| @@ -529,7 +529,7 @@ $\com{\text{Hom}}(-, \com{M})$ und $\com{M} \otimes_A -$ erfüllt sind. Das | |||
| wird uns erlauben das klassische Adjunktionsresultat | |||
| \[ | |||
| - \otimes_A M \dashv \text{Hom}_{A\text{-Mod}}(M, -) | |||
| \] für $M$ ein $A$-Modul auf die abgeleiteten Funktoren zu übertragen. | |||
| \] für einen $A$-Modul $M$ auf die abgeleiteten Funktoren zu übertragen. | |||
| \begin{definition} | |||
| Seien $\com{A}, \com{B} \in \mathcal{K}$ zwei Komplexe in einer beliebigen abelschen Kategorie $\mathcal{A}$. | |||
| @@ -538,7 +538,7 @@ wird uns erlauben das klassische Adjunktionsresultat | |||
| \text{Hom}^{n}(\com{A}, \com{B}) = \prod_{i \in \Z} \text{Hom}(A^{i}, B^{i+n}) | |||
| \] mit Differentialen | |||
| \[ | |||
| d^{n}(f) = d_{\com{B} } \circ f - (-1)^{n} f \circ d_{\com{A}} | |||
| d^{n}(f) = d_{\com{B} } f - (-1)^{n} f d_{\com{A}} | |||
| \] für $f \in \text{Hom}^{n}(\com{A}, \com{B})$. | |||
| \end{definition} | |||
| @@ -553,30 +553,33 @@ wird uns erlauben das klassische Adjunktionsresultat | |||
| \] für $m \in M^{i}, n \in N^{n-i}$. | |||
| \end{definition} | |||
| \begin{lemma}[] | |||
| Seien $\com{A}, \com{B} \in \mathcal{K}$ zwei Komplexe. Dann gilt für $n \in \Z$: | |||
| Die Kohomologiegruppen von $\com{\text{Hom}}(\com{X}, \com{Y})$ für Komplexe | |||
| $\com{X}, \com{Y} \in \mathcal{K}$ lassen sich explizit bestimmen: | |||
| \begin{lemma} | |||
| Seien $\com{X}, \com{Y} \in \mathcal{K}$ zwei Komplexe. Dann gilt für $n \in \Z$: | |||
| \[ | |||
| H^{n}(\com{\text{Hom}}(\com{A}, \com{B}) = \text{Mor}_{\mathcal{K}}(\com{A}, \com{B}[n]) | |||
| H^{n}(\com{\text{Hom}}(\com{X}, \com{Y}) = \text{Mor}_{\mathcal{K}}(\com{X}, \com{Y}[n]) | |||
| .\]\label{hom-compl-cohomgroups} | |||
| \end{lemma} | |||
| \begin{proof} | |||
| Sei $(f^i)_{i \in \Z} \in \prod_{i \in \Z} \text{Hom}(A^{i}, B^{i+n})$. Dann ist: | |||
| Sei $(f^i)_{i \in \Z} \in \prod_{i \in \Z} \text{Hom}(X^{i}, Y^{i+n})$. Dann ist: | |||
| \[ | |||
| (f^{i})_{i \in \Z} \in \text{ker } d^{n} \iff (-1)^{n} d_{\com{B}}^{i+n} f^i = f^{i+1} d_{\com{A} }^{i} | |||
| (f^{i})_{i \in \Z} \in \text{ker } d^{n} \iff (-1)^{n} d_{\com{Y}}^{i+n} f^i = f^{i+1} d_{\com{X} }^{i} | |||
| \text{ für } i \in \Z | |||
| .\] Wegen $d_{\com{B}[n]} = (-1)^{n}d_{\com{B}}$, induziert $(f^i)_{i \in \Z}$ also genau dann | |||
| einen Komplexhomomorphismus $\com{A} \to \com{B}[n]$, wenn $(f^{i})_{i \in \Z} \in \text{ker } d^{n}$. | |||
| .\] Wegen $d_{\com{Y}[n]} = (-1)^{n}d_{\com{Y}}$, induziert $(f^i)_{i \in \Z}$ also genau dann | |||
| einen Komplexhomomorphismus $\com{X} \to \com{Y}[n]$, wenn $(f^{i})_{i \in \Z} \in \text{ker } d^{n}$. | |||
| Weiter ist $(f^{i})_{i \in \Z} \in \text{im } d^{n-1}$ genau dann wenn eine Familie | |||
| $(k^{i})_{i \in \Z}\in \prod_{i \in \Z}^{} \text{Hom}(A^{i}, B^{i+n-1})$ existiert, sodass | |||
| Weiter ist $(f^{i})_{i \in \Z} \in \text{im } d^{n-1}$, genau dann wenn eine Familie | |||
| $(k^{i})_{i \in \Z}\in \prod_{i \in \Z}^{} \text{Hom}(X^{i}, Y^{i+n-1})$ existiert, sodass | |||
| %\[ | |||
| % f^{i} = d_{\com{B}}^{i+n-1} k^{i} - (-1)^{n-1} k^{i+1} d_{\com{A} }^{i} | |||
| % = d_{\com{B}}^{i+n-1} k^{i} + (-1)^{n} k^{i+1} d_{\com{A} }^{i} | |||
| % f^{i} = d_{\com{Y}}^{i+n-1} k^{i} - (-1)^{n-1} k^{i+1} d_{\com{X} }^{i} | |||
| % = d_{\com{Y}}^{i+n-1} k^{i} + (-1)^{n} k^{i+1} d_{\com{X} }^{i} | |||
| %.\] | |||
| \[ | |||
| (-1)^{n}f^{i} = (-1)^{n} d_{\com{B}}^{i+n-1} k^{i} + k^{i+1} d_{\com{A} }^{i} | |||
| .\] Erneut wegen $d_{\com{B} [n]} = (-1)^{n} d_{\com{B} }$, ist also für $(f_i)_{i \in \Z} \in \text{ker } d^{n}$ | |||
| der induzierte Komplexhomomorphismus $f\colon \com{A} \to \com{B} $ genau dann nullhomotop, | |||
| (-1)^{n}f^{i} = (-1)^{n} d_{\com{Y}}^{i+n-1} k^{i} + k^{i+1} d_{\com{X} }^{i} | |||
| .\] Erneut wegen $d_{\com{Y} [n]} = (-1)^{n} d_{\com{Y} }$, ist also für $(f_i)_{i \in \Z} \in \text{ker } d^{n}$ | |||
| der induzierte Komplexhomomorphismus $f\colon \com{X} \to \com{Y} $ genau dann nullhomotop, | |||
| wenn $(f^{i})_{i \in \Z} \in \text{im }d^{n-1}$. | |||
| \end{proof} | |||
| @@ -598,7 +601,6 @@ wird uns erlauben das klassische Adjunktionsresultat | |||
| \end{satz} | |||
| \begin{proof} | |||
| \end{proof} | |||
| % TODO: Bedingung (I) an Indexmengen | |||
| @@ -617,47 +619,87 @@ wird uns erlauben das klassische Adjunktionsresultat | |||
| \section{K-injektive und K-projektive Auflösungen} | |||
| In diesem Abschnitt möchten wir, in der Notation von \ref{satz:existence-derived-functors}, jeweils eine | |||
| Unterkategorie $\mathcal{L}$ finden, die die Bedingungen von \ref{satz:existence-derived-functors} | |||
| für die Funktoren $\com{\text{Hom}}(\com{A}, -) $ bzw. $\com{\text{Hom}}(- , \com{A})$ erfüllt. Dazu definieren | |||
| wir folgende Klasse von Komplexen: | |||
| Sei $\com{Y} \in \mathcal{K}$. | |||
| Um die Bedingungen von \ref{satz:existence-derived-functors} für | |||
| $\com{\text{Hom}}(\com{Y}, -)$ (bzw. $\com{\text{Hom}}(-, \com{Y})$) | |||
| zu erfüllen, benötigen wir | |||
| eine Unterkategorie $\mathcal{L}$ von Komplexen in $\mathcal{K}$, sodass | |||
| \begin{enumerate}[(i)] | |||
| \item für jeden Komplex $\com{X} \in \mathcal{K}$ ein Quasiisomorphismus | |||
| $\com{X} \to \com{I}$ mit $\com{I} \in \mathcal{L}$ | |||
| (bzw. $\com{P} \to \com{X} $ mit $\com{P} \in \mathcal{L}$) | |||
| existiert und | |||
| \item $\com{\text{Hom}}(\com{Y}, -)$ (bzw. $\com{\text{Hom}}(-, \com{Y})$) Exaktheit | |||
| von Komplexen aus $\mathcal{L}$ erhält. | |||
| \end{enumerate} | |||
| Dazu definieren wir: | |||
| \begin{definition}[K-injektiv bzw. K-projektiv] | |||
| Ein Komplex $\com{X} \in \K$ heißt K-injektiv (bzw. K-projektiv), wenn für alle $\com{S} \in \K$, der Komplex | |||
| $\com{\mathrm{Hom}}(\com{S}, \com{X})$ (bzw. $\com{\mathrm{Hom}}(\com{X}, \com{S})$) exakt ist. | |||
| \begin{definition}[K-injektiv] | |||
| Ein Komplex $\com{I} \in \mathcal{K}$ heißt K-injektiv, wenn der Funktor | |||
| $\com{\text{Hom}}(-, \com{I})$ Exaktheit erhält. Eine K-injektive | |||
| Auflösung eines Komplexes $\com{X} \in \mathcal{K}$ ist | |||
| ein Quasiisomorphismus $\com{X} \to \com{I} $ mit | |||
| $\com{I} \in \mathcal{K}$ K-injektiv. | |||
| \end{definition} | |||
| \begin{definition}[K-projektiv] | |||
| Ein Komplex $\com{P} \in \mathcal{K}$ heißt K-projektiv, wenn der Funktor | |||
| $\com{\text{Hom}}(\com{P}, -)$ Exaktheit erhält. Eine K-projektive | |||
| Auflösung eines Komplexes $\com{X} \in \mathcal{K}$ ist | |||
| ein Quasiisomorphismus $\com{P} \to \com{X} $ mit | |||
| $\com{P} \in \mathcal{K}$ K-projektiv. | |||
| \end{definition} | |||
| Das Ziel dieses Abschnitts ist das folgende Resultat: | |||
| \begin{satz} | |||
| Sei $R$ ein Ring und $\mathcal{A}$ die Kategorie der $R$ (links-)Moduln. Dann | |||
| hat jeder Komplex in $\mathcal{A}$ eine K-injektive und eine K-projektive | |||
| Auflösung. | |||
| \end{satz} | |||
| Die Vorgehensweise orientiert sich dabei an \cite{spaltenstein}. | |||
| \subsection{Elementare Eigenschaften von K-injektiven und K-projektiven Komplexen} | |||
| Zunächst werden einige grundlegenden Eigenschaften von K-injektiven und K-projektiven | |||
| Komplexen entwickelt. | |||
| \begin{bem} | |||
| Mit \ref{hom-compl-cohomgroups} ist $\com{X} $ genau dann K-injektiv (bzw. K-projektiv), wenn | |||
| $\forall \com{S} \in K$ exakt: $\text{Mor}_{\mathcal{K}}(\com{S}[i] , \com{X}) = 0$ | |||
| (bzw. $\text{Mor}_{\mathcal{K}}(\com{X}, \com{S}[i]) = 0)$ $\forall i \in \Z$. Da Verschieben Exaktheit erhält | |||
| folgt also | |||
| Sei $\com{X} \in \mathcal{K}$. Mit \ref{hom-compl-cohomgroups} ist $\com{X}$ | |||
| genau dann K-injektiv, wenn für jeden exakten Komplex | |||
| $\com{S} \in \mathcal{K}$ gilt, dass | |||
| $\text{Mor}_{\mathcal{K}}(\com{S}[i] , \com{X}) = 0$ $\forall i \in \Z$. | |||
| Da Verschieben Exaktheit erhält folgt also | |||
| \[ | |||
| \com{X} \text{ K-projektiv} \iff \text{Mor}_{\mathcal{K}}(\com{X} , \com{S} ) = 0 \quad \forall \com{S} \text{ exakt} | |||
| \] | |||
| \[ | |||
| \com{X} \text{ K-injektiv} \iff \text{Mor}_{\mathcal{K}}(\com{S} , \com{X} ) = 0 \quad \forall \com{S} \text{ exakt} | |||
| \com{X} \text{ K-injektiv} \iff \text{Mor}_{\mathcal{K}}(\com{S} , \com{X} ) = 0 \quad \forall \com{S} \in \mathcal{K} \text{ exakt} | |||
| .\] | |||
| Durch Umdrehen der Pfeile erhalten wir | |||
| \[ | |||
| \com{X} \text{ K-projektiv} \iff \text{Mor}_{\mathcal{K}}(\com{X} , \com{S} ) = 0 \quad \forall \com{S} \in \mathcal{K} \text{ exakt} | |||
| \] | |||
| \end{bem} | |||
| \subsection{Elementare Eigenschaften von K-injektiven und K-projektiven Komplexen} | |||
| \begin{bem} | |||
| Ein exakter K-projektiver oder K-injektiver Komplex $\com{X}$ ist zusammenziehbar, d.h. ist nullhomotop. | |||
| \begin{proof} | |||
| Betrachte $\mathrm{id}_{\com{X}} \in \mathrm{Hom}^{0}(\com{X}, \com{X}) = \mathrm{Mor}_{\K}(\com{X} , \com{X}) = \mathrm{H}^0 \com{\mathrm{Hom}}(\com{X}, \com{X}) = 0$. Also ist $\mathrm{id}_{\com{X} } = 0$ und damit | |||
| $\com{X} = 0$ in $\K$. | |||
| $\com{X} \stackrel{\sim }{=} 0$ in $\K$. | |||
| \end{proof} | |||
| \end{bem} | |||
| \begin{satz} | |||
| Sei $\com{X} \in \K$ mit $X^{i} = 0$ $\forall i \neq 0$. Dann ist $\com{X} $ K-injektiv (bzw. K-projektiv) genau | |||
| dann wenn $A^{0}$ injektiv (bzw. projektiv) in $\mathcal{A}$ ist. | |||
| Sei $\com{X} \in \K$ mit $X^{i} = 0$ $\forall i \neq 0$. Dann ist $\com{X} $ K-projektiv (bzw. K-injektiv) genau | |||
| dann wenn $X^{0}$ projektiv (bzw. injektiv) in $\mathcal{A}$ ist. | |||
| \label{satz:single-degree-compl-k-proj} | |||
| \end{satz} | |||
| \begin{proof} | |||
| Wir zeigen nur den K-projektiven Fall. Der K-injektive folgt dann durch Umdrehen | |||
| aller Pfeile. | |||
| ,,$\implies$'': Sei $\com{X} $ K-projektiv und $\com{S} = 0 \to M \to N \to P \to 0$ kurze exakte Folge in $\mathcal{A}$. Sei | |||
| $f\colon X^{0} \to P$. Das induziert einen Komplexhomomorphismus $\com{X} \to \com{S}$ | |||
| \[\begin{tikzcd} | |||
| @@ -1908,9 +1950,12 @@ Jetzt können wir alles zusammentragen und erhalten: | |||
| $\com{\text{Hom}}(\com{N}, \com{P})$ K-injektiv ist. | |||
| \end{proof} | |||
| % TODO: zitate richtig machen | |||
| \begin{thebibliography}{9} | |||
| \bibitem{hartshorne} | |||
| Robin Hartshorne. Residues and duality. \emph{Lecture Notes in Math.}. 20, Springer-Verlag (1966) | |||
| \bibitem{spaltenstein} | |||
| N. Spaltenstein. Resolutions of unbounded complexes. \emph{Composito Mathematica 65}. (1988) | |||
| \end{thebibliography} | |||
| \end{document} | |||