形式陈述
设 为交换含幺环,,令自由模公理库自由模Free module具有基、因而每个元素可唯一写为有限线性组合的模。 的基为 。Koszul 复形的第 项为外幂公理库外代数Exterior algebra把张量代数按 v⊗v=0 的关系取商所得的分次代数。
微分定义为
帽号表示省去该项。对任意 -模 ,以张量积公理库张量积Tensor product把双线性映射统一因子化为线性映射,并可在交换环上的模中以平衡关系构造的张量积。定义 。
连续删去两个基向量时,两种删除顺序的符号相反,而系数 相同,因此 ,这确实是链复形公理库链复形Chain complex一列 Abel 群及相邻边界同态组成、并满足连续两次边界复合为零的代数结构。。零次同调为
高次同调记录没有被显然交换关系解释的乘法关系。
直觉
一条关系 是一次循环。最显然的关系来自交换律,例如 ;二次项将这些关系作为边界。更高外幂继续记录“关系之间的关系”。
正则序列的含义是逐个约束没有暗中杀死额外部分,Koszul 同调把这种失败统一放进高次位置。复形总能构造出来,只有满足适当正则条件时它才是商模的无多余同调分解。
例子与边界
两个元素的矩阵全部写出
对 ,复形为
其中
因为 ,矩阵乘积确实为零。这里采用基 ,所以符号与一般公式一致。
在 中,若 ,则 整除 。 互素,所以 ,代回得 。因此 。又因 为整环, 迫使 。所以
加上最后的商映射,就得到 的自由分解。正合性在这里已经逐项验证,不只是从“变量很独立”猜测。
重复元素会留下什么
改取 ,研究序列 。现在
为整环,所以一次循环恰为 ;边界则为 。因此
由 的类生成。仍有 ,而 。第二个 没有提供新约束,在模去第一个 后已经变成零;非零的一次同调正好检测到这种冗余。
顶次同调检测共同零化子
对两个元素作用于 ,顶次同调为
例如 中的 同时被 杀死,所以顶次同调非零。嵌入点导致深度零这一现象,在复形顶端变成一个可直接写下的循环。
推论与应用
若 是 -正则序列公理库正则序列Regular sequence逐次在商模上检查非零因子得到正则序列,展示独立约束、单位排除条件,以及非局部环境中的顺序风险。,则 对所有 。证明可按长度归纳:添一个元素相当于把原复形与两项复形 张量,也即乘以 的链映射的映射锥公理库导出范畴与移位态射Derived category · Quasi-isomorphism · Mapping cone · 导出范畴 · 拟同构 · 映射锥以明确的上链移位约定构造映射锥,证明拟同构等价于锥无同调,再证明有界上方投射复形可直接计算导出态射,完成 HomD(Z/2,Z[1])=Z/2。;与该页的上链公式比较时,须先按 转换编号。前一复形只有零次同调,新的正次数同调便由 在前一商模上的核控制;正则性使这个核为零。
反方向需要条件。在 Noether 局部环上,若 有限非零且所有 都在极大理想里,正次数 Koszul 同调全部消失当且仅当该序列正则。去掉最终商非零等要求,单位元素的复形会正合,但它不符合本单元的正则序列定义。
对系数为非零环 的 ,第 项自由秩为 ,总秩为 。一般的 则同构于 份 的直和,不一定是自由模。因而即使只展开自由系数的标准坐标,整个复形的大小也随序列长度指数增长;实际计算常利用短序列、稀疏结构或理论消失结论,而不是不加区分地构造全部矩阵。
参考资料