الرياضيات · المسرد

ما معنى مقاس مولد بعدد منته؟

يُعرف أيضًا باسم: مقاس حر

تعريف 3.3 الرياضيات الجامعية — السنة 3 · الفصل 3 — المقاسات على حلقة مثاليات رئيسية

يكون MM مولَّدًا بعدد منتهٍ من العناصر إذا كان M=Ax1++AxnM = Ax_1 + \dots + Ax_n من أجل عناصر xix_i ما. ويكون MM حرًّا من الرتبة nn إذا كان MAnM \cong A^n، أي إذا كان له أساس (عائلة مولِّدة ومستقلة خطيًا على AA). وكل مقاس MM مولَّد بعدد منتهٍ هو حاصل قسمة لمقاس حر: إذ يرسل (a1,,an)aixi(a_1, \dots, a_n) \mapsto \sum a_ix_i المقاسَ AnA^n على MM.

أمثلة

مثال 3.10 (اختزال سميث كاملًا)

لنختزل M=(123456789)M = \begin{pmatrix} 1 & 2 & 3\\ 4 & 5 & 6\\ 7 & 8 & 9 \end{pmatrix} على Z\Z. الركن 11 يقسم كل شيء: فنُصفّر سطره وعموده (L2L24L1L_2 \leftarrow L_2 - 4L_1، L3L37L1L_3 \leftarrow L_3 - 7L_1، ثم C2C22C1C_2 \leftarrow C_2 - 2C_1، C3C33C1C_3 \leftarrow C_3 - 3C_1):

M(1000360612).M \sim \begin{pmatrix} 1 & 0 & 0\\ 0 & -3 & -6\\ 0 & -6 & -12 \end{pmatrix} .

وفي الكتلة الداخلية، يقسم الركن 3-3 جميع العناصر: فيصفّرها L3L32L2L_3 \leftarrow L_3 - 2L_2 و C3C32C2C_3 \leftarrow C_3 - 2C_2 لتصير diag(3,0)\operatorname{diag}(-3, 0). وبضبط الإشارات (بضرب سطر في 1-1، وهي عملية مشروعة):

Mdiag(1,3,0),Z3/MZ3Z/3Z×Z.M \sim \operatorname{diag}(1, 3, 0), \qquad \Z^3/M\Z^3 \cong \Z/3\Z \times \Z .

ولنتحقق بواسطة القواسم المحدّدية: D1=gcd(العناصر)=1D_1 = \gcd(\text{العناصر}) = 1؛ وكل محدد جزئي من القياس 2×22\times2 للمصفوفة MM مضاعفٌ للعدد 33 (مثلًا det(1245)=3\det\bigl(\begin{smallmatrix}1 & 2\\ 4 & 5\end{smallmatrix}\bigr) = -3) وأحدها يساوي 3-3: ومنه D2=3D_2 = 3؛ و D3=detM=0D_3 = \det M = 0. إذن d1=1d_1 = 1 و d2=3d_2 = 3 و d3=0d_3 = 0: أي الجواب نفسه. وهنا درسان: العامل الصامد المعدوم يسجّل هبوط الرتبة (إذ يكتسب حاصل القسمة حدًّا حرًّا من Z\Z)، وسلسلة القابلية للقسمة 1301 \mid 3 \mid 0 هي شهادة سميث — فاختزالٌ قطري يخالف السلسلة (مثل diag(2,3)\operatorname{diag}(2, 3)، وهو ما قد يُنتجه غير المتأني من (2003)\bigl(\begin{smallmatrix}2 & 0\\ 0 & 3\end{smallmatrix}\bigr) بالتوقف مبكرًا: والصيغة الصحيحة لسميث هي diag(1,6)\operatorname{diag}(1, 6)، لأن D1=1D_1 = 1 هنا!) ليس اختزالًا منتهيًا.

اقرأ في الفصل ←