模论

短正合序列

短正合序列是把子模、模与相应商之间的关系打包进单个图表的最干净方式。它表达的是:这里有一个子对象 A 坐落在 B 之中,而 C 恰好是你把 A 压缩掉之后剩下的。某种意义上,整个模论就是研究 B 如何由 A 与 C 这两块拼装而成。

形式地说,它是 R-模与同态构成的图表 0 -> A -> B -> C -> 0,在每个位置都正合:映射 A -> B 是单射,映射 B -> C 是满射,且 A -> B 的像等于 B -> C 的核。于是 A(同构地)是 B 的子模,而 C 同构于商 B/A。反之,B 的每个子模 A 都给出这样一个序列,其中 C = B/A。

这套形式的要点在于:B 是 C 被 A 的一个『扩张』,而知道 A 与 C 并不能确定 B:相同的两端可以用本质不同的方式拼装。有多少种方式、如何分类,由群 Ext(C, A) 度量。当唯一的扩张就是平凡的 B = A ⊕ C 时,序列分裂;一般情形未必如此,而一般扩张与分裂扩张之间的差距正是同调代数的起点。

0 -> Z -> Z -> Z/2Z -> 0,其中第一个映射是乘以 2,第二个是模 2 约化。中间的 Z 由子份 2Z(≅ Z)与商 Z/2Z 拼成,但它不是二者的直和——这个扩张不分裂。

一个不分裂的扩张:Z 不等于 Z ⊕ Z/2Z,所以两端不能确定中间。