长度 (模论)

✍ dations ◷ 2025-10-24 20:59:58 #交换代数,模论,长度

在数学中,设 A {\displaystyle A} 。例如不可约的向量空间(视为域或除环上的模)是一条直线。对于单模,我们只可能造出一种严格递增的子模链:

单模是容易处理的对象。对于一个环 A {\displaystyle A} 上的 A {\displaystyle A} -模 M {\displaystyle M} ,如果我们能找到一条严格递增的子模链:

使得每个子商 M k / M k 1 {\displaystyle M_{k}/M_{k-1}} 都是单模,那么此链将是极大的——我们无法插入新的子模。根据以下将阐述的定义,这时 M {\displaystyle M} 将是有限长度的模,其长度 R ( M ) {\displaystyle \ell _{R}(M)} 恰为 n {\displaystyle n}

因此单模正好是长度为一的模。另一个例子:设 E {\displaystyle E} 是域 k {\displaystyle k} 上的有限维向量空间,那么一个极大的子模链是一族子空间 ( E k ) 0 k {\displaystyle (E_{k})_{0\leq k}} ,使得维度在每一步都加一:

而此时 dim k E = k ( E ) {\displaystyle \dim _{k}E=\ell _{k}(E)} ,这种资料称作旗。

A {\displaystyle A} 为一个环(可能非交换), 一个 A {\displaystyle A} -模 M {\displaystyle M} 的长度定义为严格递增的子模链长度的上确界:此即最大可能的整数 n {\displaystyle n} (可能是无穷大),使得 M {\displaystyle M} 中存在严格递增的子模链 M 0 M 1 M n {\displaystyle M_{0}\subsetneq M_{1}\subsetneq \cdots \subsetneq M_{n}} 。模 M {\displaystyle M} 的长度记为 A ( M ) {\displaystyle \ell _{A}(M)} ,不致混淆时也迳写作 ( M ) {\displaystyle \ell (M)}

有限长的模具有许多类似有限维向量空间的性质。例如:若 M {\displaystyle M} 为有限长模,则其子模皆有限长,设 N , P {\displaystyle N,P} 为两个子模, ( N ) = ( P ) {\displaystyle \ell (N)=\ell (P)} N P {\displaystyle N\subseteq P} ,则 N = P {\displaystyle N=P}

我们有 Grassman 公式:

对于有限长模 M {\displaystyle M} ,一个极大的子模链 { 0 } = M 0 M n = M {\displaystyle \{0\}=M_{0}\subsetneq \cdots \subsetneq M_{n}=M} 称为一个合成列,其长度 n {\displaystyle n} 是固定的,且合成因子 M i / M i + 1 {\displaystyle M_{i}/M_{i+1}} 在至多差一个置换与同构的意义下唯一。

此外,一个模是有限长模当且仅当它同时是阿廷模与诺特模。

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