代數K理論

正合範疇

要構建 K 理論,你需要按這樣的規則清點對象:在任何短正合列中,中間的對象等於兩端之和。但許多自然的對象族——有限生成投射模、向量叢、帶過濾的對象——並非阿貝爾範疇,因而沒有內稟的正合概念。正合範疇正是修補此缺的最小附加結構:你只需在合理的公理下指明哪些短序列算作正合,這便足以驅動整套 K 理論機器。

奎倫意義下的正合範疇,是一個加性範疇 A 連同一類被選定的序列 0 -> A -> B -> C -> 0,稱為容許短正合列(或合流列),其中映射 A -> B 稱為容許單態、B -> C 稱為容許滿態。所選之類須滿足公理:恆等態容許,該類在同構下封閉並含全部分裂序列,容許單態與滿態分別在推出與拉回下穩定,容許單態/滿態在複合下封閉。等價地,A 是某阿貝爾範疇中在擴張下封閉的滿加性子範疇,正合列由周圍阿貝爾範疇繼承。

給定正合範疇 A,奎倫的 Q 構造產生一個拓撲空間,其同倫群即 K 群 K_n(A);在零階它復原格羅滕迪克群 K_0(A)——由對象生成、對每個容許正合列取商 [B] = [A] + [C]。這正是統一定義概形(經由向量叢或凝聚層)與環的 K 理論的框架,也是證明局部化定理與分解定理的框架。

有限生成投射 R 模的範疇是正合範疇,容許正合列即分裂的那些(每個以投射模為末端的短正合列皆分裂)。它的 K 理論就是環 R 的 K 理論。相比之下,所有有限生成 R 模構成阿貝爾範疇,其 K 理論是 R 的 G 理論。

投射模構成正合範疇;其 K 理論即 K(R)。

每個阿貝爾範疇在選取其全部短正合列後即為正合範疇,而每個在擴張下封閉的滿子範疇都繼承正合結構。一句口號是:正合性是你所選取的結構,而非你所具備的性質——正是這一點使 K 理論能施於非阿貝爾的範疇,如有限生成投射模。

又稱
Quillen exact category奎伦正合范畴奎倫正合範疇