模
定义
在环( R ,+,·)上的一个 左 R -模 包括一个阿贝尔群( M , +),以及一个算子 R × M -> M (叫做标量乘法或数积,通常记作 rx , r ∈ R 及 x ∈ M )有
对所有 r , s ∈ R , x , y ∈ M ,
( rs ) x = r ( sx )
( r + s ) x = rx + sx
r ( x + y ) = rx + ry
1 x = x
一个左 R -模 M 不时记作 R M 。
有数学家摒除第4个条件于一般左模定义之外,并把以上的结构称为"带单位元的左模"。
一个 右 R -模 M 或 M R 定义相似,只是环的元素在右边,即是数积是 M × R -> M 而定义内 r 和 s 是在 x 和 y 的右边。若 R 是可交换的,则左 R -模与右 R -模是一样的,简称为 R -模。
若 R 是一个域则 R -模称为向量空间。模是向量空间的推广,有很多与向量间相同的性质,但通常没基底。
例子
所有可置换群 M 是一个在整数环 Z 的模,其数积是 nx = x + x + ... + x ( n 个相加)对于 n > 0, 0 x = 0,以及(- n ) x = -( nx )对于 n < 0。
若 R 是一个环而 n 是一个自然数,则 R 是一个 R -模。
若 M 是一个 光滑 流形,则由 M 至实数的光滑函数是一个环 R 。在 M 上的所有向量场组成一个 R -模。
所有 n × n 实数矩阵组成一个环 R 。欧几里得空间 R 是一个左 R -模,当中数积就是矩阵乘法。
若 R 是一个环而 I 是其中一个左理想,则 I 是一个左 R -模。
子模及同态
假设 M 是左 R -模兼 N 是 M 的子集。如果对于所有 n ∈ N 及 r ∈ R ,乘积 rn ∈ N (若是右模, nr ),则 N 是 R M 的 子模 (或更准确地, R -子集)。
若 M 和 N 是左 R -模,若映射 f : M -> N 有对所有 m, n ∈ M 及 r, s ∈ R , f ( rm + sn ) = rf ( m ) + sf ( n ),则称映射 f 为 R -模同态 。像其他同态,模同态保存了模的结构。
其他定义及表达法
若 M 是左 R -模,则一个 R 中元素 r 之 作用 定义为映射 M → M ,它将每个 x 映至 rx (或者在右模的情况是 xr ),这必然是阿贝尔群 ( M ,+)的群自同态。全域 M 的自同态记作End Z ( M ),它在加法与合成下构成一环,而将 R 的元素 r 映至其作用则给出从 R 至End Z ( M )之同态。
如此的环同态 R → End Z ( M )称作 R 在阿贝尔群 M 上的一个 表示 。左 R -模的另一种等价定义是:一个阿贝尔群 M 配上一个 R 的表示。
一个表示称作 忠实 的,当且仅当 R → End Z ( M )是单射。以模论术语来说,这意谓若 r 是 R 的元素,且使得对所有 M 中的 x 都有 rx =0,则 r =0。任意阿贝尔群皆可表成整数环 Z 或其某一商环 Z/nZ 的忠实表示。
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