मुक्त मापांक: Difference between revisions

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गणित में, एक मुक्त मॉड्यूल एक [[मॉड्यूल (गणित)]] होता है जिसका एक [[आधार (रैखिक बीजगणित)]] होता है - अर्थात, [[रैखिक रूप से स्वतंत्र]] तत्वों से युक्त मॉड्यूल का एक जनरेटिंग सेट। प्रत्येक सदिश स्थान एक निःशुल्क मॉड्यूल है,<ref>{{cite book|author=Keown |title=समूह प्रतिनिधित्व सिद्धांत का परिचय|year=1975|url={{Google books|plainurl=y|id=hC9iTw8DO7gC|page=24|text=Every vector space is free}}|page=24}}</ref> लेकिन, यदि गुणकों का वलय (गणित) एक विभाजन वलय नहीं है ([[क्रमविनिमेय अंगूठी]] मामले में कोई [[क्षेत्र (गणित)]] नहीं है), तो गैर-मुक्त मॉड्यूल मौजूद हैं।
गणित में, '''मुक्त मापांक''' [[मॉड्यूल (गणित)|मापांक (गणित)]] है जिसका [[आधार (रैखिक बीजगणित)]] होता है - अर्थात, रैखिक रूप से स्वतंत्र तत्वों से युक्त एक मापांक का [[जनक समुच्चय]]। प्रत्येक [[सदिश समष्टि]] मुक्त मापांक है,<ref>{{cite book|author=Keown |title=समूह प्रतिनिधित्व सिद्धांत का परिचय|year=1975|url={{Google books|plainurl=y|id=hC9iTw8DO7gC|page=24|text=Every vector space is free}}|page=24}}</ref> लेकिन, यदि गुणकों का [[वलय (गणित)|वलय,]] [[विभाजन वलय]] नहीं है ([[क्रमविनिमेय अंगूठी|क्रम विनिमय स्थिति]] में [[क्षेत्र (गणित)|क्षेत्र]] नहीं है), तो वहां गैर-मुक्त मापांक उपस्थित हैं।


किसी भी [[सेट (गणित)]] को देखते हुए {{math|''S''}} और रिंग {{math|''R''}}, एक मुफ़्त है {{math|''R''}}-आधार के साथ मॉड्यूल {{math|''S''}}, जिसे फ्री मॉड्यूल ऑन कहा जाता है {{math|''S''}} या औपचारिक का मॉड्यूल {{math|''R''}}-के तत्वों का रैखिक संयोजन {{math|''S''}}.
किसी भी [[सेट (गणित)|समुच्चय (गणित)]] {{math|''S''}} और वलय {{math|''R''}} को देखते हुए, आधार {{math|''S''}} के साथ मुक्त <math>R</math> मापांक है, जिसे {{math|''S''}} पर मुक्त मापांक या <math>S</math> के तत्वों के औपचारिक {{math|''R''}}-रैखिक संयोजन का मापांक कहा जाता है।


एक [[मुक्त एबेलियन समूह]] वास्तव में रिंग के ऊपर एक मुफ्त मॉड्यूल है {{math|'''Z'''}} [[पूर्णांक]]ों का।
एक [[मुक्त एबेलियन समूह]] [[पूर्णांकों]] के वलय {{math|'''Z'''}} पर सटीक रूप से मुक्त मापांक है।


== परिभाषा ==
== परिभाषा ==


एक अंगूठी के लिए (गणित) <math>R</math> और एक <math>R</math>-मॉड्यूल (गणित) <math>M</math>, सेट <math>E\subseteq M</math> का आधार है <math>M</math> अगर:
एक वलय <math>R</math> और <math>R</math>-मापांक <math>M</math> के लिए, समुच्चय <math>E\subseteq M</math> का आधार <math>M</math> है अगर:
* <math>E</math> के लिए एक मॉड्यूल का जनरेटिंग सेट है <math>M</math>; अर्थात्, का प्रत्येक तत्व <math>M</math> के तत्वों का परिमित योग है <math>E</math> में गुणांक से गुणा <math>R</math>; और
* <math>E</math> के लिए जनक समुच्चय <math>M</math> है; अर्थात्, <math>M</math> का प्रत्येक तत्व <math>E</math> के तत्वों का परिमित योग है जिसे <math>R</math> के गुणांक से गुणा किया जाता है; और
* <math>E</math> यदि प्रत्येक के लिए रैखिक रूप से स्वतंत्र है <math>\{e_1,\dots,e_n\}\subset E</math> विशिष्ट तत्वों की, <math>r_1 e_1 + r_2 e_2 + \cdots + r_n e_n = 0_M</math> इसका आशय है <math>r_1 = r_2 = \cdots = r_n = 0_R</math> (कहाँ <math>0_M</math> का शून्य तत्व है <math>M</math> और <math>0_R</math> का शून्य तत्व है <math>R</math>).
* यदि प्रत्येक <math>\{e_1,\dots,e_n\}\subset E</math> के लिए <math>E</math>  रैखिक रूप से स्वतंत्र है, <math>r_1 e_1 + r_2 e_2 + \cdots + r_n e_n = 0_M</math> इसका आशय है <math>r_1 = r_2 = \cdots = r_n = 0_R</math> (जहाँ <math>0_M</math>, <math>M</math> का शून्य तत्व है और <math>0_R</math> , <math>R</math> का शून्य तत्व है)


एक मुफ्त मॉड्यूल एक आधार वाला मॉड्यूल है।<ref>{{cite book|author=Hazewinkel |title=Encyclopaedia of Mathematics, Volume 4|year=1989|url={{Google books|plainurl=y|id=s9F71NJxwzoC|page=110|text=A free module is a module with a basis}}|page=110}}</ref>
मुक्त मापांक आधार वाला मापांक है।<ref>{{cite book|author=Hazewinkel |title=Encyclopaedia of Mathematics, Volume 4|year=1989|url={{Google books|plainurl=y|id=s9F71NJxwzoC|page=110|text=A free module is a module with a basis}}|page=110}}</ref>
परिभाषा की दूसरी छमाही का एक तात्कालिक परिणाम यह है कि पहली छमाही में गुणांक एम के प्रत्येक तत्व के लिए अद्वितीय हैं।


अगर <math>R</math> [[अपरिवर्तनीय आधार संख्या]] है, तो परिभाषा के अनुसार किसी भी दो आधारों में समान कार्डिनैलिटी होती है। उदाहरण के लिए, शून्येतर क्रमविनिमेय वलयों में परिवर्तनीय आधार संख्या होती है। किसी भी (और इसलिए हर) आधार की कार्डिनैलिटी को फ्री मॉड्यूल की रैंक कहा जाता है <math>M</math>. यदि यह कार्डिनैलिटी परिमित है, तो मुक्त मॉड्यूल को परिमित रैंक से मुक्त या रैंक से मुक्त कहा जाता है {{mvar|n}} यदि रैंक ज्ञात है {{mvar|n}}.
परिभाषा की दूसरे अर्ध परिणाम का एक तात्कालिक परिणाम यह है कि <math>M</math> के प्रत्येक तत्व के लिए पहले अर्ध परिणाम में गुणांक अद्वितीय हैं।
 
अगर <math>R</math> [[अपरिवर्तनीय आधार संख्या|निश्चर आधार संख्या]] है, तो परिभाषा के अनुसार किसी भी दो आधारों में समान गणनांक होता है। उदाहरण के लिए, शून्येतर क्रमविनिमेय वलयों में परिवर्तनीय आधार संख्या होती है। किसी भी (और इसलिए हर) आधार के गणनांक को मुक्त मापांक <math>M</math> की श्रेणि कहा जाता है। यदि यह गणनांक परिमित है, तो मुक्त मापांक को परिमित '''श्रेणि''' से मुक्त कहा जाता है, या जब श्रेणि {{mvar|n}} से मुक्त है, तब श्रेणि को {{mvar|n}} के रूप में जाना जाता है।


== उदाहरण ==
== उदाहरण ==
माना R एक वलय है।
माना ''R'' एक वलय है।
*आर अपने ऊपर रैंक का एक मुफ्त मॉड्यूल है (या तो बाएं या दाएं मॉड्यूल के रूप में); कोई भी इकाई तत्व एक आधार है।
*''R'' अपने ऊपर की श्रेणि का एक मुक्त मापांक है (या तो बाएं या दाएं मापांक के रूप में); कोई भी इकाई तत्व एक आधार है।
*अधिक समान्यतः, यदि आर क्रमविनिमेय है, तो आर का एक गैर-शून्य आदर्श I मुक्त है और केवल अगर यह एक गैर-शून्यकारक द्वारा उत्पन्न एक प्रमुख आदर्श है, जिसमें जनरेटर एक आधार है।<ref>Proof: Suppose <math>I</math> is free with a basis <math>\{ x_j | j\}</math>. For <math>j \ne k</math>, <math>x_j x_k</math> must have the unique linear combination in terms of <math>x_j</math> and <math>x_k</math>, which is not true. Thus, since <math>I \ne 0</math>, there is only one basis element which must be a nonzerodivisor. The converse is clear.<math>\square</math></ref><!-- How about the non-commutative case? we at least need a reference for the non-commutative case. -->
*अधिक समान्यतः, यदि ''R'' क्रमविनिमेय है, तो ''R'' का एक गैर-शून्य आदर्श ''I'' मुक्त है यदि और केवल यह गैर-शून्यकारक द्वारा उत्पन्न प्रमुख आदर्श है, जिसमें जनक एक आधार है।<ref>Proof: Suppose <math>I</math> is free with a basis <math>\{ x_j | j\}</math>. For <math>j \ne k</math>, <math>x_j x_k</math> must have the unique linear combination in terms of <math>x_j</math> and <math>x_k</math>, which is not true. Thus, since <math>I \ne 0</math>, there is only one basis element which must be a nonzerodivisor. The converse is clear.<math>\square</math></ref><!-- How about the non-commutative case? we at least need a reference for the non-commutative case. -->
*एक [[प्रमुख आदर्श डोमेन]] पर (उदाहरण के लिए, <math>\mathbb{Z}</math>), एक मुफ्त मॉड्यूल का एक सबमॉड्यूल मुफ्त है।
*एक [[प्रमुख आदर्श डोमेन|प्रमुख आदर्श कार्यक्षेत्र]] पर (उदाहरण के लिए, <math>\mathbb{Z}</math>), एक मुक्त मापांक का एक उपमापांक मुक्त है।
*यदि R क्रमविनिमेय है, तो बहुपद वलय <math>R[X]</math> अनिश्चित एक्स में संभावित आधार 1, एक्स, एक्स के साथ एक मुफ्त मॉड्यूल है<sup>2</सुप>, ....
*यदि ''R'' क्रमविनिमेय है, तो बहुपद वलय <math>R[X]</math> अनिश्चित ''X'' में संभावित आधार 1, X, X<sup>2,... के साथ मुक्त मापांक है।
*होने देना <math>A[t]</math> क्रमविनिमेय वलय A के ऊपर एक बहुपद वलय हो, वहाँ डिग्री d का एक अमोनिक बहुपद हो, <math>B = A[t]/(f)</math> और <math>\xi</math> बी में टी की छवि। फिर बी में ए सबरिंग के रूप में होता है और आधार के साथ ए-मॉड्यूल के रूप में मुक्त होता है <math>1, \xi, \dots, \xi^{d-1}</math>.
*मान लीजिए कि <math>A[t]</math> क्रमविनिमेय वलय ''A'' पर बहुपद वलय है, जहाँ ''f'' डिग्री ''d'' का मोनिक बहुपद, <math>B = A[t]/(f)</math> और <math>\xi</math> B में ''t'' की छवि हो। फिर ''B'' में उपवलय के रूप में ''A'' और आधार <math>1, \xi, \dots, \xi^{d-1}</math> के साथ ''A''-मापांक के रूप में मुक्त मापांक हो।
*किसी भी गैर-ऋणात्मक पूर्णांक n के लिए, <math>R^n = R \times \cdots \times R</math>, बाएँ R-मॉड्यूल के रूप में R की n प्रतियों का Direct_product#Direct_product_of_modules निःशुल्क है। यदि आर में अपरिवर्तनीय आधार संख्या है, तो मॉड्यूल का रैंक एन है।
*किसी भी गैर-ऋणात्मक पूर्णांक n के लिए, <math>R^n = R \times \cdots \times R</math>, बाएँ ''R''-मापांक के रूप में ''R'' की ''n'' प्रतियों का [[कार्तीय गुणन]] मुक्त है। यदि ''R'' में [[निश्चर आधार संख्या]] है, तो मापांक का श्रेणि ''n'' है।
* मुक्त मॉड्यूल के मॉड्यूल का एक सीधा योग मुफ्त है, जबकि मुफ्त मॉड्यूल का एक अनंत कार्तीय उत्पाद समान्यतः मुफ्त नहीं है (सीएफ। बेयर-स्पीकर समूह)।
* मुक्त मापांक का सीधा योग मुक्त है, जबकि मुक्त मापांक का एक अनंत कार्तीय गुणन समान्यतः मुक्त नहीं होता है।
* एक कम्यूटेटिव [[ स्थानीय अंगूठी ]] पर एक सूक्ष्म रूप से उत्पन्न मॉड्यूल मुफ्त है अगर और केवल अगर यह ईमानदारी से सपाट है।<ref>{{harvnb|Matsumura|1986|loc=Theorem 7.10.}}</ref> इसके अलावा, प्रोजेक्टिव मॉड्यूल पर कप्लान्स्की के प्रमेय | कप्लानस्की के प्रमेय में एक (संभवतः गैर-कम्यूटेटिव) स्थानीय अंगूठी पर एक प्रोजेक्टिव मॉड्यूल बताया गया है।
* एक क्रमविनिमेय [[ स्थानीय अंगूठी | स्थानीय वलय]] पर सूक्ष्म रूप से उत्पन्न मापांक मुक्त है अगर और केवल अगर यह ईमानदारी से सपाट है।<ref>{{harvnb|Matsumura|1986|loc=Theorem 7.10.}}</ref> इसके अतिरिक्त, कप्लान्स्की के प्रमेय में एक (संभवतः गैर-क्रमविनिमेयता) स्थानीय वलय पर प्रक्षेपीय मापांक बताया गया है।
* कभी-कभी, एक मॉड्यूल मुक्त है या नहीं, सेट-सैद्धांतिक अर्थ में Undecidable_problem#Examples_of_undecidable_statement है। एक प्रसिद्ध उदाहरण व्हाइटहेड समस्या है, जो पूछती है कि व्हाइटहेड समूह मुक्त है या नहीं। जैसा कि यह निकला, समस्या ZFC से स्वतंत्र है।
* कभी-कभी, मापांक मुक्त है या नहीं, यह समुच्चय सिद्धांतपरक अर्थ में अनिर्णेय है। एक प्रसिद्ध उदाहरण व्हाइटहेड समस्या है, जो पूछती है कि व्हाइटहेड समूह मुक्त है या नहीं। जैसा कि यह पता लगा कि, ZFC समस्या से स्वतंत्र है।


== औपचारिक रैखिक संयोजन ==
== औपचारिक रैखिक संयोजन ==


{{anchor|Free module over a set}} एक सेट दिया {{math|''E''}} और रिंग {{math|''R''}}, एक मुफ़्त है {{math|''R''}}-मॉड्यूल जिसमें है {{math|''E''}} एक आधार के रूप में: अर्थात्, द्वारा अनुक्रमित आर की प्रतियों के मॉड्यूल का प्रत्यक्ष योग
{{anchor|Free module over a set}} एक समुच्चय {{math|''E''}} और वलय {{math|''R''}} दिया गया है, मुफ़्त {{math|''R''}}-मापांक है जिसका आधार {{math|''E''}} है: अर्थात्, ''E'' द्वारा अनुक्रमित ''R'' की प्रतियों के मापांक का प्रत्यक्ष योग निम्न है
:<math>R^{(E)} = \bigoplus_{e \in E} R</math>.
:<math>R^{(E)} = \bigoplus_{e \in E} R</math>.
स्पष्ट रूप से, यह Direct_product#Direct_product_of_modules का सबमॉड्यूल है <math display="inline">\prod_E R</math> (आर को बाएं मॉड्यूल के रूप में देखा जाता है) जिसमें ऐसे तत्व होते हैं जिनमें केवल बहुत से गैर-अक्षीय घटक होते हैं। कोई को [[एम्बेडिंग]] कर सकता है {{math|''R''<sup>(''E'')</sup>}} के साथ एक तत्व की पहचान करके एक उपसमुच्चय के रूप में {{math|''R''<sup>(''E'')</sup>}} जिसका -वाँ घटक 1 (आर की एकता) है और अन्य सभी घटक शून्य हैं। फिर प्रत्येक तत्व {{math|''R''<sup>(''E'')</sup>}} के रूप में विशिष्ट रूप से लिखा जा सकता है
स्पष्ट रूप से, यह कार्तीय गुणन <math display="inline">\prod_E R</math> का उपमापांक है (''R'' को बाएं मापांक के रूप में देखा जाता है) जिसमें ऐसे तत्व उपस्थित है, जिनमें केवल बहुत से अशून्य घटक होते हैं। कोई E को {{math|''R''<sup>(''E'')</sup>}} के साथ तत्व ''E'' की पहचान करके उपसमुच्चय के रूप में {{math|''R''<sup>(''E'')</sup>}} में अंत:स्थापित कर सकता है जिसका ''E-''वाँ घटक ''1'' (''R'' की एकता) है और अन्य सभी घटक शून्य हैं। फिर तत्व {{math|''R''<sup>(''E'')</sup>}} के प्रत्येक अवयव को विशिष्ट रूप से लिखा जा सकता है
:<math>\sum_{e \in E} c_e e ,</math>
:<math>\sum_{e \in E} c_e e ,</math>
जहाँ केवल बहुत सारे <math>c_e</math> अशून्य हैं। इसे तत्वों का [[औपचारिक रैखिक संयोजन]] कहा जाता है {{math|''E''}}.
जहाँ केवल बहुत से <math>c_e</math> अशून्य हैं। इसे {{math|''E''}} के तत्वों का [[औपचारिक रैखिक संयोजन]] कहा जाता है।


इसी तरह के एक तर्क से पता चलता है कि हर फ्री लेफ्ट (रेस्प। राइट) आर-मॉड्यूल आइसोमोर्फिक है जो कि आर की प्रतियों के प्रत्यक्ष योग के रूप में लेफ्ट (रेस्प। राइट) मॉड्यूल है।
इसी तरह के एक तर्क से पता चलता है कि हर मुक्त बाएँ (रेस्प। दाएँ) ''R''-मापांक समरूपी है जो कि ''R'' की प्रतियों के प्रत्यक्ष योग के रूप में बाएँ (रेस्प। दाएँ) मापांक है।


=== एक और निर्माण ===
=== एक और निर्माण ===


मुफ्त मॉड्यूल {{math|''R''<sup>(''E'')</sup>}} निम्नलिखित समतुल्य तरीके से भी बनाया जा सकता है।
मुक्त मापांक {{math|''R''<sup>(''E'')</sup>}} निम्नलिखित समतुल्य प्रकार से भी बनाया जा सकता है।


एक वलय R और एक समुच्चय E दिया है, पहले एक समुच्चय के रूप में हम देते हैं
एक वलय ''R'' और समुच्चय ''E'' दिया है, पहले समुच्चय के रूप में हम देते हैं
:<math>R^{(E)} = \{ f: E \to R \mid f(x) = 0 \text { for all but finitely many } x \in E \}.</math>
:<math>R^{(E)} = \{ f: E \to R \mid f(x) = 0 \text { for all but finitely many } x \in E \}.</math>
हम इसे बाएं मॉड्यूल की संरचना से लैस करते हैं जैसे कि इसके अतिरिक्त परिभाषित किया गया है: एक्स में के लिए,
हम इसे बाएं मापांक की संरचना के लिए सुसज्जित करते हैं जैसे कि यह परिभाषित किया गया है: ''X'' में ''E'' के लिए,
:<math>(f+g)(x) = f(x) + g(x)</math>
:<math>(f+g)(x) = f(x) + g(x)</math>
और स्केलर गुणा द्वारा: आर में आर और एक्स में के लिए,
और अदिश गुणा द्वारा: ''r'' में ''R'' और ''x'' में ''E'' के लिए,
:<math>(r f)(x) = r (f(x))</math>
:<math>(r f)(x) = r (f(x))</math>
अब, पर एक आर-मूल्यवान फ़ंक्शन (गणित) के रूप में, प्रत्येक एफ में <math>R^{(E)}</math> के रूप में विशिष्ट रूप से लिखा जा सकता है
अब, ''E'' पर एक ''R''-मान फलन (गणित) के रूप में, प्रत्येक ''F'' में <math>R^{(E)}</math> के रूप में विशिष्ट रूप से लिखा जा सकता है
:<math>f = \sum_{e \in E} c_e \delta_e</math>
:<math>f = \sum_{e \in E} c_e \delta_e</math>
कहाँ <math>c_e</math> आर में हैं और केवल उनमें से बहुत से गैर-शून्य और हैं <math>\delta_e</math> के रूप में दिया जाता है
जहाँ <math>c_e</math> ''R'' में हैं और उनमें से बहुत से केवल अशून्य हैं और <math>\delta_e</math> इस प्रकार दिया गया है
:<math> \delta_e(x) = \begin{cases} 1_R \quad\mbox{if } x=e \\ 0_R \quad\mbox{if } x\neq e \end{cases} </math>
:<math> \delta_e(x) = \begin{cases} 1_R \quad\mbox{if } x=e \\ 0_R \quad\mbox{if } x\neq e \end{cases} </math>
(यह [[क्रोनकर डेल्टा]] का एक प्रकार है)। उपरोक्त का अर्थ है कि उपसमुच्चय <math>\{ \delta_e \mid e \in E \}</math> का <math>R^{(E)}</math> का एक आधार है <math>R^{(E)}</math>. मानचित्रण <math>e \mapsto \delta_e</math> के बीच आपत्ति है {{math|''E''}} और यह आधार। इस आक्षेप के माध्यम से, <math>R^{(E)}</math> आधार के साथ एक मुफ्त मॉड्यूल है।
(यह [[क्रोनकर डेल्टा]] का प्रकार है)। उपरोक्त का अर्थ है कि <math>R^{(E)}</math> का उपसमुच्चय <math>\{ \delta_e \mid e \in E \}</math>, <math>R^{(E)}</math> का आधार है। प्रतिचित्रण <math>e \mapsto \delta_e</math> {{math|''E''}} और इस आधार के बीच [[एकैक आच्छादन]] है। इस एकैक आच्छादन के माध्यम से, <math>R^{(E)}</math> आधार ''E'' के साथ मुक्त मापांक है।


== सार्वभौमिक संपत्ति ==
== सार्वभौमिक गुण ==


समावेशन मानचित्रण <math>\iota : E\to R^{(E)}</math> ऊपर परिभाषित निम्नलिखित अर्थों में [[सार्वभौमिक संपत्ति]] है। एक मनमाना कार्य दिया <math>f : E\to N</math> एक सेट से {{math|''E''}} बाईं ओर {{math|''R''}}-मापांक {{math|''N''}}, एक अद्वितीय [[मॉड्यूल समरूपता]] मौजूद है <math>\overline{f}: R^{(E)}\to N</math> ऐसा है कि <math>f = \overline{f} \circ\iota</math>; अर्थात्, <math>\overline{f}</math> सूत्र द्वारा परिभाषित किया गया है:
समावेशन प्रतिचित्रण <math>\iota : E\to R^{(E)}</math> ऊपर परिभाषित निम्नलिखित अर्थों में [[सार्वभौमिक संपत्ति|सार्वभौमिक गुण]] है। एक समुच्चय ''E'' से बाईं ओर ''R''-मापांक ''N'' में मनमाना फलन <math>f : E\to N</math>  दिया गया है, एक अद्वितीय [[मॉड्यूल समरूपता|मापांक समरूपता]] <math>\overline{f}: R^{(E)}\to N</math> उपस्थित है, ऐसा है कि <math>f = \overline{f} \circ\iota</math>; अर्थात्, <math>\overline{f}</math> सूत्र द्वारा परिभाषित किया गया है:
:<math>\overline{f}\left (\sum_{e \in E} r_e e \right) = \sum_{e \in E} r_e f(e)</math>
:<math>\overline{f}\left (\sum_{e \in E} r_e e \right) = \sum_{e \in E} r_e f(e)</math>
और <math>\overline{f}</math> बढ़ाने से प्राप्त होना बताया गया है <math>f</math> रैखिकता द्वारा। विशिष्टता का अर्थ है कि प्रत्येक आर-रैखिक मानचित्र <math>R^{(E)} \to N</math> विशिष्ट रूप से इसके [[प्रतिबंध (गणित)]] द्वारा को निर्धारित किया जाता है।
और <math>\overline{f}</math> को रैखिकता द्वारा <math>f</math> को विस्तारित करके प्राप्त किया जा सकता है। विशिष्टता का अर्थ है कि प्रत्येक ''R-''रैखिक प्रतिचित्रण <math>R^{(E)} \to N</math> विशिष्ट रूप से इसके [[प्रतिबंध (गणित)]] द्वारा ''E'' को निर्धारित किया जाता है।


हमेशा की तरह सार्वभौमिक गुणों के लिए, यह परिभाषित करता है {{math|''R''<sup>(''E'')</sup>}} एक [[विहित समरूपता]] [[तक]]। का गठन भी <math>\iota : E\to R^{(E)}</math> प्रत्येक सेट के लिए E एक [[ऑपरेटर]] निर्धारित करता है
हमेशा की तरह सार्वभौमिक गुणों के लिए, यह {{math|''R''<sup>(''E'')</sup>}} को विहित समरूपता तक परिभाषित करता है। साथ ही <math>\iota : E\to R^{(E)}</math> का गठन प्रत्येक समुच्चय के लिए
:<math>R^{(-)}: \textbf{Set} \to R-\mathsf{Mod}, \, E \mapsto R^{(E)}</math>,
:<math>R^{(-)}: \textbf{Set} \to R-\mathsf{Mod}, \, E \mapsto R^{(E)}</math>,
[[सेट की श्रेणी]] से बाईं ओर की श्रेणी में {{math|''R''}}-मॉड्यूल। इसे [[मुक्त कारक]] कहा जाता है और प्राकृतिक संबंध को संतुष्ट करता है: प्रत्येक सेट ई और बाएं मॉड्यूल एन के लिए,
:
''E'' [[सेट की श्रेणी|समुच्चय की श्रेणी]] से बाएं {{math|''R''}}-मापांक की श्रेणी में एक प्रकार्यक निर्धारित करता है। इसे [[मुक्त कारक|मुक्त गुणक]] कहा जाता है और यह प्राकृतिक संबंध को भी संतुष्ट करता है: प्रत्येक समुच्चय ''E'' और बाएं मापांक ''N'' के लिए,
:<math>\operatorname{Hom}_{\textbf{Set}}(E, U(N)) \simeq \operatorname{Hom}_R(R^{(E)}, N), \, f \mapsto \overline{f}</math>
:<math>\operatorname{Hom}_{\textbf{Set}}(E, U(N)) \simeq \operatorname{Hom}_R(R^{(E)}, N), \, f \mapsto \overline{f}</math>
कहाँ <math>U: R-\mathsf{Mod} \to \textbf{Set}</math> [[भुलक्कड़ कारक]] है, जिसका अर्थ है <math>R^{(-)}</math> भुलक्कड़ फंक्‍टर का [[बायां जोड़]] है।
जहाँ <math>U: R-\mathsf{Mod} \to \textbf{Set}</math> [[भुलक्कड़ कारक|विस्मरणता प्रकार्यक]] है, जिसका अर्थ <math>R^{(-)}</math> विस्मरणता प्रकार्यक का [[बायां जोड़|बायां संलग्न]] है।


== सामान्यीकरण ==
== सामान्यीकरण ==


मुफ्त मॉड्यूल के बारे में कई बयान, जो रिंगों पर सामान्य मॉड्यूल के लिए गलत हैं, मुक्त मॉड्यूल के कुछ सामान्यीकरणों के लिए अभी भी सही हैं। [[प्रोजेक्टिव मॉड्यूल]] मुफ्त मॉड्यूल के प्रत्यक्ष योग हैं, इसलिए कोई एक मुक्त मॉड्यूल में [[इंजेक्शन]] चुन सकता है और प्रोजेक्टिव मॉड्यूल के लिए कुछ साबित करने के लिए इसका आधार उपयोग कर सकता है। यहां तक ​​कि कमजोर सामान्यीकरण भी [[फ्लैट मॉड्यूल]] हैं, जिनके पास अभी भी संपत्ति है जो उनके साथ टेंसरिंग सटीक अनुक्रमों और मरोड़-मुक्त मॉड्यूल को संरक्षित करती है। यदि अंगूठी में विशेष गुण हैं, तो यह पदानुक्रम ढह सकता है, उदाहरण के लिए, किसी भी संपूर्ण स्थानीय डेडेकाइंड रिंग के लिए, प्रत्येक मरोड़-मुक्त मॉड्यूल सपाट, प्रक्षेपी और मुक्त भी है। एक क्रमविनिमेय पीआईडी ​​​​का एक सूक्ष्म रूप से उत्पन्न मरोड़-मुक्त मॉड्यूल मुफ़्त है। एक निश्चित रूप से जेनरेट किया गया जेड-मॉड्यूल मुफ़्त है और केवल अगर यह फ्लैट है।
मुक्त मापांक के बारे में कई बयान, जो वलयों पर सामान्य मापांक के लिए गलत हैं, मुक्त मापांक के कुछ सामान्यीकरणों के लिए अभी भी सही हैं। [[प्रोजेक्टिव मॉड्यूल|प्रक्षेपी मापांक]] मुक्त मापांक के प्रत्यक्ष योग हैं, इसलिए कोई भी एक मुक्त मापांक में [[इंजेक्शन|अंतःक्षेपण]] चुन सकता है और कोई प्रक्षेपी मापांक के लिए कुछ प्रमाणित करने के लिए इसका आधार उपयोग कर सकता है। यहां तक ​​कि कमजोर सामान्यीकरण भी [[फ्लैट मॉड्यूल|समतल मापांक]] हैं, जिनके पास अभी भी गुण है जो उनके प्रदिश सटीक अनुक्रमों और मरोड़-मुक्त मापांक को संरक्षित करती है। यदि वलय में विशेष गुण हैं, तो यह पदानुक्रम ढह सकता है, उदाहरण के लिए, किसी भी संपूर्ण स्थानीय डेडेकाइंड वलय के लिए, प्रत्येक मरोड़-मुक्त मापांक सपाट, प्रक्षेपी और मुक्त भी है। क्रमविनिमेय PID ​​​​का एक सूक्ष्म रूप से उत्पन्न मरोड़-मुक्त मापांक मुफ़्त है। निश्चित रूप से जनक किया गया Z-मापांक मुफ़्त है और केवल अगर यह समतल है।


:[[File:Module properties in commutative algebra.svg|विनिमेय बीजगणित में मॉड्यूल गुण]]स्थानीय रिंग, [[ सही अंगूठी ]] और [[डेडेकाइंड रिंग]] देखें।
:[[File:Module properties in commutative algebra.svg|विनिमेय बीजगणित में मॉड्यूल गुण]]  
:स्थानीय वलय, [[ सही अंगूठी | आदर्श वलय]] और [[डेडेकाइंड रिंग|डेडेकाइंड वलय]] देखें।


== यह भी देखें ==
== यह भी देखें ==
* [[मुक्त वस्तु]]
* [[मुक्त वस्तु]]
* [[ प्रक्षेप्य वस्तु ]]
* [[ प्रक्षेप्य वस्तु ]]
*[[मुफ्त प्रस्तुति]]
*[[मुफ्त प्रस्तुति|मुक्त प्रस्तुति]]
* [[मुक्त संकल्प]]
* [[मुक्त संकल्प]]
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Latest revision as of 16:08, 19 October 2023

गणित में, मुक्त मापांक मापांक (गणित) है जिसका आधार (रैखिक बीजगणित) होता है - अर्थात, रैखिक रूप से स्वतंत्र तत्वों से युक्त एक मापांक का जनक समुच्चय। प्रत्येक सदिश समष्टि मुक्त मापांक है,[1] लेकिन, यदि गुणकों का वलय, विभाजन वलय नहीं है (क्रम विनिमय स्थिति में क्षेत्र नहीं है), तो वहां गैर-मुक्त मापांक उपस्थित हैं।

किसी भी समुच्चय (गणित) S और वलय R को देखते हुए, आधार S के साथ मुक्त मापांक है, जिसे S पर मुक्त मापांक या के तत्वों के औपचारिक R-रैखिक संयोजन का मापांक कहा जाता है।

एक मुक्त एबेलियन समूह पूर्णांकों के वलय Z पर सटीक रूप से मुक्त मापांक है।

परिभाषा

एक वलय और -मापांक के लिए, समुच्चय का आधार है अगर:

  • के लिए जनक समुच्चय है; अर्थात्, का प्रत्येक तत्व के तत्वों का परिमित योग है जिसे के गुणांक से गुणा किया जाता है; और
  • यदि प्रत्येक के लिए रैखिक रूप से स्वतंत्र है, इसका आशय है (जहाँ , का शून्य तत्व है और , का शून्य तत्व है)

मुक्त मापांक आधार वाला मापांक है।[2]

परिभाषा की दूसरे अर्ध परिणाम का एक तात्कालिक परिणाम यह है कि के प्रत्येक तत्व के लिए पहले अर्ध परिणाम में गुणांक अद्वितीय हैं।

अगर निश्चर आधार संख्या है, तो परिभाषा के अनुसार किसी भी दो आधारों में समान गणनांक होता है। उदाहरण के लिए, शून्येतर क्रमविनिमेय वलयों में परिवर्तनीय आधार संख्या होती है। किसी भी (और इसलिए हर) आधार के गणनांक को मुक्त मापांक की श्रेणि कहा जाता है। यदि यह गणनांक परिमित है, तो मुक्त मापांक को परिमित श्रेणि से मुक्त कहा जाता है, या जब श्रेणि n से मुक्त है, तब श्रेणि को n के रूप में जाना जाता है।

उदाहरण

माना R एक वलय है।

  • R अपने ऊपर की श्रेणि का एक मुक्त मापांक है (या तो बाएं या दाएं मापांक के रूप में); कोई भी इकाई तत्व एक आधार है।
  • अधिक समान्यतः, यदि R क्रमविनिमेय है, तो R का एक गैर-शून्य आदर्श I मुक्त है यदि और केवल यह गैर-शून्यकारक द्वारा उत्पन्न प्रमुख आदर्श है, जिसमें जनक एक आधार है।[3]
  • एक प्रमुख आदर्श कार्यक्षेत्र पर (उदाहरण के लिए, ), एक मुक्त मापांक का एक उपमापांक मुक्त है।
  • यदि R क्रमविनिमेय है, तो बहुपद वलय अनिश्चित X में संभावित आधार 1, X, X2,... के साथ मुक्त मापांक है।
  • मान लीजिए कि क्रमविनिमेय वलय A पर बहुपद वलय है, जहाँ f डिग्री d का मोनिक बहुपद, और B में t की छवि हो। फिर B में उपवलय के रूप में A और आधार के साथ A-मापांक के रूप में मुक्त मापांक हो।
  • किसी भी गैर-ऋणात्मक पूर्णांक n के लिए, , बाएँ R-मापांक के रूप में R की n प्रतियों का कार्तीय गुणन मुक्त है। यदि R में निश्चर आधार संख्या है, तो मापांक का श्रेणि n है।
  • मुक्त मापांक का सीधा योग मुक्त है, जबकि मुक्त मापांक का एक अनंत कार्तीय गुणन समान्यतः मुक्त नहीं होता है।
  • एक क्रमविनिमेय स्थानीय वलय पर सूक्ष्म रूप से उत्पन्न मापांक मुक्त है अगर और केवल अगर यह ईमानदारी से सपाट है।[4] इसके अतिरिक्त, कप्लान्स्की के प्रमेय में एक (संभवतः गैर-क्रमविनिमेयता) स्थानीय वलय पर प्रक्षेपीय मापांक बताया गया है।
  • कभी-कभी, मापांक मुक्त है या नहीं, यह समुच्चय सिद्धांतपरक अर्थ में अनिर्णेय है। एक प्रसिद्ध उदाहरण व्हाइटहेड समस्या है, जो पूछती है कि व्हाइटहेड समूह मुक्त है या नहीं। जैसा कि यह पता लगा कि, ZFC समस्या से स्वतंत्र है।

औपचारिक रैखिक संयोजन

एक समुच्चय E और वलय R दिया गया है, मुफ़्त R-मापांक है जिसका आधार E है: अर्थात्, E द्वारा अनुक्रमित R की प्रतियों के मापांक का प्रत्यक्ष योग निम्न है

.

स्पष्ट रूप से, यह कार्तीय गुणन का उपमापांक है (R को बाएं मापांक के रूप में देखा जाता है) जिसमें ऐसे तत्व उपस्थित है, जिनमें केवल बहुत से अशून्य घटक होते हैं। कोई E को R(E) के साथ तत्व E की पहचान करके उपसमुच्चय के रूप में R(E) में अंत:स्थापित कर सकता है जिसका E-वाँ घटक 1 (R की एकता) है और अन्य सभी घटक शून्य हैं। फिर तत्व R(E) के प्रत्येक अवयव को विशिष्ट रूप से लिखा जा सकता है

जहाँ केवल बहुत से अशून्य हैं। इसे E के तत्वों का औपचारिक रैखिक संयोजन कहा जाता है।

इसी तरह के एक तर्क से पता चलता है कि हर मुक्त बाएँ (रेस्प। दाएँ) R-मापांक समरूपी है जो कि R की प्रतियों के प्रत्यक्ष योग के रूप में बाएँ (रेस्प। दाएँ) मापांक है।

एक और निर्माण

मुक्त मापांक R(E) निम्नलिखित समतुल्य प्रकार से भी बनाया जा सकता है।

एक वलय R और समुच्चय E दिया है, पहले समुच्चय के रूप में हम देते हैं

हम इसे बाएं मापांक की संरचना के लिए सुसज्जित करते हैं जैसे कि यह परिभाषित किया गया है: X में E के लिए,

और अदिश गुणा द्वारा: r में R और x में E के लिए,

अब, E पर एक R-मान फलन (गणित) के रूप में, प्रत्येक F में के रूप में विशिष्ट रूप से लिखा जा सकता है

जहाँ R में हैं और उनमें से बहुत से केवल अशून्य हैं और इस प्रकार दिया गया है

(यह क्रोनकर डेल्टा का प्रकार है)। उपरोक्त का अर्थ है कि का उपसमुच्चय , का आधार है। प्रतिचित्रण E और इस आधार के बीच एकैक आच्छादन है। इस एकैक आच्छादन के माध्यम से, आधार E के साथ मुक्त मापांक है।

सार्वभौमिक गुण

समावेशन प्रतिचित्रण ऊपर परिभाषित निम्नलिखित अर्थों में सार्वभौमिक गुण है। एक समुच्चय E से बाईं ओर R-मापांक N में मनमाना फलन दिया गया है, एक अद्वितीय मापांक समरूपता उपस्थित है, ऐसा है कि ; अर्थात्, सूत्र द्वारा परिभाषित किया गया है:

और को रैखिकता द्वारा को विस्तारित करके प्राप्त किया जा सकता है। विशिष्टता का अर्थ है कि प्रत्येक R-रैखिक प्रतिचित्रण विशिष्ट रूप से इसके प्रतिबंध (गणित) द्वारा E को निर्धारित किया जाता है।

हमेशा की तरह सार्वभौमिक गुणों के लिए, यह R(E) को विहित समरूपता तक परिभाषित करता है। साथ ही का गठन प्रत्येक समुच्चय के लिए

,

E समुच्चय की श्रेणी से बाएं R-मापांक की श्रेणी में एक प्रकार्यक निर्धारित करता है। इसे मुक्त गुणक कहा जाता है और यह प्राकृतिक संबंध को भी संतुष्ट करता है: प्रत्येक समुच्चय E और बाएं मापांक N के लिए,

जहाँ विस्मरणता प्रकार्यक है, जिसका अर्थ विस्मरणता प्रकार्यक का बायां संलग्न है।

सामान्यीकरण

मुक्त मापांक के बारे में कई बयान, जो वलयों पर सामान्य मापांक के लिए गलत हैं, मुक्त मापांक के कुछ सामान्यीकरणों के लिए अभी भी सही हैं। प्रक्षेपी मापांक मुक्त मापांक के प्रत्यक्ष योग हैं, इसलिए कोई भी एक मुक्त मापांक में अंतःक्षेपण चुन सकता है और कोई प्रक्षेपी मापांक के लिए कुछ प्रमाणित करने के लिए इसका आधार उपयोग कर सकता है। यहां तक ​​कि कमजोर सामान्यीकरण भी समतल मापांक हैं, जिनके पास अभी भी गुण है जो उनके प्रदिश सटीक अनुक्रमों और मरोड़-मुक्त मापांक को संरक्षित करती है। यदि वलय में विशेष गुण हैं, तो यह पदानुक्रम ढह सकता है, उदाहरण के लिए, किसी भी संपूर्ण स्थानीय डेडेकाइंड वलय के लिए, प्रत्येक मरोड़-मुक्त मापांक सपाट, प्रक्षेपी और मुक्त भी है। क्रमविनिमेय PID ​​​​का एक सूक्ष्म रूप से उत्पन्न मरोड़-मुक्त मापांक मुफ़्त है। निश्चित रूप से जनक किया गया Z-मापांक मुफ़्त है और केवल अगर यह समतल है।

विनिमेय बीजगणित में मॉड्यूल गुण
स्थानीय वलय, आदर्श वलय और डेडेकाइंड वलय देखें।

यह भी देखें

टिप्पणियाँ

  1. Keown (1975). समूह प्रतिनिधित्व सिद्धांत का परिचय. p. 24.
  2. Hazewinkel (1989). Encyclopaedia of Mathematics, Volume 4. p. 110.
  3. Proof: Suppose is free with a basis . For , must have the unique linear combination in terms of and , which is not true. Thus, since , there is only one basis element which must be a nonzerodivisor. The converse is clear.
  4. Matsumura 1986, Theorem 7.10.


संदर्भ

This article incorporates material from free vector space over a set on PlanetMath, which is licensed under the Creative Commons Attribution/Share-Alike License.