Кольцо эндоморфизмов - Endomorphism ring

В абстрактная алгебра, то эндоморфизмы из абелева группа Икс сформировать кольцо. Это кольцо называется кольцо эндоморфизмов Икс, обозначаемый End (Икс); набор всех гомоморфизмы из Икс в себя. Сложение эндоморфизмов естественно возникает в точечно способ и умножение через композиция эндоморфизма. Используя эти операции, множество эндоморфизмов абелевой группы образует (унитальную) кольцо, с нулевая карта ${ textstyle 0: х mapsto 0}$ так как аддитивная идентичность и карта идентичности ${ textstyle 1: x mapsto x}$ так как мультипликативная идентичность.^[1][2]

Используемые функции ограничены тем, что определяется как гомоморфизм в контексте, который зависит от категория рассматриваемого объекта. Следовательно, кольцо эндоморфизма кодирует несколько внутренних свойств объекта. Поскольку получившийся объект часто является алгебра над кольцом Р, это также можно назвать алгебра эндоморфизмов.

Абелева группа - это то же самое, что модуль над кольцом целые числа, какой начальный кольцо. Аналогичным образом, если р есть ли коммутативное кольцо, моноиды эндоморфизмов его модулей образуют алгебры над р по тем же аксиомам и выводам. В частности, если р это поле F, его модули M находятся векторные пространства V и их кольца эндоморфизмов равны алгебры над полем F.

Описание

Позволять (А, +) - абелева группа, и мы рассматриваем гомоморфизмы групп из А в А. Тогда добавление двух таких гомоморфизмов может быть определено поточечно, чтобы произвести другой гомоморфизм группы. Явно, учитывая два таких гомоморфизма ж и г, сумма ж и г гомоморфизм ${ textstyle [f + g] (x): = f (x) + g (x)}$. Под этой операцией End (А) - абелева группа. С дополнительной операцией композиции гомоморфизмов End (А) - кольцо с мультипликативной единицей. Эта композиция явно ${ textstyle (fg) (x): = f (g (x))}$. Мультипликативное тождество - это тождественный гомоморфизм на А.

Если набор А не образует абелевский группы, то приведенная выше конструкция не обязательно добавка, так как тогда сумма двух гомоморфизмов не обязательно должна быть гомоморфизмом.^[3] Этот набор эндоморфизмов является каноническим примером близкий к кольцу это не кольцо.

Свойства

• Кольца эндоморфизмов всегда имеют аддитивный и мультипликативный идентичности соответственно нулевая карта и карта идентичности.
• Кольца эндоморфизмов являются ассоциативный, но обычно некоммутативный.
• Если модуль просто, то его кольцо эндоморфизмов является делительное кольцо (это иногда называют Лемма Шура ).^[4]
• Модуль неразложимый тогда и только тогда, когда его кольцо эндоморфизмов не содержит нетривиальных идемпотентные элементы.^[5] Если модуль является инъективный модуль, то неразложимость эквивалентна тому, что кольцо эндоморфизмов является местное кольцо.^[6]
• Для полупростой модуль, кольцо эндоморфизмов является регулярное кольцо фон Неймана.
• Кольцо эндоморфизмов ненулевой правой односерийный модуль имеет один или два максимальных правых идеала. Если модуль артинов, нетеров, проективен или инъективен, то кольцо эндоморфизмов имеет единственный максимальный идеал, так что оно является локальным кольцом.
• Кольцо эндоморфизмов артиниана единый модуль это местное кольцо.^[7]
• Кольцо эндоморфизмов модуля с конечным длина композиции это полупервичное кольцо.
• Кольцо эндоморфизмов непрерывный модуль или дискретный модуль это чистое кольцо.^[8]
• Если р модуль конечно порожден и проективен (т. е. прогенератор ), то кольцо эндоморфизмов модуля и р разделяют все инвариантные свойства Мориты. Фундаментальный результат теории Мориты состоит в том, что все кольца, эквивалентные р возникают как кольца эндоморфизмов прообразователей.

Примеры

• В категории р модули кольцо эндоморфизмов р-модуль M будет использовать только р модульные гомоморфизмы, которые обычно являются собственным подмножеством гомоморфизмов абелевых групп.^[9] Когда M это конечно порожденный проективный модуль, кольцо эндоморфизмов центрально Эквивалентность Морита категорий модулей.
• Для любой абелевой группы ${ displaystyle A}$, ${ displaystyle M_ {n} ( Operatorname {End} (A)) cong operatorname {End} (A ^ {n})}$, поскольку любая матрица в ${ displaystyle M_ {n} ( operatorname {End} (A))}$ несет естественную структуру гомоморфизма ${ Displaystyle А ^ {п}}$ следующим образом:

${ displaystyle { begin {pmatrix} varphi _ {11} & cdots & varphi _ {1n} vdots && vdots varphi _ {n1} & cdots & varphi _ {nn} end {pmatrix}} { begin {pmatrix} a_ {1} vdots a_ {n} end {pmatrix}} = { begin {pmatrix} sum _ {i = 1} ^ {n } varphi _ {1i} (a_ {i}) vdots sum _ {i = 1} ^ {n} varphi _ {ni} (a_ {i}) end {pmatrix}}. }$

Этот изоморфизм можно использовать для построения множества колец некоммутативных эндоморфизмов. Например: ${ displaystyle operatorname {End} ( mathbb {Z} times mathbb {Z}) cong M_ {2} ( mathbb {Z})}$, поскольку ${ Displaystyle OperatorName {Конец} ( mathbb {Z}) cong mathbb {Z}}$.

Кроме того, когда ${ Displaystyle R = K}$ поле, существует канонический изоморфизм ${ displaystyle operatorname {End} (K) cong K}$, так ${ displaystyle operatorname {End} (K ^ {n}) cong M_ {n} (K)}$, т.е. кольцо эндоморфизмов ${ displaystyle K}$-векторное пространство отождествляется с кольцо п-от-п матрицы с записями в ${ displaystyle K}$.^[10] В более общем смысле, алгебра эндоморфизмов бесплатный модуль ${ displaystyle M = R ^ {n}}$ естественно ${ displaystyle n}$-от-${ displaystyle n}$ матрицы с элементами в кольце ${ displaystyle R}$.

• Как частный пример последнего пункта, для любого кольца р с единством, Конец(р_р) = р, где элементы р действовать на р от осталось умножение.
• В общем случае кольца эндоморфизмов можно определить для объектов любых предаддитивная категория.

Заметки

использованная литература

• Camillo, V.P .; Khurana, D .; Lam, T. Y .; Николсон, В. К .; Чжоу, Ю. (2006), «Непрерывные модули чисты», J. Алгебра, 304 (1): 94–111, Дои:10.1016 / j.jalgebra.2006.06.032, ISSN  0021-8693, Г-Н  2255822
• Дрозд, Ю. А .; Кириченко, В. (1994), Конечномерные алгебры, Берлин: Springer-Verlag, ISBN  3-540-53380-Х
• Даммит, Дэвид; Фут, Ричард, Алгебра

• Фрали, Джон Б. (1976), Первый курс абстрактной алгебры (2-е изд.), Литература: Эддисон-Уэсли, ISBN  0-201-01984-1
• «Кольцо эндоморфизмов», Энциклопедия математики, EMS Press, 2001 [1994]
• Джейкобсон, Натан (2009), Базовая алгебра, 2 (2-е изд.), Дувр, ISBN  978-0-486-47187-7
• Пассман, Дональд С. (1991), Курс теории колец, Pacific Grove: Wadsworth И Брукс / Коул, ISBN  0-534-13776-8
• Висбауэр, Роберт (1991), Основы теории модулей и колец, Алгебра, логика и приложения, 3 (Отредактировано и переведено из немецкого изд. 1988 г.), Филадельфия, Пенсильвания: Издательство Gordon and Breach Science, стр.xii + 606, ISBN  2-88124-805-5, Г-Н  1144522 Справочник для учебы и исследований