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Módulos para anillo polinómico torcido y descenso de Galois

Deje $\mathbb{F}_q$ ser un campo finito con algebraicas cierre de $\overline{\mathbb{F}}_q$ y considerar el trenzado polinomio anillo de $\overline{\mathbb{F}}_q\{ \tau \}$, donde la multiplicación satisface la relación $\tau x = x^q \tau$$x \in \overline{\mathbb{F}}_q$. Este anillo se parece mucho a la trenzado anillo de grupo $\overline{\mathbb{F}}_q[\text{Gal}(\overline{\mathbb{F}}_q/\mathbb{F}_q)]$. Por Galois descenso, módulos sobre el segundo anillo son casi la misma cosa como $\mathbb{F}_q$-espacios vectoriales, excepto que hay una continuidad condición: cualquier elemento del módulo debe ser fijada por una potencia lo suficientemente grande de la Frobenius.

Así que aquí está mi pregunta: dado un $\overline{\mathbb{F}}_q\{ \tau \}$-módulo, hay ninguna razón a priori que la acción de la $\tau$ debe extenderse a un (continua) la acción de $\text{Gal}(\overline{\mathbb{F}}_q/\mathbb{F}_q)$? Si no, entonces la categoría de $\overline{\mathbb{F}}_q\{ \tau \}$-módulos contiene $\mathbb{F}_q$-espacios vectoriales como una subcategoría adecuada. Entonces, ¿qué $\overline{\mathbb{F}}_q\{ \tau \}$-módulos corresponden a?

Edit: Después de una reflexión, es claro que $\tau$ no necesita actuar invertibly de manera arbitraria $\overline{\mathbb{F}}_q\{ \tau \}$-módulo: por ejemplo, considere el$\overline{\mathbb{F}}_q[t]$$\tau \cdot f = f^q$. Para reemplazar todas las apariciones de $\overline{\mathbb{F}}_q\{ \tau \}$ en el párrafo anterior con el trenzado de los polinomios de Laurent $\overline{\mathbb{F}}_q\{ \tau,\tau^{-1} \}$.

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Uncle Philster Puntos 1

La respuesta es afirmativa para $\overline{\mathbb{F}}_q\{ \tau, \tau^{-1} \}$-módulos que son finito-dimensional $\overline{\mathbb{F}}_q$-espacios vectoriales, lo que significa que en este caso la acción de la $\tau$ se extiende automáticamente a una acción de $\widehat{\mathbb{Z}}$, y, por tanto, el descenso de la teoría se aplica.

Para ver por qué, vamos a $V$ $\overline{\mathbb{F}}_q\{ \tau, \tau^{-1} \}$- módulo que es finito-dimensional sobre $\overline{\mathbb{F}}_q$ y elegir una base $V \cong \overline{\mathbb{F}}_q^n$. Entonces podemos escribir $\tau$ como una matriz de $A \in \text{GL}_n(\overline{\mathbb{F}}_q)$ en el sentido de que $\tau \cdot v = A \ \text{Fr}(v)$ todos los $v \in V$ (aquí se $\text{Fr}$ se plantea coordenadas de la $q^{\text{th}}$ de potencia). Por un teorema de Lang, el mapa de $\text{GL}_n(\overline{\mathbb{F}}_q) \to \text{GL}_n(\overline{\mathbb{F}}_q)$ $B \mapsto B^{-1}\text{Fr}(B)$ es surjective, y en particular, podemos escribir $A = B^{-1}\text{Fr}(B)$ algunos $B \in \text{GL}_n(\overline{\mathbb{F}}_q)$. Ahora fix $v \in V$ y calcular $$\tau^n \cdot v = A \ \text{Fr}(A) \ \text{Fr}^2(A) \cdots \text{Fr}^{n-1}(A) \ \text{Fr}^n(v) \\ = B^{-1} \ \text{Fr}(B) \ \text{Fr}(B^{-1}) \ \text{Fr}^2(B) \cdots \text{Fr}^{n-1}(B^{-1}) \ \text{Fr}^n(B) \ \text{Fr}^n(v) \\ = B^{-1} \ \text{Fr}^n(B) \ \text{Fr}^n(v),$$ noting that for sufficiently large $n$ the right side is equal to $v$.

Todavía me gustaría ver una prueba o contraejemplo al $V$ es de dimensiones infinitas.

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