let R be an arbitrary ring (possibly not associated to any module).

In Chapter 2 we depart from this convention and treat all modules as right R-modules. This is due to the fact that Chapter 2 focuses on projective modules, and the ring which acts on such a module plays a central role. 2 Introduction Introduced in 1964 by Crawley and Jonsson [3| for general algebras, the exchange property has since become an important module-theoretic and ring-theoretic tool. The definition is as follows: Definition 2.

Let Ñ > 0 be a cardinal, let k be a ring, and let M;, be a right k-module. We say that M has the X-erchange property if whenever we have right k-module decompositions, A = M @ N = @,., Ai, for some indexing set J with |Z| <N, then there are submodules 4; C A; with A= M @ (@,,, 44). We say that M has finite erchange if M has Ñ-exchange for all finite cardinals. We say M has full exchange if M has Ñ-exchange for all cardinals.

Let k be a division ring and let M be a vector space over k, contained in another vector space A. Suppose further that A has a direct sum decomposition A = @,. It is straightforward to check that M has full ex- change by extending a basis for M to a basis for A, by using only vectors in the submodules A;. In the definition of Ñ-exchange, note that due to the modularity law we have A’ C® A; for eachi € I.

Also note that the exchange property passes to isomorphic modules. If Mf has X-exchange then M has N’-exchange for all 8’ < &. The exchange property behaves well in terms of direct summands and finite direct sums. To prove this we first need the following result: Lemma 2.

If M has |I|-erchange and A= MEN@X = (®,.¡ Ai) @ X then there are submodules A C A; with A= M @ (@,. Let p: A— M @ N be the natural projection from A onto M @ N, with kernel X. Since ker(p) = X we have pl4, : A; —> B; is an isomorphism for each 1 € J, and MON = @,. By the |J|-exchange property, there exist Bi C® B, for each i € I, with M@N = M & (®¿„, Bi).

Now set Al = na, Œị), and so (@jc; 4?) ® X = (Mic; Bi) ® X. Then it is clear that A=M@Ne@X=Múe@ (@z) @X=M@ (@4) SX. tel tel LI Lemma 2. Jf M and M' have the \Ñ-exzchanqe property, then M @ M' has the N-exchange property.

Further, ifP C® M then P also has the X-exchange property. We identify M and M’ with their images in the (outer) direct sum MOM’, and hence consider this as an inner direct sum. Suppose A= (M@M')@N = @,<-, Ai with |J| < &. Then, using the Ñ-exchange property on M, we have submodules 4; C A; with A = M @ (Q@,,, Aj).

But then, using the N-exchange property on M’, and Lemma 2.3 with X = M, we have submodules A? C 4; with A=M@M'@ (ea) 1eL For the second half of the lemma, write M = P®Q, and suppose A= P@N = @,¿¡ Ai with [J] < 8. We may assume, without loss of generality, QM A = (0). Now AeQ=MeN=Qe (@2) ie. and so, using the N-exchange property of /, there are submodules A‘ C A;, and Q © Q, with A@Q=M@N=MeQ@e (@4) =PeQe@@œ (@+) ¡e1 ¡el Consequently we see Q’ = 0.

H Crawley and Jónsson asked the following fundamental question that is still open: Question 2. If a module has 2-exchange, does it have full exchange? It turns out that 2-exchange is equivalent to finite exchange. We will give a straightforward proof in a later section. The question of whether finite exchange implies full exchange, or even No-exchange, can be answered affirmatively for large classes of modules.

One nice way to find such classes is by expressing the X- exchange property in terms of equations in the endomorphism ring of the module. For this we need the following notion: Definition 2. Let M be a module and set # = End(M). Fix a family {z;};er of elements z; € # (not necessarily distinct).

We say that this family is summable if for each m € M the set F,, = {i € I| z;(m) # 0} is finite. Thus, in this situation we have a well-defined element » ri € È with action (x «| (m) = 3` z¡(m). ier i€Fim With this notion in hand, we are ready to prove the following: Proposition 2. Let M be a module.

For any given cardinal, N, the following are equivalent: (1) The module M has the X-exchange property. (2) If we have A=MeEN=QA ¡el with A; M for alli € I, |I| SN, then there are submodules Ai C A; such that A=MeQ@A. iel (3) For every summable family {x;}ier of elements in E = End(M), where the sum is )),-,%; = 1, and \I| SN, there are orthogonal idempotents e; € Ex; with 3,. Since this proposition is used repeatedly, we include the proof for complete- ness.

(2) = (3) : Let J be an indexing set with |I| < 8. Let {z;};er be a summable family in E, summing to 1. Put A = @,„¡ Ai with 4; = M for each i € J. Also, put M' = {a € Ala = (a;(m))ier for some m € M}.

Define x : M — M’ by m+ (xi(m))ier and define y : A — M via (a);er P Ð);cra¿. We see that the map z is an isomorphism, and the inclusion M’ C A splits via # o y. So we have A=MeN=Q4; ¡C1 and hence by (2) there are submodules Ai C® 4;, for each i € J, such that `.) i€l Write A; = Aj @ 47, A’ = @j-, Aj, and A” = @,¿¡ Aj. Let Z be the pro- jection from A to A” with kernel A’, and put y = Yj : MỸ — A”, which is an isomorphism.

Let p; : A” — A! be the natural projections, for each 7 € I. Set e; = yy ‘pix for each i € I. We see that ee) =e ‘pyryy ‘pee = yp piper = 6456. Therefore, these are orthogonal idempotents.

Further, letting z;: A; — 4¿ be the natural projection, with kernel Ai, we have pipx = z¡z¡, and so e; € Ex;. One easily checks that the family {e;};e7 is summable, and Ồ ` iep i = 1, (3) = (1) : Suppose we have A=MeEN=Q4i ier with |JJ < &. Let p: A — M anda; : A — A; be the natural projections corresponding to the respective decomposition. Setting 2; = øm;| for each ¡ € J, we see {Z;};e; is a summable family, and sums to 1.

Nội dung được bảo vệ bản quyền — Tải xuống đầy đủ

Từ khóa và chủ đề nghiên cứu


Câu hỏi thường gặp

Luận án "Tính chất trao đổi cho môđun và vành" nghiên cứu về vấn đề gì?

Luận án tiến sĩ về tính chất trao đổi cho môđun và vành. Nghiên cứu khi nào tính chất trao đổi hữu hạn suy ra tính chất trao đổi đầy đủ bằng phương pháp đại số.

Luận án "Tính chất trao đổi cho môđun và vành" được bảo vệ tại trường nào?

Luận án này được bảo vệ tại university of california, berkeley. Năm bảo vệ: 2006.

Luận án "Tính chất trao đổi cho môđun và vành" thuộc chuyên ngành gì?

Luận án "Tính chất trao đổi cho môđun và vành" thuộc chuyên ngành mathematics. Danh mục: Đại Số.

Luận án "Tính chất trao đổi cho môđun và vành" có bao nhiêu trang?

Luận án "Tính chất trao đổi cho môđun và vành" có 74 trang. Bạn có thể xem trước một phần tài liệu ngay trên trang web trước khi tải về.

Cách tải luận án "Tính chất trao đổi cho môđun và vành" về máy như thế nào?

Để tải luận án về máy, bạn nhấn nút "Tải xuống ngay" trên trang này, sau đó hoàn tất thanh toán phí lưu trữ. File sẽ được tải xuống ngay sau khi thanh toán thành công. Hỗ trợ qua Zalo: 0559 297 239.

Luận án liên quan

Chia sẻ tài liệu: Facebook Twitter