Q/Z

本文将会总结阿贝尔群$mathbb{Q} /mathbb{Z} $的一些重要性质。

先从这个群的起源开始说起。$mathbb{Q} /mathbb{Z} $可以从$mathbb{Z} $的内射消解$0 omathbb{Z} omathbb{Q} omathbb{Q}/mathbb{Z} o 0$得到,而由$mathbb{Z} $是一个Dedekind整环,我们立刻得到$mathbb{Q} /mathbb{Z} $是内射$mathbb{Z} $-模。更加重要的是,它是一个余分离子:

定义 一个可除阿贝尔群$G$如果对每一个素数$p$都包含一个$p$阶元,则$G$被称作一个余分离子

余分离子在刻画平坦模上起着重要的作用。其作用体现在下面这个命题中。

命题 一个右$R$-模$A$如果能够使$mathrm{Hom}_{mathbb{Z} } (A,C)$是内射左$R$-模,其中$C$是一个余分离子,那么$A$是平坦模。

为了证明这个命题,我们先引入一个简单的引理:

引理 假设$G$是一个余分离子,$H$是一个阿贝尔群,那么对于任意的$hin Hsetminus{0} $,存在一个$varphiinmathrm{Hom}_{mathbb{Z} } (H,G)$使得$varphi (h) eq 0$.

证明 由于$G$含有所有素数阶元,因此对$H$中的任意元素$h$,总是存在一个从$langle h angle $到$G$的一个同态,再由$G$是内射模,我们立刻得到所需结论。$square $

命题的证明 对给定的$R$-模正合列$0 o D o B o E o 0$,由于$mathrm{Hom}_{mathbb{Z} } (A,C)$是内射左$R$-模,因此有正合列$0 omathrm{Hom}_R (D,mathrm{Hom}_{mathbb{Z} } (A,C) ) omathrm{Hom}_R (B,mathrm{Hom}_{mathbb{Z} } (A,C) ) omathrm{Hom}_R (E,mathrm{Hom}_{mathbb{Z} } (A,C) ) o 0$。由$mathrm{Hom} $函子的基本定理有正合列$0 omathrm{Hom}_{mathbb{Z} } (Dotimes A,C) omathrm{Hom}_{mathbb{Z} } (Botimes A,C) omathrm{Hom}_{mathbb{Z} } (Eotimes A,C) o 0$。由于$C$是内射阿贝尔群,因此这个正合列就蕴含了正合列$0 o Dotimes A o Botimes A o Eotimes A o 0$. $square $

由此我们已然得到了平坦模的一个判别定理,也因此,模$mathrm{Hom}_{mathbb{Z} } (A,C)$称为模$A$的一个特征模。关于这一些结论的最终结果是:

引理(平坦判别引理) 右模$A$是平坦的当且仅当对任意有限生成左理想$I$,$Aotimes Icong AI$.

这个引理就是上述命题的直接推论,因此证明略。

从上面的讨论我们知道,阿贝尔群$mathbb{Q} /mathbb{Z} $是内射$mathbb{Z} $-模并且其对所有素数都包含一个素数阶元,因此它可以用于“提取”一个阿贝尔群中的挠元素。

命题 若$G$是挠阿贝尔群,那么$mathrm{Hom} (G,mathbb{Q} /mathbb{Z} )cong G$.

证明略。

原文地址:https://www.cnblogs.com/MathematicalCat/p/10235922.html