मुक्त मापांक

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

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

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

परिभाषा

एक अंगूठी के लिए (गणित) $R$ और एक $R$-मापांक (गणित) $M$, सेट $E\subseteq M$ का आधार है $M$ अगर:

• $E$ के लिए एक मापांक का जनरेटिंग सेट है $M$; अर्थात्, का प्रत्येक तत्व $M$ के तत्वों का परिमित योग है $E$ में गुणांक से गुणा $R$; और
• $E$ यदि प्रत्येक के लिए रैखिक रूप से स्वतंत्र है $\{e_{1},\dots ,e_{n}\}\subset E$ विशिष्ट तत्वों की, $r_{1}e_{1}+r_{2}e_{2}+\cdots +r_{n}e_{n}=0_{M}$ इसका आशय है $r_{1}=r_{2}=\cdots =r_{n}=0_{R}$ (कहाँ $0_{M}$ का शून्य तत्व है $M$ और $0_{R}$ का शून्य तत्व है $R$).

एक मुफ्त मापांक एक आधार वाला मापांक है। परिभाषा की दूसरी छमाही का एक तात्कालिक परिणाम यह है कि पहली छमाही में गुणांक एम के प्रत्येक तत्व के लिए अद्वितीय हैं।

अगर $R$ 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 मुक्त मापांक की रैंक कहा जाता है $M$. यदि यह कार्डिनैलिटी परिमित है, तो मुक्त मापांक को परिमित रैंक से मुक्त या रैंक से मुक्त कहा जाता है n यदि रैंक ज्ञात है n.

उदाहरण

माना R एक वलय है।

• आर अपने ऊपर रैंक का एक मुफ्त 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।
• एक प्रमुख आदर्श डोमेन पर (उदाहरण के लिए, $\mathbb {Z}$), एक मुफ्त मापांक का एक सबमॉड्यूल मुफ्त है।
• यदि R क्रमविनिमेय है, तो बहुपद वलय $R[X]$ अनिश्चित एक्स में संभावित आधार 1, एक्स, एक्स के साथ एक मुफ्त मापांक है^{2</सुप>, ....}
• होने देना $A[t]$ क्रमविनिमेय वलय A के ऊपर एक बहुपद वलय हो, वहाँ डिग्री d का एक अमोनिक बहुपद हो, $B=A[t]/(f)$ और $\xi$ बी में टी की छवि। फिर बी में ए सबरिंग के रूप में होता है और आधार के साथ ए-मापांक के रूप में मुक्त होता है $1,\xi ,\dots ,\xi ^{d-1}$.
• किसी भी गैर-ऋणात्मक पूर्णांक n के लिए, $R^{n}=R\times \cdots \times R$, बाएँ R-मापांक के रूप में R की n प्रतियों का Direct_product#Direct_product_of_modules निःशुल्क है। यदि आर में अपरिवर्तनीय आधार संख्या है, तो मापांक का रैंक एन है।
• मुक्त मापांक के मापांक का एक सीधा योग मुफ्त है, जबकि मुफ्त मापांक का एक अनंत कार्तीय उत्पाद समान्यतः मुफ्त नहीं है (सीएफ। बेयर-स्पीकर समूह)।
• एक कम्यूटेटिव स्थानीय अंगूठी पर एक सूक्ष्म रूप से उत्पन्न मापांक मुफ्त है अगर और केवल अगर यह ईमानदारी से सपाट है। इसके अलावा, प्रोजेक्टिव मापांक पर कप्लान्स्की के प्रमेय | कप्लानस्की के प्रमेय में एक (संभवतः गैर-कम्यूटेटिव) स्थानीय अंगूठी पर एक प्रोजेक्टिव मापांक बताया गया है।
• कभी-कभी, एक मापांक 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।

औपचारिक रैखिक संयोजन

एक सेट दिया E और वलय R, एक मुफ़्त है R-मापांक जिसमें है E एक आधार के रूप में: अर्थात्, ई द्वारा अनुक्रमित आर की प्रतियों के मापांक का प्रत्यक्ष योग

$R^{(E)}=\bigoplus _{e\in E}R$.

स्पष्ट रूप से, यह Direct_product#Direct_product_of_modules का सबमॉड्यूल है ${\textstyle \prod _{E}R}$ (आर को बाएं मापांक के रूप में देखा जाता है) जिसमें ऐसे तत्व होते हैं जिनमें केवल बहुत से गैर-अक्षीय घटक होते हैं। कोई ई को एम्बेडिंग कर सकता है R^(E) के साथ एक तत्व ई की पहचान करके एक उपसमुच्चय के रूप में R^(E) जिसका ई-वाँ घटक 1 (आर की एकता) है और अन्य सभी घटक शून्य हैं। फिर प्रत्येक तत्व R^(E) के रूप में विशिष्ट रूप से लिखा जा सकता है

$\sum _{e\in E}c_{e}e,$

जहाँ केवल बहुत सारे $c_{e}$ अशून्य हैं। इसे तत्वों का औपचारिक रैखिक संयोजन कहा जाता है E.

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

एक और निर्माण

मुफ्त मापांक R^(E) निम्नलिखित समतुल्य तरीके से भी बनाया जा सकता है।

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

$R^{(E)}=\{f:E\to R\mid f(x)=0{\text{ for all but finitely many }}x\in E\}.$

हम इसे बाएं मापांक की संरचना से लैस करते हैं जैसे कि इसके अतिरिक्त परिभाषित किया गया है: एक्स में ई के लिए,

$(f+g)(x)=f(x)+g(x)$

और स्केलर गुणा द्वारा: आर में आर और एक्स में ई के लिए,

$(rf)(x)=r(f(x))$

अब, ई पर एक आर-मूल्यवान फ़ंक्शन (गणित) के रूप में, प्रत्येक एफ में $R^{(E)}$ के रूप में विशिष्ट रूप से लिखा जा सकता है

$f=\sum _{e\in E}c_{e}\delta _{e}$

कहाँ $c_{e}$ आर में हैं और केवल उनमें से बहुत से गैर-शून्य और हैं $\delta _{e}$ के रूप में दिया जाता है

$\delta _{e}(x)={\begin{cases}1_{R}\quad {\mbox{if }}x=e\\0_{R}\quad {\mbox{if }}x\neq e\end{cases}}$

(यह क्रोनकर डेल्टा का एक प्रकार है)। उपरोक्त का अर्थ है कि उपसमुच्चय $\{\delta _{e}\mid e\in E\}$ का $R^{(E)}$ का एक आधार है $R^{(E)}$. मानचित्रण $e\mapsto \delta _{e}$ के बीच आपत्ति है E और यह आधार। इस आक्षेप के माध्यम से, $R^{(E)}$ आधार ई के साथ एक मुफ्त मापांक है।

सार्वभौमिक संपत्ति

समावेशन मानचित्रण $\iota :E\to R^{(E)}$ ऊपर परिभाषित निम्नलिखित अर्थों में सार्वभौमिक संपत्ति है। एक मनमाना कार्य दिया $f:E\to N$ एक सेट से E बाईं ओर R-मापांक N, एक अद्वितीय मापांक समरूपता उपस्थित है ${\overline {f}}:R^{(E)}\to N$ ऐसा है कि $f={\overline {f}}\circ \iota$; अर्थात्, ${\overline {f}}$ सूत्र द्वारा परिभाषित किया गया है:

${\overline {f}}\left(\sum _{e\in E}r_{e}e\right)=\sum _{e\in E}r_{e}f(e)$

और ${\overline {f}}$ बढ़ाने से प्राप्त होना बताया गया है $f$ रैखिकता द्वारा। विशिष्टता का अर्थ है कि प्रत्येक आर-रैखिक मानचित्र $R^{(E)}\to N$ विशिष्ट रूप से इसके प्रतिबंध (गणित) द्वारा ई को निर्धारित किया जाता है।

हमेशा की तरह सार्वभौमिक गुणों के लिए, यह परिभाषित करता है R^(E) एक विहित समरूपता तक। का गठन भी $\iota :E\to R^{(E)}$ प्रत्येक सेट के लिए E एक ऑपरेटर निर्धारित करता है

$R^{(-)}:{\textbf {Set}}\to R-{\mathsf {Mod}},\,E\mapsto R^{(E)}$,

सेट की श्रेणी से बाईं ओर की श्रेणी में R-मापांक। इसे मुक्त कारक कहा जाता है और प्राकृतिक संबंध को संतुष्ट करता है: प्रत्येक सेट ई और बाएं मापांक एन के लिए,

$\operatorname {Hom} _{\textbf {Set}}(E,U(N))\simeq \operatorname {Hom} _{R}(R^{(E)},N),\,f\mapsto {\overline {f}}$

कहाँ $U:R-{\mathsf {Mod}}\to {\textbf {Set}}$ भुलक्कड़ कारक है, जिसका अर्थ है $R^{(-)}$ भुलक्कड़ फंक्‍टर का बायां जोड़ है।

सामान्यीकरण

मुफ्त मापांक के बारे में कई बयान, जो रिंगों पर सामान्य मापांक के लिए गलत हैं, मुक्त मापांक के कुछ सामान्यीकरणों के लिए अभी भी सही हैं। प्रोजेक्टिव मापांक मुफ्त मापांक के प्रत्यक्ष योग हैं, इसलिए कोई एक मुक्त मापांक में इंजेक्शन चुन सकता है और प्रोजेक्टिव मापांक के लिए कुछ साबित करने के लिए इसका आधार उपयोग कर सकता है। यहां तक ​​कि कमजोर सामान्यीकरण भी फ्लैट मापांक हैं, जिनके पास अभी भी संपत्ति है जो उनके साथ टेंसरिंग सटीक अनुक्रमों और मरोड़-मुक्त मापांक को संरक्षित करती है। यदि अंगूठी 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। एक क्रमविनिमेय पीआईडी ​​​​का एक सूक्ष्म रूप से उत्पन्न मरोड़-मुक्त मापांक मुफ़्त है। एक निश्चित रूप से जेनरेट किया गया जेड-मापांक मुफ़्त है और केवल अगर यह फ्लैट है।

स्थानीय वलय, सही अंगूठी और डेडेकाइंड वलय देखें।

यह भी देखें

• मुक्त वस्तु
• प्रक्षेप्य वस्तु
• मुफ्त प्रस्तुति
• मुक्त संकल्प
• क्विलेन-सुस्लिन प्रमेय
• स्थिर रूप से मुक्त मापांक
• सामान्य निडरता

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.

• Adamson, Iain T. (1972). Elementary Rings and Modules. University Mathematical Texts. Oliver and Boyd. pp. 65–66. ISBN 0-05-002192-3. MR 0345993.
• Keown, R. (1975). An Introduction to Group Representation Theory. Mathematics in science and engineering. Vol. 116. Academic Press. ISBN 978-0-12-404250-6. MR 0387387.
• Govorov, V. E. (2001) [1994], "Free module", Encyclopedia of Mathematics, EMS Press.
• Matsumura, Hideyuki (1986). Commutative ring theory. Cambridge Studies in Advanced Mathematics. Vol. 8. Cambridge University Press. ISBN 0-521-36764-6. MR 0879273. Zbl 0603.13001.