关于模的消去性

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模的消去问题是多个学科(如几何学,拓扑学,K-理论,算子代数等)共同感兴趣的问题。自上世纪九十年代以来,模消去问题一直是一个热门研究课题。 本文的目的就是研究模的消去问题——满足何种条件时,R-模M可消:对任意的R-模B,C,如果M?B?M?C,则有B.C. 到目前为止,已知的可消模类还非常有限,我们仅知道如下的模有消去性(也参见本文序言): (1)整数环z可消; (2)Dedekind整环对其上的有限生成投射模可消; (3)半局部环有稳定度1,因此可消; (4)Artin模的自同态环有稳定度1,因此可消; (5)如果R-模M有有限的uniform维数和co-uniform维数,则End(A)有稳定度1.因此线性紧模、Artin模,是可消去的; (6)强π-正则环有稳定度1,因此可消。 (3),(4),(5),(6)中的模(环)的共同特点是:其自同态环都有稳定度1.其中,称环R有稳定度1是指:如果ax+b=1∈R,就必有存在y∈R使得a+by=u为可逆元。记为R∈Sr1. 我们将用原创性方法给出新的可消模类:Dedekind整环可消,并进而得到:交换的遗传环可消。该结论显然是大幅度推进了上述经典结论(1)和(2).我们还引入“弱稳定模”概念,统一了上述的六种模类。 具体而言,本文主要得到了以下结果: 一.在模消去问题的研究中,最重要的两个环类是exchange环和有稳定度1的环。我们将给出exchange环有稳定度l的一种新的判定方法(定理1.3.6). 二.用交换图方式刻画exchange环. 交换图是同调代数中最常用的方法之一,Canfell在[19](1995)中用交换图的方法刻画了有稳定度1的环.我们则用交换图的方法给出exchange环的如下刻画: 定理1.4.1设M是一个拟投射右R-模,记E=End(M).下述条件等价: (1) M有有限exchange性,(也即E是exchange环); (2) 设T是M的任一同态象,那么每个如下的图形? (0.1) 可由如图的同态g=g<`2>完成。 三.我们引进了一种新的稳定度——s-稳定度1,此稳定度对K<,1>群的计算可得到如下有意义的结果: 定理2.3.4 设SQ={eu|e-e2∈SJ(R)?J(R),u∈SU(R)?U(R)},如果R是有SQ-稳定度1—的环,那么K<,1>(R)≌V(R)/SL(R),其中SL(R)=W(R)?(V(R)V(1+SJ(R)))。 四.对正则环上的可分、强可分消去性,给出目前为止最简单的刻画. Ara等人在[3],[5]中分别引入了强可分消去环和可分消去环的概念:设R是一环,如果R上的有限生成模范畴FP(R)满足如下的条件: 对任意:的A,B∈FP(R),如果有A?A≌A(?)B≌B?B(或A?A≌A≌B),则A≌B,此时就称环R是可分的(或强可分的). 可分性有很好的性质.一方面,在Ara等[5]的定理6.1中证明了:正则环R上的六个公开问题在环R是可分的情况下都成立.由此他们提出了至今尚未解决的可分性问题(Ara[5],129页):是否所有的正则环都是可分的?如果此问题成立,那么正则环的六个公开问题也就得到了解决. 另一方面,在K-理论上,可分性也有着很好的应用。Ara等人在Ara<7>中证明了,如果R是可分的exchange环,那么自然同态GL<,1>(R)→K<,1>(R)必为满态。 我们给出了正则环上可分性的如下刻画,该刻画是目前对正则环上可分性的最简单刻画。 定理3.2.2 设R是正则环。那么下述条件等价: (1)R是可分的; (2)若元素a∈R满足条件(A-a<2>R,t<,2>R使得r((1-xa)t<,1>)=r(a-a<2>)=r((1-ax)t<,2>),那么a是幺正则的; (4)如果元素0∈R满足条件 ?那么a是幺正则元。 类似地,我们也得到了正则环上强可分性的最简单刻画(见命题3.2.5)五.引进一种新概念:环的消去度(见定义4.2.1),从而统一解释了整数环(稳定度为2)和稳定度1的环都有消去性的内在原因 在对模消去问题的研究中,两个最著名的结果是:(1)如果模M的自同态环End(M)有稳定度1,则M直和可消;(2)整数环z的稳定度不是1,但直和可消。 一个自然的问题是:“有稳定度l的环”与“整数环”是否有某种共同的结构,以使这两者都有消去性?我们找出了这一结构:即对任一自然数n,两者都有消去度n。这是它们具有消去性的根本原因。我们并得到: 定理4.2.10 如果环R有消去度n,那么对任一n-生成模B,任一模C,由R ? B?R?C可得B?C。 命题4.2.16 设R是Neother环。如果对任一整数n≥1,R都有消去度n,则R 有消去性. 六.给出投射模有消去性的等价刻画(见定理4.3.2).这样我们就找到了何时投射模有消去性的本质原因. 由此可得: 推论4.3.5若R是交换环,则R对循环模可消. 七.由结论六得到新的可消环类: 定理4.3.7 Dedekind整环可消. 这一结果将“Dedekind整环R对有限生成投射模可消”以及“整数环?在Abel群中可消”这两个经典结果作了大步的推进. 我们也证明了Prüfer整环对有限生成模可消,即: 命题4.3.8设R是一个Prüfer整环.对任一有限生成模B和任一模G,若有R⊕B≌R⊕C,则B≌C. 该结果显然是从另一角度大步推进了经典结论“Dedekind整环R对有限生成投射模可消”. 八.引进了弱稳定模的概念,统一了目前所知的所有可消模类.以此为基础,得出新的可消模类:交换的遗传环可消.从而进一步推进了上述的定理4.3.7. 在模消去问题的研究中,稳定度1起着关键性作用.过去的几十年中,对模消去的研究主要是围绕稳定度1展开的.因此有许多作者都对稳定度1这一概念作了推广.这些推广后的稳定度在其它方面有很好的价值和应用,但都仅有“部分消去性”,而不再具有消去性,即:如果环R有这些推广后的稳定度,对任意的R-模A,B,由R⊕4≌R⊕B不能得到A≌B. 我们引入弱稳定模概念(见定义4.4.1),给出了稳定度1的一种推广.此概念统一了目前所知的仅有的两类可消模:自同态环有稳定度1的模和Dedekind整环R<,R>.且弱稳定模保持了很好的消去性: 定理4.4.7设R-模M是弱稳定的,那么对任一投射模P和任意的模C,如果M?P≌M?C,则必有P≌C。 命题4.4.13设M是一个τ-有限表现R-模。如果M是弱稳定的,则对任意的τ-平坦R-模B和任意的R-模C,由M?B≌M?C可得B≌C.定理4.4.10如果投射模P是弱稳定的,那么P有消去性。 利用弱稳定性概念,我们可进一步推进上述定理4.3.7和命题4.3.8,得到了如下的新的可消模类: 定理4.4.16如果R是交换的遗传环,那么RR是弱稳定的,因而有消去性。 命题4.4.17设R是交换的半遗传环,则对任意的有限生成R-模B和任意R-模C,由R?B≌R?C可得B≌C。
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