Xem mẫu

  1. §¹i häc Vinh T¹p chÝ khoa häc, tËp XXXVI, sè 1A-2007 Mét sè kÕt qu¶ vÒ tæng trùc tiÕp c¸c CS - m«®un (a ) , NguyÔn TiÕn Dòng (b) Ng« Sü Tïng Tãm t¾t. Trong bµi b¸o nµy chóng t«i ®−a ra mét sè kÕt qu¶ vÒ tæng trùc tiÕp c¸c CS - m«®un. C¸c kÕt qu¶ chÝnh cña bµi b¸o lµ: NÕu M = ⊕ i∈IMi, trong ®ã Mi lµ c¸c m«®un ®Òu vµ cã ®é dµi lín nhÊt b»ng 2 víi mäi i ∈ I, th× M lµ CS - m«®un nÕu vµ chØ nÕu mäi m«®un Mi⊕ Mj, trong ®ã Mi vµ Mj cïng cã ®é dµi 2 víi mäi i ≠ j ∈ I lµ CS - m«®un. Ngoµi ra nÕu M = M1⊕ M2 ⊕…⊕ Mn, trong ®ã Mi lµ c¸c m«®un ®Òu víi 1 ≤ i ≤ n lµ sù ph©n tÝch bï h¹ng tö trùc tiÕp ®Òu vµ gi¶ thiÕt r»ng mäi ®¬n cÊu Mi → Mj lµ ®¼ng cÊu víi mäi 1 ≤ i ≠ j ≤ n, th× m«®un M lµ CS - m«®un nÕu vµ chØ nÕu mäi h¹ng tö trùc tiÕp Mi ⊕ Mj lµ CS - m«®un víi mäi 1 ≤ i ≠ j ≤ n. I. Më ®Çu VÊn ®Ò ®Æc tr−ng CS - m«®un (t−¬ng øng (1 - C1) – m«®un) qua ®iÒu kiÖn tæng trùc tiÕp c¸c m«®un ®Òu ®· ®−îc nhiÒu t¸c gi¶ nghiªn cøu (ch¼ng h¹n xem [2], [3], [5], [6]). Trong [6, Theorem 11], Kamal vµ Muller ®· chØ ra r»ng ®èi víi mét miÒn giao ho¸n xo¾n tù do rót gän R; R - m«®un M lµ CS khi vµ chØ khi M = M1⊕ M2 ⊕…⊕ Mn lµ mét tæng trùc tiÕp h÷u h¹n cña nh÷ng m«®un ®Òu Ui (1≤ i ≤ n) sao cho Ui ⊕ Uj lµ mét CS - m«®un víi mäi 1≤ i ≤j ≤ n. TiÕp ®ã trong [3, Theorem 3], hai t¸c gi¶ Haramanci vµ Smith sau khi chØ ra r»ng, mét R - m«®un M lµ CS - m«®un khi vµ chØ khi M lµ mét tæng trùc tiÕp h÷u h¹n cña c¸c m«®un con ®Òu vµ mäi h¹ng trùc tiÕp cña M cã chiÒu ®Òu 2 lµ mét CS - m«®un, ®· ®Æt c©u hái “Cho M = M1⊕ M2 ⊕…⊕ Mn lµ mét tæng trùc tiÕp h÷u h¹n cña nh÷ng m«®un ®Òu Ui (1≤ i ≤ n) sao cho Ui ⊕ Uj lµ mét CS - m«®un víi mäi 1≤ i ≤j ≤ n khi ®ã M cã lµ CS - m«®un kh«ng?”. Trong bµi b¸o nµy chóng t«i tr¶ lêi mét phÇn c©u hái ®Æt ra ë trªn. Chóng t«i chøng tá r»ng R - m«®un M = ⊕i∈IMi trong ®ã I kh«ng nhÊt thiÕt h÷u h¹n, Mi lµ c¸c m«®un ®Òu cã ®é dµi lín nhÊt b»ng hai víi mäi i ∈ I lµ CS - m«®un nÕu vµ chØ nÕu mäi m«®un Mi ⊕ Mj trong ®ã Mi vµ Mj cïng cã ®é dµi hai lµ CS - m«®un. Ngoµi ra mét R - m«®un M = M1 ⊕ M2 ⊕ …⊕ Mn trong ®ã Mi lµ m«®un ®Òu víi mäi 1≤ i ≤ n vµ sù ph©n tÝch lµ bï h¹ng tö trùc tiÕp ®Òu lµ CS - m«®un nÕu vµ chØ nÕu mäi m«®un Mi ⊕ Mj lµ CS - m«®un víi mäi 1≤ i≠j ≤ n. II. §Þnh nghÜa v ký hiÖu C¸c vµnh R xÐt trong bµi nµy ®−îc gi¶ thiÕt lµ vµnh kÕt hîp cã ®¬n vÞ, mäi R - m«®un lµ R - m«®un ph¶i unita. C¸c ký hiÖu K ⊂ M, K ⊂⊕ M, K M chØ ra r»ng K lµ m«®un con, h¹ng tö trùc tiÕp vµ m«®un con cèt yÕu cña m«®un M t−¬ng øng, ®é dµi cña mét m«®un M ®−îc ký hiÖu lµ l(M). Ta xÐt ®iÒu kiÖn sau ®èi víi mét m«®un M: (C1): Mäi m«®un con cña M lµ cèt yÕu trong mét h¹ng tö trùc tiÕp cña M. Nãi . NhËn bµi ngµy 24/10/2005. Söa ch÷a xong 12/9/2006. 123
  2. §¹i häc Vinh T¹p chÝ khoa häc, tËp XXXVI, sè 1A-2007 c¸ch kh¸c mäi m«®un con ®ãng cña M lµ mét h¹ng tö trùc tiÕp cña M . Mét m«®un M ®−îc gäi lµ CS - m«®un nÕu M tho¶ m·n ®iÒu kiÖn (C1). M«®un M ®−îc gäi lµ cã tÝnh chÊt (U) hay (1 - C1) - m«®un nÕu mäi m«®un con ®ãng ®Òu cña M lµ h¹ng tö trùc tiÕp cña M. Mét sù ph©n tÝch M = ⊕ i∈IMi c¸c m«®un con cña m«®un M ®−îc gäi lµ bï h¹ng tö trùc tiÕp nÕu víi mäi h¹ng tö trùc tiÕp U cña M, tån t¹i tËp con J ⊆ I sao cho M = U ⊕ (⊕j∈JMj). Mét sù ph©n tÝch M = ⊕ i∈IMi c¸c m«®un con cña m«®un M ®−îc gäi lµ bï h¹ng tö trùc tiÕp ®Òu nÕu víi mäi h¹ng tö trùc tiÕp ®Òu U cña M, tån t¹i tËp con J ⊆ I sao cho M = U ⊕ (⊕j∈JMj). Mét sù ph©n tÝch bï h¹ng tö trùc tiÕp lµ bï h¹ng tö trùc tiÕp ®Òu. Cho M lµ mét m«®un kh¸c kh«ng. Mét tËp hîp h÷u h¹n n+1 m«®un con cña M M = M0 >M1 > ... > Mn = 0 ®−îc gäi lµ mét d·y hîp thµnh ®é dµi n cña M víi ®iÒu kiÖn r»ng m«®un Mi-1/Mi lµ ®¬n (i = 1, 2, ..., n). §é dµi cña m«®un M ( l(M)) ®−îc ®Þnh nghÜa: 0 nÕu M =0 l(M) = n nÕu M cã mét d·y hîp thµnh ®é dµi n. III. Tæng trùc tiÕp c¸c CS - m«®un Bæ ®Ò 3.1. H¹ng tö trùc tiÕp bÊt kú cña mét CS ( t−¬ng øng (1 - C1)) - m«®un lµ mét CS ( t−¬ng øng (1 - C1)) - m«®un. Chøng minh. Gäi K lµ mét h¹ng tö trùc tiÕp cña mét m«®un M vµ N lµ mét m«®un con ®ãng (t−¬ng øng ®ãng ®Òu) trong mét m«®un K. Theo [2, 1.10(4)] N lµ m«®un con ®ãng (t−¬ng øng ®ãng ®Òu) trong M (v× K⊂⊕ M nªn K ®ãng trong M). §iÒu nµy dÉn ®Õn N ⊂⊕ M (do M lµ CS (t−¬ng øng (1 - C1)), nghÜa lµ M = N ⊕ X víi X lµ m«®un con nµo ®ã cña M. Do N ⊂ K vµ K⊂⊕ M nªn theo luËt modula ta cã K = N ⊕ (K ∩ X) hay K lµ CS - m«®un (t−¬ng øng (1-C1)). Bæ ®Ò 3.2. Cho R lµ mét vµnh vµ M lµ mét R - m«®un sao cho M=M1⊕M2⊕…⊕Mn lµ mét tæng trùc tiÕp h÷u h¹n nh÷ng m«®un Mi (1≤ i ≤ n) néi x¹ lÉn nhau. Khi ®ã M lµ mét CS - m«®un nÕu vµ chØ nÕu Mi lµ mét CS - m«®un víi mçi 1≤ i ≤ n. Chøng minh. Xem [3, Theorem 8]. §Þnh lý 3.3. Cho R lµ vµnh vµ mét R - m«®un ph¶i M = M1 ⊕ M2 ⊕ ... ⊕ Mn lµ mét tæng trùc tiÕp h÷u h¹n nh÷ng m«®un néi x¹ lÉn nhau cã ®é dµi 2. Khi ®ã M lµ CS - m«®un. Chøng minh. Tr−íc hÕt ta sÏ chøng minh r»ng m«®un Mi lµ mét CS - m«®un víi mäi 1≤ i ≤ n. 124
  3. §¹i häc Vinh T¹p chÝ khoa häc, tËp XXXVI, sè 1A-2007 ThËt vËy, nÕu Mi (1≤ i ≤ n) lµ m«®un kh«ng ph©n tÝch ®−îc, th× lÊy bÊt kú c¸c m«®un con A ⊂ Mi vµ B ⊂ Mi sao cho A ∩ B = 0. Khi ®ã ta cã d·y hîp thµnh: 0 ⊂ A ⊂ A ⊕ B ⊂ M i. Theo gi¶ thiÕt m«®un Mi cã l(Mi) = 2 nªn ta cã A = A ⊕ B hay B = 0. Nh− vËy A Mi vµ ®iÒu nµy dÉn ®Õn Mi lµ m«®un ®Òu. VËy M lµ m«®un CS - m«®un. . NÕu Mi lµ m«®un ph©n tÝch ®−îc th× theo [1, The Krull - Schmit Theorem 12.9] ta cã sù ph©n tÝch m«®un Mi = M i1 ⊕ M i 2 , trong ®ã M i1 vµ M i 2 lµ nh÷ng m«®un ®¬n (v× l(M) =2 dÉn ®Õn l(M i1 ) = l(M i 2 ) = 1). Nh− vËy Mi lµ m«®un nöa ®¬n vµ dÉn ®Õn lµ CS - m«®un. Theo Bæ ®Ò 3.2 ta cã M lµ CS - m«®un. §Þnh lý 3.4. Cho R lµ vµnh vµ M lµ mét R - m«®un ph¶i sao cho M = ⊕ M i lµ i∈I mét tæng trùc tiÕp c¸c m«®un ®Òu cã ®é dµi lín nhÊt b»ng hai. Khi ®ã c¸c ph¸t biÓu sau lµ t−¬ng ®−¬ng: (i) M lµ CS - m«®un; (ii) Mi ⊕ Mj mµ l(Mi) = l(Mj) = 2 lµ CS - m«®un, i ≠ j ∈ I. Chøng minh. (i) ⇒ (ii): Lµ hiÓn nhiªn theo Bæ ®Ò 3.1. (ii) ⇒ (i): Gi¶ sö A = Mi ⊕ Mj mµ l(Mi) = l(Mj) = 2 lµ CS - m«®un víi i ≠ j ∈ I. Khi ®ã A lµ (1- C1) - m«®un. Do Mi, Mj lµ c¸c m«®un ®Òu, cã ®é dµi h÷u h¹n nªn theo [1, Lemma 12.8], ta cã End(Mi) vµ End(Mj) lµ nh÷ng vµnh ®Þa ph−¬ng. Tõ ®ã ¸p . dông [1, Corollary 12.7], sù ph©n tÝch A = Mi ⊕ Mj lµ bï h¹ng tö trùc tiÕp vµ dÉn ®Õn lµ bï h¹ng tö trùc tiÕp ®Òu. Tõ gi¶ thiÕt l(Mi) = l(Mj) suy ra Mi kh«ng thÓ nhóng thùc sù trong Mj (v× nÕu nh− vËy th× l(Mi) ≠ l(Mj)) nªn ¸p dông [7, Theorem 2.(ii ⇒ iii)] ta cã, Mi lµ Mj néi x¹. Nh− vËy m«®un Mi (i ∈ I) víi l(Mi)= 2 lµ néi x¹ lÉn nhau. Theo [2, Lemma 8.14] ta cã M lµ CS - m«®un. . MÖnh ®Ò 3.5. Cho R lµ vµnh vµ mét R - m«®un ph¶i M = M1 ⊕ M2 lµ mét tæng trùc tiÕp cña mét m«®un ®¬n vµ mét m«®un cã ®é dµi 2 khi ®ã M lµ CS - m«®un. Chøng minh. ThËt vËy, gi¶ sö m«®un M = M1 ⊕ M2 víi M1 lµ m«®un ®¬n vµ M2 cã ®é dµi 2 (khi ®ã M cã ®é dµi 3). Gäi K lµ mét m«®un con ®ãng trong M, th× tõ M1 lµ m«®un ®¬n nªn hoÆc K ∩ M1 = 0 hoÆc K ∩ M1 = M1 Tr−êng hîp 1. K ∩ M1 = M1, th× râ rµng K ⊂⊕ M. Tr−êng hîp 2. K ∩ M1 = 0. Gäi π : M1 ⊕ M2 → M2 lµ phÐp chiÕu vµ gäi α = π|K . Khi ®ã víi phÇn tö bÊt kú x ∈ K: x = x1 + x2 víi x1∈ M1, x2 ∈ M2. Cho α(x) = 0 th× dÉn ®Õn α(x1 + x2) = α(x1) + α(x2) = x2 = 0, vµ bëi v× K ∩ M1 = 0 nªn suy ra x1 = 0 hay x = 0. VËy α lµ mét ®¬n cÊu vµ ta cã K ≅ α(K) ⊂ M2. Do K lµ m«®un con thùc sù cña M (cã l(M) = 3) nªn l(K) ≤ 2. 125
  4. §¹i häc Vinh T¹p chÝ khoa häc, tËp XXXVI, sè 1A-2007 NÕu l(K) = l(M2) = 2 th× ®¬n cÊu α lµ mét ®¼ng cÊu vµ nh− vËy ta cã M = M1 ⊕ K. NÕu l(K) = 1 (K lµ m«®un ®¬n) th× K ≅ α(K) lµ mét m«®un con thùc sù cña M2. V× l(M) = 3 nªn nÕu nh− K ∩ M2 = 0 th× dÔ thÊy M = K ⊕ M2 (v× nÕu kh«ng th× tõ K ⊕ M2 ⊂ M hay 3 = l(K ⊕ M2) < l(M) = 3, m©u thuÉn), hay K ⊂⊕ M. NÕu K∩M2 ≠ 0 th× dÔ thÊy K = α(K) ⊂ M2. Do K ®ãng trong M nªn dÉn ®Õn K ®ãng trong M2 (M2 lµ CS - m«®un theo chøng minh cña §Þnh lý 3.3), suy ra K ⊂⊕ M2 ⊂⊕ M. VËy M lµ CS - m«®un. VÝ dô d−íi ®©y chØ ra r»ng MÖnh ®Ò 3.5 kh«ng cßn ®óng trong tr−êng hîp M lµ tæng trùc tiÕp cña mét m«®un ®¬n vµ mét m«®un cã ®é dµi lín h¬n 2. VÝ dô 3.6. XÐt » - m«®un M = (»/»p3) ⊕ ((»p2/»p3)/( »p/»p3)), trong ®ã (»/»p3) lµ mét m«®un ®Òu (CS - m«®un) cã ®é dµi b»ng 3 vµ (»p2/»p3)/(»p/»p3) lµ mét m«®un ®¬n. NhËn xÐt r»ng End(»/»p3) vµ End((»p2/»p3)/(»p/»p3)) lµ nh÷ng vµnh tù ®ång cÊu ®Þa ph−¬ng theo [1, Lemma 12.8]. Gi¶ sö M lµ CS - m«®un. §Æt π : »p2/»p3 → (»p2/»p3)/(»p/»p3) lµ phÐp chiÕu tù nhiªn, th× râ rµng π kh«ng ®¬n cÊu. Tõ [2, Lemma 7.3.(i)], π cã thÓ ®−îc më réng tíi mét ®ång cÊu f : »/»p3 → (»p2/»p3)/(»p/»p3). Do (»p2/»p3)/(»p/»p3) lµ m«®un ®¬n nªn Imf =(»p2/»p3)/(»p/»p3) hoÆc Imf = 0, vµ ®iÒu ®ã dÉn ®Õn (»/»p3)/ker(f) ≅ (»p2/»p3)/(»p/»p3) hoÆc Ker(f) = »/»p3 . Khi ®ã Ker(f) = (»p2/»p3) hoÆc Ker(f) = »/»p3, vµ ®iÒu nµy m©u thuÉn víi π vµ f lµ c¸c ®ång cÊu kh¸c ®ång cÊu kh«ng. VËy M kh«ng lµ CS - m«®un. §Þnh lý 3.7. Gi¶ sö R lµ mét vµnh vµ M lµ mét R - m«®un ph¶i sao cho M = M1 ⊕ M2 ⊕ ... ⊕ Mn lµ tæng trùc tiÕp cña nh÷ng m«®un ®Òu Mi vµ sù ph©n tÝch lµ . bï h¹ng tö trùc tiÕp ®Òu. Gi¶ thiÕt r»ng víi mäi 1 ≤ i ≠ j ≤ n, mäi ®¬n cÊu Mi → Mj lµ mét ®¼ng cÊu. Khi ®ã c¸c ph¸t biÓu sau lµ t−¬ng ®−¬ng : (i) M lµ CS - m«®un; (ii)Mi ⊕ Mj lµ CS - m«®un víi mäi 1 ≤ i ≠ j ≤ n. Chøng minh. (i) ⇒ (ii) lµ hiÓn nhiªn theo Bæ ®Ò 3.1. (ii) ⇒ (i) Gi¶ sö mäi m«®un A = Mi ⊕ Mj lµ CS - m«®un víi 1 ≤ i ≠ j ≤ n. Gäi K ⊂ Mi (K lµ m«®un ®Òu) vµ f : K → Mj lµ mét ®ång cÊu . §Æt . U = {x - f(x) : x ∈ K} ⊆ Mi ⊕ Mj , th× U ≅ K (do phÐp chiÕu tù nhiªn π : Mi ⊕ Mj → Mi cã π(U) = K) lµ mét m«®un con ®Òu cña A. LÊy y ∈ U ∩ Mj th× tån t¹i x ∈ K sao cho y = x - f(x). 126
  5. §¹i häc Vinh T¹p chÝ khoa häc, tËp XXXVI, sè 1A-2007 Suy ra x = y + f(x) ∈ Mj ∩ K = 0. Do ®ã y = 0 vµ dÉn ®Õn U ∩ Mj = 0. Bëi v× A lµ CS - . m«®un (suy ra A lµ (1 -C1) - m«®un) nªn tån t¹i m«®un con U’ ⊂ ⊕ A sao cho U U’. Do sù ph©n tÝch lµ bï h¹ng tö trùc tiÕp ®Òu nªn chóng ta cã: A = U’ ⊕ Mi hoÆc A = U’ ⊕ Mj . Tr−êng hîp 1. A = U’ ⊕ Mi. Gäi πi lµ phÐp chiÕu tõ U’ ⊕ Mi ®Õn Mi vµ gäi α = πi| M j . Khi ®ã v× U U’ nªn U’ ®ãng ®Òu trong A vµ khi ®ã U’ ∩ Mj = 0. Nh− vËy . α lµ mét ®¬n cÊu, vµ tõ gi¶ thiÕt suy ra α lµ mét ®¼ng cÊu. §iÒu ®ã cã nghÜa A = U’ ⊕ Mj. Khi ®ã víi mäi x ∈ K, x = f(x) + (x - f(x)), trong ®ã f(x) ∈ Mj vµ (x - f(x)) ∈ . U’. Tõ ®ã ta cã α(x) = πi| M i (x) = πi| M i ( f(x) + (x - f(x)) = πi| M i (f(x)) + πi| M i (x - f(x)) = f(x), nghÜa lµ α lµ mét më réng cña f, hay Mj lµ Mi néi x¹. Tr−êng hîp 2. A = U’ ⊕ Mj. Gäi πj: U’ ⊕ Mj → Mj lµ phÐp chiÕu vµ gäi β = πj| M i . Khi ®ã víi mäi x ∈ Mi, x = (x - f(x) + f(x) trong ®ã f(x) ∈ Mj vµ x - f(x) ∈ U’. Tõ ®ã ta cã: β (x) = β [(x - f(x)) + f(x)] = f(x) . Suy ra β lµ mét më réng cña f, hay Mj lµ Mi néi x¹. Nh− vËy, m«®un Mi (1 ≤ i ≤ n) lµ néi x¹ lÉn nhau vµ do ®ã ¸p dông Bæ ®Ò 3.2 th× ta cã M lµ CS - m«®un. HÖ qu¶ 3.8. Gi¶ sö R lµ mét vµnh vµ M lµ mét R - m«®un sao cho M = M1 ⊕ M2 ⊕ ... ⊕ Mn lµ tæng trùc tiÕp h÷u h¹n cña nh÷ng m«®un ®Òu Mi cã cïng . ®é dµi vµ sù ph©n tÝch lµ bï h¹ng tö trùc tiÕp ®Òu. Khi ®ã M lµ CS - m«®un nÕu vµ chØ nÕu mäi h¹ng tö trùc tiÕp Mi ⊕ Mj lµ CS - m«®un víi mäi 1 ≤ i ≠ j ≤ n. Chøng minh. Do c¸c m«®un Mi vµ Mj víi 1 ≤ i ≠ j ≤ n cã cïng ®é dµi nªn mäi ®¬n cÊu Mi → Mj lu«n lµ mét ®¼ng cÊu (v× nÕu kh«ng th× l(Mi) ≠ l(Mj)). Theo §Þnh lý 3.6 ta cã ®iÒu cÇn chøng minh. t i liÖu tham kh¶o [1] F. W Anderson and K. R. Fuller, Rings and Categories of Modules, Springer - Verlag, New York - Heidelberg - Berlin, 1974. [2] Ng. V. Dung - D. V. Huynh - P. F. Smith and R. Wisbauer, Extending Modules, Pitman, London, 1994. [3] A. Harmanci and P. F. Smith, Finite direct sum of CS - modules, Houston J. Math 19 (1993), 523 - 532. [4] D. V. Huynh - S. K. Jain and S.R. Lãpez – Permouth, Rings characterized by direct sums of CS modules, Comm. Algebra, 28 (9), (2000), 4219 - 4222. 127
  6. §¹i häc Vinh T¹p chÝ khoa häc, tËp XXXVI, sè 1A-2007 [5] M. A. Kamal and B. J. Muller, The structure of extending modules over noetherian rings, Osaka J. Math. 25 (1988), 539 - 551. [6] M. A. Kamal and B. J. Muller, Extending modules over commutative domains, Osaka J. Math. 25 (1988), 531 - 538. [7] Ngo Sy Tung, Some results on quasi - continous modules, Acta Mathematica Vietnamica, Vol. 19. N0.2 (1994), 13 - 17. [8] R. Wisbauer, Foundations of Modules and Ring theory, Gordon and Breach, Reading, 1991. Summary Some results on direct sums of CS – modules In this paper, we give some results on sums of CS - modules. It shows that if M = ⊕i∈IMi, where Mi is a uniform module of length at most 2 (for all i∈I), then M . is a CS - module if and only if every direct summand Mi ⊕ Mj, where the length of both Mi and Mj are 2, is a CS - module. And if M = M1 ⊕ M2 ⊕…⊕ Mn is a decomposition such that: (i) Mi is a uniform module (1 ≤ i ≤ n); (ii) this decomposition of M complements uniform direct summands; and (iii) every monomorphsim Mi → Mj is a isomorphsim. Then M is a CS - module if and only if every direct summand Mi ⊕ Mj is a CS - module for all 1 ≤ i ≠ j ≤ n. (a) khoa to¸n, tr−êng ®¹i häc vinh (b) khoa gi¸o dôc tiÓu häc, tr−êng ®¹i häc vinh 128
nguon tai.lieu . vn