同調代數

Ext 函子

Ext 是把 Hom 函子推過導出函子機器所得之物——而它的第一個群回答了一個絕妙具體的問題:一個模能由兩個給定的模以多少種本質不同的方式拼裝出來?Hom(A, B) 只看見直接的映射;Ext^1(A, B) 則看見隱藏的擴張,即 A 與 B 被黏成一個並非二者直和的中間模的種種方式。

形式地說,對 R 模 A 與 B,Ext^n(A, B) 是 Hom(-, B) 在 A 處的第 n 個右導出函子:取 A 的投射分解 P_* -> A,施加 Hom(-, B) 得到上鏈複形,讀取其上同調。(等價地,也可用 B 的內射分解導出 Hom(A, -);二者一致。)則 Ext^0(A, B) = Hom(A, B),而 Ext^n 對所有 n > 0 消失,當且僅當 A 投射(或 B 內射)。

Ext^1 的解釋是問題的核心:Ext^1(A, B) 中的元素與短正合序列 0 -> B -> E -> A -> 0 的等價類一一對應,其零元即分裂擴張 E = A ⊕ B。這正是 Ext 之所以分類擴張並探測障礙的原因:非零類就是一種真正的、不分裂的構造 E 的方式。更高階的 Ext 群支配障礙理論,並貫穿形變理論以及群與代數的上同調。

在 Z 上,Ext^1(Z/nZ, Z) ≅ Z/nZ。用 0 -> Z -> Z -> Z/nZ -> 0 分解 Z/nZ 並施加 Hom(-, Z),得到 Z -> Z(乘以 n);其餘核 Z/nZ 即 Ext^1。非零類記錄了 Z/nZ 被 Z 的不分裂擴張。

由自由分解算出的 Ext^1(Z/nZ, Z)。