
leng_algebra
.pdfС. ЛЕНГ
АЛГЕБРА
Автор книги, видный американский математик, профессор Колумбийского университета С. Ленг, хорошо знаком советскому читателю по двум вышедшим ранее монографиям "Алгебраические числа" и "Введение в теорию дифференцируемых многообразий" (издательство "Мир", 1966 и 1967). В книге рассмотрены все основные разделы современной алгебры (группы, кольца, модули, теория полей, линейная и полилинейная алгебра, представления групп). Читатель найдет здесь также первоначальные сведения по гомологической алгебре и алгебраической геометрии.
Книга отражает изменения, происшедшие в алгебре за последние два десятилетия, и дает читателю возможность основательно познакомиться с областями алгебры, ставшими уже классическими. Язык категорий и функторов связывает воедино разрозненные ранее понятия и результаты.
Книга будет весьма полезной математикам различных специальностей, студентам, аспирантам и научным работникам. Она может служить основой специальных курсов по алгебре.
ОГЛАВЛЕНИЕ |
|
От редактора перевода |
5 |
Предисловие |
7 |
Предварительные сведения |
11 |
Литература |
14 |
ЧАСТЬ ПЕРВАЯ |
|
ГРУППЫ,КОЛЬЦА И МОДУЛИ |
|
Глава I. Группы |
|
§ 1. Моноиды |
17 |
§ 2. Группы |
21 |
§ 3. Циклические группы |
25 |
§ 4. Нормальные подгруппы |
27 |
§ 5. Действие группы на множестве |
32 |
§ 6. Силовские подгруппы |
36 |
§ 7. Категории и функторы |
39 |
§ 8. Свободные группы |
47 |
§ 9. Прямые суммы и свободные абелевы группы |
55 |
§ 10. Конечно порожденные абелевы группы |
61 |
§ 11. Дуальная группа |
66 |
Упражнения |
69 |
Глава II. Кольца |
|
§ 1. Кольца и гомоморфизмы |
73 |
§ 2. Коммутативные кольца |
80 |
§ 3. Локализация |
85 |
§ 4. Кольца главных идеалов |
89 |
Упражнения |
92 |
Глава III. Модули |
|
§ 1. Основные определения |
93 |
§ 2. Группа гомоморфизмов |
95 |
§ 3. Прямые произведения и суммы модулей |
98 |
§ 4. Свободные модули |
103 |
§ 5. Векторные пространства |
105 |
§ 6. Дуальное пространство |
108 |
Упражнения |
111 |
Глава IV. Гомологии |
|
§ 1. Комплексы |
114 |
§ 2. Гомологическая последовательность |
116 |
§ 3. Эйлерова характеристика |
118 |
§ 4. Теорема Жордана — Гёльдера |
122 |
Упражнения |
126 |
Глава V. Многочлены |
|
§ 1. Свободные алгебры |
127 |
§ 2. Определение многочленов |
131 |
§ 3. Элементарные свойства многочленов |
136 |
§ 4. Алгоритм Евклида |
141 |
§ 5. Простейшие дроби |
145 |
§ 6. Однозначность разложения на простые множители многочленов от |
148 |
нескольких переменных |
|
§ 7. Критерии неприводимости |
151 |
§ 8. Производная и кратные корни |
153 |
§ 9. Симметрические многочлены |
155 |
§ 10. Результант |
158 |
Упражнения |
162 |
Глава VI. Нётеровы кольца и модули |
|
§ 1. Основные критерии |
166 |
§ 2. Теорема Гильберта |
169 |
§ 3. Степенные ряды |
170 |
§ 4. Ассоциированные простые идеалы |
172 |
§ 5. Примарное разложение |
177 |
Упражнения |
181 |
ЧАСТЬ ВТОРАЯ |
|
ТЕОРИЯ ПОЛЕЙ |
|
Глава VII. Алгебраические расширения |
|
§ 1. Конечные и алгебраические расширения |
185 |
§ 2. Алгебраическое замыкание |
191 |
§ 3. Поля разложения и нормальные расширения |
198 |
§ 4. Сепарабельные расширения |
202 |
§ 5. Конечные поля |
208 |
§ 6. Примитивные элементы |
211 |
§ 7. Чисто несепарабельные расширения |
213 |
Упражнения. |
217 |
Глава VIII. Теория Галуа |
|
§ 1. Расширения Галуа |
219 |
§ 2. Примеры и приложения |
227 |
§ 3. Корни из единицы |
232 |
§ 4. Линейная независимость характеров |
237 |
§ 5. Норма и след |
239 |
§ 6. Циклические расширения |
243 |
§ 7. Разрешимые и радикальные расширения |
246 |
§ 8. Теория Куммера |
248 |
§ 9. Уравнение Xn-a=0 |
252 |
§ 10. Когомологии Галуа |
255 |
§ 11. Алгебраическая независимость гомоморфизмов |
256 |
§ 12. Теорема о нормальном базисе |
260 |
Упражнения |
260 |
Глава IX. Расширения колец |
|
§ 1. Целые расширения колец |
268 |
§ 2. Целые расширения Галуа |
275 |
§ 3. Продолжение гомоморфизмов |
282 |
Упражнения |
284 |
Глава X. Трансцендентные расширения |
|
§ 1. Базисы трансцендентности |
286 |
§ 2. Теорема Гильберта о нулях |
288 |
§ 3. Алгебраические множества |
290 |
§ 4. Теорема Нётера о нормализации |
294 |
§ 5. Линейно свободные расширения |
295 |
§ 6. Сепарабельные расширения |
298 |
§ 7. Дифференцирования |
301 |
Упражнения |
305 |
Глава XI. Вещественные поля |
|
§ 1. Упорядоченные поля |
307 |
§ 2. Вещественные поля |
309 |
§ 3. Вещественные нули и гомоморфизмы |
316 |
Упражнения |
321 |
Глава XII. Абсолютные значения |
|
§ 1. Определения, зависимость и независимость |
322 |
§ 2. Пополнения |
325 |
§ 3. Конечные расширения |
332 |
§ 4. Нормирования |
336 |
§ 5. Пополнения и нормирования |
345 |
§ 6. Дискретные нормирования |
346 |
§ 7. Нули многочленов в полных полях |
350 |
Упражнения |
353 |
ЧАСТЬ ТРЕТЬЯ |
|
ЛИНЕЙНАЯ АЛГЕБРА И ПРЕДСТАВЛЕНИЯ |
|
Глава XIII. Матрицы и линейные отображения |
|
§ 1. Матрицы |
361 |
§ 2. Ранг матрицы |
363 |
§ 3. Матрицы и линейные отображения |
364 |
§ 4. Определители |
368 |
§ 5. Двойственность |
378 |
§ 6. Матрицы и билинейные формы |
383 |
§ 7. Полуторалинейная двойственность |
388 |
Упражнения |
393 |
Глава XIV. Структура билинейных форм |
|
§ 1. Предварительные сведения, ортогональные суммы |
396 |
§ 2. Квадратичные отображения |
399 |
§ 3. Симметрические формы, ортогональные базисы |
400 |
§ 4. Гиперболические пространства |
402 |
§ 5. Теорема Витта |
403 |
§ 6. Группа Витта |
403 |
§ 7. Симметрические формы над упорядоченными полями. |
408 |
§ 8. Алгебра Клиффорда |
411 |
§ 9. Знакопеременные формы |
415 |
§ 10. Пфаффиан |
417 |
§ 11. Эрмитовы формы |
419 |
§ 12. Спектральная теорема (эрмитов случай) |
421 |
§ 13. Спектральная теорема (симметрический случай) |
423 |
Упражнения |
425 |
Глава XV. Представление одного эндоморфизма |
|
§ 1. Представления |
429 |
§ 2. Модули над кольцами главных идеалов |
432 |
§ 3. Разложение над одним эндоморфизмом |
442 |
§ 4. Характеристический многочлен |
446 |
Упражнения |
452 |
Глава XVI. Полилинейные произведения |
|
§ 1. Тензорное произведение |
456 |
§ 2. Основные свойства |
461 |
§ 3. Расширение основного кольца |
466 |
§ 4. Тензорное произведение алгебр |
468 |
§ 5. Тензорная алгебра модуля |
470 |
§ 6. Знакопеременные произведения |
|
473 |
§ 7. Симметрические произведения |
|
477 |
§ 8. Кольцо Эйлера — Гротендика |
|
478 |
§ 9. Некоторые функториальные изоморфизмы |
481 |
|
Упражнения |
|
486 |
Глава XVII. Полупростота |
|
|
§ 1. Матрицы и линейные отображения над некоммутативными кольцами |
488 |
|
§ 2. Условия, определяющие полупростоту |
|
491 |
§ 3. Теорема плотности |
|
493 |
§ 4. Полупростые кольца |
|
496 |
§ 5. Простые кольца |
|
498 |
§ 6. Сбалансированные модули |
|
501 |
Упражнения |
|
502 |
Глава XVIII. Представления конечных групп |
|
|
§ 1. Полупростота групповой алгебры |
|
504 |
§ 2. Характеры |
|
506 |
§ 3. Одномерные представления |
|
511 |
§ 4. Пространство функций классов |
|
512 |
§ 5. Соотношения ортогональности |
|
516 |
§ 6. Индуцированные характеры |
|
520 |
§ 7. Индуцированные представления |
|
523 |
§ 8. Положительное разложение регулярного характера. |
528 |
|
§ 9. Сверхразрешимые группы |
|
530 |
§ 10. Теорема Брауэра |
|
533 |
§ 11. Поле определения представления |
|
539 |
Упражнения |
|
541 |
Добавление. Трансцендентность e и π |
|
546 |
Указатель |
|
553 |
УКАЗАТЕЛЬ |
|
|
Абсолютное значение 322 |
р-адические числа 348 |
|
— — р-адическое 323 |
— — целые 348 |
|
— — неархимедово 322 |
р-адическое разложение 348 |
|
— — тривиальное 322 |
— — многочлена 148 |
|
Абсолютные значения зависимые 322 |
Алгебра 127 |
|
— — независимые 322 |
— внешняя 474 |
|
Абстрактная чепуха 126 |
— групповая 130 |
|
Автоморфизм 23, 40 |
— знакопеременная 474 |
|
— гильбертов 428 |
— Клиффорда 411 |
|
— пары 381 |
— конечно порожденная 127 |
|
— формы 389 |
— Ли 393 |
|
— многочленов 132 |
|
— одночлена 155 |
— моноидная 130 |
|
Вещественное замыкание поля 310 |
— некоммутативных многочленов |
Взаимно простые элементы 91 |
|
471 |
|
Вложение 24 |
— свободная 127 |
|
— колец 78 |
— симметрическая 477 |
|
— полей 191 |
— тензорная 470 |
|
Внешнее произведение 474 |
Алгебраическая независимость |
Внешняя алгебра 474 |
|
133,138 |
|
Встречается 138 |
Алгебраически зависимые |
|
Высота рационального числа 165 |
гомоморфизмы 256 |
|
Гильбертово пространство 428 |
— независимые гомоморфизмы 259 |
Гиперболическая пара 402, 415 |
|
— — множества 297 |
|
— плоскость 402, 415 |
Алгебраический элемент 185 |
|
Гиперболическое пространство 402 |
Алгебраическое замыкание поля 197 |
415 |
|
Алгоритм Евклида 141 |
|
— — нулевое 415 |
Аннулятор 174 |
|
— расширение 406 |
Антимодуль 388 |
|
Гипотеза Шенуэла 552 |
Аппроксимационная |
теорема |
Гомология 116 |
Артина—Уэплза 324 |
|
Гомоморфизм главный 174 |
Ассоциативность 17 |
|
— группы 22 |
Ассоциированный (об идеале) 290 |
— канонический 51 |
|
Базис группы 58 |
|
— кольцевой 76 |
— дуальный 109 |
|
— локально нильпотентный 174 |
Базис модуля 103 |
|
Гомоморфизм модулей 94 |
— ортогональный 397 |
|
— моноидов 22 |
— ортонормальный 409, 419 |
|
— нулевой 94 |
— трансцендентности 287 |
|
— целый 272 |
— — сепарирующий 298 |
|
G-гомоморфизм 479 |
Башня абелева 31 |
|
Граница 116 |
— нормальная 31 |
|
Группа 21 |
— подгрупп 31 |
|
— абелева 18 |
— полей 187 |
|
— — конечно порожденная 61 |
— циклическая 31 |
|
— — свободная 57 |
Бесконечно большой 308 |
|
— алгебраическая 393 |
— малый 308 |
|
— без кручения 65 |
Бесконечный в точке элемент 339 |
— вещественная унитарная 382 |
|
Блок 431 |
|
— Витта 407 |
Вектор Витта 264 |
|
— Витта — Гротендика 408 |
Векторное пространство 105 |
|
— Галуа 217, 219 |
— — конечномерное 106 |
|
— — многочлена 227 |
Вес многочлена 155 |
|
— гомологии 116 |
—Гротендика 58
—дуальная 66
—единиц кольца 73
—знакопеременная 392
—знакопеременной формы 392
—значений 337
—изотропии 35
—инерции 280
—кватернионная унитарная 392
—когомологий группы 255
—комплексная унитарная 392
—конечно порожденная 49
—обратимых элементов кольца 73
—определенная образующими и соотношениями 52
Группа ортогональная 392
—периодическая 70
—проконечная 264
—простая 124
—разложения 277
—разрешимая 32
—сверхразрешимая 530
—свободная 47
—— от кручения 65
—— с n образующими 51
—симметрическая 70
—симплектическая 392
—специальная 393
—типа ( pr1 ,..., prs ) 62
—унитарная 392
—циклическая 25
—Эйлера — Гротендика 121
—р-элементарная 534 р-группа 36 Групповой объект 44 Двойственность 378 Действие 32, 41 Действует 504
—тривиально 505 Делит 90 Делитель нуля 79 Дзета-функция 544
Диаграмма 11
—коммутативная 12 Дискриминант 157 Дистрибутивность 73 Дифференцирование 301
—поля над подполем 302
—тривиальное 302
Длина замкнутого комплекса 114
—модуля 125, 491
—фильтрации 125 Доминируется 549 Дуальное пространство 108 Единица 73
—левая 21
—правая 21
Единичный элемент 17 Жорданова каноническая форма 445 Закон взаимности Фробениуса 521
—композиции 17
—сокращения 59
Замкнутое подмножество спектра 292 Замкнутость относительно закона
композиции 20 Знак перестановки 70
Знакопеременная алгебра 474 Знакопеременное произведение 475 Знаменатель 549 Идеал 75
—ассоциированный с модулем 175
—главный 75
—двусторонний 75
—левый 75
—максимальный 80
—однородный 475
—правый 75
—простой 80
—— изолированный 178, 496
—соответствующий примарному подмодулю 177
Идеалы изоморфные 496 Идемпотентный элемент 498 Изометрия 399
Изоморфизм 11, 22, 40 |
— факториальное 89 |
Инвариант 443 |
— частных 85 |
Инвариант матрицы 443 |
— Эйлера — Гротендика 478 |
— модуля 439 |
— G-градуированное 470 |
— пары 443 |
Коммутативность 18 |
— подмодуля 441 |
Комплекс ацикличный 120 |
— полиномиальный 443 |
— замкнутый 114 |
Индекс подгруппы 24 |
— открытый 114 |
Индуцированная функция 521 |
Комплексификация 424 |
Категория 39 |
Композит 187 |
— абелева 122 |
Композиция отображений 11 |
— аддитивная 121 |
Компоненты матрицы 361 |
Квадратичный символ 236 |
— — диагональные 362 |
Кватернионы 394 |
Конечный в точке элемент 339 |
Китайская теорема об остатках 82 |
Копроизведение 46 |
Класс вычетов по модулю 78 |
Корень из единицы 145, 232 |
— сопряженных элементов 512 |
— — — первообразный 145, 232 |
р-класс 535 |
— — — примитивный 145, 232 |
Когомологии Галуа 255 |
— многочлена 142 |
Кограница 255 |
— — кратный 153 |
Кольцо 73 |
— простой 204 |
— артиново 502 |
Коцикл 255 |
— главных идеалов 75 |
Коэффициент линейной комбинации |
— Гротендика 480 |
100 |
— классов вычетов 78 |
— матрицы 361 |
— коммутативное 74 |
— многочлена 132 |
— конечно порожденное 77 |
— Фурье 519 |
— локальное 88 |
Коядро 122 |
— многочленов 132 |
Кратность 491, 509 |
— нётерово 168 |
— корня 153 |
— нормирования 308, 338 |
Критерий Маклейна 300 |
— — определенное упорядочением |
— Эйзенштейна 151 |
309 |
2-кручение 399 |
— отношений 85 |
Лежит над 274, 342 |
— полупростое 496 |
Лемма Гаусса 149 |
— простое 85, 497 |
— Накаямы 273 |
— с делением 73 |
— о бабочке 122 |
— целое 270 |
— Цассенхауза 122 |
— целозамкнутое 272 |
— Цорна 13 |
— целостное 79 |
— Шура 490 |
— целостности 79 |
Линейная комбинация 99 |
— целых чисел по модулю 81 |
— независимость 100 |
Линейно независимые функции 237 Локальная норма 335
—степень 333
—униформизация 355 Локальный параметр 347
—след 335
Максимальное архимедово 308 Максимальный элемент 13 Матрица 361
—ассоциированная с линейным отображением 368
—— с формой 384
—накопеременная стандартная 416
—квадратная 362
—кососимметрическая 386
—нильпотентная 445
—обратная 375
—симметрическая 386
—транспонированная 362
—эрмитова 391
Многообразие 292 Многочлен 131
—аддитивный 257
—круговой 235
Многочлен минимальный 442
—однородный 140
—от нескольких переменных 140
—редуцированный 144
—сепарабельный 204
—симметрический 155
—— элементарный 155
—характеристический 446 Множество алгебраическое 289
—индексов 12
—индуктивно упорядоченное 13
—линейно упорядоченное 13
—направленное 71
—А-неприводимое 291
—образующих 23
—совершенно упорядоченное 13
—упорядоченное 13
—частично упорядоченное 13
G-множество 33 Модуль 93
—без кручения 433
—бесконечный циклический 433
—главный 100, 430
—градуированный 115
—дуальный 379
—индуцированный 523
—инъективный 113
—конечно порожденный 100
—конечного типа 100
—конечной длины 125
—левый 93
—не имеющий 2-кручения 399
—нётеров 166
—образующий 501
—однозначно делимый на 2 400
—периодический 433
—полупростой 493
—правый 93
—проективный 112
—сбалансированный 501
—свободный 103
—типа ( pr1 ,..., prs ) 435
—точный 268, 495
—циклический 435
G-модуль 478, 505 (G, k) -модуль 478
Моноид 17
—абелев 18
—коммутативный 18 Мономорфизм 11 Морфизм 39
—градуированный 115
—комплексов 114
—G-множеств 34 Мультипликативно независимые
элементы 262 Наибольший общий делитель 90 Наименьшее общее кратное 91
Независимые некоммутативные переменные 472
— переменные 136 |
— линейного отображения 377 |
— элементы модуля 436 |
Орбита 35 |
Неподвижное поле группы 219 |
Ортогонализация Грама — Шмидта |
Неприводимый элемент кольца 89 |
411 |
Неравенство треугольника 410, 420 |
Ортогональная сумма 397 |
— Шварца 410, 420 |
Ортогональный 68 |
Несепарабельная степень 206 |
Открытое подмножество спектра 292 |
Нильпотентный элемент 173 |
Отмеченный класс 189, 270 |
Нильрадикал 173 |
Относительный инвариант 262 |
Н.о.д 90 |
Отношение Эрбрана 71 |
Н.о.к. 91 |
Отображение антилинейное 388 |
Норма 239, 327 |
— биективное 11 |
— эндоморфизма 427 |
— билинейное 68, 110 |
Нормализатор 28 |
— — ассоциированное с |
Нормирование 322, 337 |
квадратичным 400 |
— дискретное 345, 346 |
— индуцирования 521 |
— тривиальное 337 |
— инъективное 11 |
Нулевой элемент 17 |
— каноническое 28, 130 |
Нуль многочлена 142 |
— квадратичное 399 |
— множества многочленов 289 |
— — однородное 400 |
— порядка r 347 |
— линейное 94 |
Нуль-пространство 405 |
— — ассоциированное с |
Область 79 |
квадратичным 400 |
— целостности 79 |
— — метрическое 399 |
Оболочка комплексная 424 |
— n-линейное 369 |
Образ 11 |
— r-линейное каноническое 473 |
Образующая 23, 48, 100 |
— ограничения 520 |
— группы 26 |
— полилинейное 369 |
— идеала 76 |
— — знакопеременное 369 |
— кольцевая 77 |
— полулинейное 388 |
— свободная 51 |
— редукции 466 |
Образующие и соотношения 52 |
— самосопряженное 421 |
Обратный предел 71 |
— симметрическое 423 |
— элемент 21 |
— сопряженное 381 |
— — левый 21 |
— — относительно формы 421 |
G-объект 41 |
— сюръективное 11 |
Ограничение отображения 11 |
— Эйлера—Пуанкаре 118 |
Однородный элемент степени 470 |
— эрмитово 421 |
Одночлен 138 |
Отрицательный элемент 307 |
— примитивный 131 |
Перестановка 22 |
Одночлены некоммутативные 472 |
Период 26, 435 |
Определитель 370 |
— бесконечный 26 |