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代数K理论

[拼音]:daishu K lilun

[外文]:algebraic K-theory

产生于20世纪60年代初期、在近20年得到蓬勃发展的一个新的代数学分支。人们最初企图推广线性代数中的某些部分,例如将维数理论推广到一般环的模上,而发展出由环范畴到阿贝尔群范畴的一系列函子,这些函子以记号K0,K1,…来表示,研究这些函子的理论,就称为代数K 理论。

和拓扑K 理论一样,代数K 理论也起源于A.格罗腾迪克在1957年给出的广义黎曼-罗赫定理的工作,在其定理的证明中第一次出现了在一个概型 X上的向量丛的格罗腾迪克群K(X)。如果取X=Spec(A)(A的谱)是仿射的,这里A是可换环,那么X上的向量丛范畴等价于有限生成投射A模的范畴P(A)。由此,对任意环A(指含有单位元的结合环,不一定可换),可定义范畴P(A)的格罗腾迪克群,以K0(A)表示。

公式,若在范畴P(A)中是正合序列。例如,环A=F是一个域时,K0(F)≌Z,这里Z是整数加法群。又如,环A是数域F的代数整数环,其中Pic(A)表示 A 的皮卡群,这里它同构于A的理想类群C(A)。对任意交换环A的皮卡群,是指由rank1的有限生成投射A模的同构类相对张量积圱运算形成的群。

如果是域F上的多项式环,那么任一有限生成投射A 模是自由的,这就是著名的塞尔猜想。在解决这一著名猜想过程中,启发和派生出很多代数 K 理论的工作。

公式令这里 Kn(A)是由 GLn(A)中初等矩阵eij(λ)(i≠j, λ∈A)全体生成的子群,有K(A)=[GL(A),GL(A)]。于是K1(A)=GL(A)/K(A)。实际上,对任何一个阿贝尔范畴的相容子范畴b都可以给出按格罗腾迪克方式定义的怀特海群,用K1b表示,其具体构造如下:首先由 b构造新范畴愋,Obj愋={(M,α)│M∈b,α是M的自同构}。所谓 ƒ∈Hom((M,α),(M┡,α┡)),是指 ƒ∈Hom(M,M┡)和使得ƒ。α=α┡。ƒ。如果序列在b中是正合的,那么序列

(*)

在愋中称为正合的。K1愋是一个阿贝尔群, 生成元 是{[M,α]│(M,α)∈Obj愋},如果序列(*)在愋中是正合的,那么有定义关系:[M,α]=[M┡,α┡]+[M″,α″];如果α、β都是M的自同构,那么有定义关系:[M,αβ]=[M,α]+[M,β]。H.巴斯给出了如下的结果:

从K1(A)到K1P(A)存在一个自然同构φ:K1(A)=GL(A)/K(A)→K1P(A),它由φ([α])=[An,α] 给出,其中α∈GLn(A),[α]∈GL(A)/K(A)。

若环 A是交换的,令 SK1(A)=SL(A)/K(A),其中则有这里U(A)是环A中所有可逆元全体构成的乘法群。若A是一个域或局部环,有SK1(A)=0,这时K1(A)≌U(A)。

关于洛朗多项式环A[t,t-1]上的群K1(A[t,t-1])的结构被看作“古典”代数K 理论的柱石。这里A是一个环,t 是超越元,t可与A的元素交换,A[t,t-1]由洛朗多项式组成,其中n≤m;n、m∈Z。H.巴斯等人给出:对任何环A,存在一个自然分裂的正合序列 由此可得其中j:A[t]→A,j(t)=1。

这一结果给出了函子K0和K1之间的深刻关系,也启发了对函子K-n(n>0)的定义。对于n>0,阿贝尔群K-n(A)用下面的公式给出归纳的定义: 其中余核 Coker(ƒ:A→B)=B/ƒ(A)。

几个例子:如果A=F是一个域,(F 的乘法群);K1(Z)≌{±1}乘法群;K1(Z[i])≌{±1,±i}乘法群,其中i2=-1。

公式公式;,i≠k;,j≠k,i≠l。由群Str(A)到群GLr(A)的同态,由 给出。Kerφr定义为 K2(r,A),即。令r→,得到同态:St(A)→GL(A),从而得到正合序列0→Ker→St(A)→GL(A)→K1(A)→0。定义K2(A)为的核,即 K2(A)=Ker。米尔诺指出,K2(A)就是St(A)的中心,所以是阿贝尔群。

D.G.奎伦于1970年给出高次K群(指n≥3)的定义,并提供了第一个计算高次K 群的有效工具。他精确地计算了群Kx(Fq)(Fq是q元有限域),

对不同类型的环A,群Kn(A)在数学的许多领域中有重要的应用。例如:在拓扑K 理论中,当取A=C(X)是紧空间X上的连续复值函数环时,Kn(C(X))与X的复的K 理论有关。在代数几何学中,当取A是仿射代数簇X上多项式函数环时,A 的代数K 理论与X上的代数向量丛和相交理论有关。在数论中,当取A是数域F 的代数整数环时,群Kn(A)和Kn(F)与数论有深刻的联系。在几何拓扑学中,当取A=Zπ 是群π的整数群环时,群Kn(Zπ)与几何拓扑的障碍群有密切关系。

参考书目

H. Bass,Algebraic K-Theory, Benjamin,New York,1968.

J.Milnor,Introduction to Algebraic K-Theory, Annalsof Mathematics Stu s,Princeton Univ. Press,Princeton,1971.

H.Bass,Algebraic K-Theory:A Historical Survey,Proceedings of the International Congress of MatheMaticians, Vancouver, 1974.

J.R.Silvester,Introduction to Algebraic K-Theory,Chapman and Hall, London, 1981.

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