§E9.23入射分解

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加群の射影分解は、射を持ち上げることができる加群からなる複体であって、添加射を付けた列が完全となるものである。この定義はアーベル圏でも書くことができ、双対的には、モノ射に沿って射を延長することができる入射対象による分解を定義することができる。各対象の分解の存在には十分な射影対象または十分な入射対象が必要である。分解の間の射は、始域が射影分解または終域が入射分解であれば、ホモトピーを除いて一意に定まる。本記事では、入射分解と射影分解を、対象と射および短完全列を複体へ移すための構成として調べる。

1 入射対象と射影対象

定義 1.1. アーベル圏A\mathcal Aの対象IIが入射的 (injective) であるとは、任意のモノ射i:A→Bi:A\to Bと射f:A→If:A\to Iに対し、gi=fgi=fを満たす射g:B→Ig:B\to Iが存在することをいう。対象PPが射影的 (projective) であるとは、任意のエピ射p:B→Cp:B\to Cと射f:P→Cf:P\to Cに対し、pg=fpg=fを満たす射g:P→Bg:P\to Bが存在することをいう。

すべての対象が入射対象へのモノ射をもつとき、A\mathcal Aは十分な入射対象 (enough injectives) をもつという。すべての対象が射影対象からのエピ射をもつとき、十分な射影対象 (enough projectives) をもつという。

注意 1.2.§E9.8 命題 1.2と§E9.19 命題 2.2により、A\mathcal Aの射影対象はAop\mathcal A^{\mathrm{op}}の入射対象である。十分な射影対象をもつという条件も、反対圏が十分な入射対象をもつという条件と同値である。

命題 1.3. アーベル圏A\mathcal Aの対象IIについて、次の条件は同値である。

  1. IIは入射的である。
  2. Hom⁡A(−,I):Aop→Ab\operatorname{Hom}_{\mathcal A}(-,I):\mathcal A^{\mathrm{op}}\to\mathbf{Ab}は完全である。
  3. 任意のモノ射iiに対しHom⁡(i,I)\operatorname{Hom}(i,I)は全射である。

双対に、PPが射影的であるための必要十分条件は、Hom⁡A(P,−)\operatorname{Hom}_{\mathcal A}(P,-)が完全であることである。

証明.条件 (a)と条件 (c)は同じ延長条件である。§E9.19 命題 8.3により、短完全列0→A→iB→C→00\to A\xrightarrow{i}B\to C\to0に反変 Hom を当てた列は左端からHom⁡(B,I)\operatorname{Hom}(B,I)まで完全であり、残る条件がHom⁡(i,I)\operatorname{Hom}(i,I)の全射性である。任意のモノ射は、その余核を添えて短完全列にすることができるので、§E9.19 命題 4.3により条件 (b)と条件 (c)は同値である。反対圏に適用すると射影側を得る。▨

例 1.4. 環RRの左加群PPに対し、Hom⁡R(P,−)\operatorname{Hom}_R(P,-)は左完全であり、完全であるための必要十分条件はPPが射影加群であることである。左加群NNに対する−⊗RN-\otimes_R Nは§E6.12 命題 19.1により右完全である。

−⊗ZZ/2Z-\otimes_{\Z}\Z/2\Zは単射2:Z→Z2:\Z\to\Zを零射Z/2Z→Z/2Z\Z/2\Z\to\Z/2\Zに送るので左完全でない。またn≥2n\ge2に対し、Hom⁡Z(Z/nZ,−)\operatorname{Hom}_{\Z}(\Z/n\Z,-)は商写像Z→Z/nZ\Z\to\Z/n\Zを全射に送らない。始域の Hom は零であり、終域の Hom は恒等射を含むからである。

環準同型R→SR\to Sによる係数の制限S-Mod→R-ModS\text{-}\mathbf{Mod}\to R\text{-}\mathbf{Mod}と忘却関手R-Mod→AbR\text{-}\mathbf{Mod}\to\mathbf{Ab}は完全である。核と余核が台のアーベル群で計算されることによる(§E9.19 命題 2.3)。

例 1.5.R-ModR\text{-}\mathbf{Mod}のモノ射とエピ射は単射と全射であるので、入射対象と射影対象の定義は入射加群と射影加群の定義に一致する。§E6.16 定理 5.4と§E6.14 系 1.2により、この圏は十分な入射対象と十分な射影対象をもつ。

Ab\mathbf{Ab}の対象Q\QとQ/Z\Q/\Zは可除なので、§E6.16 命題 3.4により入射的である。Z\Zは入射的でない。実際、2Z→Z2\Z\to\Z、2m↦m2m\mapsto mはZ→Z\Z\to\Zへ延長することができない。Abop\mathbf{Ab}^{\mathrm{op}}はAb\mathbf{Ab}の十分な射影対象によって十分な入射対象をもつ。

命題 1.6. アーベル圏A\mathcal Aで、VV-小な集合JJによって添字づけた入射対象の族(Ij)(I_j)が直積をもつならば、その直積は入射的である。双対に、射影対象のVV-小な族が余積をもつならば、その余積は射影的である。とくに有限個の入射対象の双積は入射的である。

証明. モノ射i:A→Bi:A\to Bと射f:A→∏jIjf:A\to\prod_j I_jをとる。各射影pjp_jに対し、gji=pjfg_ji=p_jfを満たすgj:B→Ijg_j:B\to I_jを選ぶ。選択する集合はHom⁡(B,Ij)\operatorname{Hom}(B,I_j)の空でない部分集合であり、添字JJも各 Hom もVV-小である。直積の普遍性からpjg=gjp_jg=g_jを満たすg:B→∏jIjg:B\to\prod_jI_jが一意に定まり、その一意性からgi=fgi=fである。空の積は零対象であり、同じ普遍性が適用される。反対圏で余積の主張を得る。▨

命題 1.7. アーベル圏の間の随伴L:B⇄A:GL:\mathcal B\rightleftarrows\mathcal A:G、L⊣GL\dashv Gが与えられているとする。このとき、LLがモノ射を保つならばGGは入射対象を保つ。双対に、GGがエピ射を保つならばLLは射影対象を保つ。LLがモノ射を保つことは、LLが完全であるための必要十分条件である。

証明. 入射対象I∈AI\in\mathcal Aとモノ射i:B→Ci:B\to Cをとる。随伴の第一変数に関する自然性により、Hom⁡B(i,GI)\operatorname{Hom}_{\mathcal B}(i,G I)はHom⁡A(Li,I)\operatorname{Hom}_{\mathcal A}(Li,I)と同一視される。後者はLiLiのモノ性とIIの入射性から全射である。命題 1.3によりGIGIは入射的である。反対圏で射影側を得る。LLは§E9.19 命題 8.4により右完全なので、モノ射を保つことと完全性との同値は§E9.19 命題 8.2による。▨

例 1.8.

  1. 忘却関手U:R-Mod→AbU:R\text{-}\mathbf{Mod}\to\mathbf{Ab}の右随伴はD↦Hom⁡Z(R,D)D\mapsto\operatorname{Hom}_{\Z}(R,D)である。左作用を(rh)(s)=h(sr)(r h)(s)=h(sr)とする。随伴の対応はϕ:UM→D\phi:UM\to Dをϕ^(m)(r)=ϕ(rm)\widehat\phi(m)(r)=\phi(rm)に送り、逆はr=1r=1における評価である。対応は両変数の射との合成を保つ。UUは完全なので、入射アーベル群DDに対しHom⁡Z(R,D)\operatorname{Hom}_{\Z}(R,D)は入射左RR加群である。
  2. 群GGの部分群HHに対し、制限Res⁡HG\operatorname{Res}^G_Hは余誘導Coind⁡HG\operatorname{Coind}^G_Hの左随伴である(§E7.36 命題 2.2)。制限は台のアーベル群を変えず完全であるから、余誘導は入射加群を保つ。

いずれも命題 1.7の適用である。

2 分解の存在

定義 2.1. アーベル圏A\mathcal Aの対象MMの射影分解 (projective resolution) とは、負の次数で零である鎖複体PPと射ε:P0→M\varepsilon:P_0\to Mであって、

⋯⟶P1⟶P0→εM⟶0\cdots\longrightarrow P_1\longrightarrow P_0\xrightarrow{\varepsilon}M\longrightarrow0

が完全であり、各PnP_nが射影的であるものをいう。射影性を要求しないものをMMの分解 (resolution) という。

双対に、負の次数で零である余鎖複体IIと射η:M→I0\eta:M\to I^0であって、0→M→ηI0→I1→⋯0\to M\xrightarrow{\eta}I^0\to I^1\to\cdotsが完全であり、各InI^nが入射的であるものを入射分解 (injective resolution) という。入射性を要求しないものもMMの分解という。ε\varepsilonとη\etaを添加射 (augmentation) という。

射f:M→Nf:M\to Nの上の分解の射 (morphism of resolutions) とは、添加射と可換な鎖写像または余鎖写像である。鎖の分解の間ではεNφ0=fεM\varepsilon_N\varphi_0=f\varepsilon_Mを満たす鎖写像φ\varphiであり、余鎖の分解の間ではφ0ηM=ηNf\varphi^0\eta_M=\eta_Nfを満たす余鎖写像φ\varphiである。

命題 2.2. 分解P→εMP\xrightarrow{\varepsilon}Mの添加射は同型H0(P)≅MH_0(P)\cong Mを誘導し、n≠0n\ne0ではHn(P)=0H_n(P)=0である。双対に、M→ηIM\xrightarrow{\eta}IではM≅H0(I)M\cong H^0(I)であり、n≠0n\ne0ではHn(I)=0H^n(I)=0である。

証明. 完全性からim⁡d1=ker⁡ε\operatorname{im}d_1=\ker\varepsilonであり、ε\varepsilonはエピ射である。像と余像の同型によりH0(P)=coker⁡d1≅MH_0(P)=\operatorname{coker}d_1\cong Mを得る。正の次数では像と核が一致し、負の次数では複体が零である。反対圏における鎖複体はA\mathcal Aの余鎖複体となるので、同じ主張が入射側を与える。▨

定理 2.3.

  1. 十分な射影対象をもつアーベル圏の各対象は射影分解をもつ。
  2. 十分な入射対象をもつアーベル圏の各対象は入射分解をもつ。

証明.主張 (1)を示す。K−1=MK_{-1}=Mとおき、各n≥0n\ge0で射影対象からのエピ射qn:Pn→Kn−1q_n:P_n\to K_{n-1}とその核kn:Kn→Pnk_n:K_n\to P_nをとる。ε=q0\varepsilon=q_0、dn=kn−1qnd_n=k_{n-1}q_nと定める。qnkn=0q_nk_n=0なのでdndn+1=0d_nd_{n+1}=0である。qn+1q_{n+1}はエピ射なのでim⁡dn+1=im⁡kn\operatorname{im}d_{n+1}=\operatorname{im}k_nであり、kn−1k_{n-1}はモノ射なのでker⁡dn=ker⁡qn=im⁡kn\ker d_n=\ker q_n=\operatorname{im}k_nである。添加射においても同じ等式が成り立つ。

各段の選択は直前の核に依存する。対象と射の有限組はVVの元であり、各段の候補は空でない。§E1.21 系 4.3をこの逐次構成に適用すると、候補全体がVV-小でなくても可算列を得る。N≥0∈V\N\in Vと§E9.1 命題 2.3により分解を表す列もVVの元である。以上は対象MMを一つ固定したときの分解の存在の証明である。主張 (2)を示す。反対圏に適用すると入射分解の存在を得る。▨

例 2.4. 有限アーベル群の充満部分圏FAb⊂Ab\mathbf{FAb}\subset\mathbf{Ab}は、零対象、有限双積、核、余核について閉じているのでアーベル圏である(§E9.19 命題 7.1)。しかし、非零の入射対象も射影対象ももたない。

非零有限アーベル群IIの最大単因子をe≥2e\ge2とする。§E6.53 定理 16.2によりeI=0eI=0であり、位数eeの元xxがある。1↦x1\mapsto xで定まる射Z/eZ→I\Z/e\Z\to Iがモノ射Z/eZ→Z/e2Z\Z/e\Z\to\Z/e^2\Z、1↦e1\mapsto eに沿って射g:Z/e2Z→Ig:\Z/e^2\Z\to Iに延長すれば、x=g(e)=eg(1)=0x=g(e)=e g(1)=0となり、xxの位数に反する。

また最大単因子への全射I→Z/eZI\to\Z/e\ZがZ/e2Z→Z/eZ\Z/e^2\Z\to\Z/e\Zに沿って射g:I→Z/e2Zg:I\to\Z/e^2\Zに持ち上がれば、ggの像はeeで零化される部分群eZ/e2Ze\Z/e^2\Zに入る。その部分群の商写像による像は零なので、元の全射が零となる。したがってIIは射影的でもない。

命題 2.5. アーベル圏A\mathcal Aに余核の選択、関手E:A→AE:\mathcal A\to\mathcal A、自然モノ射u:id⇒Eu:\mathrm{id}\Rightarrow Eが与えられ、すべてのE(A)E(A)が入射的であるとする。このとき、Q0=idQ^0=\mathrm{id}とし、

In(A)=E(Qn(A)),Qn+1(A)=coker⁡uQn(A)I^n(A)=E(Q^n(A)),\qquad Q^{n+1}(A)=\operatorname{coker}u_{Q^n(A)}

とおく。余核射をqAn:In(A)→Qn+1(A)q^n_A:I^n(A)\to Q^{n+1}(A)とし、dAn=uQn+1(A)qAnd^n_A=u_{Q^{n+1}(A)}q^n_Aと定めると、A→I(A)A\to I(A)は入射分解である。余核の普遍性によるQn(f)Q^n(f)とIn(f)=E(Qn(f))I^n(f)=E(Q^n(f))は分解の射をなし、恒等射と合成を保つ。

証明.QnQ^nが関手なら、uuの自然性からE(Qn(f))uQn(A)=uQn(B)Qn(f)E(Q^n(f))u_{Q^n(A)}=u_{Q^n(B)}Q^n(f)である。余核の普遍性により一意なQn+1(f)Q^{n+1}(f)を得る。その一意性を恒等射と合成に適用するとQn+1Q^{n+1}は関手となり、qnq^nも自然である。帰納法によりすべての次数で射への対応が定まる。

qn+1uQn+1=0q^{n+1}u_{Q^{n+1}}=0なのでdn+1dn=0d^{n+1}d^n=0である。qn−1q^{n-1}のエピ性とuQn+1u_{Q^{n+1}}のモノ性により

im⁡dn−1=im⁡uQn=ker⁡qn=ker⁡dn.\operatorname{im}d^{n-1}=\operatorname{im}u_{Q^n}=\ker q^n=\ker d^n.

零次ではuAu_AがqA0q^0_Aの核である。微分との可換性と添加射との可換性はu,qnu,q^nの自然性による。構成は指定された余核と式だけを用い、EEの加法性を必要としない。▨

例 2.6. 環RRの左加群MMに対し、

JM=Hom⁡Z(M,Q/Z),DM=(Q/Z)JM,E(M)=Hom⁡Z(R,DM)J_M=\operatorname{Hom}_{\Z}(M,\Q/\Z),\quad D_M=(\Q/\Z)^{J_M},\quad E(M)=\operatorname{Hom}_{\Z}(R,D_M)

とおき、ιM(m)(r)=(χ(rm))χ∈JM\iota_M(m)(r)=(\chi(rm))_{\chi\in J_M}と定める。ここでE(M)E(M)の左作用は(rh)(s)=h(sr)(rh)(s)=h(sr)であり、この式からιM\iota_MはRR線形である。指標は非零元を分離するので(§E6.16 命題 4.3 (1))、r=1r=1で評価するとιM\iota_Mの単射性を得る。DMD_Mは命題 1.6により入射的であり、例 1.8 (1)によりE(M)E(M)も入射的である。

射f:M→Nf:M\to Nに対しD(f)((xχ)χ)=(xψf)ψ∈JND(f)((x_\chi)_\chi)=(x_{\psi f})_{\psi\in J_N}とする。前合成の結合律によりDDは関手であり、E(f)=Hom⁡Z(R,D(f))E(f)=\operatorname{Hom}_{\Z}(R,D(f))はRR線形である。式に代入するとE(f)ιM=ιNfE(f)\iota_M=\iota_Nfを得る。商加群による余核の選択と命題 2.5により、入射分解とその射を得る関手的な規則を定める。各集合と加群はVVの閉包性によりVVの元である。

3 比較定理

定理 3.1. アーベル圏A\mathcal Aの射f:M→Nf:M\to Nについて、次が成り立つ。

  1. P→MP\to Mが射影分解、Q→NQ\to Nが分解ならば、ffの上の分解の射P→QP\to Qが存在する。ffの上の二つの分解の射は鎖ホモトピックである。
  2. M→JM\to Jが分解、N→IN\to Iが入射分解ならば、ffの上の分解の射J→IJ\to Iが存在する。ffの上の二つの分解の射は余鎖ホモトピックである。

証明.主張 (1)を示す。P−1=MP_{-1}=M、Q−1=NQ_{-1}=N、d0P=εPd_0^P=\varepsilon_P、d0Q=εQd_0^Q=\varepsilon_Q、φ−1=f\varphi_{-1}=fとおく。P0P_0の射影性によりfεPf\varepsilon_PをεQ\varepsilon_Qに沿って持ち上げ、φ0\varphi_0を得る。n≥1n\ge1とし、それまでの成分が鎖写像の等式を満たすとする。dn−1Qφn−1dnP=φn−2dn−1PdnP=0d_{n-1}^Q\varphi_{n-1}d_n^P=\varphi_{n-2}d_{n-1}^Pd_n^P=0なので、φn−1dnP\varphi_{n-1}d_n^Pは核ker⁡dn−1Q\ker d_{n-1}^Qを通る。完全性からQn→ker⁡dn−1QQ_n\to\ker d_{n-1}^Qはエピ射である。PnP_nの射影性によって核への射を持ち上げると、必要な成分φn\varphi_nを得る。

二つの射の差をθ=φ−ψ\theta=\varphi-\psiとし、θ−1=0\theta_{-1}=0、h−1=0h_{-1}=0とおく。n=0n=0ではd0Qθ0=0d_0^Q\theta_0=0である。一般に、前の次数で

θn−1=dnQhn−1+hn−2dn−1P\theta_{n-1}=d_n^Qh_{n-1}+h_{n-2}d_{n-1}^P

が成り立つならば、鎖写像の等式から

dnQ(θn−hn−1dnP)=θn−1dnP−dnQhn−1dnP=0.d_n^Q(\theta_n-h_{n-1}d_n^P)= \theta_{n-1}d_n^P-d_n^Qh_{n-1}d_n^P=0.

したがってθn−hn−1dnP\theta_n-h_{n-1}d_n^Pはker⁡dnQ\ker d_n^Qを通る。エピ射Qn+1→ker⁡dnQQ_{n+1}\to\ker d_n^Qに沿う持ち上げhnh_nをとると、θn=dn+1Qhn+hn−1dnP\theta_n=d_{n+1}^Qh_n+h_{n-1}d_n^Pを得る。得られた射の族が鎖ホモトピーである。可算個の持ち上げには§E1.21 系 4.3を用いる。

主張 (2)を示す。Aop\mathcal A^{\mathrm{op}}では余鎖の分解が鎖の分解となり、終域の入射性が始域の射影性になる。射fop:N→Mf^{\mathrm{op}}:N\to Mに主張 (1)を適用すると主張 (2)を得る。▨

系 3.2. 同じ対象の二つの射影分解の間には恒等射の上の射が両向きに存在する。この二つの射は互いに鎖ホモトピー逆である。同じ対象の二つの入射分解の間には恒等射の上の射が両向きに存在する。この二つの射は互いに余鎖ホモトピー逆である。

証明.定理 3.1により恒等射を両向きに持ち上げる。各合成と分解の恒等射は同じ対象の恒等射の上にあるので、比較定理の一意性によりホモトピックである。▨

注意 3.3. 加群の圏では、複体と完全性の定義が加群の定義に一致する。したがって§E6.35 例 2.4の整数商の射の持ち上げと、§E6.35 例 4.2の分裂しない短完全列の分解は、以上の一般の定義でも同じ分解と射である。

例 3.4. 正整数nnに対し、ηn(1)=1/n+Z\eta_n(1)=1/n+\Zとおくと

0⟶Z/nZ→ηnQ/Z→⋅nQ/Z⟶00\longrightarrow\Z/n\Z\xrightarrow{\eta_n}\Q/\Z \xrightarrow{\cdot n}\Q/\Z\longrightarrow0

は入射分解である。ηn\eta_nの像がnn倍写像の核であり、Q/Z\Q/\Zの可除性からnn倍写像は全射だからである。

商写像Z/6Z→Z/2Z\Z/6\Z\to\Z/2\Zの上には、次数0,10,1の成分がそれぞれ(⋅3,⋅1)(\cdot3,\cdot1)である分解の射φ\varphiと、(⋅9,⋅3)(\cdot9,\cdot3)である分解の射ψ\psiがある。実際3/6=9/6=1/2(modZ)3/6=9/6=1/2\pmod\Zであり、2⋅3=1⋅62\cdot3=1\cdot6、2⋅9=3⋅62\cdot9=3\cdot6である。h1=⋅(−1)h^1=\cdot(-1)とおけば、φ0−ψ0=h1(⋅6)\varphi^0-\psi^0=h^1(\cdot6)、φ1−ψ1=(⋅2)h1\varphi^1-\psi^1=(\cdot2)h^1であり、二つの射は余鎖ホモトピックである。

例 3.5.Z→Q→Q/Z\Z\to\Q\to\Q/\Zと、Z\Zを次数零に置いて恒等射を添加した複体は、ともにZ\Zの分解である。前者から後者へ恒等射の上の射は存在しない。次数零の射g:Q→Zg:\Q\to\Zは包含Z→Q\Z\to\Qの左逆でなければならないが、g(1)=ng(1/n)g(1)=n g(1/n)はすべての正整数nnで割り切れるので零であり、さらにng(m/n)=mg(1)=0n g(m/n)=m g(1)=0からg=0g=0となる。したがって比較定理の終域の入射性は外すことができない。

4 馬蹄補題

定理 4.1. アーベル圏の短完全列0→A→iB→pC→00\to A\xrightarrow{i}B\xrightarrow{p}C\to0について、次が成り立つ。

  1. A,CA,Cの射影分解P,QP,Qが与えられているとする。このとき、BBの射影分解EEとi,pi,pの上の分解の射P→E→QP\to E\to Qであって、各次数でEn=Pn⊕QnE_n=P_n\oplus Q_n、二つの射が双積の入射と射影であるものが存在する。
  2. A,CA,Cの入射分解IA,ICI_A,I_Cが与えられているとする。このとき、BBの入射分解IBI_Bとi,pi,pの上の分解の射IA→IB→ICI_A\to I_B\to I_Cであって、各次数でIBn=IAn⊕ICnI_B^n=I_A^n\oplus I_C^n、二つの射が双積の入射と射影であるものが存在する。

証明.主張 (1)を示す。短完全列0→U→αV→βW→00\to U\xrightarrow{\alpha}V\xrightarrow{\beta}W\to0とエピ射a:P′→Ua:P'\to U、c:Q′→Wc:Q'\to Wをとり、Q′Q'を射影的とする。βℓ=c\beta\ell=cを満たすℓ:Q′→V\ell:Q'\to Vをとり、双積からの射b=(αa,ℓ):P′⊕Q′→Vb=(\alpha a,\ell):P'\oplus Q'\to Vを定める。双積の短完全列から与えられた短完全列への射(a,b,c)(a,b,c)に§E9.20 定理 2.5を適用する。coker⁡a=coker⁡c=0\operatorname{coker}a=\operatorname{coker}c=0なので、coker⁡b=0\operatorname{coker}b=0であり、

0⟶ker⁡a⟶ker⁡b⟶ker⁡c⟶00\longrightarrow\ker a\longrightarrow\ker b\longrightarrow\ker c\longrightarrow0

は短完全列である。

第1段の構成を、まず(U,V,W)=(A,B,C)(U,V,W)=(A,B,C)、(a,c)=(εP,εQ)(a,c)=(\varepsilon_P,\varepsilon_Q)として適用し、E0=P0⊕Q0→BE_0=P_0\oplus Q_0\to Bを得る。次に得られた核の短完全列へ、P1→ker⁡εPP_1\to\ker\varepsilon_PとQ1→ker⁡εQQ_1\to\ker\varepsilon_Qを用いて適用する。この操作を反復し、En=Pn⊕QnE_n=P_n\oplus Q_nから前の段の核へのエピ射bnb_nを得る。核の包含をkn−1k_{n-1}とするとdnE=kn−1bnd_n^E=k_{n-1}b_nである。定理 2.3の像と核の計算から完全性を得る。各EnE_nは命題 1.6の双対により射影的である。

各段の核への射は元の可換図式から核の普遍性で誘導される。その定義式に核の包含を合成すると、双積の入射と射影が微分と可換であることを得る。可算反復には§E1.21 系 4.3を適用する。主張 (2)を示す。反対圏の短完全列0→C→B→A→00\to C\to B\to A\to0に同じ構成を適用し、双積の因子を交換すると入射側を得る。▨

注意 4.2. 馬蹄補題の列は各次数で分裂するが、複体の列としては分裂するとは限らない。短完全列0→Z/2Z→Z/4Z→Z/2Z→00\to\Z/2\Z\to\Z/4\Z\to\Z/2\Z\to0は分裂しない(§E6.35 例 4.2)。この短完全列に対する馬蹄補題で得た入射分解の短完全列が複体として分裂すると仮定する。分裂を与える余鎖写像にH0H^0を適用すると、命題 2.2により元の短完全列の分裂が得られ、その非分裂性に反する。

参考文献

  1. Charles A. Weibel, An Introduction to Homological Algebra, Cambridge University Press, 1994.

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