模论

不可分解模

不可分解模是无法拆成两个更小非零片段的直和的模——它以单个连成一体的块出现。这是比单更弱、更微妙的概念:单模根本没有子模,而不可分解模可能满是子模,只要其中没有一个能作为直和项分裂出来。不可分解模才是直和分解真正的基本砖块。

非零 R-模 M 不可分解,如果 M = A ⊕ B(作为子模)迫使 A = 0 或 B = 0。每个单模都不可分解,但反之不然。一个干净的刻画:有限长度的模不可分解,当且仅当它的自同态环是局部环,即每个自同态要么幂零、要么是同构——没有可投影到某直和项的非平凡幂等元。

克鲁尔–施密特定理使不可分解模具有决定性意义:有限长度的模分解为不可分解模的直和,且该分解在同构与直和项重排的意义下唯一。在主理想整环上,不可分解的有限生成模恰好是 R 本身与素幂循环模 R/(p^n);后者不可分解,但当 n ≥ 2 时远非单模,因为它含有就是不肯分裂出去的真子模。

Z/4Z 不可分解但不单:它有真子模 2Z/4Z,故不单,但它无法写成两个非零子模的直和(任何这样的分解都会迫使一个 4 阶元素拆成阶不超过 2 的元素)。相比之下 Z/6Z ≅ Z/2Z ⊕ Z/3Z 可分解。

不可分解但不单:Z/4Z 有子模却没有直和项分裂。