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¿Cuándo se encuentra una cara de un monoide en un sumando directo mínimo?

Mi pregunta es motivado por el estudio logarítmica de la geometría algebraica. (Para una detallada introducción sobre el tema, en este libro de Arthur Ogus.) Sin embargo, creo que mi pregunta es accesible a cualquier persona que sabe de álgebra básica.

Una integral monoid es un finitely generado conmutativa monoid $M$ de manera tal que el cancellative regla es: si $a + b = a + c$,$b = c$. Una cara $F$ de un monoid $M$ es un submonoid de tal forma que si $a+b \in F$,$a \in F$$b \in F$.

Mi pregunta es la siguiente. Supongamos $F$ es una cara de un integrante del monoid $M$. Hay un único submonoid $E \subseteq M$ tal forma que:

  1. $F \subseteq E$,
  2. existe alguna $E' \subseteq M$ tal que $M$ el (interna) a la suma directa de $E$$E'$, y
  3. si $E''$ algún otro submonoid satisfactorio (1) y (2), $E \subseteq E''$ (es decir, $E$ es mínima con respecto a la inclusión)?

Gracias!

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Andrew Puntos 7942

Considerar la monoid $M\subseteq\Bbb Z^2$ generado por $(1,0),(1,1),(1,2).$ El submonoid $E=\langle (1,0)\rangle$ es un rostro de $M.$ Cualquier $E'$ tal que $E+E'=M$ debe contener $(1,1)$$(1,2),$, por lo que debemos tener $E'\supseteq\langle(1,1),(1,2)\rangle.$ tenga en cuenta que $(2,2)=2(1,1)=(1,0)+(1,2)$ no está únicamente se expresa como una suma $f\oplus g$ $f\in E,g\in E',$ por lo tanto, no podemos tener a $M=E\oplus E'$ en este caso.


Edit: Tras el comentario. Supongamos $E\neq F$. Si $E$ contiene $(1,1)$, $E'$ debe contener $(1,2)$ (de lo contrario $E=M$), y tenemos el mismo problema. Si $E$ no contiene $(1,1)$,$E'$. Además, si $E'$ contiene $(1,2)$, entonces estamos en la situación anterior. Así que nos quedamos con $(1,0),(1,2)\in E$$(1,1)\in E'.$, Pero de nuevo, $2(1,1)$ $(1,0)+(1,2)$ son distintas sumas de dar a $(2,2).$, por Lo que en este caso nos encontramos con que la única submonoid posible con las propiedades deseadas es $M.$

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Michael Kasa Puntos 192

La respuesta es "sí" en el caso especial de sharp monoids; es decir, monoids donde el único elemento invertible es 0. Para un fuerte integral monoid $P$, es una colección finita de indecomposible elementos, donde un elemento $x\in P$ es indecomposible si siempre $x = y+z$, entonces cualquiera de las $y=0$ o $z=0$.

En este caso, una cara $F \subseteq P$ determina un subconjunto de indecomposible elementos (es decir, la indecomposible elementos contenidos en $F$). Por lo tanto, es claro que $P$ tiene sólo un número finito de caras.

Desde cualquier submoniod $E$ satisfactorio (2) en una fuerte monoid es una cara, es suficiente para mostrar la siguiente: si tenemos dos submonoid $E_1, E_2$ satisfactorio (1) y (2), entonces su intersección $E_1 \cap E_2$ también satisface (1) y (2).

Escribir el indecomposible elementos de $P$$f_1,\ldots,f_n,e_1,\ldots,e_m$. Deje $f_1,\ldots, f_n, e_1,\ldots, e_\ell$ ser el indecomposible elementos asociados a $F_1$, e $f_1,\ldots f_n,e_p,\ldots, e_m$ ser el indecomposible elementos asociados a $F_2$ donde $1 \leq \ell < p \leq m$. Deje $F_0 = F_1 \cap F_2$, y deje $E_0$ ser el submonoid generado por $e_1, \ldots, e_m$. Claramente $F_0 + E_0 = P$.

Esto es suficiente para mostrar que si $$ \sum_{i=1}^n n_i f_i + \sum_{i=1}^m m_i e_i = \sum_{i=1}^n n_i' f_i + \sum_{i=1}^m m_i' e_i$$ a continuación, ambos $$ \sum_{i=1}^n n_i f_i = \sum_{i=1}^n n_i' f_i $$ y $$ \sum_{i=1}^m m_i e_i = \sum_{i=1}^m m_i' e_i. $$ Por el cancellative regla, una implica la otra.

Debido a $E_1 \oplus E_1' \cong P$, podemos concluir que $$ \sum_{i=1}^n n_i f_i + \sum_{i=1}^\ell m_i e_i = \sum_{i=1}^n n_i' f_i + \sum_{i=1}^\ell m_i' e_i. $$ Debido a $E_2 \oplus E_2' \cong P$, podemos concluir que $$ \sum_{i=1}^p m_i e_i = \sum_{i=1}^p m_i' e_i. $$ Si añadimos $\sum_{i=\ell+1}^p (m_i + m_i') e_i$ a la parte superior de la ecuación, tenemos $$ \sum_{i=1}^n n_i f_i + \sum_{i=1}^p m_i e_i + \sum_{i=\ell+1}^p m_i' e_i = \sum_{i=1}^n n_i' f_i + \sum_{i=1}^p m_i' e_i + \sum_{i=\ell+1}^p m_i e_i. $$ Por la segunda ecuación y la cancellative ley, vemos que $$ \sum_{i=1}^n n_i f_i + \sum_{i=\ell+1}^p m_i' e_i = \sum_{i=1}^n n_i' f_i + \sum_{i=\ell+1}^p m_i e_i . $$ El uso de cualquiera de suma directa de descomposición, ahora podemos concluir que $$ \sum_{i=1}^n n_i f_i = \sum_{i=1}^n n_i' f_i, $$ que es lo que tenía que demostrar.

Por lo tanto, la submonoid satisfactorio (1), (2) y (3) de arriba es la intersección de todos los monoids satisfactorio (1) y (2).

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