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Matriz de presentación para el módulo en términos de otras matrices de presentación

Sea $R$ un anillo conmutativo, y sean $A$ y $B$ módulos a la derecha sobre $R$. Supongamos que las siguientes dos secuencias son exactas: $$ R^u\stackrel{Q}{\to} R^s\stackrel{\pi}{\to}A\to 0 \\ R^r\stackrel{f}{\to} A\to B\to 0 $$ y que existe un mapa $P:R^r\to R^s$ tal que $\pi\circ P=f$. Además, $P$ y $Q$ pueden considerarse como matrices de dimensiones apropiadas (y se multiplican a la derecha. Que sean módulos a la derecha y la multiplicación de matrices sea a la derecha no es demasiado importante para el problema, pero estoy demasiado cansado para convertirlo a la izquierda)

(Lo siento, no sé cómo dibujar diagramas conmutativos aquí, pero he incluido una imagen del diagrama conmutativo.)

Pregunta: ¿Cuál es una matriz de presentación para $B$?

Pregunta secundaria: ¿Hay alguna forma de obtener una fórmula para $f$?

Se sabe: $A=R^s/R^uQ$, es decir, $Q$ es una matriz de presentación para $A$, y $B=A/f(R^r)=A/\pi(R^rP)$. Combinando estos dos hechos, obtenemos $$B=\dfrac{R^s/R^uQ}{\pi(R^rP)}$$

Sospecho que $B$ está presentado por la matriz en bloque $$V=\begin{pmatrix} P\\ Q \end{pmatrix} $$ y $R^r\oplus R^u\stackrel{V}{\to}R^s\to B\to 0$ es exacto. Mi razonamiento es el siguiente: $B=A/f(R^r)$ y $f=\pi\circ P$. $A$ tiene $s$ generadores y $u$ relaciones con la matriz de presentación $Q$. Así que $B$ tiene como máximo $s$ generadores. Dado $x\in R^r$, $xP$ da $f(x)$ en términos de los generadores de $A$. Entonces $R^rP$ proporciona $r$ relaciones para $B$. Pero estas no son suficientes, se pueden simplificar aún más con las relaciones de $R^uQ$. Así que $B=R^s/(R^rP)/(R^uQ)=R^s/(R^{r+u}V)$. No sé si esto tiene sentido. Me siento muy tonto en este momento. Cualquier ayuda sería muy apreciada.

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Fabio Lucchini Puntos 1886

$\require{AMScd}\DeclareMathOperator{\cok}{cok}\newcommand{\psm}[2]{\left[\genfrac{}{}{0pt}{}{#1}{#2}\right]}$Tu sospecha es correcta, es decir que $V$ es la matriz de representación de $B$. Esto significa que $\pi g:R^s\to B$ (con composición en orden diagramático) es el conúcleo de $V$. Para probar esto, considera el siguiente diagrama conmutativo con filas exactas \begin{CD} R^u@>Q>>R^s@>\pi>>A@>>>\{0\}\\ @.@APAA@|\\ @.R^r@>>f>A@>>g>B@>>>\{0\} \end{CD}. Entonces $\pi$ es el conúcleo de $Q$ y $g$ es el conúcleo de $f$. Observa que el conúcleo de $V$ es la cointersección de los conúcleos de $P$ y $Q$, es decir, la diagonal del cuadrado derecho en el siguiente diagrama conmutativo (donde ambos cuadrados son pushouts): \begin{CD} R^r@>P>>R^s@>\pi>>A @VVV@VV\cok PV@VVgV\\ \{0\}@>>>\bullet@>>>B \end{CD} por lo tanto, la afirmación sigue.


Si no conoces esta propiedad de los conúcleos argumenta de la siguiente manera. Claramente, tenemos $$\psm PQ\pi g=\psm{P\pi g}{Q\pi g}=\psm{fg}{Q\pi g}=0$$ para $fg=0$ porque $g$ es el conúcleo de $f$ (por la exactitud de la fila inferior) y $Q\pi=0$ por la exactitud de la fila superior. Por otro lado, si $k:R^s\to Y$ tal que $$\psm PQk=0$$, es decir, $Pk=0$ y $Qk=0$. De $Pk=0$ obtenemos $k=(\cok P)u$ donde $\cok P$ denota el conúcleo de $P$, para algún $u$ y $k=\pi v$ para algún $v$, ya que $\pi$ es el conúcleo de $Q$. Dado que $(\cok P)u=k=\pi v$, por la propiedad universal del pushout, existe uno y solo un morfismo $h:B\to Y$ tal que $v=gh$, por lo tanto, $k=\pi gh$.

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