Skip to content

定义Definition

模同态

施工中 · 内容逐步修订

Module homomorphism

同时保持加法与标量乘法的模之间映射。

形式陈述 ​

设 M,N 为左 $R$-模。映射 f:M→N 称 R-模同态,若

f(x+y)=f(x)+f(y),f(rx)=rf(x)

对所有 x,y∈M、r∈R 成立;等价地,f 保持所有有限 R-线性组合。核 ker⁡f 是 M 的子模,像 imf 是 N 的子模。第一同构定理用商模表述为

M/ker⁡f≅imf.

模同态的复合仍为模同态;双射模同态的逆自动为模同态,称模同构。全体同态记作 HomR(M,N),在逐点加法下构成 Abel 群。若 R 交换,再定义 (rf)(m)=rf(m),它就成为 R-模。

直觉

模同态要求两种计算次序一致:先在输入中做线性组合再映射,与先逐个映射再做同样的线性组合,结果相同。它因此把向量空间的线性映射推广到了环上的模。

若 f(x)=f(y),则 f(x−y)=0,所以映射无法区分的两个输入恰好相差一个核元素。将这些输入归为同一商类后,每个类就与一个像元素唯一对应;这正是第一同构定理中 M/ker⁡f≅imf 的含义。

例子与边界

乘 2 映射 Z→Z 是单射的 Z-模同态,像为 2Z,所以不是满射。模 2 投影 Z→Z/2Z 则满射,核为 2Z,所以不是单射。两者分别展示了核与像控制的不同性质。

标量环会改变一个映射是否线性。复共轭 f(z)=z¯ 保持加法和实数倍,因此是 R-线性的;作为复向量空间之间的映射,它却不保持复数倍,因为 f(i⋅1)=−i,而 if(1)=i。

再定义

φ:Z2→Z,φ(a,b)=2a+3b.

它是 Z-模同态,并且满射,因为 2(−1)+3(1)=1。其核为

ker⁡φ={(3t,−2t):t∈Z},

这是因为 2a=−3b 迫使 3∣a,写成 a=3t 后就有 b=−2t。因此第一同构定理给出 Z2/⟨(3,−2)⟩≅Z:把核中的整个整数方向压成零后,留下一个自由整数坐标。

推论与应用

模同态构成模范畴的态射。将一个模同态的核与像,以及余核 N/imf 放在一起,可得到正合列

0→ker⁡f→M→fN→cokerf→0.

在交换环上,有限自由模选定基后,同态可用矩阵表示。矩阵的每一列记录一个基向量的像;同态复合对应矩阵乘法,因而生成元与关系的计算可以转化为环上的矩阵运算。

参考资料
  • David S. Dummit and Richard M. Foote, Abstract Algebra, 3rd ed., Wiley, 2004,Ch. 10, module homomorphisms and isomorphism theorems。
  • Serge Lang, Algebra, revised 3rd ed., Springer, 2002,Part III, homomorphisms, kernels, and images。
关系图谱65 个相邻概念 · 3 类关系

拖动节点调整位置。

显示关系

显示:依赖

  1. 前置三跳
  2. 前置二跳
  3. 前置一跳
  4. 当前条目
  5. 后续一跳
  6. 后续二跳
  7. 后续三跳
文字版关系按与当前条目的最短距离分组
分类位置

上位 / 更一般

下位 / 直接特例

类型化关系