ÇUKUROVA ÜNİVERSİTESİ FEN BİLİMLERİ ENSTİTÜSÜ

Transkript

1 ÇUKUROVA ÜNİVERSİTESİ FEN BİLİMLERİ ENSTİTÜSÜ YÜKSEK LİSANS TEZİ SERBEST İDEAL HALKALARI ÜZERİNDEKİ MODÜLLER MATEMATİK ANABİLİM DALI ADANA, 2013

2 ÇUKUROVA ÜNİVERSİTESİ FEN BİLİMLERİ ENSTİTÜSÜ SERBEST İDEAL HALKALARI ÜZERİDEKİ MODÜLLER YÜKSEK LİSANS TEZİ MATEMATİK ANABİLİM DALI Bu Tez /07/2013 Tarihinde Aşağıdaki Jüri Üyeleri Tarafından Oybirliği/Oyçokluğu ile Kabul Edilmiştir Yrd.Doç.Dr.Zeynep ÖZKURT Prof. Dr. Naime EKİCİ Yrd.Doç.Dr.Cennet ESKAL DANIŞMAN ÜYE ÜYE. Bu Tez Enstitümüz Matematik Anabilim Dalında hazırlanmıştır. Kod No: Prof. Dr. Mustafa GÖK Enstitü Müdürü Not: Bu tezde kullanılan özgün ve başka kaynaktan yapılan bildirişlerin, çizelge ve fotoğrafların kaynak gösterilmeden kullanımı, 5846 sayılı Fikir ve Sanat Eserleri Kanunundaki hükümlere tabidir.

3 ÖZ YÜKSEK LİSANS TEZİ SERBEST İDEAL HALKALARI ÜZERİNDEKİ MODÜLLER ÇUKUROVA ÜNİVERSİTESİ FEN BİLİMLERİ ENSTİTÜSÜ MATEMATİK ANABİLİM DALI Danışman : Yrd. Doç. Dr. Zeynep ÖZKURT Yıl: 2013, Sayfa: 62 Jüri : Yrd.Doç. Dr. Zeynep ÖZKURT : Prof. Dr. Naime EKİCİ : Yrd. Doç. Dr. Cennet ESKAL Bu çalışmada serbest ideal halkalarının incelenmesi amaçlanmıştır. Serbest ideal halkaları ve local serbest ideal halkaları tanımlanarak bu halkaların özellikleri ifade edilmiştir. Serbest ideal halkaları üzerinde, esas ideal bölgesi olmanın, Noetherian olma ve Ore koşulunu sağlama ile eşdeğer olduğu gösterilmiştir. Ayrıca serbest ideal halkalarının serbest çarpımları inşa edilerek bu çarpımın da yine bir serbest ideal halkası olduğu elde edilmiştir. Anahtar Kelimeler: Serbest İdeal Halkası, Local Serbest İdeal Halkası, Modül I

4 ABSTRACT PhD THESIS MODULS OVER FREE IDEAL RINGS ÇUKUROVA UNIVERSITY INSTITUTE OF NATURAL AND APPLIED SCIENCES DEPARTMENT OF MATHEMATİCS Supervisor : Asst. Prof. Dr. Zeynep ÖZKURT Year: 2013, Pages:62 Jury : Asst. Prof. Dr. Zeynep ÖZKURT : Prof. Dr. Naime EKİCİ : Asst. Prof. Dr. Cennet ESKAL In this thesis, our aim is to establish free ideal rings. It has given that definition of free ideal ring, local free ideal rings and their properties. It has shown that Principal ideal domain, Noetherian, Ore condition has same meaning in free ideal rings, In addition, it has indicated that free product of free ideal rings is constructible and is also a free ideal ring. Key Words: Free Ideal Ring and Local Free Ideal Rings, Module II

5 TEŞEKKÜR Çalışmamın hazırlanmasında bilgi ve tecrübeleriyle beni aydınlatan, her aşamada bana yardımcı olan, yapıcı ve yönlendirici fikirleri ile bana daima yol gösteren danışman hocam Sayın Yrd. Doç. Dr. Zeynep ÖZKURT a sonsuz teşekkürler. Hayatım boyunca sevgi ve desteklerini benden esirgemeyen, varlıkları ile hayatımı anlamlandıran anneme, babama ve çok kıymetli ablacığım Seher TAŞ a sonsuz şükranlarımı sunuyorum. Can dostum Eser Ördem e destek ve yardımları için teşekkür ediyorum. III

6 İÇİNDEKİLER SAYFA ÖZ... I ABSTRACT... II TEŞEKKÜR... III İÇİNDEKİLER.....IV 1. GİRİŞ TEMEL TANIM VE TEOREMLER Temel Yapılar Modül Serbest Modül Modüllerin İç direkt Toplamı ve Tensör Çarpım Noetherian Modül ve Ore Koşulu Kısa Tam dizi,projektif Injektif Modül Tek Çarpan Bölgesi SERBEST İDEAL HALKALARI SERBEST İDEAL HALKALARININ SERBEST ÇARPIMI Genişletilmiş Halkaların Serbest Çarpımı Serbest İdeal Halkalarının Serbest Çarpımı KAYNAKLAR ÖZGEÇMİŞ IV

7 IVI

8 1. GİRİŞ 1. GİRİŞ bir halka ve (,+) abelyen bir grup olmak üzere her, için, :, (, ) =. olarak tanımlanan fonksiyonu her,, ve,, için, ) ( + ) = + ) ( + ) = + ).(. ) = (. ). koşullarını sağlıyorsa ye halkası üzerinde bir sağ -modül denir. Eğer nin lineer bağımsız bir üreteç kümesi varsa serbest -modül olarak adlandırılır. sıfırdan farklı elemanları içeren bir halka olsun. : dönüşümünü ele alalım. ) ( ) 0, h 0 ç ) ( ) [ ( ), ( )] ) ( ) ( ) + ( ) ) (1) =0 koşulu sağlanıyorsa zayıf algoritmayı sağlar denir. Zayıf algoritmalı bir halkada tüm sağ ideallerin, halka üzerinde modül olarak serbest olduğu gösterilebilir. Ve bu durum değişmeli halkalardakine benzer olarak zayıf algoritmalı halkaları içeren ve değişmeli olma durumunda esas ideal bölgesine (PID) e indirgenen halkaların bir sınıfını bulma problemini akla getirir. Problemin açık bir çözümü tüm sağ idealleri serbest modül olan halkalar sınıfını almaktır. Tüm sağ idealleri serbest modül olan tamlık bölgeleri serbest ideal halkası olarak adlandırılır ve kısaca fir ile ifade edilir. Sadece sonlu üretilmiş sağ idealleri serbest olan tamlık bölgeleri ise lokal serbest ideal halkası (local fir) olarak adlandırılır. Bazı durumlarda serbest ideal halkaları yerine lokal serbest ideal halkalarını düşünmek daha uygundur. 1

9 1. GİRİŞ Serbest ideal halkalarına önemli bir örnek olarak serbest birleşmeli cebirler (Cohn, Paul, 1963) tarafından verilmiştir. Yine değişmeli olmayan polinom halkaları da (Cohn, Paul, 2000) de özel bir örnek olarak verilmiştir. Bu çalışmanın 2.bölümde serbest ideal halkasını ifade edebilmek için gerekli olan temel tanım ve teoremler verilmiştir. 3.bölümde serbest ideal halkalarının ve bu halkalar sınıfının temel özellikleri incelenmiştir. Ayrıca serbest ideal halkası üzerinde esas ideal bölgesi, Ore koşulu, Noetherian özelliği arasındaki ilişkiler araştırılmıştır. Buna ek olarak, lokal serbest ideal halkalarının bir karakterizasyonu oluşturularak serbest ideal halkası üzerindeki modüllerin yapısı araştırılmıştır. 4.bölümde genişletilmiş halkaların serbest çarpımı ile serbest ideal halkalarının serbest çarpımının varlığı gösterilmiştir. Bu tezin temel amacı serbest ideal halkaları ve bu halkaların temel özellikleri ile ilgili önemli çalışmaları araştırıcıların kolaylıkla erişebileceği bir kaynak derlemesi yapmaktır. 2

10 2.TEMEL TANIM VE TEOREMLER 2.TEMEL TANIM VE TEOREMLER 2.1. Temel Yapılar Tanım 2.1.1: boş olmayan bir küme olmak üzere den ye tanımlı bir (, ) fonksiyonuna üzerinde bir ikili işlem denir. Eğer, üzerinde bir ikili işlem ise (, ) ifadesine de bir cebirsel yapı denir. Tanım 2.1.2: boş olmayan bir küme ve üzerinde bir + ikili işlemi tanımlı olsun. Eğer aşağıdaki koşullar sağlanırsa (,+) cebirsel yapısına grup denir. i) Her, için + (Kapalılık özelliği) ii) Her,, için ( + ) + = +( + ) (Birleşme özelliği) iii) Her için + = + = olacak şekilde bir vardır. (Birim elemanın varlığı) iv) Her için + = + = olacak şekilde bir vardır. (Ters elemanın varlığı) Eğer (,+) grubunda her, için + = + ise bu gruba değişmeli ya da abelyen grup denir. 3

11 2.TEMEL TANIM VE TEOREMLER Tanım 2.1.3: boş olmayan bir küme ve üzerinde "+" ve " " ikili işlemleri tanımlanmış olsun. Eğer aşağıdaki koşullar sağlanırsa (,+, ) cebirsel yapısına halka denir. i) (,+) bir değişmeli gruptur. ii) Her,, için ( ) = ( ) dir. iii) Her,, için ( + ) = + ve ( + ) = + dir. Eğer her, için = oluyorsa ye değişmeli halka denir. Eğer her için 1 =1 = olacak şekilde bir 1 varsa ye birimli halka denir. Bu çalışmadaki tüm halkalar birimli olarak düşünülecektir. Buna ek olarak herhangi bir halkasının herhangi bir alt halkasının nin birimini içerdiği düşünülecektir. Tanım 2.1.4: bir halka olsun. ile aynı elemanlara sahip olan ve çarpmanın ters yönden sağlandığı halkaya nin ters halkası denir. nin ters halkası ile gösterilir. Tanım 2.1.5: bir halka ve ve olsun. Eğer kümesi halkasındaki işlemlerle birlikte bir halka oluyorsa kümesine halkasının bir alt halkası denir. Teorem 2.1.6: bir halka ve ve olsun. kümesinin halkasının bir alt halkası olması için gerek ve yeter koşul aşağıdaki koşulların sağlanmasıdır. i) Her, için olmasıdır. ii) Her, için. olmasıdır. 4

12 2.TEMEL TANIM VE TEOREMLER Tanım 2.1.7: bir halka ve 0 olmak üzere =0 olacak şekilde 0 varsa elemanına sol sıfır bölen denir. Benzer şekilde 0 olmak üzere =0 olacak şekilde varsa a elemanına sağ sıfır bölen denir. Eğer elemanı hem sağ hem de sol sıfır bölen ise elemanına sıfır bölen denir. Tanım 2.1.8: Birimli, değişmeli, sıfır bölensiz bir denir. halkasına tamlık bölgesi Tanım 2.1.9: bir halka ve, nin bir alt halkası olsun. Eğer her ve her için. ve. ise ya nin bir ideali denir. Tanım : bir tamlık bölgesi,,, { : } da nin alt kümesini içeren ideallerin bir ailesi olsun. Bu durumda, nin tarafından doğrulan idealidir. Bu ideal ile gösterilir. in elemanları idealinin üreteçleri (doğurayları) olarak adlandırılır. Eğer ideali tek bir eleman tarafından üretiliyorsa idealine esas ideal denir. Tanım : bir tamlık bölgesi olsun. nin her ideali esas ideal ise ye esas ideal halkası (principal ideal domain) denir. Kısaca PID ile ifade edilir. Tanım : birimli, değişmeli bir halka olsun. nin sıfırdan farklı her elemanının çarpmaya göre tersi varsa o zaman bu halkaya cisim denir Modül Tanım 2.2.1: bir halka ve (,+) abelyen bir grup olsun. Eğer her, için, :, (, ) (, )= olarak tanımlanan fonksiyonu aşağıdaki koşulları sağlıyorsa ye halkası üzerinde sol -modül denir. Her, ₁, ₂ ve, ₁, ₂ için, 5

13 2.TEMEL TANIM VE TEOREMLER i) ( ₁ + ₂) = ₁+ ₂ ii) ( ₁ + ₂) = ₁ + ₂ iii) ( ₁ ₂) = ₁ ( ₂ ) Eğer her, için :,(, ) (, )= olarak tanımlanan f fonksiyonu aşağıdaki koşulları sağlıyorsa ye halkası üzerinde bir sağ - modül denir. Her, ₁, ₂, ₁, ₂ için i) ( ₁ + ₂) = ₁ + ₂ ii) ( ₁ + ₂) = ₁ + ₂ iii) ( ₁ ₂)=( ₁) ₂ Eğer birimli bir halka ise 1 ve her için fonksiyonu iv) 1= koşulunu sağlıyorsa ye birimli (üniter) sağ -modül denir. Not 2.2.2: bir -modül ve ise bir -modüldür. Tanım 2.2.3: R bir halka, M bir R-modül olsun. N ve N, M nin bir alt kümesi olmak üzere N, bir R-modül ise N ye M nin alt modülü denir. Teorem 2.2.4: R bir halka, M bir R-modül olsun. N M nin bir altmodülü olması için gerek ve yeter koşul i) ii) Her ve, için +. olmasıdır. İspat: (: ) altmodül ise altgruptur. Böylece 0 ve dır., ve alalım. N bir -modül olduğundan. ve altgrup olduğundan 6

14 2.TEMEL TANIM VE TEOREMLER +. dir. ( :) olsun., ve = +( 1). dir., nin bir altgrubudur. Her ve için 0+. olduğundan., dolayısıyla dir. N, M nin bir altmodülüdür. Teorem 2.2.5: bir -modül olsun., ve, modülünün alt modülleri ve olsun. Bu durumda dir. + ( ) =( + ) İspat: + ( ) + ve olduğundan, + ( ) + dir. + ( ) ( + ) bulunur. Tersine, ( + ) alalım. = + olacak şekilde bir y ve bir bulunabilir. K ve olduğundan, = bulunur. = + +( ) olur. ( + ) + ( ) elde edilir. O halde, + ( ) =( + ) dir. Tanım 2.2.6: R bir halka, M bir R-modül ve N de M nin bir alt modülü olsun. Rx M N M N skaler çarpımını (, + ) + ile tanımlayarak, toplamsal bölüm grubu, bir R-modül yapılabilir. ye bölüm modülü denir. Tanım 2.2.7: M ve N, R halkası üzerinde iki sağ R-modül olmak üzere ϕ:m N fonksiyonu aşağıdaki koşulları sağlıyorsa ϕ dönüşümüne M den N ye bir sağ R- modül homomorfizmi denir. 7

15 2.TEMEL TANIM VE TEOREMLER i) Her m₁,m₂ M için ϕ(m₁+m₂)=ϕ(m₁)+ϕ(m₂) ii) Her m M ve r R ϕ(m r)=ϕ(m) r Eğer ϕ homomorfizmi birebir ise ϕ ye monomorfizm denir. Eğer ϕ homomorfizmi örten ise ϕ ye epimorfizm denir. Eğer ϕ homomorfizmi birebir ve örten ise ϕ ye izomorfizm denir ve M N olarak gösterilir. Tanım 2.2.8: ϕ : bir modül homomorfizmi olmak üzere Ç ϕ = {m M: ϕ(m) =0} kümesine ϕ nin çekirdeği denir. Tanım 2.2.9: ϕ : bir modül homomorfizmi olmak üzere ö ϕ = ϕ(m) = {ϕ(m): m M} kümesine ϕ nin görüntü kümesi denir. Teorem (1.İzomorfizm Teoremi): ve iki modül ve : bir modül homomorfizmi olsun. Çek, M nin bir alt modülüdür ve /Ç ( ) dir. İspat: Ç ={ : ( ) =0 } olmak üzere Ç nin, nin bir alt modül olduğunu göstermeliyiz., Ç için ( ) = 0 ve ( ) = 0 dır. bir modülü olduğundan ( ) = ( ) ( ) =0 0=0 ve böylece Ç dir., Ç ve ( ) =0 olmak üzere 8

16 2.TEMEL TANIM VE TEOREMLER (. ) = ( ). =0. =0 dır. Ç, nin alt modülüdür. Ϝ: /Ç ö fonksiyonunu her için Ϝ( +Ç )= ( ) şeklinde tanımlayalım. Ϝ nin modül homomorfizmi olduğunu gösterelim. ₁, ₂ ve için Ϝ( ₁ +Ç + ₂ +Ç )= Ϝ( ₁+ ₂+Ç ) = ( ₁+ ₂) = ( ₁)+ ( ₂) = Ϝ( ₁ +Ç )+Ϝ( ₂+Ç ) Ϝ(( ₁ +Ç ) ) =Ϝ( ₁. +Ç )= ( ₁. )= ( ₁)=Ϝ( ₁+Ç ). Ϝ, modül homomorfizmidir. Ϝ nin birebir olduğunu gösterelim. Ϝ( ₁ +Ç )=Ϝ( ₂+Ç ) olsun. ( ₁) = ( ₂) ve ( ₁ ₂) =0 ise ₁ ₂ Ç olup Ϝ,1 1 dir. ₁ +Ç = ₂ +Ç Ϝ nin örten olduğunu gösterelim. Her ö için = ( ) = Ϝ( +Ç ) olacak şekilde m + Çekf M Çekf vardır., örtendir, izomorfizmdir. dir. Ç ö 9

17 2.TEMEL TANIM VE TEOREMLER Teorem (2.İzomorfizm Teoremi): + ={ +, } verilsin., + nin bir alt modülü ve, nın bir alt modülüdür. Bu durumda + dir. İspat: nin + nin alt modülü ve nin de nın alt modülü olduğu kolaylıkla gösterilebilir. : dönüşümünü ya kısıtlayarak / dönüşümünü ( ) = + şeklinde tanımlayalım. ₁, ₂ olsun. nin modül homomorfizmi olduğunu gösterelim. ( ₁ + ₂) = ₁+ ₂ + = ₁+ + ₂ + = ₁ + + ( ₂ + ) = ( ₁)+ ( ₂), modül homomorfizmidir. Ç ={ : ( ) = }={ : + = }={ : }= ö ={ ( ): } ={ + : ={ + + :, } = + / Birinci izomorfizm teoreminden /Ç ö dir. / + / 10

18 2.TEMEL TANIM VE TEOREMLER Teorem (3.İzomorfizm Teoremi): bir -modül; olmak üzere, nin alt modülleri olsun. dir. İspat: Ψ : dönüşümünü ( + ) = + şeklinde tanımlayalım. Ψ dönüşümün iyi tanımlı olduğunu göstermeliyiz., M için +A = +A olsun. - B ve +B = +B dir. Ψ, iyi tanımlıdır. Ψ, dönüşümünün modül homomorfizmi olduğunu gösterelim., M ve r R için Ψ( +A+r( +A))= Ψ( +A+r +A =Ψ( +r +A) = + +B = +B+r( +B) = Ψ( +A)+r Ψ ( +A) 1.izomorfizm teoreminden ç Ψ Gör Ψ dir. Çek Ψ={ m+a: Ψ(m+A)=B } ={ m+a: m+b=b } ={ m+a: m B }=B/A Gör Ψ= {Ψ(m+A): m+a }={m+a: m+b=b}={m+b: m B}= olduğundan dir. 11

19 2.TEMEL TANIM VE TEOREMLER Tanım : ve iki -modül olmak üzere den olan tüm homomorfizmlerin kümesi (, ) = {ϕ ϕ:m N,R modül homomor izmi} olarak tanımlanır. Önerme :, (, ) olsun. + fonksiyonu her için ( + )( ) = ( ) + ( ) şeklinde tanımlarsak bu toplama ile (, ) bir abelyen grup olur. R değişmeli halka olsun., (, ) için yi her için (, ) (, ) ( )( ) = ( ) olarak tanımlarsak (, ) bir -modül olur. İspat: ) (, ) abelyan bir gruptur. 1) Her ve, (, ) için ( + )( ) (, ) olduğundan kapalıdır. 2) Her ve, (, ) için ( + ) + h ( ) = ( + )( ) + h( ) = ( ) + ( ) + h( ) = ( ) + ( + h)( ) = + ( + h) ( ) olduğundan birleşmelidir. 12

20 2.TEMEL TANIM VE TEOREMLER 3) Her ve (, ) için (f+0)(x)=f(x)+0(x)=f(x) olacak şekilde 0( ) (, ) birim eleman vardır. 4) Her ve (, ) için (f+(-f))(x)=f(x)-f(x)=0(x) olacak şekilde ( f) (, ) ters elemanı vardır. 5) Her ve, (, ) için ( + )( ) = ( ) + ( ) = ( ) + ( ) = ( + )( ) olduğundan değişmelidir. ii) Her, (, ) için ( + )( ) = ( ) + ( ) = ( ) + ( ) =( )( ) +( )( ) iii) Her, (, ) için ( + ) ( ) = ( )+ ( ) =( )( ) +( )( ) iv) Her, (, ) için ( ) ( ) = ( ( )) = (( )( )) = ( ( ))( ) (, ) bir -modüldür. Tanım : bir -modülü ve bir alt küme olsun. X kümesini kapsayan, tüm alt modüllerin arakesitine in ürettiği alt modül denir ve < > ile gösterilir. Yani; < >= { } dir. < >, alt kümesini kapsayan en küçük -alt modülüdür. kümesine üreteç kümesi denir. 13

21 2.TEMEL TANIM VE TEOREMLER Tanım : bir -modülü ve bir alt küme olsun. sonlu bir alt küme olmak üzere, M=< > ise ye sonlu üretilmiş modül denir. Önerme : sonlu üretilmiş ise bölüm modülü de sonlu üretilmiştir. İspat:, {,, } tarafından üretilmiş olsun., nin altmodülü olmak üzere bölüm modülünü alalım. = { + } dir. Her için = + + şeklinde yazılabilir. Dolayısıyla her + için + = = = ( + )+ ( + )+ + ( + ) şeklindedir. Dolayısıyla her +, { +, +,, + } sonlu kümesi tarafından üretilir Serbest Modüller Tanım 2.3.1: Eğer herhangi bir sağ -modül ve. =0 (, ) olacak şekildeki =0 ise nin alt kümesi -bağımsızdır denir. Tanım 2.3.2: bir -modül olsun. nin bağımsız bir üreteç kümesi varsa bir serbest -modüldür. 14

22 2.TEMEL TANIM VE TEOREMLER Örnek 2.3.3: Her vektör uzayı bir serbest modüldür. Çünkü her vektör uzayının bir baz vardır. Örnek 2.3.4: Her {1 } alınabilir. halkası kendi üzerinde bir serbest modüldür. Taban olarak Teorem 2.3.5: bir halka, bir sağ -modül ve = {,.., } nin alt kümesi olsun. Aşağıdakiler birbirine denktir. (i), -modülünün bir bazıdır. (ii),, olmak üzere = + + olacak şekilde deki {,, } katsayıların kümesi tektir. İspat: (i) (ii), nin bir bazı olsun.,, ve olmak üzere = + + şeklinde yazabiliriz. Bu yazılışın tek türlü olmadığını kabul edelim. Bazı,, için = + + olsun. = + + = + + olmak üzere ifadeler eşitliğin bir tarafında toplanırsa 0=( ) + +( ) elde edilir. Böylece tüm ler için = olmak üzere {,, } katsayıların kümesi tektir. (ii) (i),, olmak üzere = + + olacak şekilde deki {,, } katsayıların kümesi tek ise nın yi ürettiği 15

23 2.TEMEL TANIM VE TEOREMLER açıktır. nin lineer bağımsız olduğunu göstermeliyiz. Kabul edelim ki bazı,, katsayıları için 0= + + olsun. Ayrıca 0= olacağından ve katsayıların tekliğinden her için =0. O halde lineer bağımsızdır. Teorem 2.3.6: bir halka ve bir sol modül olsun. : tüm -modül izomorfizmlerinin kümesi ile nin tüm = {,, } bazların kümesi arasında birebir olan bir dönüşüm vardır. Bu dönüşüm altında izomorfizmi nın,, standart bazını ( ),, ( ) bazına dönüştürür. Özel olarak, bir -modüldür ancak ve ancak bazı lar için dır. İspat: = {,, } olmak üzere =1,, için : = olacak şekilde bir dönüşüm verilsin. bir baz olduğunu göstermek için lineer bağımsız olduğunu ve yi ürettiğini göstermeliyiz. olmak üzere bazı için = ( ) dir. Böylece örtendir. Bazı,, için = + + dır ve = ( ) = ( ) + + ( ) = ( ) + + ( ) = + + olduğundan nın yi ürettiğini görülür. Eğer 0= + + ise ( + + ) =0 dır. birebir olduğundan da 0= + + ve = = =0 dır. 16

24 2.TEMEL TANIM VE TEOREMLER Tersine, bazı verilsin. Teorem den deki her elemanı = + olacak şekilde tek türlü yazılabilir. : ( + + )= + + ve : ( + + ) = + + dönüşümlerini tanımlayalım., -modül homomorfizmidir., birbirinin tersi olduğu aşikardır. (, 1998, ) den bir izomorfizmdir. dan dolayı dönüşüm birebir ve örtendir. herbirini tek şekilde belirler. Sonuç 2.3.7: R[X] polinomlar halkası bir serbest R-modül ve dir. R[X] R ( ), n N Tanım 2.3.8: Eğer serbest, -modüllerin tüm bazlarının eleman sayısı aynı ise ye değişmez baz sayılı halka denir. Bu sayı nin rankı olarak adlandırılır ve r( ) ile gösterilir. Böylece rank, serbest modüller için tanımlanır fakat bunun nasıl genelleştirileceğini daha sonra göstereceğiz. 17

25 2.TEMEL TANIM VE TEOREMLER 2.4. Modüllerin İç Direkt Toplamı ve Tensör Çarpımı Tanım2.4.1 ve birimli halka, değişmeli bir grup olsun. bir sağ -modül ve bir sol -modül iken her,, için ( ) = ( ) oluyorsa ye (, ) bimodül denir. Özel olarak, hem sağ -modül hem de sol -modül iken = ise ye (, ) bimodül kısaca bimodül denir. Örnek 2.4.2: Her halka kendi üzerine sağ ve sol modül yapılabilir. Dolayısıyla değişmeli bir halka olmak üzere bir bimodüldür. Tanım 2.4.3: bir -modül olsun. { } ailesi;, -alt modüllerinin bir ailesi olsun. Her elemanı, olmak üzere sonlu toplam olarak =. şeklinde yazılabilir. Bu yazılış tek türlü ise, { } alt modüllerinin iç direkt toplamı denir ve ile gösterilir. = Tanım 2.4.4: { } bir R-modüller ailesi olsun. Bu ailenin direkt çarpımı ={ f:i M, f( ) M, her I} dır. bir R-modüldür. f, g, r ve olmak üzere 18

26 2.TEMEL TANIM VE TEOREMLER ( + )( ) = ( ) + ( ) (. )( ) =. ( ) işlemleriyle bir R-modül olur. ya Eğer I sonlu ise = dır. ların direk çarpımı denir. Tanım 2.4.5: bir sağ -modül ve de bir sol -modül olsun. herhangi bir abelyan grup ve : bir fonksiyon olsun. Eğer,, ;,, ; için ( +, ) = (, ) + (, ) (, + ) = (, ) + (, ) (, ) = (, ) oluyorsa ye -dengeli bilineer fonksiyon denir. Tanım 2.4.6: herhangi bir küme ise üzerindeki serbest abelyen grup Z- modül olarak ( ) ile gösterilsin. ( ) =., Z, ı ç 0 bir sağ -modül, bir sol -modül olsun. = ( ), üzerinde serbest abelyen gruptur. = (, )(, ):,, ı (, ) 0, (, ) Z nin içinde,, ;,, ; için ( +, ) (, ) (, ) (, + ) (, ) (, ) (, ) (, ) 19

27 2.TEMEL TANIM VE TEOREMLER şeklindeki elemanların doğurduğu alt grup ise grubu ile gösterilir. Bu gruba ve nin tensör çarpımı denir., ise sembolü ile (, ) + kosetini göstereceğiz Noetherian Modül ve Ore Koşulu Tanım 2.5.1: bir halka ve bir -modül olsun. nin alt modüllerinin her artan zinciri sonlu adımda duruyorsa ye Noetherian modül denir. Önerme 2.5.2: bir halka ve bir -modülü olsun. Noetherian modül ise nin her alt modülü sonlu üretilmiştir. İspat:, nin herhangi bir alt modülü olsun. sonlu üretilmiş olmasın. ( ) olacak şekilde bir, (, ) olacak şekilde ( vardır. Bu şekilde devam ederek, bir ) (,,, ) bulunabilir. Böylece M nin alt modüllerinin ( ) (, ) (,,, ) olacak şekildeki sonsuz bir zinciri elde edilir. Bu ise çelişki oluşturur. O halde N sonlu üretilmiştir. Tanım 2.5.3: bir tamlık bölgesi olsun., 0 ve, olmak üzere 0 koşulu sağlanıyorsa ye sağ Ore bölgesi denir. 20

28 2.TEMEL TANIM VE TEOREMLER 2.6. Kısa Tam Dizi, Projektif ve Injektij Modül Tanım 2.6.1: R-modüllerin bir dizisi ve bunlar arasında da R-homomorfizmleri verilsin. Eğer her 0 için, Im =Ç ise bu diziye tam dizi denir. Eğer belli bir yerden sonra modüller hep sıfırsa, 0 veya belli bir yerden önce modüller hep sıfırsa, 0 ile gösterilir. Özel olarak, 0 0 şeklinde tam diziye de bir kısa tam dizi denir. Önerme 2.6.2: R bir halka, M ve N iki R-modül olsun (i) : ve :, R-homomorfizmleri için =1 ise örten, birebir ve =Ç dir. (ii) 0, -monomorfizmi için, =1 olacak şekilde bir :, -homomorfizmi bulunabilmesi için gerek ve yeter koşul nin, M nin bir direkt toplamında bir terim olmasıdır. 21

29 2.TEMEL TANIM VE TEOREMLER (iii) 0, -epimorfizmi için, = 1 olacak şekilde bir :, -homomorfizmi bulunabilmesi için gerek ve yeter koşul Ç nin, M nin bir direkt toplamında bir terim olmasıdır. Bu takdirde =Ç ise, Ç olduğundan, de nin direkt toplamında bir terimdir. İspat: (i) : ve :, -monomorfizmi için, =1 ise için, ( ) = olacağından, nin örten, nin de birebir olduğu görülür. Her M için, = ( ) + ( ) dir. ( ) = ( ) ( ) = ( ) ( ) =0 olduğundan, ( ) Ç ve ( ) olduğu göz önünde tutularak, önceki eşitlikten =Ç + olduğu görülür. Ayrıca, Ç =0 olduğunu gösterelim. Ç ise bir için, = ( ) ve ( ) =0 olduğundan, 0= ( )= ( ) = ( ) = ve = ( )=0 bulunur. Şu halde, =Ç dir. (ii): 0, -monomorfizmi için, =1 olacak şekilde bir :, -homomorfizmi bulunabildiğini kabul edelim. 1.şıktan, bulunur. =Ç : = olacak şekilde, nin bir alt modülünün varlığını kabul edelim. Toplam, direk toplam olduğundan, her elemanı ve 22

30 2.TEMEL TANIM VE TEOREMLER olmak üzere, = + olacak şekilde tek türlü yazılabilir. olduğundan, bir için, = ( ) dir. Şimdi bu nin alınan elemanı için, teklikle belli olduğunu gösterelim. Gerçekten, = + ( ) =m + ( ), (m,m M,x,x ) olsa, ( ) ( ) = =0 olmasından, ( ) = ( ) ve birebir olduğundan, = elde edilir. Böylece, tek türlü = + ( ) yazılışı yardımıyla, ( ) = tanımlayarak bir : fonksiyonu bulunmuş olur. =1 olduğunu göstermek kolaydır. Böylece de bir -homomorfizmidir. (iii) : 0, -epimorfizmi için, =1 olacak şekilde bir :, -homomorfizmi bulunabilsin. 1.şıktan, =Ç bulunur. : =Ç olacak şekilde, nin bir alt modülünün varlığını kabul edelim. h: fonksiyonunu, h( ) = ( ) ile tanımlayalım. Her elemanı için, örten olduğundan, ( ) = olacak şekilde bir vardır. elemanı, Ç ve için = + olacak şekilde tek türlü yazılabilir. Buradan, = ( ) = ( )+f( )=f( )=h( ) bulunacağından, h nın örten olduğu anlaşılır. Ayrıca, Ç h =Ç =0 olduğundan, h birebir olur. = h alırsak, : için, =1 sağlanır. örten homomorfizmi ve =1 homomorfizmi olduğundan, nin bir - homomorfizmi olduğu görülür. 23

31 2.TEMEL TANIM VE TEOREMLER Teorem 2.6.3: R bir halka olsun. L, M ve N birer R-modül ve 0 0 bir kısa tam dizi ise aşağıdakiler birbirine denktir. (i) = 1 olacak şekilde bir :, -homomorfizmi vardır. (ii) =1 olacak şekilde bir :, -homomorfizmi vardır. ( ) N dir. İspat: (i) (ii): Dizi kısa tam dizi olduğundan, Ç = dir. Önerme tenistenen elde edilir. (ii) (iii): 0, -monomorfizmi için =1 olacak şekilde bir :, -homomorfizmi varsa, olacak şekilde nin bir alt modülünün varlığını Önerme tenbiliyoruz. Şu halde, = Ç ve olduğundan, N bulunur. (iii) (i): N olsun. Dizi kısa tam dizi olduğundan, dir. Böylece, M nin direkt toplamında bir terimdir. Önerme e göre, istenen elde edilir. Tanım 2.6.4: Teorem nın koşullarından birini sağlayan kısa tam diziye, parçalanabilir kısa tam dizi denir. 24

32 2.TEMEL TANIM VE TEOREMLER Teorem 2.6.5: R bir halka M, N ve P de R-modüller olsun. Aşağıdakiler birbirine denktir. (i) Her 0, R-epimorfizmi için, f = 1 olacak şekilde bir :, R-homomorfizmi vardır. (ii) P, bir F serbest R-modülünde bir direkt toplam terimidir. (iii) Her 0, R - epimorfizmi ve her h : P, R homomorfizmi için h = h olacak şekilde bir h :, R- homomorfizmi vardır. İspat: (i) (ii) Her modül, bir serbest modülün homomorfik görüntüsü idi. Şu halde verilen modülü için, bir :, -epimorfizmi ve bir serbest - modülü bulunabilir. üzerine her epimorfizmi için yaptığımız kabule göre, = 1 olacak şekilde bir :, homomor izmi bulunabilir. Önerme den P, F serbest -modülünde bir direkt toplam terimi olur. (ii) (iii) olsun. Herhangi bir h:, -homomorfizmi ve 0, -epimorfizmi alalım. : = içerme fonksiyonu ve : = izdüşüm fonksiyonu için. =1 dir. F serbest modülünün bir tabanı { } olsun. Her için, örten olduğundan, ( ) = h ( ) olacak şekilde bir bulunabilir. Böylece :, ( ) = ile tanımlı bir -homomorfizmini tanımlayabiliriz. Her taban elemanı için, ( ) = ( ) = ( ) = h ( ) olduğundan, = h bulunur. Aranan h :, -homomorfizmi olarak h : alınabilir. Gerçekten, h = h = = h olur. 25

33 2.TEMEL TANIM VE TEOREMLER (iii) (i) Her 0, -epimorfizmi için, (iii) hipotezi altında, (N=P alarak) 1 0 diyagramı değişmeli = 1 olacak şekilde bir :, -homomorfizmi bulunmuş olur. Tanım 2.6.6: Yukarıdaki teoremin koşullarından birini sağlayan R -modüle projektif modül denir. Sonuç 2.6.7: R bir halka ve P bir projektif -modül ise her 0 0 kısa tam dizisi parçalanabilir dizidir. Sonuç 2.6.8: Her serbest modül projektiftir. Teorem 2.6.9: R bir halka ve E bir R-modül olsun. Aşağıdakiler birbirine denktir. (i) Her 0, R-monomorfizmi için, =1 olacak şekilde bir :, -homomorfizmi vardır. (ii) Her 0, R-monomorfizmi ve her h - homomorfizmi için h = h olacak şekilde bir h :, - homomorfizmi vardır. Bu özelliği aşağıdaki değişmeli diyagram gösterebiliriz. 26

34 2.TEMEL TANIM VE TEOREMLER 0 h E h İspat: (i) (ii) Bir 0, monomorfizmi ve bir h: - homomorfizmi verildiğinde, h= h olacak şekilde bir h :, - homomorfizmi varlığını gösterelim. 0 E h h nin S={(h( ), ( )): } alt modülüne göre, L=( ) bölüm modülünü göz önüne alalım. ve : ( ), (0, ) + : ( ), (,0)+ ile tanımlı fonksiyonları alalım. = h olduğu açıktır. Ayrıca birebir olduğundan, de birebirdir. Çünkü, ( ) =0 olsa, 0= ( )=(,0)+ den, bir m için, (,0) = (h( ), ( )) olduğundan ( )=0, yani =0 ve h( )=y=0 elde edilir. Şu halde, monomorfizmi için, (1) den u =1 olacak şekilde bir : homomorfizmi bulabiliriz. Eğer h = alırsak istenen elde edilmiş olur. Çünkü, h = = h = h dır. 27

35 2.TEMEL TANIM VE TEOREMLER (ii) (i) Her 0, -monomorfizmi için, (2) kullanılarak, 0 1 E =1 olacak şekilde bir :, -homomorfizmi bulunmuş olur. Tanım : R bir halka olsun. Yukarıdaki teoremin koşullarından birini sağlayan R-modülüne injektif R-modülü denir. Sonuç : R bir halka ve E bir injektif R-modül olsun. Her 0 0 kısa tam dizisi parçalanabilir dizidir. Sonuç : Bir injektif modülün her direkt toplam terimi de injektiftir. Tanım : Her serbest modül projektif olduğundan, her modül bir projektif modülün izomorfik görüntüsü olarak yazılabilir. Böylece projektif olmak üzere her -modül için 0 0 kısa tam dizisi elde edilir. Bu ise nin takdimi olarak adlandırılır. nin diğer takdimleri aşağıdaki lemmada kıyaslanmıştır. Schanuel s Lemma : M herhangi bir M modül olsun., projektif olmak üzere M nin iki farklı takdimi 28

36 2.TEMEL TANIM VE TEOREMLER 0 0 ve 0 0 olsun. Buna göre, dir Tek Çarpan Bölgesi Tanım 2.7.1: birim elemanlı ve değişmeli bir halka olsun. için i), sıfır veya birim değildir. ) =. ise ya ya da birimdir. koşulları sağlanıyorsa ye de indirgenemez eleman denir. Tanım 2.7.2: tamlık bölgesi olsun. Sıfır ve birim olmayan her elemanı indirgenemez elemanların bir çarpımı şeklinde yazılabiliyorsa ve bu yazılış tek türlü ise ye tek çarpan bölgesi (Unique Factorization Domain) denir. Kısaca UFD ile gösterilir. 29

37 2.TEMEL TANIM VE TEOREMLER 30

38 3.SERBEST İDEAL HALKALARI 3.SERBEST İDEAL HALKALARI Tanım 3.1.1: değişmez baz sayılı bir tamlık bölgesi olsun. nin tüm sağ idealleri serbest -modül ise ye sağ serbest ideal halkası (free ideal ring) denir. nin tüm sol idealleri serbest -modül ise ye sol serbest ideal halkası (free ideal ring) denir. Hem sağ hem de sol serbest ideal halkası kısaca fir olarak yazılır. Tanım 3.1.2: değişmez baz sayılı bir tamlık bölgesi olsun. nin sonlu üretilmiş tüm sağ idealleri serbest ise ye lokal serbest ideal halkası denir. Tüm sonlu üretilmiş alt modülleri serbest olan modüle lokal serbest modül denir. Bir serbest modül lokal serbest olmak zorunda değildir. Bunun olabilmesi için bir kriter verelim. Teorem 3.1.3: Serbest zorunda değildir. (Leavitt, W.G., 1956) -modüllerin farklı bazları, aynı sayıda eleman içermek Önerme 3.1.4: bir halka olsun. Serbest -modüller lokal serbesttir., sağ - modül olarak lokal serbesttir. İspat: (: ) Eğer tüm -modüller lokal serbest ise serbest olan local serbesttir. ( :) Kabul edelim ki lokal serbest olsun. bir serbest -modül ve, nin sonlu üretilmiş alt modülü olsun. nin sonlu üreteç kümesi, nin bazından sadece sonlu çoklukta üreteç içerir. Kalan baz elemanlarını, yı etkilemeksizin "0" ile eşleyelim. Böylece, elemanlarının kümesi tarafından sonlu üretilmiş alınabilir. üzerinde tümevarım kullanalım. Verilen bazın ilk 1 elemanı tarafından üretilen nin alt modülü 1 serbest üreteç üzerinde serbesttir ve / dir. = alınırsa / + / / 31

39 3.SERBEST İDEAL HALKALARI olur. sonlu üretilmiş olduğundan / de sonlu üretilmiştir. Böylece + /, / nün sonlu üretilmiş bir alt modülüdür. / altmodüllü, sağ ideallerdir. lokal serbest olduğundan nin alt modülleri de serbest olmak zorundadır. Böylece / serbesttir. ", nin bir serbest alt modülü olmak üzere = " (1) elde edilir. Burada / " yine sonlu üretilmiş ve nün alt modülüdür. Tümevarım hipotezinden serbesttir ve (1) den dolayı serbesttir. bir lokal serbest ideal halkası ise üzerinde tüm serbest modüller lokal serbesttir. Bir fir üzerinde bir serbest modülün her alt modülünün serbest olduğu daha genel bir şekilde gösterilebilir.(cohn, Paul, 1959, Teorem 1.5.3) Bu tanımlamaların bir sonucu olarak aşağıdaki önermeyi verelim: Önerme 3.1.5:, lokal fir üzerinde herhangi bir modül olsun., elemenlı sonlu bir üreteç kümesine sahip olsun. ( ) dir, üzerinde serbesttir. (2) Bunların hepsi özellikle fir üzerindeki modüllerde sağlanır. Fakat fir olmak üzere üzerindeki sonlu üretilmiş modüllerin alt modülleri sonlu üretilmiş olmak zorunda değildir. Bu durum ancak, sağ Noetherian iken sağlanır. Şimdi Noetherian fir lerin bir karakterizasyonunu verelim. Teorem 3.1.6:, herhangi bir fir olsun. Buna göre aşağıdakiler birbirine denktir: (i), esas sağ ideal bölgesidir. (ii), sağ Noetheriandır. (iii) Her, ve, 0 için 0 (3) olacak şekilde, Ore sağ çarpım koşulu sağlanır. 32

40 3.SERBEST İDEAL HALKALARI İspat: (i) (ii) bir esas ideal bölgesi olsun. Kabul edelim ki ₁ ₂ ₃... (4) deki bir idealler zinciri olsun. nin Noetherian olduğunu göstermek için bazı tamsayıları için iken = olduğunu göstermeliyiz. ₁ ₂ ₃... idealler zinciri ise = olsun. olduğunu göstermeliyiz., olmak üzere,, ise. dır. Her için. A dır. O halde, nin bir idealidir. esas ideal halkası olduğundan nin her ideali esas idealdir. Buna göre için = olur. = = a a n a a n Her için = elde edilir. Buna göre = dir. halkasının ideallerinin artan ₁ ₂ ₃... zinciri sonlu bir adımda durmak zorunda kaldığından dolayı halkasıdır., Noetherian (ii) (iii) Noetherian olsun. nin Ore bölgesi olduğunu gösterelim. Kabul edelim ki, Ore koşulunu sağlamasın. Bu durumda =0 olacak şekilde sıfırdan farklı, vardır.. +. sağ ideali 2 ranklı serbest sağ - modüldür. ( =0,1,2,...) için ⁿ. elemanları sağ lineer bağımsızdır. 33

41 3.SERBEST İDEAL HALKALARI ₀ = ₁ =, ₂ =,, ²... =,,..., ⁿ =,,..., ⁿ, ⁿ+¹ -modüller olmak üzere... olacağından bu durum nin Noetherian olması ile çelişir. (iii) (i) bir sağ Ore bölgesi olsun. de iki eleman alındığında bu iki eleman her zaman lineer bağımlıdır. Böylece, ; = olacak şekilde yazılabilir. Kabul edelim ki nin bir ideali { ₁, ₂} tarafından üretilsin. Bu ideale ideali diyelim. ₁ ₁ + ₂ ₂ =0 olsun. ₁, ₂ ise ₁. = ₂. olacak şekilde, vardır. ₁ ₂ =0, 0 ₁ = ve = alırsak ₁ ₁ + ₂ ₂ =0 iken ₁ 0 ve ₂ 0 bulunur. { ₁, ₂} de lineer bağımlıdır. O halde kabulümüz yanlıştır. nin her ideali bir eleman tarafından üretilir. O halde, bir esas ideal bölgesidir. Teorem 3.1.7: Her tamlık bölgesi sağ ore koşulunu sağlar. İspat: bir tamlık bölgesi olsun. nin sağ ore koşulunu sağladığını göstereceğiz. Yani; her, 0, için 0 olduğunu göstermeliyiz. =, = olacak şekilde, vardır. / / dir. =, = 0 alalım. / / 0 (Çü ü, 0) Böylece, sağ benzerdir ve sıfırdan farklıdır. Yani 0 ve böylece 0 dır. 0 dır. O halde R sağ Ore koşulu sağlar. 34

42 3.SERBEST İDEAL HALKALARI Bu durumda aşağıdaki sonuç sağlanır. Sonuç 3.1.8: bir değişmeli halka olsun. bir firdir., bir esas ideal bölgesidir. Teorem (3.1.6) dan esas ideal bölgesi olmayan local fir üzerinde ne alt modüller ne de sonlu takdimli bir modülünün bölüm modülleri sonlu takdimli olmak zorundadır.özel olarak = almak yeterlidir. Önerme (2.2.17) den, nin, ve / sonlu takdimli olacak şekilde bir alt modülü varsa de sonlu takdimlidir. Önerme 3.1.9: Local fir üzerinde modüllerin 0 " 0 (5) olacak şekilde bir tam dizisi verilsin. Eğer ve " sonlu üretilmiş ise de sonlu üretilmiştir ve ( )= ( )+ ( ") (6) (6) dan dolayı sonlu takdimlidir. " sonlu takdimlidir. İspat: (Cartan, H. ve Eilenberg, S., 1956, Önerme ) den 0 " 0 olacak şekilde her tam dizi tüm satır ve sütunları tam olan ortadaki satırı parçalanabilen ve projektif modülleri içeren değişmeli bir diyagrama gömülebilir. 35

43 3.SERBEST İDEAL HALKALARI " 0 0 " 0 (7) 0 " Ortadaki satır parçalanabilir olduğundan = " ve böylece ( ) = ( )+ ( ") (8) Kabul edelim ki ve " sonlu üretilmiş olsun. " serbesttir. (Önerme 3.1.4) " serbest modül olduğundan " projektiftir. " projektif olduğundan 0 " 0 parçalanabilir bir dizidir. O halde = " ( ) = ( )+ ( ") (9) dir. Eğer sonlu üretilmiş ise " de öyledir. Buradan " serbesttir. " projektiftir. En üstteki satır parçalanır ve de sonlu üretilmiştir. ( nin homomorfik görüntüsü olarak ) Bu durum bir önceki duruma indirgenir. Geriye kalan tek olasılık ve, " nün en az birinin sonlu doğurulmuş olmamasıdır. ( ) ve ( ), ( ") nün en az biri "- " olur. Böylece (6) sağlanır. 36

44 3.SERBEST İDEAL HALKALARI Tanım : halkası üzerindeki karesel matris; de (iki taraflı) terse sahipse bu matrise unimodüler matris denir. Teorem :, bir local fir üzerinde ₁, ₂,..., bazlı bir serbest modül olsun.{ ₁, ₂,..., } nin bir sonlu üreteç kümesi olsun. (Bu baz olmak zorunda değildir.) O zaman olmak üzere üzerinde ( ₁,... ). =( ₁, ₂,...,,0,0,...,0) (10) olacak şekilde bir unimodüler matris vardır. İspat: Önerme den dir. 1 'den 'ye kadar olan aralık için,, (latin) indislerini 1 den ye kadar olan aralık için indisini +1 den ye kadar olan aralık için indisini kullanalım ve v p, nin iki üreteç kümesi olduğundan =. (11) = v p. pi (12) olacak şekilde, pi vardır. = yazılırsa. =0 (13) olacak şekilde sağ -bağımsız olan - lileri vardır. nin katsayıları arasındaki her bağıntı nin bir lineer kombinasyonudur. (11) ve (12) den dolayı =. pj =.. pj Yani.(. pj -δ ij )=0 dır. (13) den 37

45 3.SERBEST İDEAL HALKALARI. pj δ ij =. σj (14) olacak şekilde b σj vardır. Eğer =, σj = - σj alırsak (14) den. kj =δ ij şekilde yazılabilir veya =( ), =( ) alırsak. =I (15) Böylece (. )=0 dır. Eğer nin sol sıfır bölensiz olduğunu gösterebilirsek. = olacaktır. Kabul edelim ki (. )=0 olsun. Yani;. +. =0 (16) Bu ifadenin ye uygulanması ve üzerindeki toplamayla. ip.c p +.a iσ.c σ =0 elde edilir.. =0 ve..c σ =0 olduğundan. ip.c p =0 dır. (11) ve (13) den. = 0 bulunur. v p, -bağımsız olduğundan =0 dır. (16) da =0 alınırsa.c σ =0 elde edilir. Fakat n-katlı a iσ ler -bağımsızdır. Böylece c σ =0 ve =0 (i=1,2,..,n için) dır. Bu nin sol sıfır bölen olduğunu gösterir.. = 38

46 3.SERBEST İDEAL HALKALARI dır.. = ve. = olduğundan unimodülerdir. Dahası (11) ve (13) ten.p ij = v, eğer j=p r 0, eğer j=σ r dır. Böylece ( ₁,..., ). =( ₁, ₂,...,,0,0,...,0) dır. Bu lemmayı kullanarak lokal firlerin bir karakterizasyonunu oluşturalım. Teorem : bir halka olsun Aşağıdakiler birbirine denktir: (i) bir local firdir. (ii). =0 (17) lerin hepsi sıfır olmamak üzere ₁,...,, ₁,..., verilsin. En az bir j indeksi için =0 olacak şekilde =( ) unimodüler matrisi vardır. (iii). =0 (18) lerin hepsi sıfır olmamak üzere ₁,...,, ₁,..., verilsin. En az bir indeksi için. =0 olacak şekilde =( ) unimodüler matrisi vardır. İspat: (i) (ii): (17) yi sağlayan 2 tane, elemanı verilsin., ler tarafından üretilen nin sağ ideali olsun. local fir olduğundan serbesttir. Teorem ten ₁,..., nın bir bazı ve ( ₁,..., ). =( ₁,...,,0,...,0) olacak şekilde bir unimodüler matrisi vardır. 39

47 3.SERBEST İDEAL HALKALARI (ii) (iii):. =0 eşitliğini sağlayacak şekilde 2 tane, elemanı verilsin. lerin hiçbirinin yok olmadığını kabul edelim. Aksi durumda sonuç açıktır. üzerinde tümevarım kullanalım. (ii) den bazı ler için = alınabilir,. =0 olacak şekilde =( ) unimodüler matrisi vardır. ¹=( ) de =. ve = ij. j koyarsak lerin hepsi yok olmaz ve. =0 dır. Aynı zamanda tümevarımdan bazı α=1,2,3,...,n-1 için S. =0 olacak şekilde (n-1)x(n-1) tipinde S=(s αβ ) unimodüler matrisi vardır. = (Q ¹) nxn alınırsa en az bir i için ij. i =0 dır. (iii) (i):. =0 ve 0 olsun. (iii) den =1 için. =0 olacak şekilde de bir birimi vardır. Böylece =0 ve tamlık bölgesidir. ( sıfır bölensizdir.) nin bir -modül olarak local serbest olduğunu göstereceğiz. 0 olmak üzere nin { ₁, ₂,..., } sonlu üreteç kümesine sahip olan bir sağ ideali olsun.genelliği kaybetmeksizin ( =1,..., ) için 0 olduğunu farzedelim. üzerindeki tümevarımla nın hem {,,..., } üzerinde serbest olduğunu hem de den daha az elemanlı serbest üreteç üzerinde serbesttir. =0 için açıktır. Böylece >0 alalım. Eğer, nın bir bazını oluşturmuyorsa hepsi sıfır olmayan ler ile. =0 40

48 3.SERBEST İDEAL HALKALARI bağıntısı vardır. lerin hepsi sıfır olmadığından bazı ler için. =0 olacak şekilde =( ) ünimodüler matrisi vardır.( =1 diyelim.) ¹ =( ), =., =. yazarsak,, elemanları yine a yı üretir. =0 olduğundan dır.. =. =0 (19),, tarafından üretilen idealini düşünelim. lerin hepsi sıfır olmadığından lerin de hepsi sıfır değildir. Böylece,..., R-bağımlıdır. Tümevarım hipotezinden r n-1 iken {c₁,...,c r } bazlı c serbesttir., c₁,...,c r elemanları yı üretir. r+1 n olduğunu ve tümevarım hipotezinin birden fazla uygulandığını göz önünde bulundurursak ya nın {a₁,c₁,...,c r } üzerinde serbest olduğu ya da nın r+1 den daha az eleman üzerinde serbest olduğu sonucunu çıkarabiliriz. nin lokal fir olduğunu göstermek için nin değişmez baz sayısına sahip olduğunu göstermeliyiz. Eğer olmak üzere ve elemanlı baza sahip serbest -modül varsa ve sonludur. Bu bazlar arasındaki dönüşüme karşılık gelen matrisler. =,. = (20) olacak şekildeki tipindeki ve tipindeki matrisleridir. Tersine, (20) yi sağlayan, matris çiftleri veya elemanlı baza sahip olan serbest -modül oluşturur. (20) nin sağlanması durumunda nin mümkün olmadığını göstermek zorundayız. 41

49 3.SERBEST İDEAL HALKALARI m< n iken (20) nin sağlandığını kabul edelim ve üzerinde tümevarım yapalım. tamlık bölgesi olduğundan (20), =1 (m<n) durumunda sağlanmayabilir. Böylece m>1 alabiliriz. Eğer =( iα ), =( αi ) ise αi. i1 =0 (α 1) (21) olduğunu gösterir. αi lerin hepsi sıfır olmadığından =. in en az biri sıfır olacak şekilde tipinde = ünimodüler matrisi vardır. ( 0). yi sıfırdan farklı lerin sayısı minimal olacak şekilde seçelim. Satırlardan biri diğerinin katı olursa =0 olur ve bu da tersinir (unimodüler) olması ile çelişir. Dolayısıyla sıfırdan farklı ler sol -bağımsızdır. Eğer, iken sıfır farklı ve > iken sıfır ise sıfır olmayan her. =0 ( lerin hepsi sıfır değil.) bağıntısı, bir unimodüler dönüşümün,..., ne uygulanmasıyla sıfırdan farklı nün sayısının azalmasına izin verir. Şimdi ¹ =, =. alınırsa (21) den. =0 (α 1) dir.,..., nün bağımsızlığından α>1 için =0 ve dir. Böylece =., =. ¹ de ve yu yerine yazarsak 1 için =0 iken (20) eşitliği sağlanır. = den nün ilk sütunu sıfırdan farklı bir eleman ve arkasında sıfırlar içerir. Buradan;, den bazı satır işlemleriyle, ( 1) ( 1) tipinde bir matris ve, ( 1) ( 1) tipinde bir matris olmak üzere. = ve = elde edilir. ve, (20) yi sağlar. ve de (20) yi sağlar. Fakat bu hipotezle çelişir. Böylece iken (20) imkansızdır. Buna göre aşağıdaki sonuç elde edilir. 42

50 3.SERBEST İDEAL HALKALARI Sonuç : halkası local firdir. local firdir. Tanım : Eğer bir sağ -modül ise, = (, ) ye nin duali denir ve ile gösterilir. Teorem :, bir sol -modüldür. (Cartan, H. ve EILENBERG, S., 1956) Yani halkası üzerinde sağ -modüldür. tanımlanır., bir local fir ve sonlu üretilmiş iken aşağıdaki önermedeki gibi Önerme :, bir local fir ve sonlu üretilmiş -modül olsun. nin direkt toplamındaki serbest bileşenlerinin maksimal rankı k olsun. = (22) Burada, direkt toplamdaki bileşen olarak ye sahip değildir. ( 0) O zaman M nin duali (Sol R-modül olarak) dır. = (23) = (, ) (24) (20) den dolayı (, ) (, ) (, ) dir. Hipotezden dolayı, sıfırdan daha büyük ranka sahip serbest direkt toplama sahip değildir. Bu yüzden (, ) =0 dır. Ayrıca (, ) dır. Böylece dır. 43

51 3.SERBEST İDEAL HALKALARI Teorem : Eğer ve nin tersi serbest ideal halkası ise bir UFD dir. İspat: İlk olarak (25) olacak şekilde esas sağ ideallerinin sonsuz artan bir zincirinin olmadığını göstermeliyiz. Yukarıdaki gibi bir zincir verilsin. ;,,. taraf ından üretilen sağ ideal için bir baz olsun. O zaman,,. olduğundan bir için = = Varsayalım ki birim olmasın. ( ), ;,,. taraf ından üretilen sağ idealler için bir baz olduğundan =. dir. Böylece =. =..u ler sağ bağımsız olduğundan.u=1 dir. R tamlık bölgesi olduğundan u. =1 dir. Bu durumda bir birimdir. Fakat bu durum nun birim olmaması kabulü ile çelişir. Böylece (25) teki gibi bir zincir yoktur.simetriden dolayı esas sol ideallerinde sonsuz artan bir zinciri yoktur. Şimdi birim olmayan herhangi bir 0 alalım. ya asaldır yada, birim olmamak üzere =b1. biçiminde yazılabilir. Eğer c1 asal değilse c1 =b2.c2 dir. (b2, c2 birim değil.) Bu şekilde devam edilirse esas sol ideallerin artan bir zinciri elde edilir. bu zinciri sınırlandırmak zorunda olduğumuzu göstermiştik. Bu durum sadece, cn bazı n ler için asal iken olur. 44

52 3.SERBEST İDEAL HALKALARI =... elde edilir. Böylece sıfırdan farklı olan ve birim olmayan her elemanın asal bir sağ çarpana sahip olduğunu göstermiş olduk. Böylece verilen sıfırdan farklı birim olmayan her elemanı ya asaldır ya da asal olmak üzere =. şeklinde yazılabilir. Eğer birim değilse aynı şekilde asal olmak üzere =. dir. Benzer şekilde devam edilirse elde edilen esas sağ ideallerin artan zinciri bir yerde durmak zorundadır. Bunun anlamı bazı ler için asaldır. Böylece asal olmak üzere =.. olacak şekilde nın asal parçalanışı elde edilir. 45

53 3.SERBEST İDEAL HALKALARI 46

54 4.SERBEST İDEAL HALKALARININ SERBEST ÇARPIMI 4. SERBEST İDEAL HALKALARININ SERBEST ÇARPIMI 4.1.Genişletilmiş Halkaların Serbest Çarpımı Bu bölümde serbest ideal halkalarının serbest çarpımının varlığı gösterilmeye çalışılmıştır. Bu çarpımın da yine bir serbest ideal halkası olduğu ifade edilmiştir. Tanım 4.1.1: ( ), K halkası üzerinde tanımlı modüllerin bir ailesi olsun. Her için ç = olmak üzere = ve = ya ( ) ailesinin serbest çarpımı denir ve = ile gösterilir. Eğer = {1,2,, } şeklinde sonlu bir küme ise ile gösterilir. = Aşağıdaki kriter kullanılarak serbest çarpımların varlığı gösterilebilir. Teorem 4.1.2:, alt halkasını içeren halkaların bir ailesi olsun. Eğer her için =, olacak şekilde yı bir alt modül olarak içeren bir sağ -modülü varsa nın üzerinde serbest çarpımı vardır. (Cohn, Paul, 1959) daki makalesinden -halka : kanonik homomorfizmli bir R-halkadır. Tanım 4.1.3: halkası : kanonik homomorfizmli bir R-halka olsun. nun birebir olması durumunda bu halkaya kesin (strict) halka denir. 47

55 4.SERBEST İDEAL HALKALARININ SERBEST ÇARPIMI Biz sadece kesin halka durumu ile ilgileneceğiz. Bu durumda, ye gömülebilir ve ile nin birim elemanlarını aynı sembolle 1 ile gösterirsek herhangi bir karışıklık olmaz. Tanım 4.1.4: halkası : kanonik homomorfizmli bir R-halka olsun. birebir ve. =1 olmak üzere homomofizmi varsa -halkasına genişletilmiş halka denir. Bu durum, nın sağ -modül olarak nin direkt parçalanışında toplamın bileşeni olmasına eşdeğerdir. = (26) Burada =Ç genişletme modülü olarak adlandırılır. Bu durumda injektif olacağından genişletilmiş -halka aynı zamanda kesin (strict) halka olacaktır. Hem hem de, bimodüldür. / ve / bir -bimodülü ve K R bir -bimodülü olduğundan de bir bimodül yapısına sahiptir. üzerinde nın sağdan çarpımını şöyle tanımlarız:, ve (26) dan, için = + şeklinde parçalanabilir. : (, ) dönüşümü (, ) = = şeklinde tanımlanabilir. 48

56 4.SERBEST İDEAL HALKALARININ SERBEST ÇARPIMI Teorem 4.1.5: herhangi bir halka olsun. üzerinde genişletilmiş - halkalarının ( ) ailesinin serbest çarpımı vardır ve bu çarpım genişletilmiş - halkasıdır. İspat: Her halkasının kanonik parçalanışa sahip olduğu (26) da ifade edilmişti., -bimodule olmak üzere = (27) dir. Her = {,,., }, {. } (28) dizisi için =. eşitliği ile, -bimodülünü tanımlayalım. Eğer =( ) ise = dir. = ise = dır. Tüm ların direkt toplamı = (29) olmak üzere, bir bimodüldür. Özel olarak nın sağdan etkisi sağ çarpım ile verilir. yi özel olarak sağ -modül gibi düşünelim ve bir sabiti için yi sağ -modül olarak tanımlayalım. Böylece nin ya kısıtlaması verilen -modül yapısını üretir.. veya =0 iken her bir =(,,., ) (30) dizisi ile =(,,.,, ) (31) 49

57 4.SERBEST İDEAL HALKALARININ SERBEST ÇARPIMI dizisini birleştirelim. (30) un sağlanmasıyla (28) de sağlanır. Tersine; (28) deki her dizi ya (30) ya da (31) formundadır. Fakat aynı anda ikisini sağlamaz. (30) u sağlayan her için ( ) ( ( ) ( ) Böylece, (30) sağlayan tüm I dizileri üzerindeki toplamı göstermek üzere V ( ) dir. (32) dir. üzerinde bir sağ modül yapısını tanımlamak için kullanılabilir. Burada nin ya kısıtlaması üzerinde sağ çarpımdır ve verilen sağ -modül yapısı ile çakışır. Bundan başka (32) de I= alınırsa iken (32) tarafından = üzerinde tanımlanan sağ -modül yapısı yine bir sağ çarpım ile tanımlanır. Böylece kendisinin alt modülü olan - ler ile sağ -modüldür ve (29) dan için = dır. (Cohn, Paul, 1959) teki sonucu kullanırsak lerin serbest çarpımları vardır. Tüm ler genişletilmiş olduğundan den ya bir dönüşümler ailesi elde ederiz. Evrensel özellikten dolayı dönüşüm vardır. Bu dönüşüm kanonik injeksiyonunun sağ tersidir. Böylece yine genişletilmiş olur ve ispat tamamlanır. Eğer bir cisim ise sıfır olmayan her -halkasının kesin olması ve genişletilmiş olması gerekir. Böylece aşağıdaki sonuç elde edilir. Sonuç 4.1.6: Bir cismi üzerinde sıfırdan farklı -halkaların her bir ailesinin serbest çarpımı vardır. Bu sonuç (Cohn, Paul, 1959) da elde edilmiştir. Teorem in ispatından, eğer, nın serbest çarpımı ise, (27) deki parçalanış ile, ye modül olarak ya da modül olarak izomorfiktir. P nin ( ) filtrasyonunu tanımlayalım.(cohn, Paul, 1960) 50

58 4.SERBEST İDEAL HALKALARININ SERBEST ÇARPIMI Tanım 4.1.7:, en fazla n uzunluklu tüm dizileri üzerindeki toplamı göstermek üzere = ya nın ( ) filtrasyonu denir. Tanım 4.1.8: olsun. h( ), nın uzunluğunu göstermek üzere, için h( ) = şeklinde tanımlanır. Toplam uzunluklu tüm dizileri üzerinde ve olmak üzere her için (mod ) formunda yazılabilir. Burada, tarafından tek şekilde belirlenir ve nın tipindeki homojen bileşeni denir. Özel olarak eğer h( )< ise =0 dır. Bu yüzden nin elemanları arasında (mod deki) her denklikte verilen tipteki her homojen bileşene eşitleyebiliriz. Tanım 4.1.9: Eğer, ise açıkça h(. ) h( ) + h( ) (33) dır. Eğer h(. ) < h( ) + h( ) ise, ye etkileşimli (interact) denir., etkileşimli olmaksızın; a,b yle etkileşimli olabilir., için etkileşim koşulu (Cohn, Paul, 1960, Teo.2.1) de verilmiştir. Önerme : =(,,., ) ve =(,,., ) tipindeki iki homojen, elemanları etkişimlidir ancak ve ancak = dir. Burada = = alınırsa, ile da etkileşimlidir. 51

59 4.SERBEST İDEAL HALKALARININ SERBEST ÇARPIMI 4.2.Serbest İdeal Halkalarının Serbest Çarpımı Teorem 4.2.1: bir lokal fir ve ( ) lokal firlerin bir ailesi olsun. Her, genişletme modülü sağ -modül olarak serbest olmak üzere, sol -modül olarak genişletilmiş -halkadır. Tanım da tanımlanan ( ) filtrasyonu ile, üzerindeki ların serbest çarpımını ile gösterelim., ( =1,.., ) h( ) = n ve 0 (mod ) (34) koşulunu sağlayan nin herhangi iki eleman olsun. nın azalan uzunluklara göre sıralandığını varsayalım ve i s için h( ) = m ; j > s için h( ) < m olsun. O zaman üç durum vardır. 1) için ler da uzunluğu m den az olan bir elemanı içeren bir kümeye unimodüler olacak şekilde dönüştürülebilir. 2) Verilen bir çarpımındaki b i ler ile etkileşimli (interact) olan ler (i s ), da m den daha az uzunluklu bir eleman içeren bir kümeye unimodüler olacak şekilde dönüştürülebilir. 3) Her bir (i s ) için h( ) <, h( ) m ( > ) olacak şekilde P elemanları vardır. İspat: h( ) = ve 0 (Mod ) ifadesindeki homojen bileşenleri eşit alarak, tüm terimlerinin aynı (mod ) bileşeninin elemanı olduğunu varsayabiliriz. n üzerinde tümevarım yapalım. 1) Her k için h( ) < olsun. O zaman her için ya h( ) 2 ya da h( ) =1 ve, ile etkileşimli değildir. =(,,, ), = (,,, ) ve kolaylık için =1 alalım. Bundan başka, ( ) için bir sol -baz olsun. O zaman 52

60 4.SERBEST İDEAL HALKALARININ SERBEST ÇARPIMI =. (35) dir. Burada öyleki. + ve., etkileşimli değildir. Şimdi ve. ( + ) = +. =0 ( X ), in bir bazı olduğundan her bir için. 0 ( ) elde ederiz. (36) Şimdi. dir. Eğer (36) daki 1 uzunluklu terimlerle devam edersek, (36) daki denkliklerden hiçbiri 1 uzunluklu bir. terimini içermeksizin, sonuca ulaşmak için üzerinde tümevarım kullanabiliriz. Bunun anlamı her için. dir. (35) den... 0 ( ) elde edilir. Bu ise h(. )= olması ile çelişir. 2) Her için h( )= olsun. O zaman ve + dır. Her bir, sağ -modül olarak serbest olduğundan üzerinde tümevarımın uygulanmasıyla yine serbesttir.( ), in sağ -bazı olsun.. (mod ) (37) 53

61 4.SERBEST İDEAL HALKALARININ SERBEST ÇARPIMI Burada ve, etkileşimli değildir. 0 (mod ) de içinde (37) nin yerine yazılması ve kısalık olması için. alınmasıyla. 0 (mod ) (38) elde edilir. Burada böylece. ve, etkileşimli değildir. Eğer (38) de uzunluklu terimler varsa 1. durumdan ( ) olan 1 den daha az uzunluklu elemanları içeren kümeye bir unimodüler dönüşüm vardır. Bu ise nun sağ -bağımsız olması ile çelişir. Böylece her için. dir. (38) den bu terimlerin toplamı = + içindedir. Fakat 1 olduğundan sağlamaz. Böylece (38) kongruans mod de sağlanır. Eğer 1 uzunluklu herhangi bir terim varsa, n üzerinde tümevarımla daki 1 den daha az uzunluklu eleman içeren bir kümeye unimodüler olarak dönüştürülebilir. Bu ise çelişki oluşturur. Böylece her q için. dir. Fakat bu her için =0 olması ile mümkündür. Yani =0 olmalıdır. lokal fir olduğundan ve sıfır olmadığından deki ( ) matrisinin sütunlarını ünimodüler olacak şekilde (Teorem ) dan sıfırı içeren bir kümeye dönüştürebiliriz. Aynı dönüşümün ya uygulanmasıyla (37) denkliğinden dolayı n den daha az uzunluklu eleman içeren bir kümeye dönüştürebiliriz. 54

62 4.SERBEST İDEAL HALKALARININ SERBEST ÇARPIMI 3) için h( ) = ve > için h( ) < olsun. ( ), için bir sol -baz ve ( ), için bir sağ -baz olsun. =. (mod ) (i s) (39) =. (40) Burada, etkileşimli değildir. Eğer ( ) sütunları sağ -bağımlı yani her q için,. =0 Burada lerin hepsi sıfır değil ise... 0 (mod ) ve (2) durumdan de ler den daha az uzunluklu elemanları içeren bir kümeye unimodüler olacak şekilde dönüştürülebilir. Böylece ( ) sütunlarının sağ bağımsız olduğunu farzedebiliriz. ( ) nin satırlarının sayısı sonlu olabilir. Fakat (39) kongruansları sonlu sayıdadır ve her biri sıfırdan farklı sonlu sayıda terimlerini içerir. Böylece ( ) de sıfırdan farklı sonlu sayıda satır vardır ve ispatın geri kalanında sıfırdan farklı satırların sayısı üzerinde tümevarım yapabiliriz. Eğer tüm satırlar sıfır ise (6) dan 0 ( mod ) dir. Bu ise kabulümüzle yani bağımsızlıkla çelişir. Böylece bazı, ler için 0 olduğunu varsayabiliriz. h( ) ile ilgili kabulümüzden dolayı için dir, j > s olması durumunda ya h( ) 2 ya da dir fakat, interakt değildir. Şimdi için ve böylece dir... =. ( ) (41) 55

63 4.SERBEST İDEAL HALKALARININ SERBEST ÇARPIMI (39), (40) ve (41) in (34) te yerlerine yazılmasıyla, ve > olmak üzere ve (mod ), in bir bazı olduğundan (mod ) (42) elde edilir. Eğer her, için = 0 ise (41) den.. =0 (her q için ) ve ( ) nun sütunları sağ -bağımsız olduğundan. = 0 dır. Fakat ve sol -bağımsız olduğundan her, için = 0 dır. Böylece (40) dan =0 dır. Bu ise h (. )= olması ile çelişir. Bu durumda bazı, ler için 0 dır. Özel olarak = =1 alalım. Eğer (42) ye n için tümevarım hipotezi uygularsak h( -. ) < 1, h(. ) 1 olmak üzere elemanlarını elde ederiz. yerine = -.. ve yerine = -.. yazalım. Bu durumda önceki elde edilir. Fakat burada (39) da hepsi sıfır olmayan ( ) satırlarının sayısı bir tane daha azalır. K ve her bir lokal fir olduğundan =0 ve =1 için sonuç sağlanır. Böylece ispat biter. Şimdi bu lemmayı kullanarak verilen koşullar altında lokal firlerin serbest çarpımının bir lokal fir olduğunu gösterelim. 56

64 4.SERBEST İDEAL HALKALARININ SERBEST ÇARPIMI Teorem 4.2.2:, bir lokal fir, sol -modül olarak serbest olan genişletilmiş -halka ve genişletme modülü sağ -modül olarak serbest olmak üzere ( ) lokal firlerin bir ailesi olsun. O zaman üzerinde ların serbest çarpımı bir lokal firdir. İspat:, ların serbest çarpımı olsun. İlk olarak; nin bir tamlık bölgesi olduğunu gösterelim. ya eşit olan çarpanlarını dikkate almayarak her için olduğunu varsayabiliriz. Böylece 0 dır ve serbest olduğundan nın uzunluğu üzerinde tümevarımla tüm dizileri için 0 dır. Şimdi, 0, ç. =0 olduğunu kabul edelim. yi homojen bileşenlerine parçalayarak + ve + (, nin uzunlukları sırasıyla, ) olduğunu varsayalım. Öncelikle n >1 olsun. ( ), için bir sol K-baz ve de, etkileşimli olmayacak şekildeki homojen elemanlar olmak üzere b=. yazalım. O zaman.. =0 dır.,1 ile sonlanmayan tüm diziler olmak üzere bu durum nin ( ) direk bileşeni sağlanır. Her için. =0 dır. Böylece + üzerinde tümevarımdan =0 iken her için ya =0 veya =0 yani =0 dır. Buradan =1 ve olduğunu varsayabiliriz. Eğer önceki sonuç elde edilir ve ise, her için sağ -baz iken =. alabiliriz. Burada = (,,..., ), =(,,..., ) ve dir. Böylece. = 0 ve her q için =0 dır. bir tamlık bölgesi olduğundan ya =0 veya =0 dır. Dolayısıyla =0 dır. 57

65 4.SERBEST İDEAL HALKALARININ SERBEST ÇARPIMI nin lokal fir olduğunu göstermek için Teorem (3.1.12) nın (iii) koşulunu kullanalım. ların hepsi sıfır olmamak üzere de =0 (43) olsun. ve ları unimodüler olacak şekilde dönüştürelim. h(. ) mümkün olan en küçük değerine sahip olsun. h(. ) için uzunluklu olan tüm terimler arasından h( ) nin mümkün olan en küçük değeri olacak şekilde terimlerden birini alalım. Eğer bu dönüşümden sonra, bir için =0 ise Teorem(3.1.12) (iii) koşulu sağlanır. Her k için 0 olduğunu kabul edelim. ların hepsi sıfır olmadığından aynı dönüşüm uygulanmasıyla. ların hepsi sıfır olmayacaktır. Çünkü bir tamlık bölgesidir. Yani n > 0 dır. Şimdi (43) ü (mod ) de kongruans olarak yazalım. Lemma den maksimum uzunluklu ler m den daha az uzunluklu elemanları içeren bir kümeye unimodüler olacak şekilde dönüştürülebilir. Fakat bu, yapı ve sonuç ile çelişir. ların hepsi fir iken aşağıdaki teorem elde edilir. Teorem 4.2.3: bir local fir,, sol ve sağ K-modül olarak serbest olan genişletilmiş -halka ve nın genişletilmiş modülü da sağ ideal olmak üzere ( ) firlerin bir ailesi olsun. ların serbest çarpımı yine firdir. İspat: Teorem den P nin serbest çarpımı lokal firdir. iyi sıralı olmak üzere artan uzunluklu ve = = 58

66 4.SERBEST İDEAL HALKALARININ SERBEST ÇARPIMI alınırsa bazı I için dır., bazı, için formundadır ve, serbest K-modül olduğundan serbest modüldür., nin sağ ideali olsun. ( ) ( ) ( ) Sağdaki son terim nın alt modülü bir serbest modüldür. Buradan = ( ) bir serbest modülüdür. üzerinde tümevarım kullanarak nın -bazına sahip olduğunu farz edelim. Yani da kümesi sağ P-bağımsızdır öyle ki tarafından üretilen P nin sağ ideali yı içerir., için bir -bazı olsun., içeren bir sağ ideali üretir. Geriye sadece nün sağ P-bağımsız olduğunu göstermek kaldı. Eğer bu doğru değilse,, lerin hepsi sıfır olmamak üzere. +. =0 (44) dir. = h(. ), h(, ) olsun ve (44) ü ( ) de bir kongruans olarak tekrar yazalım. Homojen bileşenlerin eşitliğinden sadece. terimlerinin veya sadece. terimlerinin kaldığını kabul varsayabiliriz.. terimlerinin kalması nın bağımsızlığı ile çelişir. Bu yüzden. 0 ( ) kalır. Teorem den, da h( ) den daha az uzunluklu elemanları içeren bir kümeye unimodüler olacak şekilde dönüştürülebilir. Bu da kümesinin -bağımsız seçilmesiyle çelişir. O halde, içn bir sağ P-bazdır. 59

67 4.SERBEST İDEAL HALKALARININ SERBEST ÇARPIMI üzerinde tümevarımdan için bir P-baz elde ederiz. Bu ise nın serbest olduğunu gösterir. P serbest ideal halkasıdır. K bir cisim iken Teorem nin koşullarının çoğu sağlanır. Bu durumda aşağıdaki sonuç elde edilir. Sonuç 4.2.4: Cisim üzerinde lokal firlerin her ailesinin serbest çarpımı yine bir lokal firdir. K cisim iken nın genişletme modülü bir sağ ideal olmak üzere ( ) genişletilmiş K-halka olan firlerin bir ailesi ise ların serbest çarpımı bir firdir. Bir cisim firin özel bir hali olduğundan verilen bir cisim üzerindeki cisimlerin her ailesinin serbest çarpımının lokal fir olduğunu görebiliriz. (Cohn, Paul,1960) ve (Cohn, Paul,1963) de tüm sağ ideallerin serbest çarpımının serbest ve (verilen cisim üzerinde ) cisimlerin serbest çarpımının fir olduğu gösterildi. F, bir cisim olsun. A, F üzerinde X kümesi ile bir serbest birleşmeli cebir olsun. A, F üzerine F[ ] polinom halkasının bir ailesinin serbest çarpımı olarak inşa edilebilir. (x ) F[ ] fir ve F, bir ideal tarafından genişletildiğinden aşağıdaki sonuç elde edilir. Sonuç 4.2.5:, bir cisim olsun. cismi üzerinde bir kümesi tarafından üretilen serbest birleşmeli cebir bir firdir. 60

68 KAYNAKLAR AUSLANDER, M., On the dimension of modules and algebras III, Nagoya Math. (9) : CARTAN, H. AND EILENBERG, S Homological Algebra, Princeton Univ. Press. COHN, P. M., On the free product of associative rings. Math. Z. 71: COHN, P. M., Non-commutative unique factorization domains, Trans Am. Math. Soc. 109: COHN, P. M., On the free product of associative rings II. Math. Z. 73: COHN, P. M., On a generalization of the Euclidean algorithm, Proc. Cambridge Phil. Soc. 57: COHN, P. M., On the embedding of rings in skew fields, Proc. London Math. Soc.(3) 11: COHN, P. M., Free Ideal Rings. Proc. London, Math. COHN, P. M., Introduction to ring theory, Springer Undergraduate Mathematics series Berlin, Newyork: Springer Verby ÇALLIALP, F. ve TEKİN, Ü., Değişmeli Halkalar ve Modüller. Birsen Yayınevi, İstanbul FUJIWARA, T.,1955. Note on the isomorphism problem for free algebraic systems, Proc. Japan. Acad. 31: GOLDIE, A. W., The structure of prime rings under ascending chain conditions, Proc. London Math. Soc.(3) 11: KEATİNG, M. E., A First Course In Module Theory, Imperıal College Press. LEAVITT, W. G., Two word rings, Proc. Am. Math. Soc. 7 : MACLANE, S.,1963. Homology, Springer, Berlin.. 7 ZARISKI, O. ve SAMUEL, P., Commutative Algebra, Vol. I.Van Nostrand, Princeton. 61

69 ÖZGEÇMİŞ 1983 yılında Kahramanmaraş da doğdu. İlk, orta ve lise öğrenimimi Kahramanmaraş da tamamladı yılında başladığı Çukurova Üniversitesi, Fen Edebiyat Fakültesi, Matematik Bölümü nden 2007 yılında mezun oldu. Aynı yıl Eğitim Fakültesi, Orta Öğretim Alan Öğretmenliği Bölümü nde tezsiz yüksek lisansa başladı ve 2008 yılında tamamladı yılında Çukurova Üniversitesi, Fen Edebiyat Fakültesi, Matematik Bölümü nden yüksek lisansa başladı. Aynı yıl Milli Eğitim Bakanlığına bağlı bir lisede öğretmenliğe atandı. Bu kurumda halen görevine devam etmektedir. 62