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Tor 函子

Tor functor · Tor groups

张量积函子的高次左导出量,用来测量张量未能保持单射与左端正合性的程度。

条目类型
定义

形式陈述

R 为环,M 为右 R-模,N 为左 R-模。固定 M 后,函子

MR:R-ModAb

右正合,其左导出函子定义为

TornR(M,N)=Ln(MR)(N).

N投射分解 PN,则

TornR(M,N)=Hn(MRP).

也可分解右模 M 并与 N 张量,所得同调典范同构;这称 Tor 的平衡性。Tor 对两个变量都协变,并满足

Tor0R(M,N)MRN,

其中零次项就是原来的张量积。当 R 交换时可统一谈 R-模;当 R 非交换时,右模—左模的手性是张量积良定义的必要条件,不能省略。

直觉

张量积会把商关系正确搬过去,却可能把原本不同的元素压到一起,因此一般保持满射而不保持单射。投射分解先把 N 换成逐层可控的模;张量后出现的核不再由下一层像完全解释时,剩余同调就是 Tor。

Tor1 是最先出现的“新核”。它能检测一个模是否含有会与另一模相互作用的挠性,但 Tor 不等同于模自身的挠子模:它依赖底环和两个输入,换一个伙伴模可能得到完全不同的结果。

例子与边界

M=Z/mZN=Z/nZ,并取 M 的自由分解

0Z×mZZ/m0.

N 张量后得到复形

0Z/nZ×mZ/nZ0.

d=gcd(m,n)。零次同调是乘 m 的余核,故

Tor0Z(Z/m,Z/n)Z/dZ,

与普通张量积一致。一次同调是乘 m 的核;类 [n/d] 生成这个核,也有 d 个元素,所以

Tor1Z(Z/m,Z/n)Z/dZ.

由于分解长度为 1,所有 k2 的 Tor 为零。这个计算不是“把两个模的阶取最大公因数”的经验公式;它来自一个明确微分的核与余核,并依赖底环是 Z

若底环是域 k,每个模都是向量空间且自由,故所有正次数 Tornk 消失。若一个变量投射,结论同样成立。平坦模也使 Tor1 对所有伙伴消失,但平坦不必投射;因此从一次消失直接推出存在投射直和分解通常是错误的。

平衡性也不是交换两个变量的形式对称。对非交换环,MRN 只能把右 R-模与左 R-模配对;改为分解 M 时,应在右模范畴取投射分解。只有交换环或额外双模结构允许写出交换同构。忽略手性会让张量关系 (mr)n=m(rn) 的两边失去类型。

推论与应用

对左模的短正合列 0NNN0,固定右模 M 后得到长正合列

Tor1R(M,N)MRNMRNMRN0.

最左连接态射精确控制 MNMN 为什么可能不再单射。一个左模 N 平坦,当且仅当 RN 正合;等价地,Tor1R(M,N)=0 对所有右模 M 成立。

Tor 出现在同调的泛系数定理与 Künneth 公式中,修正“先取同调再张量”与“先张量链复形再取同调”之间的差异。公式通常还需要平坦性、投射性或适当收敛条件;只看到 Tor 项的名称,不能忽略这些假设而直接写分解。

参考资料
  • Charles A. Weibel, An Introduction to Homological Algebra, Cambridge University Press, 1994,§§2.6–2.7 and §3.6。
  • Joseph J. Rotman, An Introduction to Homological Algebra, 2nd ed., Springer, 2009,Ch. 7, §§7.4–7.6。
  • Peter J. Hilton and Urs Stammbach, A Course in Homological Algebra, 2nd ed., Springer, 1997,Ch. V, §§1–2。
关系图谱15 个相邻概念 · 2 类关系

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