形式陈述
模同态公理库模同态Module homomorphism同时保持加法与标量乘法的模之间映射。序列
在 处称为正合,若
于是相邻映射的复合公理库函数复合Function composition · Composition of maps按先 f 后 g 的次序把映射串联为 g∘f。必为零,但“复合为零”只给出包含关系,未必正合。短正合列
等价于 单射、 满射且 ,因而 ;这个商对象及其泛性质见余核公理库余核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。。短正合列何时能与箭头相容地拆成直和,由分裂正合列公理库分裂正合列Split exact sequence · Splitting lemma短正合列通过同态截面或回缩与子对象和商对象相容地分解。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 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。 正合等价于 单射; 正合等价于 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。
设 的特征为 , 表示次数至多 的多项式空间。求导给出短正合列
因为常数恰是 的核,而每个次数至多 的多项式都有原函数。若 且 ,满射性会失败: 不可能是某个多项式的导数,因为 。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。核与像公理库线性映射的核与像Kernel and image · Null space and range分别记录被线性映射压到零的方向与实际能够到达的向量集合。给出正合性的局部定义,余核公理库余核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。描述一条箭头在目标端的满射缺陷,商模公理库商模Quotient module按子模诱导的陪集等价关系取商并继承模运算的结构。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,则转向分裂条件公理库分裂正合列Split exact sequence · Splitting lemma短正合列通过同态截面或回缩与子对象和商对象相容地分解。。
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。