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定义Definition

余核

施工中 · 内容逐步修订

Cokernel · 余核对象

将目标模中已被同态像命中的部分商去,留下映射未覆盖方向的泛性质对象。

形式陈述 ​

设 f:M→N 是环 R 上的模同态。因为 imf 是 N 的子模,f 的余核定义为

cokerf=N/imf,

并带有自然商映射 q:N→N/imf。它满足 q∘f=0,且具有如下泛性质:若模同态 h:N→P 也满足 h∘f=0,则存在唯一模同态 h¯:cokerf→P 使 h=h¯∘q。良定义性来自 h 在 imf 上为零:若 n−n′∈imf,便有 h(n)=h(n′)。

在模范畴中,cokerf=0 当且仅当 imf=N,也就是 f 满射。在具有零态射的范畴中,同样的泛性质将余核定义为 f 与 0:M→N 的余等化子;在模范畴中,它由上述商模实现。

直觉

核从输入端找出被送到零的元素,余核则从输出端把已经命中的部分视为零。具体地,若两个目标元素相差 f(m),它们就在余核中相同。余核保留的是按这种差异划分的陪集;像所在的陪集成为零元素,其余陪集记录目标端尚未被像消除的信息。

例子与边界

对整数群即 Z-模同态

f:Z→×nZ,f(k)=nk,

其像为 nZ,所以 cokerf=Z/nZ。商映射记录一个整数模 n 的剩余类;任意满足 h(nk)=0 的群同态都只依赖这个剩余类,因而唯一经由 Z/nZ 因子化。若 n=1,余核为零,对应 f 满射;若 n=0,余核仍是整个 Z。

群范畴中的商群要求正规子群,因此群同态 f:G→H 的余核是 H 对 imf 的正规闭包取商。例如把 C2 作为一个换位生成的子群嵌入 S3,它的像虽然只有两个元素,正规闭包却包含所有换位,并生成整个 S3。这个非满射的群同态因而具有平凡余核,展示了模范畴的满射判据依赖于所在范畴。

推论与应用

在复形 M→fN→gP 中,条件 g∘f=0 使 g 唯一经由 cokerf 因子化;若在 N 处正合,即 imf=ker⁡g,诱导映射 cokerf→P 还是单射。于是正合列可同时从像、核与余核观察。PID 上有限自由模间同态的余核可由Smith 正规形直接分解;在线性代数和同调代数中,余核则分别刻画陪域未命中的维数与态射的满射缺陷。

参考资料
  • Joseph J. Rotman, An Introduction to Homological Algebra, 2nd ed., Springer, 2009, Ch. 1, kernels, cokernels, and exact sequences.
  • Saunders Mac Lane, Categories for the Working Mathematician, 2nd ed., Springer, 1998, Chs. V and VIII, coequalizers and abelian categories.
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