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正合列

Exact sequence

相邻同态满足前一映像等于后一核的一列模与同态。

条目类型
定义

形式陈述

模同态序列

Mi1fi1MifiMi+1

Mi 处称为正合,若

imfi1=kerfi.

于是相邻映射的复合必为零,但“复合为零”只给出包含关系,未必正合。短正合列

0AuBvC0

等价于 u 单射、v 满射且 imu=kerv,因而 CB/u(A)=cokeru;这个商对象及其泛性质见余核。短正合列何时能与箭头相容地拆成直和,由分裂正合列的截面、回缩与直和等价条件回答。

直觉

正合性逐点要求“上一箭头产生的元素,恰好是下一箭头会杀掉的元素”。它同时排除两类缺口:下一映射不能额外杀掉没来由的元素,上一映射也不能漏掉所有应被杀掉的元素。短正合列因此把一个对象表示成子对象与商对象的黏合,而不是简单的集合并。

例子与边界

序列 A0B0C 只有在相应核像条件满足时才正合,不能因复合为零就断言。0AuB 正合等价于 u 单射;BvC0 正合等价于 v 满射。箭头可逆远强于正合,正合列中的单个映射通常不是同构。

F 的特征为 0Pn(F) 表示次数至多n 的多项式空间。求导给出短正合列

0FPn(F)DPn1(F)0,

因为常数恰是 D 的核,而每个次数至多n1 的多项式都有原函数。若 charF=pnp,满射性会失败:xp1 不可能是某个多项式的导数,因为 D(xp)=pxp1=0。正合性必须逐点检查核与像,不能只看相邻映射复合为零。

推论与应用

正合列压缩核、像、商和扩张关系;链复形的同调正是衡量正合失败的商,长正合列则传播局部代数信息。核与像给出正合性的局部定义,余核描述一条箭头在目标端的满射缺陷,商模提供二者所需的商构造。正合列由此组织同态基本定理、同调群与导出函子;若还要判断扩张是否携带非平凡粘合信息,则转向分裂条件

参考资料
  • David S. Dummit and Richard M. Foote, Abstract Algebra, 3rd ed., Wiley, 2004,Ch. 10, exact sequences and splitting。
  • Serge Lang, Algebra, revised 3rd ed., Springer, 2002,Part III, exactness and module extensions。
关系图谱14 个相邻概念 · 2 类关系

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