revised first chapter

This commit is contained in:
Christian Merten
2022-04-01 17:03:42 +02:00
parent 388117592f
commit 3d16368ee4
2 changed files with 84 additions and 39 deletions
Binary file not shown.
+84 -39
View File
@@ -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}[] Die Kohomologiegruppen von $\com{\text{Hom}}(\com{X}, \com{Y})$ für Komplexe
Seien $\com{A}, \com{B} \in \mathcal{K}$ zwei Komplexe. Dann gilt für $n \in \Z$: $\com{X}, \com{Y} \in \mathcal{K}$ 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 .\] Wegen $d_{\com{Y}[n]} = (-1)^{n}d_{\com{Y}}$, induziert $(f^i)_{i \in \Z}$ also genau dann
einen Komplexhomomorphismus $\com{A} \to \com{B}[n]$, wenn $(f^{i})_{i \in \Z} \in \text{ker } d^{n}$. 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 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 $(k^{i})_{i \in \Z}\in \prod_{i \in \Z}^{} \text{Hom}(X^{i}, Y^{i+n-1})$ existiert, sodass
%\[ %\[
% f^{i} = d_{\com{B}}^{i+n-1} k^{i} - (-1)^{n-1} k^{i+1} d_{\com{A} }^{i} % f^{i} = d_{\com{Y}}^{i+n-1} k^{i} - (-1)^{n-1} k^{i+1} d_{\com{X} }^{i}
% = d_{\com{B}}^{i+n-1} k^{i} + (-1)^{n} k^{i+1} d_{\com{A} }^{i} % = d_{\com{Y}}^{i+n-1} k^{i} + (-1)^{n} k^{i+1} d_{\com{X} }^{i}
%.\] %.\]
\[ \[
(-1)^{n}f^{i} = (-1)^{n} d_{\com{B}}^{i+n-1} k^{i} + k^{i+1} d_{\com{A} }^{i} (-1)^{n}f^{i} = (-1)^{n} d_{\com{Y}}^{i+n-1} k^{i} + k^{i+1} d_{\com{X} }^{i}
.\] Erneut wegen $d_{\com{B} [n]} = (-1)^{n} d_{\com{B} }$, ist also für $(f_i)_{i \in \Z} \in \text{ker } d^{n}$ .\] 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{A} \to \com{B} $ genau dann nullhomotop, 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 Sei $\com{Y} \in \mathcal{K}$.
Unterkategorie $\mathcal{L}$ finden, die die Bedingungen von \ref{satz:existence-derived-functors} Um die Bedingungen von \ref{satz:existence-derived-functors} für
für die Funktoren $\com{\text{Hom}}(\com{A}, -) $ bzw. $\com{\text{Hom}}(- , \com{A})$ erfüllt. Dazu definieren $\com{\text{Hom}}(\com{Y}, -)$ (bzw. $\com{\text{Hom}}(-, \com{Y})$)
wir folgende Klasse von Komplexen: zu erfüllen, benötigen wir
eine Unterkategorie $\mathcal{L}$ von Komplexen in $\mathcal{K}$, sodass
\begin{definition}[K-injektiv bzw. K-projektiv] \begin{enumerate}[(i)]
Ein Komplex $\com{X} \in \K$ heißt K-injektiv (bzw. K-projektiv), wenn für alle $\com{S} \in \K$, der Komplex \item für jeden Komplex $\com{X} \in \mathcal{K}$ ein Quasiisomorphismus
$\com{\mathrm{Hom}}(\com{S}, \com{X})$ (bzw. $\com{\mathrm{Hom}}(\com{X}, \com{S})$) exakt ist. $\com{X} \to \com{I}$ 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]
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{bem} \begin{definition}[K-projektiv]
Mit \ref{hom-compl-cohomgroups} ist $\com{X} $ genau dann K-injektiv (bzw. K-projektiv), wenn Ein Komplex $\com{P} \in \mathcal{K}$ heißt K-projektiv, wenn der Funktor
$\forall \com{S} \in K$ exakt: $\text{Mor}_{\mathcal{K}}(\com{S}[i] , \com{X}) = 0$ $\com{\text{Hom}}(\com{P}, -)$ Exaktheit erhält. Eine K-projektive
(bzw. $\text{Mor}_{\mathcal{K}}(\com{X}, \com{S}[i]) = 0)$ $\forall i \in \Z$. Da Verschieben Exaktheit erhält Auflösung eines Komplexes $\com{X} \in \mathcal{K}$ ist
folgt also ein Quasiisomorphismus $\com{P} \to \com{X} $ mit
\[ $\com{P} \in \mathcal{K}$ K-projektiv.
\com{X} \text{ K-projektiv} \iff \text{Mor}_{\mathcal{K}}(\com{X} , \com{S} ) = 0 \quad \forall \com{S} \text{ exakt} \end{definition}
\]
\[ Das Ziel dieses Abschnitts ist das folgende Resultat:
\com{X} \text{ K-injektiv} \iff \text{Mor}_{\mathcal{K}}(\com{S} , \com{X} ) = 0 \quad \forall \com{S} \text{ exakt}
.\] \begin{satz}
\end{bem} 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} \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}
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
\[
\com{X} \text{ K-injektiv} \iff \text{Mor}_{\mathcal{K}}(\com{S} , \com{X} ) = 0 \quad \forall \com{S} \in \mathcal{K} \text{ exakt}
.\]
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}
\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 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 $A^{0}$ injektiv (bzw. projektiv) in $\mathcal{A}$ ist. 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}