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Anillos de fracciones y homomorfismos

Sea el anillo de fracciones denotado como $S^{-1}R$ .

Propuesta (del libro de texto de Robert Ash "Álgebra abstracta básica")

Definir $f: R \rightarrow S^{-1}R$ por $f(a) = a/1$ . Entonces f es un homomorfismo de anillo. Si S no tiene divisores cero, entonces f es un monomorfismo, y decimos que R puede ser incrustado en $S^{-1}R$ . En particular:

(i) Un anillo conmutativo R puede ser incrustado en su completa (o *lleno) anillo de fracciones ( $S^{-1}R$ donde S consiste en todos los no divisores de cero en R).

(ii) Un dominio integral puede ser incrustado en su campo cotizante.

¿Por qué la proposición dice "Si S no tiene divisores cero..."? Si S realmente tenía divisores cero, entonces esto ni siquiera estaría bien definido, ¿verdad? Porque tendríamos a/0 para alguna a en R.

3voto

Silver Gun Puntos 25

No sé cómo define su libro el anillo de fracciones, pero el a la derecha (es decir, la forma más general posible) de hacer las cosas con anillos de fracciones es esta :

Si $M$ es un $R$ -módulo y $1 \in D \subseteq R$ es un subconjunto de $R$ que es multiplicativamente cerrado, entonces definimos $D^{-1} R$ como sigue. Definir la siguiente relación de equivalencia sobre $D \times M$ : $(d_1, m_1) \sim (d_2, m_2)$ si existe $d \in D$ tal que $d(d_1 m_2 - d_2 m_1) = 0$ . Se puede comprobar que esto define una clase de equivalencia sobre $D \times M$ (los detalles están bien para resolver, nada difícil), y en el caso de que $M = R$ y $R$ es un dominio integral, se puede eliminar la condición "existe un $d \in D$ tal que" porque no es necesario.

Definir la adición como habitual sobre $D^{-1} M$ Esto hace que $D^{-1}M$ en un grupo abeliano. En particular, dado que $R$ es un $R$ -sobre sí mismo, podemos definir $D^{-1}R$ . Considerando el caso particular de $D^{-1}R$ solo en primer lugar, podemos definir la multiplicación como $\frac{r_1}{d_1} \frac{r_2}{d_2} = \frac{r_1 r_2}{d_1 d_2}$ . Esto hace que $D^{-1}R$ en un anillo, por lo que ahora podemos decir que la multiplicación escalar $\frac{r}{d} \frac{m}{d'} = \frac{rm}{dd'}$ hace $D^{-1}M$ en un $D^{-1}R$ -módulo.

(He utilizado la letra $D$ porque significa denominadores. La letra $S$ probablemente sólo se utiliza por el alfabeto...)

En este tipo de generalidades, si se quiere hacer $D^{-1}R$ en un dominio integral, hay que hacer algunas suposiciones sobre $D$ . Por ejemplo,

  • Tenga en cuenta que el conjunto $D$ de todos los no zerodivisores es un subconjunto cerrado multiplicativo de $R$ que contiene $1$ . Esto significa que si $\frac a1 = \frac b1$ existe $d \in D$ tal que $d(a-b) = 0$ pero $d$ no es un divisor de cero, entonces $a-b =0$ y $a=b$ De ahí la observación de que $f$ es un monomorfismo en este caso. Si $D$ contiene un divisor cero, se puede tener alguna fracción $\frac r1 = \frac 01$ sin tener $r=0$ porque esta ecuación sólo significa que existe $d \in D$ tal que $rd = 0$ . La clase de equivalencia de $\frac 01$ contiene precisamente esos $r \in R$ que son divisores de cero.

  • En un dominio integral, no hay divisores de cero, así que por la observación anterior el mapa $f$ es una incrustación de $R$ en su campo cociente $D^{-1}R$ (donde $D$ es el conjunto de elementos no nulos, que es también el conjunto de divisores no nulos en este caso). Nótese que $D^{-1}R$ es un campo porque una fracción $\frac rd$ nunca es equivalente a $\frac 0{d'}$ para algunos $d'$ por lo que podemos tomar su inversa como $\frac dr$ .

Espero que esto ayude. Siéntase libre de hacer cualquier pregunta sobre los detalles.

2voto

Matthew Moisen Puntos 158

Sabemos lo siguiente: La localización $S^{-1}R$ es cero si y sólo si $0\in S$ . Ahora bien, si $a\in R$ es un divisor de cero y $a\in S$ entonces hay algo de $b\neq 0$ en $R$ tal que $ab=0$ . Pero eso $b$ no tiene que estar en $S$ , por lo que no podemos concluir $0\in S$ .

Algunos libros requieren $0\notin S$ . Creo que Kaplansky lo hace ( Anillos conmutativos ), pero Atiyah-MacDonald no ( Introducción al álgebra conmutativa ). ¿Acaso Ash?

En cualquier caso, he aquí un ejemplo de un anillo localizado en un conjunto que contiene divisores cero pero la localización no es cero: Sea $k$ sea un campo y ponga $R= k[x,y]/(xy)$ . Entonces $x\in R$ es un divisor de cero. Poner $S= \{ 1,x,x^2,x^3,\ldots\}$ y considerar la localización $S^{-1}R$ . Afirmo que no es cero (mira la imagen de $1$ en $R \to S^{-1}R$ ). Ahora, ¿puede encontrar dos elementos distintos en $R$ ¿que se asigna al mismo lugar en la localización? Creo que algo como $x^2$ y $x^2+y$ funcionaría (o incluso $0$ y $y$ .).

1voto

Key Ideas Puntos 3330

La construcción funciona bien para invertir elementos de cualquier submonoide $\,S.\,$ Si termina invirtiendo $0$ entonces simplemente produce el anillo trivial $0$ . Si el anillo tiene divisores de cero, entonces algunos de ellos pueden morir en la imagen. Más precisamente, el núcleo del mapa natural de $\, R\to S^{-1}R\,$ se compone de todos los elementos $\,r\in R\,$ tal que $\, r s = 0\,$ en $\,R,\,$ para algunos $\,s\in S,\,$ Por ejemplo, desde $\,2\cdot 5 = 0\in\Bbb Z_{10}\! = \Bbb Z/10\,$ después de la contienda $\,\frac{1}2\,$ podemos cancelar el $\,2\,$ para conseguir $\,5 = 0.\,$ De hecho, $\,\Bbb Z_{10}[\frac{1}2] \cong \Bbb Z_5.$

1voto

rschwieb Puntos 60669

Mira la definición estándar de las equivalencias de las fracciones:

$$ (a,s)\sim(b,s')\iff \exists t\in S, t(as'-sb)=0 $$

Supongamos por un momento que $0\notin S$ y que $r\neq 0$ . Si $r/1\sim 0/1$ (es decir, si $r$ está en el núcleo del mapa $r\mapsto r/1$ ) entonces tendría que haber un $t\in S$ tal que $t(r-0)=0$ . Pero esto dice que $t$ es un divisor cero en $S$ . Por contraposición, si $S$ no tenía divisores cero, entonces $r\mapsto r/1$ es inyectiva.

Ahora para la segunda cosa que usted mencionó sobre $r/0$ que se define o no. No hay nada intrínsecamente malo en $0\in S$ pero las cosas se trivializan un poco ya que el anillo de fracciones colapsa a $\{0\}$ . Todo es definido pero no es muy interesante.

Una forma de verlo es que $(x,y)\sim(0,1)$ para cada par $(x,y)$ desde $0$ está disponible en $S$ para alimentar la ecuación $0(x\cdot1-0y)=0$ . Por tanto, sólo hay una clase de equivalencia en el anillo de fracciones: la de $0/1$ . (Y ciertamente aquí el mapa $r\mapsto r/1$ no es inyectiva. Esto justifica mi suposición anterior de que $0\notin S$ en el primer párrafo).

0voto

Jukka Dahlbom Puntos 1219

EDIT: consulte el trabajo de John y el de Patrick más arriba, mi razonamiento está fuera de lugar.


Estás en el camino correcto. Digamos que a y b son divisores de cero, entonces tendríamos $1/a\cdot1/b=1/0$ . Desde $0$ no puede tener una inversa definida consistentemente, esto significa que $1/a\cdot 1/b$ no se le puede asignar un valor, lo que significa que $S^{-1}R$ no sería cerrado bajo la multiplicación.

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