YaChudo

Фактор-модуль

Переглядів: 0. Оновлено 10.11.2026.

У абстрактній алгебрі фактор-модулем називається новий модуль, який можна визначити для довільного модуля над кільцем i його підмодуля. Побудова фактор-модуля є аналогом побудови факторм-ножини, фактор-групи, фактор-кільця і фактор-простору.

Означення

Нехай дано (лівий) модуль M {\displaystyle M} над кільцем R {\displaystyle R} і його підмодуль N {\displaystyle N} . На M {\displaystyle M} можна ввести відношення еквівалентності:

m ∼ n {\displaystyle m\sim n\;} якщо і тільки якщо m − n ∈ N {\displaystyle m-n\in N}

для будь-яких m , n ∈ M {\displaystyle m,n\in M} . Елементами множини M / N {\displaystyle M/N} є класи еквівалентності

[ m ] = { m + n : n ∈ N } {\displaystyle [m]=\{m+n\colon n\in N\}} .

Сума двох класів еквівалентності у M / N {\displaystyle M/N} є класом еквівалентності еквівалентності суми представників двох класів; в схожий спосіб можна ввести множення на елементи R {\displaystyle R} . Конкретно:

[ m ] + [ n ] = [ m + n ] {\displaystyle [m]+[n]=[m+n]} i
r [ m ] = [ r m ] {\displaystyle r[m]=[rm]}

для будь-яких m , n ∈ M {\displaystyle m,n\in M} і r ∈ R {\displaystyle r\in R} .

Таким чином M / N {\displaystyle M/N} отримує структуру модуля над R . {\displaystyle R.} Цей модуль називається фактор-модулем модуля M {\displaystyle M} по підмодулю N {\displaystyle N} .

Приклади

  • M/M є тривіальним модулем {0}.
  • M/{0} є ізоморфним M.
  • Нехай R {\displaystyle \mathbb {R} } — кільце дійсних чисел i A = R [ X ] {\displaystyle A=\mathbb {R} [X]} — кільце многочленів з дійсними коефіцієнтами, що, очевидно, є R {\displaystyle \mathbb {R} } -модулем. Розглянемо підмодуль
B = ( X 2 + 1 ) R [ X ] {\displaystyle B=(X^{2}+1)\mathbb {R} [X]}
модуля A , {\displaystyle A,} тобто підмодуль всіх многочленів, що діляться на X 2 + 1 {\displaystyle X^{2}+1} . Відношення еквівалентності для цих модулів задається як:
P ( X ) ∼ Q ( X ) {\displaystyle P(X)\sim Q(X)} якщо і тільки якщо залишки від ділення P ( X ) {\displaystyle P(X)} і Q ( X ) {\displaystyle Q(X)} на X 2 + 1 {\displaystyle X^{2}+1} є однаковими.
Зокрема у фактор-модулі A / B {\displaystyle A/B} многочлен X 2 + 1 {\displaystyle X^{2}+1} переходить у той же клас, що і 0 {\displaystyle 0} i фактор-модуль можна розглядати як похідний від R [ X ] {\displaystyle \mathbb {R} [X]} при ототожненні X 2 + 1 = 0 {\displaystyle X^{2}+1=0} . Фактор-модуль A / B {\displaystyle A/B} є ізоморфним із дійсним векторним простором комплексних чисел.

Властивості

  • Фактор-модуль M / N {\displaystyle M/N} є гомоморфним образом модуля M {\displaystyle M} для гомоморфізма ядро якого є рівним N {\displaystyle N} і яке можна записати як
π : M ⟶ M / N : m ↦ m + N {\displaystyle \pi :M\longrightarrow M/N:m\mapsto m+N} .
Відображення π {\displaystyle \pi } називається проєкцією модуля M {\displaystyle M} на фактор-модуль M / N {\displaystyle M/N} .
  • Теореми про ізоморфізми: для двох підмодулів M , N {\displaystyle M,N} модуля Q {\displaystyle Q} :
    M / ( M ∩ N ) ≃ ( M + N ) / N {\displaystyle M/(M\cap N)\simeq (M+N)/N} .
для підмодуля N ⊆ Q ⊆ P {\displaystyle N\subseteq Q\subseteq P} виконується
( P / N ) / ( Q / N ) ≃ P / Q {\displaystyle (P/N)/(Q/N)\simeq P/Q} .
  • Кожен гомоморфізм R-модулів f : M → L {\displaystyle f:M\rightarrow L} ядро якого містить N у єдиний спосіб розкладається через M/N, тобто існує єдиний гомоморфізм R-модулів f ~ : M / N → L {\displaystyle {\tilde {f}}:M/N\to L} для якого f ~ ∘ π = f {\displaystyle {\tilde {f}}\circ \pi =f} .
Навпаки, нехай існує R-модуль P і сюр'єктивний гомоморфізм p : M ⟶ P . {\displaystyle p:M\longrightarrow P.} Якщо для кожного гомоморфізма R-модулів f : M → L {\displaystyle f:M\rightarrow L} ядро якого містить N існує єдиний гомоморфізм f ~ : P → L {\displaystyle {\tilde {f}}:P\to L} для якого f ~ ∘ p = f , {\displaystyle {\tilde {f}}\circ p=f,} то M / N ≃ P {\displaystyle M/N\simeq P} . Таким чином дана властивість повністю характеризує фактор-модуль. Вона називається універсальною характеристикою модуля.
  • Фактор-модулями скінченнопороджених модулів і модулів скінченної довжини є скінченнопороджені модулі і модулі скінченної довжини.
  • Нехай M , P {\displaystyle M,P} — два модулі над комутативним кільцем R {\displaystyle R} і N ⊂ M , T ⊂ P {\displaystyle N\subset M,\;T\subset P} — їх підмодулі. Тоді для тензорного добутку виконується властивість M / N ⊗ R P / T ≃ ( M ⊗ R P ) / Q , {\displaystyle M/N\otimes _{R}P/T\simeq (M\otimes _{R}P)/Q,} де Q {\displaystyle Q} — підмодуль у M ⊗ R P {\displaystyle M\otimes _{R}P} породжений елементами виду m ⊗ t {\displaystyle m\otimes t} і n ⊗ p {\displaystyle n\otimes p} для довільних m ∈ M , t ∈ T , n ∈ N , p ∈ P . {\displaystyle m\in M,\,t\in T,\,n\in N,\,p\in P.}
  • Якщо S {\displaystyle S} — мультиплікативна множина у комутативному кільці R {\displaystyle R} то для локалізації S − 1 ( M / N ) ≃ ( S − 1 M ) / ( S − 1 N ) . {\displaystyle S^{-1}(M/N)\simeq (S^{-1}M)/(S^{-1}N).}
  • Якщо B {\displaystyle B} є A {\displaystyle A} -алгеброю (асоціативною з одиницею), то
    B ⊗ A ( M / N ) ≃ ( B ⊗ A M ) / U {\displaystyle B\otimes _{A}(M/N)\simeq (B\otimes _{A}M)/U} ,
де U {\displaystyle U} є образом B ⊗ A N {\displaystyle B\otimes _{A}N} у B ⊗ A M {\displaystyle B\otimes _{A}M} .
  • Якщо I {\displaystyle I} є (двостороннім) ідеалом у A {\displaystyle A} , то фактор-модуль A / I {\displaystyle A/I} є фактор-кільцем A / I {\displaystyle A/I} .

Література

Джерело: стаття у Вікіпедії та історія редагувань (автори).