Définition 3.3Mathématiques universitaires — Licence 3 · Chapitre 3 — Modules sur un anneau principal
M est de type fini si M=Ax1+⋯+Axn pour certains xi. M est libre de rang n si M≅An, i.e. s’il a une base (une famille génératrice A-linéairement indépendante). Tout M de type fini est un quotient d’un module libre : (a1,…,an)↦∑aixi envoie An sur M.
Exemples
Exemple 3.10(Une réduction de Smith, en entier)
Réduire M=147258369 sur Z. Le coin 1 divise tout : nettoyer sa ligne et sa colonne (L2←L2−4L1, L3←L3−7L1, puis C2←C2−2C1, C3←C3−3C1) :
M∼1000−3−60−6−12.
Dans le bloc intérieur, le coin −3 divise toutes les entrées : L3←L3−2L2 et C3←C3−2C2 le nettoient en diag(−3,0). En ajustant les signes (multiplier une ligne par −1, opération légale) :
M∼diag(1,3,0),Z3/MZ3≅Z/3Z×Z.
Contrôle croisé par diviseurs déterminantaux : D1=gcd(entreˊes)=1 ; tout mineur 2×2 de M est multiple de 3 (p.ex. det(1425)=−3) et l’un vaut −3 : D2=3 ; D3=detM=0. D’où d1=1, d2=3, d3=0 : même réponse. Deux leçons : un facteur invariant nul enregistre la chute de rang (le conoyau ramasse un facteur libreZ), et la chaîne de divisibilité 1∣3∣0 est le certificat de Smith — une réduction diagonale qui viole la chaîne (disons diag(2,3), que l’imprudent peut produire de (2003) en s’arrêtant trop tôt : forme de Smith correcte diag(1,6), car D1=1 ici !) n’est pas terminée.