JOVANA
Library Glossary Getting Started Three Levels Fields How it works Mission
Join the mission
All guides

把箭頭反過來:餘代數

代數有一個乘法映射 m: A⊗A → A 和一個單位。把這兩支箭頭連同公理一起反向,就得到餘乘法與餘單位。我們把圖表寫精確,認識 Sweedler 記號,並在貫穿全主題的兩個例子上計算 Δ。

把乘法畫成一支映射

從你熟悉的地方出發。域 k 上的結合代數是一個向量空間 A,配上一個 k-線性的乘法。讓一切可以對偶化的訣竅,是把乘法不記作二元運算 a·b,而記作從張量積出發的單一線性映射 m: A⊗A → A——這正是張量積的泛性質所允許的,因為乘法是雙線性的。單位元 1 成為一支映射 u: k → A,把純量 1 送到 1∈A。結合律與單位律現在是線性映射的交換圖表,而非元素之間的等式。

結合律說,給三重積加括號的兩種方式一致:作為映射 A⊗A⊗A → A,有 m∘(m⊗id) = m∘(id⊗m)。單位律說,在認同 k⊗A ≅ A ≅ A⊗k 之後,m∘(u⊗id) = id = m∘(id⊗u)。目前沒有新東西——但這樣書寫意味著每個符號都能被鏡像反射。

把每支箭頭都翻轉

把 m 與 u 反向,得到的就是餘代數。餘乘法是線性映射 Δ: C → C⊗C;餘單位是 ε: C → k。兩條公理是代數公理的鏡像。餘結合律:作為映射 C → C⊗C⊗C,有 (Δ⊗id)∘Δ = (id⊗Δ)∘Δ。餘單位律:(ε⊗id)∘Δ = id = (id⊗ε)∘Δ。照字面讀,餘乘法把一個元素散布為若干張量對之和,而餘單位是把某個張量分量塌回純量的方式。

要記住的兩個例子

其一,有限群 G 的群代數 k[G]。作為代數它就是熟悉的群代數。作為餘代數,在每個基元 g∈G 上定義 Δ(g) = g⊗g 與 ε(g) = 1,再線性延拓。餘結合律立即成立:兩邊都給出 g⊗g⊗g。這樣的 g 稱為類群元——它餘乘成自身的完美複本。其二,函數空間餘代數:有限維代數的線性對偶自動是餘代數,因為對偶化 m: A⊗A → A 給出映射 A* → (A⊗A)* ≅ A*⊗A*。對偶空間正是這兩種結構交換位置之處。

Coassociativity check for the group algebra k[G].

Basis: the elements g in G. Define on basis vectors
  Delta(g) = g (x) g,   eps(g) = 1,
and extend k-linearly.

Left branch:  (Delta (x) id) Delta(g)
  = (Delta (x) id)(g (x) g)
  = Delta(g) (x) g
  = (g (x) g) (x) g
  = g (x) g (x) g.

Right branch: (id (x) Delta) Delta(g)
  = (id (x) Delta)(g (x) g)
  = g (x) Delta(g)
  = g (x) (g (x) g)
  = g (x) g (x) g.

Equal. So coassociativity holds on a basis, hence everywhere.

Counit:  (eps (x) id) Delta(g) = eps(g) g = 1.g = g.  OK.
         (id (x) eps) Delta(g) = g . eps(g) = g.        OK.

Contrast: a *primitive* element x would have
  Delta(x) = x (x) 1 + 1 (x) x,   eps(x) = 0,
the coalgebra shadow of the Leibniz rule. We meet these in Guide 3.
群代數是以類群元為基的餘代數:每個 g 滿足 Δ(g)=g⊗g。