Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

leng_algebra

.pdf
Скачиваний:
86
Добавлен:
09.06.2015
Размер:
21.62 Mб
Скачать

С. ЛЕНГ

АЛГЕБРА

Автор книги, видный американский математик, профессор Колумбийского университета С. Ленг, хорошо знаком советскому читателю по двум вышедшим ранее монографиям "Алгебраические числа" и "Введение в теорию дифференцируемых многообразий" (издательство "Мир", 1966 и 1967). В книге рассмотрены все основные разделы современной алгебры (группы, кольца, модули, теория полей, линейная и полилинейная алгебра, представления групп). Читатель найдет здесь также первоначальные сведения по гомологической алгебре и алгебраической геометрии.

Книга отражает изменения, происшедшие в алгебре за последние два десятилетия, и дает читателю возможность основательно познакомиться с областями алгебры, ставшими уже классическими. Язык категорий и функторов связывает воедино разрозненные ранее понятия и результаты.

Книга будет весьма полезной математикам различных специальностей, студентам, аспирантам и научным работникам. Она может служить основой специальных курсов по алгебре.

ОГЛАВЛЕНИЕ

 

От редактора перевода

5

Предисловие

7

Предварительные сведения

11

Литература

14

ЧАСТЬ ПЕРВАЯ

 

ГРУППЫ,КОЛЬЦА И МОДУЛИ

 

Глава I. Группы

 

§ 1. Моноиды

17

§ 2. Группы

21

§ 3. Циклические группы

25

§ 4. Нормальные подгруппы

27

§ 5. Действие группы на множестве

32

§ 6. Силовские подгруппы

36

§ 7. Категории и функторы

39

§ 8. Свободные группы

47

§ 9. Прямые суммы и свободные абелевы группы

55

§ 10. Конечно порожденные абелевы группы

61

§ 11. Дуальная группа

66

Упражнения

69

Глава II. Кольца

 

§ 1. Кольца и гомоморфизмы

73

§ 2. Коммутативные кольца

80

§ 3. Локализация

85

§ 4. Кольца главных идеалов

89

Упражнения

92

Глава III. Модули

 

§ 1. Основные определения

93

§ 2. Группа гомоморфизмов

95

§ 3. Прямые произведения и суммы модулей

98

§ 4. Свободные модули

103

§ 5. Векторные пространства

105

§ 6. Дуальное пространство

108

Упражнения

111

Глава IV. Гомологии

 

§ 1. Комплексы

114

§ 2. Гомологическая последовательность

116

§ 3. Эйлерова характеристика

118

§ 4. Теорема Жордана — Гёльдера

122

Упражнения

126

Глава V. Многочлены

 

§ 1. Свободные алгебры

127

§ 2. Определение многочленов

131

§ 3. Элементарные свойства многочленов

136

§ 4. Алгоритм Евклида

141

§ 5. Простейшие дроби

145

§ 6. Однозначность разложения на простые множители многочленов от

148

нескольких переменных

 

§ 7. Критерии неприводимости

151

§ 8. Производная и кратные корни

153

§ 9. Симметрические многочлены

155

§ 10. Результант

158

Упражнения

162

Глава VI. Нётеровы кольца и модули

 

§ 1. Основные критерии

166

§ 2. Теорема Гильберта

169

§ 3. Степенные ряды

170

§ 4. Ассоциированные простые идеалы

172

§ 5. Примарное разложение

177

Упражнения

181

ЧАСТЬ ВТОРАЯ

 

ТЕОРИЯ ПОЛЕЙ

 

Глава VII. Алгебраические расширения

 

§ 1. Конечные и алгебраические расширения

185

§ 2. Алгебраическое замыкание

191

§ 3. Поля разложения и нормальные расширения

198

§ 4. Сепарабельные расширения

202

§ 5. Конечные поля

208

§ 6. Примитивные элементы

211

§ 7. Чисто несепарабельные расширения

213

Упражнения.

217

Глава VIII. Теория Галуа

 

§ 1. Расширения Галуа

219

§ 2. Примеры и приложения

227

§ 3. Корни из единицы

232

§ 4. Линейная независимость характеров

237

§ 5. Норма и след

239

§ 6. Циклические расширения

243

§ 7. Разрешимые и радикальные расширения

246

§ 8. Теория Куммера

248

§ 9. Уравнение Xn-a=0

252

§ 10. Когомологии Галуа

255

§ 11. Алгебраическая независимость гомоморфизмов

256

§ 12. Теорема о нормальном базисе

260

Упражнения

260

Глава IX. Расширения колец

 

§ 1. Целые расширения колец

268

§ 2. Целые расширения Галуа

275

§ 3. Продолжение гомоморфизмов

282

Упражнения

284

Глава X. Трансцендентные расширения

 

§ 1. Базисы трансцендентности

286

§ 2. Теорема Гильберта о нулях

288

§ 3. Алгебраические множества

290

§ 4. Теорема Нётера о нормализации

294

§ 5. Линейно свободные расширения

295

§ 6. Сепарабельные расширения

298

§ 7. Дифференцирования

301

Упражнения

305

Глава XI. Вещественные поля

 

§ 1. Упорядоченные поля

307

§ 2. Вещественные поля

309

§ 3. Вещественные нули и гомоморфизмы

316

Упражнения

321

Глава XII. Абсолютные значения

 

§ 1. Определения, зависимость и независимость

322

§ 2. Пополнения

325

§ 3. Конечные расширения

332

§ 4. Нормирования

336

§ 5. Пополнения и нормирования

345

§ 6. Дискретные нормирования

346

§ 7. Нули многочленов в полных полях

350

Упражнения

353

ЧАСТЬ ТРЕТЬЯ

 

ЛИНЕЙНАЯ АЛГЕБРА И ПРЕДСТАВЛЕНИЯ

 

Глава XIII. Матрицы и линейные отображения

 

§ 1. Матрицы

361

§ 2. Ранг матрицы

363

§ 3. Матрицы и линейные отображения

364

§ 4. Определители

368

§ 5. Двойственность

378

§ 6. Матрицы и билинейные формы

383

§ 7. Полуторалинейная двойственность

388

Упражнения

393

Глава XIV. Структура билинейных форм

 

§ 1. Предварительные сведения, ортогональные суммы

396

§ 2. Квадратичные отображения

399

§ 3. Симметрические формы, ортогональные базисы

400

§ 4. Гиперболические пространства

402

§ 5. Теорема Витта

403

§ 6. Группа Витта

403

§ 7. Симметрические формы над упорядоченными полями.

408

§ 8. Алгебра Клиффорда

411

§ 9. Знакопеременные формы

415

§ 10. Пфаффиан

417

§ 11. Эрмитовы формы

419

§ 12. Спектральная теорема (эрмитов случай)

421

§ 13. Спектральная теорема (симметрический случай)

423

Упражнения

425

Глава XV. Представление одного эндоморфизма

 

§ 1. Представления

429

§ 2. Модули над кольцами главных идеалов

432

§ 3. Разложение над одним эндоморфизмом

442

§ 4. Характеристический многочлен

446

Упражнения

452

Глава XVI. Полилинейные произведения

 

§ 1. Тензорное произведение

456

§ 2. Основные свойства

461

§ 3. Расширение основного кольца

466

§ 4. Тензорное произведение алгебр

468

§ 5. Тензорная алгебра модуля

470

§ 6. Знакопеременные произведения

 

473

§ 7. Симметрические произведения

 

477

§ 8. Кольцо Эйлера — Гротендика

 

478

§ 9. Некоторые функториальные изоморфизмы

481

Упражнения

 

486

Глава XVII. Полупростота

 

 

§ 1. Матрицы и линейные отображения над некоммутативными кольцами

488

§ 2. Условия, определяющие полупростоту

 

491

§ 3. Теорема плотности

 

493

§ 4. Полупростые кольца

 

496

§ 5. Простые кольца

 

498

§ 6. Сбалансированные модули

 

501

Упражнения

 

502

Глава XVIII. Представления конечных групп

 

§ 1. Полупростота групповой алгебры

 

504

§ 2. Характеры

 

506

§ 3. Одномерные представления

 

511

§ 4. Пространство функций классов

 

512

§ 5. Соотношения ортогональности

 

516

§ 6. Индуцированные характеры

 

520

§ 7. Индуцированные представления

 

523

§ 8. Положительное разложение регулярного характера.

528

§ 9. Сверхразрешимые группы

 

530

§ 10. Теорема Брауэра

 

533

§ 11. Поле определения представления

 

539

Упражнения

 

541

Добавление. Трансцендентность e и π

 

546

Указатель

 

553

УКАЗАТЕЛЬ

 

Абсолютное значение 322

р-адические числа 348

 

— — р-адическое 323

— — целые 348

 

— — неархимедово 322

р-адическое разложение 348

 

— — тривиальное 322

— — многочлена 148

 

Абсолютные значения зависимые 322

Алгебра 127

 

— — независимые 322

— внешняя 474

 

Абстрактная чепуха 126

— групповая 130

 

Автоморфизм 23, 40

— знакопеременная 474

 

— гильбертов 428

— Клиффорда 411

 

— пары 381

— конечно порожденная 127

 

— формы 389

— Ли 393

 

— многочленов 132

 

— одночлена 155

— моноидная 130

 

Вещественное замыкание поля 310

— некоммутативных многочленов

Взаимно простые элементы 91

471

 

Вложение 24

— свободная 127

 

— колец 78

— симметрическая 477

 

— полей 191

— тензорная 470

 

Внешнее произведение 474

Алгебраическая независимость

Внешняя алгебра 474

133,138

 

Встречается 138

Алгебраически зависимые

 

Высота рационального числа 165

гомоморфизмы 256

 

Гильбертово пространство 428

— независимые гомоморфизмы 259

Гиперболическая пара 402, 415

— — множества 297

 

— плоскость 402, 415

Алгебраический элемент 185

 

Гиперболическое пространство 402

Алгебраическое замыкание поля 197

415

Алгоритм Евклида 141

 

— — нулевое 415

Аннулятор 174

 

— расширение 406

Антимодуль 388

 

Гипотеза Шенуэла 552

Аппроксимационная

теорема

Гомология 116

Артина—Уэплза 324

 

Гомоморфизм главный 174

Ассоциативность 17

 

— группы 22

Ассоциированный (об идеале) 290

— канонический 51

Базис группы 58

 

— кольцевой 76

— дуальный 109

 

— локально нильпотентный 174

Базис модуля 103

 

Гомоморфизм модулей 94

— ортогональный 397

 

— моноидов 22

— ортонормальный 409, 419

 

— нулевой 94

— трансцендентности 287

 

— целый 272

— — сепарирующий 298

 

G-гомоморфизм 479

Башня абелева 31

 

Граница 116

— нормальная 31

 

Группа 21

— подгрупп 31

 

— абелева 18

— полей 187

 

— — конечно порожденная 61

— циклическая 31

 

— — свободная 57

Бесконечно большой 308

 

— алгебраическая 393

— малый 308

 

— без кручения 65

Бесконечный в точке элемент 339

— вещественная унитарная 382

Блок 431

 

— Витта 407

Вектор Витта 264

 

— Витта — Гротендика 408

Векторное пространство 105

 

— Галуа 217, 219

— — конечномерное 106

 

— — многочлена 227

Вес многочлена 155

 

— гомологии 116

Гротендика 58

дуальная 66

единиц кольца 73

знакопеременная 392

знакопеременной формы 392

значений 337

изотропии 35

инерции 280

кватернионная унитарная 392

когомологий группы 255

комплексная унитарная 392

конечно порожденная 49

обратимых элементов кольца 73

определенная образующими и соотношениями 52

Группа ортогональная 392

периодическая 70

проконечная 264

простая 124

разложения 277

разрешимая 32

сверхразрешимая 530

свободная 47

— от кручения 65

— с n образующими 51

симметрическая 70

симплектическая 392

специальная 393

типа ( pr1 ,..., prs ) 62

унитарная 392

циклическая 25

—Эйлера — Гротендика 121

р-элементарная 534 р-группа 36 Групповой объект 44 Двойственность 378 Действие 32, 41 Действует 504

тривиально 505 Делит 90 Делитель нуля 79 Дзета-функция 544

Диаграмма 11

коммутативная 12 Дискриминант 157 Дистрибутивность 73 Дифференцирование 301

поля над подполем 302

тривиальное 302

Длина замкнутого комплекса 114

модуля 125, 491

фильтрации 125 Доминируется 549 Дуальное пространство 108 Единица 73

левая 21

правая 21

Единичный элемент 17 Жорданова каноническая форма 445 Закон взаимности Фробениуса 521

композиции 17

сокращения 59

Замкнутое подмножество спектра 292 Замкнутость относительно закона

композиции 20 Знак перестановки 70

Знакопеременная алгебра 474 Знакопеременное произведение 475 Знаменатель 549 Идеал 75

ассоциированный с модулем 175

главный 75

двусторонний 75

левый 75

максимальный 80

однородный 475

правый 75

простой 80

— изолированный 178, 496

соответствующий примарному подмодулю 177

Идеалы изоморфные 496 Идемпотентный элемент 498 Изометрия 399

Изоморфизм 11, 22, 40

— факториальное 89

Инвариант 443

— частных 85

Инвариант матрицы 443

— Эйлера — Гротендика 478

— модуля 439

— G-градуированное 470

— пары 443

Коммутативность 18

— подмодуля 441

Комплекс ацикличный 120

— полиномиальный 443

— замкнутый 114

Индекс подгруппы 24

— открытый 114

Индуцированная функция 521

Комплексификация 424

Категория 39

Композит 187

— абелева 122

Композиция отображений 11

— аддитивная 121

Компоненты матрицы 361

Квадратичный символ 236

— — диагональные 362

Кватернионы 394

Конечный в точке элемент 339

Китайская теорема об остатках 82

Копроизведение 46

Класс вычетов по модулю 78

Корень из единицы 145, 232

— сопряженных элементов 512

— — — первообразный 145, 232

р-класс 535

— — — примитивный 145, 232

Когомологии Галуа 255

— многочлена 142

Кограница 255

— — кратный 153

Кольцо 73

— простой 204

— артиново 502

Коцикл 255

— главных идеалов 75

Коэффициент линейной комбинации

— Гротендика 480

100

— классов вычетов 78

— матрицы 361

— коммутативное 74

— многочлена 132

— конечно порожденное 77

— Фурье 519

— локальное 88

Коядро 122

— многочленов 132

Кратность 491, 509

— нётерово 168

— корня 153

— нормирования 308, 338

Критерий Маклейна 300

— — определенное упорядочением

— Эйзенштейна 151

309

2-кручение 399

— отношений 85

Лежит над 274, 342

— полупростое 496

Лемма Гаусса 149

— простое 85, 497

— Накаямы 273

— с делением 73

— о бабочке 122

— целое 270

— Цассенхауза 122

— целозамкнутое 272

— Цорна 13

— целостное 79

— Шура 490

— целостности 79

Линейная комбинация 99

— целых чисел по модулю 81

— независимость 100

Линейно независимые функции 237 Локальная норма 335

степень 333

униформизация 355 Локальный параметр 347

след 335

Максимальное архимедово 308 Максимальный элемент 13 Матрица 361

ассоциированная с линейным отображением 368

— с формой 384

накопеременная стандартная 416

квадратная 362

кососимметрическая 386

нильпотентная 445

обратная 375

симметрическая 386

транспонированная 362

эрмитова 391

Многообразие 292 Многочлен 131

аддитивный 257

круговой 235

Многочлен минимальный 442

однородный 140

от нескольких переменных 140

редуцированный 144

сепарабельный 204

симметрический 155

— элементарный 155

характеристический 446 Множество алгебраическое 289

индексов 12

индуктивно упорядоченное 13

линейно упорядоченное 13

направленное 71

А-неприводимое 291

образующих 23

совершенно упорядоченное 13

упорядоченное 13

частично упорядоченное 13

G-множество 33 Модуль 93

без кручения 433

бесконечный циклический 433

главный 100, 430

градуированный 115

дуальный 379

индуцированный 523

инъективный 113

конечно порожденный 100

конечного типа 100

конечной длины 125

левый 93

не имеющий 2-кручения 399

нётеров 166

образующий 501

однозначно делимый на 2 400

периодический 433

полупростой 493

правый 93

проективный 112

сбалансированный 501

свободный 103

типа ( pr1 ,..., prs ) 435

точный 268, 495

циклический 435

G-модуль 478, 505 (G, k) -модуль 478

Моноид 17

абелев 18

коммутативный 18 Мономорфизм 11 Морфизм 39

градуированный 115

комплексов 114

G-множеств 34 Мультипликативно независимые

элементы 262 Наибольший общий делитель 90 Наименьшее общее кратное 91

Независимые некоммутативные переменные 472

— переменные 136

— линейного отображения 377

— элементы модуля 436

Орбита 35

Неподвижное поле группы 219

Ортогонализация Грама — Шмидта

Неприводимый элемент кольца 89

411

Неравенство треугольника 410, 420

Ортогональная сумма 397

— Шварца 410, 420

Ортогональный 68

Несепарабельная степень 206

Открытое подмножество спектра 292

Нильпотентный элемент 173

Отмеченный класс 189, 270

Нильрадикал 173

Относительный инвариант 262

Н.о.д 90

Отношение Эрбрана 71

Н.о.к. 91

Отображение антилинейное 388

Норма 239, 327

— биективное 11

— эндоморфизма 427

— билинейное 68, 110

Нормализатор 28

— — ассоциированное с

Нормирование 322, 337

квадратичным 400

— дискретное 345, 346

— индуцирования 521

— тривиальное 337

— инъективное 11

Нулевой элемент 17

— каноническое 28, 130

Нуль многочлена 142

— квадратичное 399

— множества многочленов 289

— — однородное 400

— порядка r 347

— линейное 94

Нуль-пространство 405

— — ассоциированное с

Область 79

квадратичным 400

— целостности 79

— — метрическое 399

Оболочка комплексная 424

— n-линейное 369

Образ 11

— r-линейное каноническое 473

Образующая 23, 48, 100

— ограничения 520

— группы 26

— полилинейное 369

— идеала 76

— — знакопеременное 369

— кольцевая 77

— полулинейное 388

— свободная 51

— редукции 466

Образующие и соотношения 52

— самосопряженное 421

Обратный предел 71

— симметрическое 423

— элемент 21

— сопряженное 381

— — левый 21

— — относительно формы 421

G-объект 41

— сюръективное 11

Ограничение отображения 11

— Эйлера—Пуанкаре 118

Однородный элемент степени 470

— эрмитово 421

Одночлен 138

Отрицательный элемент 307

— примитивный 131

Перестановка 22

Одночлены некоммутативные 472

Период 26, 435

Определитель 370

— бесконечный 26

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]