非交换代数

外尔代数

想象作用在多项式上的求导运算与乘以 x 的运算。它们几乎可交换,但不尽然:对 x*f 求导得到 f 加上 x 乘以导数,所以 d 与 x 遵守 d*x - x*d = 1 而非 d*x = x*d。外尔代数就是恰由这两个运算与那一条扭转关系生成的抽象环。它是多项式系数微分算子的代数,提炼到最精简的骨架。

确切地说,域 k 上的第 n 个外尔代数 A_n 由 x_1, ..., x_n 与 d_1, ..., d_n 生成,满足关系:x 之间互相交换,d 之间互相交换,且 d_i*x_j - x_j*d_i = delta_{ij}(克罗内克 delta)。它可具体实现为 k[x_1, ..., x_n] 上多项式系数微分算子环,通过乘法与偏导作用。

在特征 0 的域上,外尔代数是一个单的诺特整环,它不是除环、也非有限维——一个干净的例子,表明单不蕴含半单或阿廷。它的中心仅为标量 k,没有非平凡的有限维模,且整体维数为 n,使其成为同调代数与非交换代数中的主力例子。

一个关于特征的警告:在特征 p 下景象剧变。那里 x^p 与 d^p 成为中心元,于是 A_n 不再为单,而表现得像一个大的可交换中心上的有限模——这是许多算术 D-模理论的源头。外尔代数也是欧尔条件成立的典范例子,所以尽管它没有有限维表示,仍嵌入一个分式除环。

在 A_1 中,关系 d*x - x*d = 1 没有有限维解:若 x 与 d 是 n×n 矩阵,取迹将给出左边 trace(d*x) - trace(x*d) = 0,而右边 trace(I) = n ≠ 0。所以 A_1 没有非零有限维模。

迹论证禁止 A_1 的任何矩阵表示。

又称
algebra of differential operators微分算子代数微分算子代數