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正合列

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正合列用一串同态精确记录“哪些元素被上一个映射产生,哪些元素被下一个映射送到零”。一个位置正合,是说前一个映射的像恰好等于后一个映射的核。

从整数取余看正合

考虑整数上的两个映射:先乘三,再对三取余。 ℤ→×3ℤ→πℤ/3ℤ. 第一个映射的像是 3ℤ。第二个映射把整数 n 送到剩余类 n¯,其核恰是三的倍数 3ℤ。两者相等,故该列在中间的 ℤ 处正合。

整数乘三的像恰是取模三映射的核;两端零说明首映射单射、末映射满射。
整数乘三的像恰是取模三映射的核;两端零说明首映射单射、末映射满射。

一般定义

对于群同态、模同态等允许谈论核和像的映射,序列 ⋯⟶Ai−1→fi−1Ai→fiAi+1⟶⋯ 在 Ai 处正合,指 im⁡fi−1=ker⁡fi。当序列在每个要求的位置都正合时,称为正合列。单有 fifi−1=0 只说明像包含在核中;二者相等还要求每个被 fi 消去的元素都来自 fi−1。[1]

例如令 f:ℤ→ℤ 为乘二,g:ℤ→ℤ/4ℤ 为取模四。复合 gf 不恒为零:gf(1)=2¯。若改用乘四,则复合为零,且像 4ℤ 等于取模四的核,因此此处正合。若改用乘八,复合仍为零,但像 8ℤ 严格包含于核 4ℤ,因此不正合。

短正合列

短正合列写为 0⟶A→iB→pC⟶0. 左端正合表示 i 的核为零,即 i 单射;右端正合表示 p 的像为整个 C,即 p 满射。中间正合再给出 im⁡i=ker⁡p。因此第一同构定理给出 B/i(A)≅C。

前面的整数例子补上零后就是短正合列:乘三是单射,取模三是满射。它也显示短正合列未必分裂:若有同态 s:ℤ/3ℤ→ℤ 且 πs=id,则 3s(1¯)=s(0¯)=0,而整数中只有零满足三倍为零,因而 s(1¯)=0,与 πs(1¯)=1¯ 矛盾。若额外存在这样的截面,同一短正合列才具有相应分裂结构。

参考资料

  1. ↑ Michael Artin,Notes for a Course in Algebraic Geometry,§2.1.17,正合列。访问于2026年11月8日。