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Un problema de anillo en el libro de Bhattacharya "Álgebra abstracta básica"

Deje $R$ ser un anillo con unidad, tal que para cada una de las $a$ $R$ existe $x$ $R$ tal que $a^2x=a$. Probar lo siguiente:

a) $R$ no tiene un valor distinto de cero nilpotent elementos.

A partir de ahora, fix $a \in R$, y deje $x \in R$ ser tal que $a^2x = a$. (Como sabemos, $x$ existe).

b) $axa-a$ es nilpotent lo $axa=a$.

c) $ax=xa$.

d) $ax,xa$ son idempotents en el centro de la $R$.

e) no existe $y$ $R$ tal que $a^2y=a$, $y^2a=y$, y $ay=ya$.

f) $aua=a$ donde $u=1+y-ay$ es invertible, y $y$ es elegido como en e).

Este es un problema de Bhattacharya del libro Básico de Álgebra Abstracta.

Hasta que llegué a d) todo estaba bien, pero cuando traté de mostrar, $ax$ $xa$ está en el centro de la $R$, estoy totalmente atrapado... lo pensé varios días, pero ni idea de vino. Agradezco cualquier ayuda para resolver d, e, f.

5voto

hermes Puntos 7855

a). Supongamos $a\ne 0$ y es nilpotent, es decir, hay un $n>1$ tal que $a^n=0,\:a^{n-1}\ne 0$. Existe $x\in R$ tal que $a^2x=a$. Pero $0=a^nx=a^{n-2}a^2x=a^{n-1}\ne0$, que es la contradicción. Por lo $R$ no tiene un valor distinto de cero nilpotent elementos.

b). Si $axa−a\ne0$, luego $$ (axa−a)^2=\underbrace{axaaxa}_{aax=a}-^2xa-axa^2+a^2=axa^2-a^2-axa^2+a^2=0 $$ es decir, $axa−a$ es nilpotent y por a) es imposible. Por lo $axa=a$.

d). Por b), $axax=axa\cdot x=ax$. Por lo $ax$ es idempotente. Podemos demostrar que $ax$ está en el centro de la $R$.

Para cualquier $z\in R$, hay \begin{align} (axz-axzax)^2&=axzaxz-axzaxzax-\underbrace{axzaxaxz}_{axax=ax} +axzaxaxzax \\ &=axzaxz-axzaxzax-axzaxz+axzaxzax \\ &=0 \end{align} Así que por una), $axz=axzax$. De nuevo por cualquier $z\in R$ \begin{align} (zax-axzax)^2&=zaxzax-\underbrace{zaxaxzax}_{axax=ax}-axzaxzax+axzaxaxzax \\ &=zaxzax-zaxzax-axzaxzax+axzaxzax \\ &=0 \end{align} Así que por una), $zax=axzax=axz$, es decir, $ax$ está en el centro de la $R$.

Por otra parte $xaxa=x\cdot axa=xa$. Por lo $xa$ es idempotente. Del mismo modo, podemos demostrar que $xa$ está en el centro de la $R$.

c). Desde $$ (ax-xa)^2=axax-\underbrace{axxa}_{x\cdot xa=xa\cdot x}-\underbrace{xaax}_{aax=a}+xaxa=axax-axax-xa+xa=0 $$ Así que por una), $ax=xa$.

e). Esto es sugerido por Mirko el comentario.

Deje $y=xax$. Entonces $$ un^2y=a^2 xax=aax=un $$ Por otra parte $$ ay=axax=\underbrace{xaax}_{a\cdot xa=xa\cdot}=\underbrace{xaxa}_{a\cdot ax=ax\cdot}=ya $$ Y $$ y^2a=\underbrace{xaxxaxa}_{axa=a}=\underbrace{xaxxa}_{x\cdot xa=xa\cdot x}=xaxax=xax=y $$ f). Deje $u=1+y-ay$. Entonces $$ aua=a(1+y-ay)=a^2+\underbrace{aya}_{ay=ya}-\underbrace{a^2ya}_{a^2y=a}=a^2+a^2y-a^2=a $$

3voto

Mirko Puntos 156

Acabemos la prueba. Debe mostrarse que$u$ es invertible. Por e) tenemos$ua=ya=ay=au$ y$uay=y=ayu$. Ahora deja$v=(1+a-ay)$, luego$$uv=u+ua-uay=u+ya-y=1 \quad\text{ and }\quad vu=u+au-ayu=u+ya-y=1.$ $

Entonces,$u^{-1}=v\in R$ y$u$ es invertible.

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