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定义Definition

箭图的 Euler 双线性型

Euler form of a quiver · Tits quadratic form

由顶点未知数减箭头方程建立Euler型,以参数族说明信息边界,并完成区间、End–Ext与非零扩张的三方验算。

形式陈述 ​

只知道顶点维数,能先算出 Hom 与 Ext 的哪个组合?对有限无环箭图 Q,定义整数向量上的 Euler 双线性型

(1)⟨d,e⟩Q=∑i∈Q0diei−∑a:i→jdiej.

若 V,W 为有限维表示,则

(2)⟨dim⁡V,dim⁡W⟩Q=dimk⁡HomQ(V,W)−dimk⁡ExtQ1(V,W).

相关二次型为

qQ(d)=⟨d,d⟩Q=∑idi2−∑a:i→jdidj.

双线性型依赖箭头方向;二次型中的 didj 对称,因此只依赖底层多重图。平行箭必须各算一次。

直觉

每个顶点允许一块从 Vi 到 Wi 的任意线性映射,贡献 diei 个未知数。每条箭要求一个交换方块,贡献 diej 个方程。未知数减方程数正是式 (1)。

有些方程可能相关,影响 Hom 的实际维数;同一份相关性也增加 Ext 的维数,所以两者之差恰好将它消去。Euler 型因此是计算的事先约束,却不是单独计算 Hom 或 Ext 的替代品。

例子与边界

方向会改变双线性型 ​

对 1→2,取 d=(1,0)、e=(0,1)。有

⟨d,e⟩=−1,⟨e,d⟩=0.

相应单模满足 Ext1(S1,S2)≅k,反方向 Ext 为零。二者之间没有非零 Hom,所以式 (2) 的两个方向正好给出 −1 与0。

将箭反向会交换这两个值,但二次型始终为 q(x,y)=x2+y2−xy。

同一个二次型值不能决定分解 ​

在 1→2 的维数向量 (1,1) 上,无论箭头为0还是为1,都有 q(1,1)=1。箭头为1时 End 一维、Ext¹为0,表示不可分解;箭头为0时它是 S1⊕S2,End 二维、Ext¹一维。

因此“q(d)=1”并不自动说明某份给定表示不可分解。它只约束两个空间的维数差,箭头矩阵仍携带必要信息。

平行箭留下的自扩张 ​

对 Kronecker 箭图,两条箭都从1到2,故

q(x,y)=x2+y2−2xy=(x−y)2.

取表示 Vλ=(k⇉1,λk)。其 End 由两个标量 a,b 满足 a=b,故为一维。由于 q(1,1)=0,式 (2) 给自扩张维数也为1。

直接计算Hom–Ext 差分可再核验:δ(a,b)=(a−b,λ(a−b)),像是一条直线,余核一维。不同 λ 的表示不同构,Euler 型却全部相同。

推论与应用

为什么维数差只由图决定 ​

在 Hom–Ext 复形中,令 r=rankδ。顶点空间之和维数为 c0=∑idiei,箭头空间之和维数为 c1=∑a:i→jdiej。于是

dim⁡Hom−dim⁡Ext1=(c0−r)−(c1−r)=c0−c1,

这就是式 (2) 的完整证明机制。无关系路径代数的高阶 Ext 消失,因而没有被遗漏的后续交替项。

若加入路径关系,除了交换方块还必须检查关系对扩张块的约束,高阶 Ext 也可能出现。这时只用顶点减箭头的式 (1),一般不再等于所有实际 Hom–Ext 数据的 Euler 交替和。

单元任务:分解、线性方程与Euler型三方核对 ​

给定

V:k2→Ak3→Bk2,A=(100100),B=(100001).

要求构造区间分解、求 End 和 Ext¹ 的维数,并给出一个非零自扩张类的证书。

解答第一步:真实分解。 三条基链分别为

e1→f1→g1,e2→f2→0,0→f3→g2.

所以分解为 I[1,3]⊕I[1,2]⊕I[2,3]。顶点维数为 (2,3,2),两条箭秩为2,长复合秩为1,与区间秩公式一致。

第二步:所有端同态。 设三顶点端同态为 F1,F2,F3。由 AF1=F2A、BF2=F3B,逐项解得

F1=(α0βγ),F2=(α0δβγε00ζ),F3=(αδ0ζ).

六个参数任意,因此 dim⁡End(V)=6。差分矩阵有 4+9+4=17 个输入坐标、6+6=12 个输出坐标,秩为 17−6=11,所以 dim⁡Ext1(V,V)=12−11=1。

第三步:不用矩阵求Euler型。 从图直接算

q(2,3,2)=22+32+22−2⋅3−3⋅2=5.

线性方程结果给 6−1=5,相符。这个核验能发现把一条箭的起终点或矩阵尺寸写反的错误。

第四步:非零类代表。 一个一阶块数据为 (ZA,ZB),尺寸分别为 3×2 与 2×3。定义

ℓ(ZA,ZB)=(ZA)32+(ZB)22.

对 δ(F1,F2,F3)=(AF1−F2A,BF2−F3B),两项分别为 −(F2)32 和 (F2)32,所以 ℓδ=0。取 ZA 只有 (3,2) 项为1、ZB=0,便有 ℓ=1,因此它不在差分像中,确实给非分裂自扩张。因余核一维,这个类还是一组基。

验收。 要交出各顶点基链、六参数端同态解、差分的尺寸与秩、Euler数5及非零余核代表。仅说“由Euler型知Ext为1”还不够,因为那需要独立知道End维数6。

参考资料
关系图谱11 个相邻概念 · 3 类关系

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