| @@ -529,7 +529,7 @@ $\com{\text{Hom}}(-, \com{M})$ und $\com{M} \otimes_A -$ erfüllt sind. Das | |||||
| wird uns erlauben das klassische Adjunktionsresultat | wird uns erlauben das klassische Adjunktionsresultat | ||||
| \[ | \[ | ||||
| - \otimes_A M \dashv \text{Hom}_{A\text{-Mod}}(M, -) | - \otimes_A M \dashv \text{Hom}_{A\text{-Mod}}(M, -) | ||||
| \] für $M$ ein $A$-Modul auf die abgeleiteten Funktoren zu übertragen. | |||||
| \] für einen $A$-Modul $M$ auf die abgeleiteten Funktoren zu übertragen. | |||||
| \begin{definition} | \begin{definition} | ||||
| Seien $\com{A}, \com{B} \in \mathcal{K}$ zwei Komplexe in einer beliebigen abelschen Kategorie $\mathcal{A}$. | 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}) | \text{Hom}^{n}(\com{A}, \com{B}) = \prod_{i \in \Z} \text{Hom}(A^{i}, B^{i+n}) | ||||
| \] mit Differentialen | \] 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 $f \in \text{Hom}^{n}(\com{A}, \com{B})$. | \] für $f \in \text{Hom}^{n}(\com{A}, \com{B})$. | ||||
| \end{definition} | \end{definition} | ||||
| @@ -553,30 +553,33 @@ wird uns erlauben das klassische Adjunktionsresultat | |||||
| \] für $m \in M^{i}, n \in N^{n-i}$. | \] für $m \in M^{i}, n \in N^{n-i}$. | ||||
| \end{definition} | \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} | .\]\label{hom-compl-cohomgroups} | ||||
| \end{lemma} | \end{lemma} | ||||
| \begin{proof} | \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: | |||||
| \[ | \[ | ||||
| (f^{i})_{i \in \Z} \in \text{ker } d^{n} \iff (-1)^{n} d_{\com{B}}^{i+n} f^i = f^{i+1} d_{\com{A} }^{i} | |||||
| (f^{i})_{i \in \Z} \in \text{ker } d^{n} \iff (-1)^{n} d_{\com{Y}}^{i+n} f^i = f^{i+1} d_{\com{X} }^{i} | |||||
| \text{ für } i \in \Z | \text{ für } i \in \Z | ||||
| .\] 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 $(f^{i})_{i \in \Z} \in \text{im }d^{n-1}$. | wenn $(f^{i})_{i \in \Z} \in \text{im }d^{n-1}$. | ||||
| \end{proof} | \end{proof} | ||||
| @@ -598,7 +601,6 @@ wird uns erlauben das klassische Adjunktionsresultat | |||||
| \end{satz} | \end{satz} | ||||
| \begin{proof} | \begin{proof} | ||||
| \end{proof} | \end{proof} | ||||
| % TODO: Bedingung (I) an Indexmengen | % TODO: Bedingung (I) an Indexmengen | ||||
| @@ -617,47 +619,87 @@ wird uns erlauben das klassische Adjunktionsresultat | |||||
| \section{K-injektive und K-projektive Auflösungen} | \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} | \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} | \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} | \end{bem} | ||||
| \subsection{Elementare Eigenschaften von K-injektiven und K-projektiven Komplexen} | |||||
| \begin{bem} | \begin{bem} | ||||
| Ein exakter K-projektiver oder K-injektiver Komplex $\com{X}$ ist zusammenziehbar, d.h. ist nullhomotop. | Ein exakter K-projektiver oder K-injektiver Komplex $\com{X}$ ist zusammenziehbar, d.h. ist nullhomotop. | ||||
| \begin{proof} | \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 | 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{proof} | ||||
| \end{bem} | \end{bem} | ||||
| \begin{satz} | \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} | \label{satz:single-degree-compl-k-proj} | ||||
| \end{satz} | \end{satz} | ||||
| \begin{proof} | \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 | ,,$\implies$'': 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 $\com{X} \to \com{S}$ | $f\colon X^{0} \to P$. Das induziert einen Komplexhomomorphismus $\com{X} \to \com{S}$ | ||||
| \[\begin{tikzcd} | \[\begin{tikzcd} | ||||
| @@ -1908,9 +1950,12 @@ Jetzt können wir alles zusammentragen und erhalten: | |||||
| $\com{\text{Hom}}(\com{N}, \com{P})$ K-injektiv ist. | $\com{\text{Hom}}(\com{N}, \com{P})$ K-injektiv ist. | ||||
| \end{proof} | \end{proof} | ||||
| % TODO: zitate richtig machen | |||||
| \begin{thebibliography}{9} | \begin{thebibliography}{9} | ||||
| \bibitem{hartshorne} | \bibitem{hartshorne} | ||||
| Robin Hartshorne. Residues and duality. \emph{Lecture Notes in Math.}. 20, Springer-Verlag (1966) | 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{thebibliography} | ||||
| \end{document} | \end{document} | ||||