이소모르프 이론

Isomorphism theorems

수학, 특히 추상대수학에서 이소모르프 이론(Noeter의 이소모르프 이론이라고도 함)은 인용문, 동형문, 아형문자 사이의 관계를 기술하는 이론이다.이론의 버전은 그룹, 고리, 벡터 공간, 모듈, 리 알헤브라스, 그리고 다양한 다른 대수 구조에 존재한다.보편적 대수학에서 이형성 이론은 알헤브라와 합성의 맥락으로 일반화될 수 있다.

역사

1927년 Mathitische Annalen에서 출판된 그녀의 논문 Abstrakter Aufbau der Idealtheori에서 Emmy Needer에 의해 모듈의 동형성에 대한 일반적인 이론들이 공식화되었다.이러한 이론의 덜 일반적인 버전은 리차드 데데킨드의 연구와 노에더의 이전 논문에서 찾을 수 있다.

3년 후, B.L. 데어 웨르덴은 그의 영향력 있는 Moderne 대수학 교과서를 처음으로 출판했는데, 이 교과서에 그룹-링-필드 접근법을 채택했다.반 데어든은 아르틴, 빌헬름 블래쉬케, 오토 슈라이어, 반 데어 바어든이 진행하는 세미나뿐만 아니라 그룹 이론에 대한 노에더와 대수학에 대한 에밀 아르틴의 강의를 주요 참고 자료로 인정했다.동형주의 정리라고 하는 3가지 이형주의 이론과 그룹에 적용할 때 2가지 이형주의 법칙이 명시적으로 나타난다.

무리

우리는 먼저 그 집단의 이소형성 이론들을 제시한다.

번호 및 이름에 대한 참고 사항

아래에는 A, B, C, D라는 네 가지 이론이 제시되어 있다.그것들은 종종 "제1차 이형성 정리", "제2차.."로 번호가 매겨진다.「」등등. 그러나, 번호 매기기에 관한 보편적인 합의는 없다.여기서 우리는 문헌에서 집단 이형주의 이론의 몇 가지 예를 제시한다.이러한 이론에는 링과 모듈의 유사성이 있다는 점에 유의하십시오.

집단 이형성 이론의 명칭 비교
댓글 작가 정리 A 정리 B 정리 C
"제3"의 정리 없음 제이콥슨[1] 동형성의 기본 정리 (제2차 이형성 정리) "제1차 이형성 정리라고 불리는 것"
반 데어 웨르덴,[2] 더빈[4] 동형성의 기본 정리 제1차 이형성 정리 제2차 이형성 정리
크냅[5] (이름 없음) 제2차 이형성 정리 제1차 이형성 정리
그릴렛[6] 동형성 정리 제2차 이형성 정리 제1차 이형성 정리
세 개의 숫자 정리 (그릴레트당 기타 관례) 제1차 이형성 정리 제3차 이형성 정리 제2차 이형성 정리
로트맨[7] 제1차 이형성 정리 제2차 이형성 정리 제3차 이형성 정리
프랄리[8] (이름 없음) 제2차 이형성 정리 제3차 이형성 정리
더미트 & 풋[9] 제1차 이형성 정리 두 번째 또는 다이아몬드 이형성 정리 제3차 이형성 정리
번호 매기기 금지 밀네[10] 동형성 정리 이소모르프 정리 대응 정리
스콧[11] 동형성 정리 이소모르프 정리 신입생 정리

보통 격자 정리대응 정리라고 알려진 정리 D를 이등형 정리 중 하나에 포함하는 것은 덜 일반적이지만, 그럴 때는 마지막이다.

정리 명세서

정리 A(그룹)

동형문제의 기본정리 도표

GH를 집단이 되게 하고, f : G → H동형상주의로 한다.다음:

  1. f낟알G정상적인 부분군이다.
  2. f이미지H부분군이며,
  3. f의 이미지는 지수 그룹 G / ker(f)에 이형적이다.

특히 f허탈적이라면 HG / ker(f)에 대해 이형성이다.

정리 B(그룹)

정리 B3에 대한 도표.두 개의 지수군(점)은 이형성이다.

을(를) 그룹화하십시오. 을(를) 의 하위 그룹으로 하고 N 을(를) 의 일반 하위 그룹으로 한다 그런 다음 다음을 유지하십시오.

  1. N{\SN}은(는 G {\ G의 하위 그룹이다
  2. 교차로 은(는) 의 정규 부분군이며
  3. 그룹 )/ N /( ) N은 이형이다.

Technically, it is not necessary for to be a normal subgroup, as long as is a subgroup of the normalizer of in . In this case, the intersection is not a normal subgroup of , 그러나 그것은 여전히 이다

이 정리를 이형성 정리,[10] 다이아몬드 정리[12] 또는 평행사변형 정리라고 부르기도 한다.[13]

An application of the second isomorphism theorem identifies projective linear groups: for example, the group on the complex projective line starts with setting , the group of invertible 2 × 2 complex matrices, 요인 1개의 행렬의 부분군 및 N 스칼라 ={( )의 부분군 C , we have , where is the identity matrix, and .그 후 두 번째 이형성 정리에서는 다음과 같이 기술하고 있다.

정리 C(그룹)

을(를) 그룹으로 하고, (를) 의 일반 하위 그룹으로 한다 그런 다음

  1. (가 K ) 같은 G 의 부분군인 / N {\과(와)의 부분군 이 있다
  2. / 의 모든 부분군은 일부 K 에 대해 / 형식이다
  3. 가) K 과(와) 같은 G 의 정규 부분군인 경우 G / N 과( 부분군 이형성을
  4. / G의 모든 정상 부분군은 일부 정상 K 에 대해 / 형식이다
  5. If is a normal subgroup of such that , then the quotient group is isomorphic to .

정리 D(그룹)

대응 정리(격자 정리라고도 한다)를 제3 또는 제4의 이소모르프 정리라고도 한다.

자센하우스의 보조정리(나비 보조정리라고도 한다)는 제4차 이형성 정리라고도 한다.[14]

토론

첫 번째 이형성 정리는 집단의 범주가 (정상 epi, mono)-요인화 가능하다고 하여 범주 이론 언어로 표현할 수 있다. 즉, 정상 인식단형성범주에 대한 인자화 체계를 형성한다.는 형태론 f: f도표는 그룹 카테고리의 모든 형태론은 범주의 이론적 의미에 커널이 있음을 보여준다; 임의의 형태주의 f 인자 {{ { { { \}으로 여기서 ι은 단형주의, π은 인식주의(동형 범주에서 모든 인식은 정상이다.이것은 도표에서 물체 upper 단형주의 : f→ G G커널은 항상 단형체)로 표시되며, 도표의 왼쪽 하단에서 오른쪽 상단으로 흐르는 짧은 정확한 시퀀스를 완성한다.정확한 시퀀스 규약을 사용하면 {\f}에서 / G까지 영점 형태론을 그릴 필요가 없게 된다

If the sequence is right split (i.e., there is a morphism σ that maps to a π-preimage of itself), then G is the semidirect product of the normal subgroup and the subgroup .If it is left split (i.e., there exists some such that ), then it must also be right split, and 연산자 (는) G직접 제품 분해물이다.일반적으로 오른쪽 의 존재는 왼쪽 분할의 존재를 의미하지는 않지만, 아벨리아 범주(아벨리아 그룹의 분할과 같은)에서 왼쪽 분할과 오른쪽 분할은 분할 보조정리(diving 에 의해 동등하며, 오른쪽 분할은 직접적인 합계분해에 충분하다. In an abelian category, all monomorphisms are also normal, and the diagram may be extended by a second short exact sequence .

두 번째 이형성 정리에서 제품 SNG부분군 격자에서 SN결합이고, 교차점 S ∩ N충족이다.

세 번째 이형성 정리는 아벨의 범주에 대한 9개의 보조정리, 그리고 물체들 사이의 더 일반적인 지도에 의해 일반화된다.

반지.

에 대한 이론의 문구는 정상 부분군의 개념이 이상 개념으로 대체되는 것과 유사하다.

정리 A(링)

RS를 링으로 하고, and : RS를 링 동형성으로 한다.다음:

  1. φ알맹이R의 이상이다.
  2. φ이미지S서브링이며,
  3. φ의 이미지는 지수R/(φ)에 이형적이다.

특히 φ이 허탈적인 경우, S는 R / ker(φ)에 대해 이형성이 있다.

정리 B(링)

R을 링이 되게 하라.SR의 서브링으로 하고, R의 이상이 되게 하라.다음:

  1. S + I = {s + i s ∈ S, iI }의 합은 R의 하위 문자열이다.
  2. 교차로 SIS의 이상이며,
  3. 지수 반지(S + I) / IS / (S ∩ I)는 이형성이다.

정리 C(링)

R을 반지로 하고, R의 이상이다.그러면

  1. 가) 같은R displaystyle R}의 하위 문자열인 경우 A/ 은()의 하위 문자열이다
  2. 의 모든 하위 링은 R의 일부 링 A{\}에 대한 A/I 형식이며, I A
  3. (가) I\J) 같은 R {\ R}의 이라면 J displaystyle J/I}은이다
  4. 의 모든 이상은 {\ 대해 /I J} 형식의 R 과 같이 R의 어떤 이상 J displaysty이다
  5. If is an ideal of such that , then the quotient ring is isomorphic to .

정리 D(링)

Let be an ideal of . The correspondence is an inclusion-preserving bijection between the set of subrings of that contain and the set of subrings of 게다가 A 포함하는 으로 A () R/이상일 경우에만 R {\의 이상이다[15]

모듈

모듈들에 대한 이형성 이론의 문장은 특히 간단하다. 왜냐하면 어떤 하위 모듈에서든 지수 모듈을 형성할 수 있기 때문이다.벡터 공간(필드 위의 모듈)과 아벨리아 그룹( 에 대한 이형성 이론은 이러한 특수한 경우들이다.유한 차원 벡터 공간의 경우 이러한 모든 이론은 순위-적합성 정리에서 따른다.

다음에서 "모듈"은 일부 고정 링 R에 대해 "R-모듈"을 의미한다.

정리 A(모듈)

MN을 모듈로 하고, φ : MN모듈 동형성으로 한다.다음:

  1. φ낟알M의 하위 모듈이다.
  2. φ이미지N의 서브모듈이며,
  3. φ의 이미지는 지수 모듈 M/커(φ)에 이형이다.

특히 φ이 허탈적인 경우, N은 M / ker( to)에 대해 이형성이 있다.

정리 B(모듈)

M을 모듈로 하고, STM의 하위 모듈로 한다.다음:

  1. S + T = {s + t sS, tT} 합계는 M의 하위 모듈이다.
  2. 교차로 S ∩ TM의 서브모듈이며,
  3. 지수 모듈(S + T) / TS / (ST)는 이형성이다.

정리 C(모듈)

M을 모듈로 하고, T를 M의 하위 모듈로 한다.

  1. (가) M M와) 같은 S}의 하위 모듈인 S/T {\의 하위 모듈이다
  2. 의 모든 하위 {\ S {\ 형식이다
  3. If is a submodule of such that , then the quotient module is isomorphic to .

정리 D(모듈)

Let be a module, a submodule of . There is a bijection between the submodules of that contain and the submodules of . The correspondence is given by for all . This correspondence commutes with the processes of taking sums and intersections (i.e., is a lattice isomorphism between the lattice of submodules of and the lattice of submodules of that contain [16])

유니버설 대수학

이를 보편적 대수학으로 일반화하려면 정상 하위군을 일치 관계로 대체할 필요가 있다.

대수 에 대한 합치는 관계 × A 의 하위 대수(subalgebra)를 형성하는 등가성 관계 이다.대리인을 통해 연산을 정의함으로써 등가 A / A을(를) 동일한 유형의 대수 집합으로 만들 수 있다. 는 { (가 의 하위 대수이므로 잘 정의될 것이다 결과 대수학이다.

정리 A(범용 대수학)

: A→ B (는) 대수적 동형상이다.Then the image of is a subalgebra of , the relation given by (i.e. the kernel of ) is a congruence on , and the algebras and 그룹의 경우 ( )= f() f ( x - 1 ) = 따라서 그룹 이론에 사용된 커널 개념을 회복한다.

정리 B(범용 대수)

Given an algebra , a subalgebra of , and a congruence on , let be the trace of in ) [ ]={ /: ≠ B } }} B와 교차하는 동등성 클래스의 모음 그러면

  1. (는 B {\ B에 조합된 것이다
  2. (는) / {{\ A의 하위골격이다.
  3. ] ] 대수 / B에 이형이다..

정리 C(범용 대수학)

Let be an algebra and two congruence relations on such that . Then is a congruence on , and is isomorphic to

정리 D(범용대수학)

을(를) 대수학으로 하고 con 에 있는 모든 합치 집합을 가리킨다설정된 A{\}은(는) 포함에 의해 정렬된 완전한 격자다.[17] A 이(가) 합치된 경우 [, A ] {\로 표시된다. 을( 하는 모든 조합 집합(:[, A × A ] {\\[\\\]) is a principal filter in , moreover it is a sublattice), then the map A/\ \Psi /\Phi (는) 격자 이형성이다.[18][19]

참고

  1. ^ 제이콥슨(2009년), 1.10초
  2. ^ 반 데어 워든, 대수학 (1994년).
  3. ^ 더빈(2009년), 54초
  4. ^ [이름들은] 본질적으로 [van der Waerden 1994]와 동일하다.[3]
  5. ^ Knapp (2016), IV 2초
  6. ^ 그릴렛(2007년), 초.I 5
  7. ^ 로트만(2003년), 2.6초
  8. ^ 프레일리 (2003년), 제34장
  9. ^ Dummit, David Steven (2004). Abstract algebra. Richard M. Foote (Third ed.). Hoboken, NJ. pp. 97–98. ISBN 0-471-43334-9. OCLC 52559229.
  10. ^ a b Milne(2013), Chap. 1, 2초.동형성 이론에 관한 연구
  11. ^ 스콧(1964년), 초 2.2와 초 2.3
  12. ^ I. Martin Isaacs (1994). Algebra: A Graduate Course. American Mathematical Soc. p. 33. ISBN 978-0-8218-4799-2.
  13. ^ Paul Moritz Cohn (2000). Classic Algebra. Wiley. p. 245. ISBN 978-0-471-87731-8.
  14. ^ Wilson, Robert A. (2009). The Finite Simple Groups. Graduate Texts in Mathematics 251. Springer-Verlag London. p. 7. doi:10.1007/978-1-84800-988-2. ISBN 978-1-4471-2527-3.
  15. ^ Dummit, David S.; Foote, Richard M. (2004). Abstract algebra. Hoboken, NJ: Wiley. p. 246. ISBN 978-0-471-43334-7.
  16. ^ 더미트 및 풋(2004), 페이지 349
  17. ^ 스탠리와 산카파나바르 (2012), 페이지 37
  18. ^ 스탠리와 산카파나바르 (2012), 페이지 49
  19. ^ William Sun, (https://math.stackexchange.com/users/413924/william-sun). "Is there a general form of the correspondence theorem?". Mathematics StackExchange. Retrieved 20 July 2019. {{cite web}}:외부 링크 위치 first1=(도움말)

참조

  • 에미 노에더, 아브스트라크터 아우프바우 데르 이데오토리(대수학) 자흘- 펑크티멘코르펜, 수학자 안날렌 96페이지(1927) 26~61페이지
  • 콜린 맥라티 "에메 노에더의 '세트의 이론적' 토폴로지:데데킨드에서 펑커스의 출현에 이르기까지"현대 수학의 건축: 역사와 철학에 관한 에세이 (제레미 그레이와 호세 페레이로스 편집), 옥스퍼드 대학 출판부 (2006) 페이지 211–35.
  • Jacobson, Nathan (2009), Basic algebra, vol. 1 (2nd ed.), Dover, ISBN 9780486471891
  • Paul M. Cohn, Universal 대수학, II.3 페이지 57
  • Milne, James S. (2013), Group Theory, 3.13
  • van der Waerden, B. I. (1994), Algebra, vol. 1 (9 ed.), Springer-Verlag
  • Dummit, David S.; Foote, Richard M. (2004). Abstract algebra. Hoboken, NJ: Wiley. ISBN 978-0-471-43334-7.
  • Burris, Stanley; Sankappanavar, H. P. (2012). A Course in Universal Algebra (PDF). ISBN 978-0-9880552-0-9.
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  • John R. Durbin (2009). Modern Algebra: An Introduction (6 ed.). Wiley. ISBN 978-0-470-38443-5.
  • Anthony W. Knapp (2016), Basic Algebra (Digital second ed.)
  • Pierre Antoine Grillet (2007), Abstract Algebra (2 ed.), Springer
  • Joseph J. Rotman (2003), Advanced Modern Algebra (2 ed.), Prentice Hall, ISBN 0130878685