Кіріспе
Сол және оң R-модульді абельдік топқа біріктіретін операция. Математикада модульдердің тензорлық көбейтіндісі – сызықтық бейнелеулер арқылы билинейрлік бейнелеулер (мысалы, көбейту) туралы қорытындылар жасауға мүмкіндік беретін құрылым. Модуль құрылымы векторлық кеңістіктердің тензорлық көбейтіндісі құрылысына ұқсас, бірақ коммутативті сақинадағы модульдер жұбы үшін үшінші модульді, ал кез келген сақинадағы оң модуль мен сол модуль жұбы үшін абельдік топты нәтижесі рет беріп, құруға болады. Тензорлық көбейтінділер абстрактілі алгебра, гомологиялық алгебра, алгебралық топология, алгебралық геометрия, операторлық алгебралар және коммутативті емес геометрия салаларында маңызды рөл атқарады. Векторлық кеңістіктердің тензорлық көбейтіндісінің әмбебап қасиеті абстрактілі алгебрадағы көбірек жалпы жағдайларға дейін кеңейтіледі. Алгебра мен модульдің тензорлық көбейтіндісі скалярларды кеңейту үшін қолданылуы мүмкін. Коммутативті сақина үшін модульдердің тензорлық көбейтіндісі модульдің тензорлық алгебрасын құру үшін қайталануы мүмкін, бұл модульдегі көбейтуді әмбебап түрде анықтауға мүмкіндік береді.
In mathematics, the tensor product of modules is a construction that allows arguments about bilinear maps (e. g. multiplication) to be carried out in terms of linear maps. The module construction is analogous to the construction of the tensor product of vector spaces, but can be carried out for a pair of modules over a commutative ring resulting in a third module, and also for a pair of a right module and a left module over any ring, with result an abelian group. Tensor products are important in areas of abstract algebra, homological algebra, algebraic topology, algebraic geometry, operator algebras and noncommutative geometry. The universal property of the tensor product of vector spaces extends to more general situations in abstract algebra. The tensor product of an algebra and a module can be used for extension of scalars. For a commutative ring, the tensor product of modules can be iterated to form the tensor algebra of a module, allowing one to define multiplication in the module in a universal way.
Модульдердің тензорлы көбейтіндісінің нөлге тең екенін анықтау
Іс жүзінде, R модульдерінің тензорлық көбейтіндісінің нөлден өзгеше екенін көрсету, нөлге тең екенін көрсетуден кейде қиынға түседі. Универсалды қасиет осыны тексеруге ыңғайлы жол ұсынады. Тензорлық көбейтіндінің нөлден бөлек екенін тексеру үшін, R билинеарлық бейнелеуді абельдік топқа құрастыруға болады, мұнда f(m,n) ≠ 0. Бұл былай жұмыс істейді: егер m ⊗ n = 0 болса, онда f(m,n) = f̄(m ⊗ n) = f̄(0) = 0.
Мысалы, Z/pZ ⊗ Z Z/pZ нөлден бөлек екенін көрсету үшін, f(m,n) = mn деп қабылдаңыз. Бұл Z/pZ-де нөлден өзгеше болғанша таза тензорлар бар екенін көрсетеді.
For example, to see that 1= \Z/p\Z \otimes Z \Z/p\Z , is nonzero, take to be and 1= (m,n) \mapsto mn This says that the pure tensors as long as is nonzero in 1= \Z / p\Z .
R-модульдің фрактикалық өрісімен тензорлы көбейтіндісі
R бөлшектік өрісі K болатын интеграл домен болсын. Кез келген R модулі M үшін, R модульдері ретінде, M-нің торсиялық субмодулі болады. Егер M торсиялық R модулі болса, онда болады, ал егер M торсиялық модуль болмаса, онда 1= K ⊗ R M ≠ 0. Егер N, M-нің субмодулі болса және торсиялық модуль болса, онда R модульдері ретінде 1= x ⊗ n → x ⊗ n арқылы. 1= K ⊗ R M-де, тек және ғана егер немесе 1= m ∈ M торсиялық болса. Атап айтқанда, мұнда 1= m → 1 ⊗ m, мұнда модульдің жай идеал бойынша локализациясы (яғни нөлдік емес элементтерге қатысты локализация).
For any R module M, as R modules, where is the torsion submodule of M.
If M is a torsion R module then and if M is not a torsion module then 1= K \otimes R M \ne 0 If N is a submodule of M such that is a torsion module then as R modules by 1= x \otimes n \mapsto x \otimes n In 1= K \otimes R M , if and only if or 1= m \in M {\operatorname{tor} } In particular, where 1= m \mapsto 1 \otimes m where is the localization of the module at the prime ideal (i. e., the localization with respect to the nonzero elements).
Мысалдар
1= R^n ⊗ R S = S^n, кез келген R алгебрасы S үшін (яғни, скалярларды кеңейткеннен кейін бос модуль бос күйінде қалады). Коммутативті сақина және коммутативті R алгебрасы S үшін: шындығында, жалпы жағдайда, мұндағы I – идеал. 1= ℂ = ℝ[x]/(x^2 + 1) деп алып, алдыңғы мысал мен қытайлық қалдық теоремасын қолдансақ, сақина ретінде мынаған ие боламыз: . Бұл тензорлық көбейтіндінің тікелей көбейтіндіге тең болатын жағдайға мысал. 1= ℝ ⊗ ℤ ℤ[i] = ℝ[i] = ℂ.
Сызықтық карталар ретінде
Жалпы жағдайда, векторлық кеңістіктердің тензорлық көбейтіндісінің барлық қасиеттері модульдерге көшпейді. Алайда, модульдік гомоморфизмдер ретінде қарастырылатын тензорлық көбейтіндінің бірқатар пайдалы қасиеттері сақталады.
Екі модульді
Оң R модулі E-нің қос модулі HomR(E, R) ретінде анықталады, каноникалық сол R модуль құрылымымен, және E∗ деп белгіленеді. Каноникалық құрылым – қосу мен скалярлық көбейтудің нүктелік операциялары. Осылайша, E∗ – E → R сызықтық бейнелеулерінің (сонымен қатар сызықтық формалар деп аталады) жиынтығы, операциялармен. Сол R модулінің дуалы да осыған ұқсас анықталады, сол белгіні пайдалана отырып. E-ден оның екінші қос модуліне E^(∗∗) дейін әрқашан каноникалық гомоморфизм бар. Егер E – шекті дәрежелі еркін модуль болса, онда ол изоморфизм болады. Жалпы жағдайда, егер каноникалық гомоморфизм изоморфизм болса, E рефлексивті модуль деп аталады.
The dual of a left R module is defined analogously, with the same notation. There is always a canonical homomorphism E → E^(∗∗) from E to its second dual. It is an isomorphism if E is a free module of finite rank. In general, E is called a reflexive module if the canonical homomorphism is an isomorphism.
Элемент (екі сызықты) карта ретінде
Жалпы жағдайда модульдердің тензорлық көбейтіндісінің әрбір элементі сол жақ R-сызықтық бейнелеуді, оң жақ R-сызықтық бейнелеуді және R-билинеарлық нысаны тудырады. Коммутативтік жағдайдан айырмашылығы, жалпы жағдайда тензорлық көбейтінді R-модулі емес, сондықтан скалярлық көбейтуге қолдау көрсетпейді. Оң R-модулі E және оң R-модулі F берілгенде, каноникалық гомоморфизм θ: F ⊗R E^(∗) → HomR(E, F) бар, мұнда θ(f ⊗ e′) бейнелеуі болады. Сол R-модулі E және оң R-модулі F берілгенде, каноникалық гомоморфизм θ: F ⊗R E → HomR(E^(∗), F) бар, мұнда θ(f ⊗ e) бейнелеуі болады. Екі жағдай да жалпы модульдер үшін орындалады және модульдер E және F шектеулі түрде туындаған проективтік модульдерге (әсіресе, шекті рангі бар еркін модульдерге) шектелгенде изоморфизмдерге айналады. Осылайша, сақина R арқылы модульдердің тензорлық көбейтіндісінің элементі R-сызықтық бейнелеуге каноникалық түрде бейнеленеді, бірақ векторлық кеңістіктердегідей, модульдерге осындай сызықтық бейнелеулердің толық кеңістігіне тең болуы үшін шектеулер қолданылады. Оң R-модулі E және сол R-модулі F берілгенде, каноникалық гомоморфизм θ: F^(∗) ⊗R E^(∗) → LR(F × E, R) бар, мұнда θ(f′ ⊗ e′) бейнелеуі (f, e) ↦ ⟨f, f′⟩ ⋅ ⟨e′, e⟩ болады. Осылайша, тензорлық көбейтіндінің ξ ∈ F∗ ⊗R E∗ элементін F × E → R R-билинеарлық бейнелеу ретінде тудырады немесе әрекет етеді деп есептеуге болады.
Both cases hold for general modules, and become isomorphisms if the modules E and F are restricted to being finitely generated projective modules (in particular free modules of finite ranks). Thus, an element of a tensor product of modules over a ring R maps canonically onto an R linear map, though as with vector spaces, constraints apply to the modules for this to be equivalent to the full space of such linear maps. Given right R module E and left R module F, there is a canonical homomorphism θ : F^(∗) ⊗R E^(∗) → LR(F × E, R) such that θ(f′ ⊗ e′) is the map (f, e) ↦ ⟨f, f′⟩ ⋅ ⟨e′, e⟩. Thus, an element of a tensor product ξ ∈ F∗ ⊗R E∗ may be thought of giving rise to or acting as an R bilinear map F × E → R.
Дифференциалдық геометриядан мысал: тензорлы өріс
Дифференциалдық геометриядағы модульдердің тензорлық көбейтіндісінің ең көрнекті мысалы – векторлық өрістер мен дифференциалдық нысандар кеңістіктерінің тензорлық көбейтіндісі. Нақтырақ айтқанда, егер R – M тегіс түрлендіргішіндегі тегіс функциялардың (коммутативтік) сақинасы болса, онда Γ – қималар кеңістігін білдіреді, ал үстін сызықша – R-ге тензорлық p рет көбейтуді білдіреді. Анықтама бойынша, элементі – (p, q) типіндегі тензорлық өріс. R модульдері ретінде – -ның қосар модульі болып табылады. Белгілеуді жеңілдету үшін, және сонда = E^* = Γ(M, T^* M) деп аламыз. p, q ≥ 1 болғанда, әр (k, l) үшін 1 ≤ k ≤ p, 1 ≤ l ≤ q, R көпсызықты картасы бар: мұндағы – ал сызықша – бір шартты алып тастауды білдіреді. Универсалды қасиет бойынша, ол бірегей R сызықтық картасына сәйкес келеді: ол (k, l) индексі бойынша тензорлардың жиырылуы деп аталады. Универсалды қасиет нені білдіретінін ашып көрсетсек: Ескерту: Бұл талқылау дифференциалдық геометрия бойынша оқулықтарда стандартты (мысалы, Хельгасон). Бір жағынан, шоғыр теориялық құрылыс (яғни модульдер шоғырының тілі) көбірек табиғи және жиі қолданылады; осыған қатысты бөлімді қараңыз.
where Γ means the space of sections and the superscript means tensoring p times over R. By definition, an element of is a tensor field of type (p, q). As R modules, is the dual module of 1= \mathfrak{T}^p q
To lighten the notation, put and so 1= E^* = \Gamma(M, T^* M) When p, q ≥ 1, for each (k, l) with 1 ≤ k ≤ p, 1 ≤ l ≤ q, there is an R multilinear map:
where means and the hat means a term is omitted. By the universal property, it corresponds to a unique R linear map:
It is called the contraction of tensors in the index (k, l). Unwinding what the universal property says one sees:
Remark: The preceding discussion is standard in textbooks on differential geometry (e. g., Helgason). In a way, the sheaf theoretic construction (i. e., the language of sheaf of modules) is more natural and increasingly more common; for that, see the section .