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文献[1]首次在左R-模范畴中提出了纯的概念,将纯性推广到有单位元的结合环上,用同调的方法定义了纯内射、纯投射以及纯分解等概念.文献[2]定义了FP-内射模,证明了FP-内射模同绝对纯模等价,脱离了通过正合列定义模的方法.文献[3]给出了FP-内射维数的一系列等价刻画.文献[4]研究了Mod R范畴中的纯正合列,给出了纯正合列的一系列刻画.文献[5]把模上的纯正合序列推广到复形范畴,引入了纯正合复形,并且得到了纯正合复形的刻画及性质.复形范畴是一个有足够多投射对象和足够多内射对象的Abel范畴,因此Gorenstein同调理论在复形范畴中可以形成一种新的理论体系.文献[6]定义了相对于Gorenstein投射模范畴的纯正合列,即G-纯正合列,并得到了相关的一系列性质和应用.随着纯领域的深入研究,一些学者逐渐转向纯分解的研究.基于以上工作的启发,本文主要研究了Gorenstein投射复形范畴中的纯正合列,即定义了G-纯正合复形,并且对G-纯正合复形相关的等价刻画作了研究.
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除非特别声明,环R是具有单位元的结合环,所有涉及的模均是酉模,Mod R表示左R-模范畴.
定义1[7] 设
$\mathscr{X}$ 是R-模类,M是左R-模.同态φ:M→C,C∈$\mathscr{X}$ ,如果对任意的f:M→C′,其中C′∈$\mathscr{X}$ ,都有同态g:C→C′,使得gφ=f,则称φ是M的$\mathscr{X}$ -预包络.若C=C′,f=φ,且满足gφ=φ的g是自同构,则称$\mathscr{X}$ -预包络是M的$\mathscr{X}$ -包络.定义2[7] 如果复形P是投射的,则P是正合的,且对任意的整数n,ZnP是投射模.
定义3[8] 如果左R-模M是Gorenstein投射模,则存在一个投射左R-模的正合列
使得M
$ \cong $ Im(P0→P-1),并且对任意投射左R-模Q,HomR(P,Q)是正合的.我们用GProj R记所有Gorenstein投射左R-模构成的范畴.定义4[8] 如果复形G是Gorenstein投射的,则存在复形的正合序列X:…→P-1→P0→P1→P2→…,满足以下条件:
(a) 对∀i∈
$\mathbb{Z}$ ,Pi是投射复形;(b) Ker(P0→P1)=G;
(c) 对任意的投射复形P,HomC(R)(X,P)是正合的.
我们用GProjC(R)记所有Gorenstein投射复形构成的范畴,用GProjC(R)记所有有限表示Gorenstein投射复形构成的范畴.
定义5[6] (a)设0→A→B→C→0是Mod R中的正合列.如果对任意的有限表示模N,序列0→HomR(N,A)→HomR(N,B)→HomR(N,C)→0是正合的,那么称正合序列0→A→B→C→0是纯正合的.
(b) 如果B的子模A为B的纯子模,则
$0 \to A \circlearrowleft B \to B/A \to 0$ 是纯的.(c) 如果单同态f:A→B是纯单的,则f的象是B的纯子摸.
(d) 如果满同态g:C→D是纯满的,则g的核是C的纯子摸.
通常,R-模复形的正合性被定义为逐点的正合,这种定义方法为理解有界导出范畴提供了方便.
定义6[9] 如果零调复形X在某个层次n处是纯正合的,则该点处的短正合列0→Ker dXn→Xn→KerdXn-1→0是纯正合的.如果对任意的整数n,X在n处纯正合,则复形X是纯零调复形.
定义7[9] M如果为Mod R中的纯投射(或内射)模,则M关于每一个纯正合序列是投射的(或内射的).我们将Mod R中的纯投射模和纯内射模构成Mod R的全子范畴分别记为PP,PI.
定义8[6] (a)如果GProj R中的正合序列0→G1→G2→G3→0是G-纯正合的,则对任意的有限表示Gorenstein投射模G,序列0→HomR(G,G1)→HomR(G,G2)→HomR(G,G3)→0是正合的.
(b) H如果为GProj R中的纯投射模,则对任意G-纯正合列0→G1→G2→G3→0,序列0→HomR(H,G1)→HomR(H,G2)→HomR(H,G3)→0是正合的.
(c) E如果为GProj R中的纯内射模,则对任意G-纯正合列0→G1→G2→G3→0,序列0→HomR(G3,E)→HomR(G2,E)→HomR(G1,E)→0是正合的.
(d) A如果为GProj R中的绝对纯模,则GProj R中的任意正合列0→A→G2→G3→0是G-纯正合的.
我们将GProj R中的纯投射、纯内射和绝对纯模构成的GProj R的全子范畴分别记为PP-GProj R,PI-GProj R和Abs-GProj R.
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定义9 (a)如果正合复形F:…→Fn+1→Fn→Fn-1→…是G-纯正合的,则满足以下两条:
(a1)对∀n∈
$\mathbb{Z}$ ,Fn是Gorenstein投射的;(a2)对∀n∈
$\mathbb{Z}$ ,模的短正合列0→ZnF→Fn→Zn-1F→0是G-纯正合的.(b) H如果为GProjC(R)中的纯投射复形,则对复形的任意G-纯正合列0→F1→F2→F3→0,序列0→HomC(R)(H,F1)→HomC(R)(H,F2)→HomC(R)(H,F3)0→是正合的.
(c) E如果为GProjC(R)中的纯内射复形,则对复形的任意G-纯正合列0→F1→F2→F3→0,序列0→HomC(R)(F3,E)→HomC(R)(F2,E)→HomC(R)(F1,E)→0是正合的.
(d) A如果为GProjC(R)中的绝对纯复形,则GProjC(R)中任意的正合列0→A→F2→F3→0是G-纯正合的.
我们将GProjC(R)中的纯投射、纯内射和绝对纯复形构成的GProjC(R)的全子范畴分别记为PP-GProjC(R),PI-GProjC(R)和Abs-GProjC(R).
定理1 设A∈GProjC(R),则下列叙述等价:
(ⅰ) A∈Abs-GProjC(R);
(ⅱ) 存在GProjC(R)中的G-纯正合序列0→A→P→G10,其中P是投射复形;
(ⅲ) 对任意有限表示Gorenstein投射复形N,有ExtC(R)1(N,A)=0.
证 (ⅰ)⇒(ⅱ)由GProjC(R)中绝对纯复形的定义可以得证.
(ⅱ)⇒(ⅰ) 对GProjC(R)中任意的正合序列0→A→G2→G3→0,有如下行列正合交换图(图 1):
因为ExtC(R)1(G3,P)=0,所以图 1第二列可裂.对任意的G∈GProjC(R),用Hom(G,-)作用于图 1,由蛇引理可知
是正合的.于是0→A→G2→G3→0是G-纯正合的.故A∈Abs-GProjC(R).
(ⅱ)⇔(ⅲ) 对∀G∈GprojC(R)和G-纯正合序列0→A→P→G1→0,用HomC(R)(G,-)作用此正合列得长正合序列0→HomC(R)(G,A)→HomC(R)(G,P)→HomC(R)(G,G1)→ExtC(R)1(G,A)→0.于是(ⅱ)与(ⅲ)的等价易证.
下面我们给出定理1的一些应用.
推论1 Abs-GProjC(R)关于扩张、直和、G-纯子复形封闭.
证 设0→A→B→C→0是GProjC(R)中的G-纯正合列,其中{Ai}i∈I是范畴Abs-GProjC(R)中的一族绝对纯复形.对∀G∈GProjC(R),用HomC(R)(G,-)作用此正合列,可得正合序列ExtC(R)1(G,A)→ExtC(R)1(G,B)→ExtC(R)1(G,C).因为
所以ExtC(R)1(G,B)=0.于是B∈Abs-GProjC(R).故Abs-GProjC(R)关于扩张封闭.
设{Ai}i∈I∈Abs-GProjC(R).对∀G∈GProjC(R),由同构
可知
${\mathop{\rm Ext}\nolimits} _{c(R)}^1\left( {G, \mathop \oplus \limits_{i \in I} {A^i}} \right) = 0.11111\mathop \oplus \limits_{i \in I} {A^i} \in Abs - {\mathop{\rm GProj}\nolimits} C(R)$ , 故Abs-GProjC(R)关于直和封闭.设0→A→B→C→0是GProjC(R)中的G-纯正合列,其中B∈Abs-GProjC(R).对∀G∈GProjC(R),用HomC(R)(G,-)作用此正合列可得长正合序列0→HomC(R)(G,A)→HomC(R)(G,B)→HomC(R)(G,C)→ExtC(R)1(G,A)→ExtC(R)1(G,B)→….因为ExtC(R)1(G,B)=0,所以ExtC(R)1(G,A)=0.于是A∈Abs-GProjC(R).故Abs-GProjC(R)关于G-纯子复形封闭.
定义10 如果Gorenstein投射复形M是FP-投射的,则对任意的N∈Abs-GProjC(R),有ExtC(R)1(M,N)=0. GProjC(R)中的所有FP-投射复形构成的类记为FP-GProjC(R).
命题1 设R是环,M∈GProj C(R).则以下条件等价:
(ⅰ) M∈FP-GProjC(R);
(ⅱ) M相对于GProjC(R)中的任意正合序列0→A→B→C→0是投射的,其中A∈Abs-GProjC(R);
(ⅲ) 对GProjC(R)中的任意正合序列0→K→F→M→0,其中F∈Abs-GProjC(R),K→F是K的Abs-GProjC(R)-预包络;
(ⅳ) M是Abs-GProjC(R)-预包络KP的余核,其中P是投射复形,K是Gorenstein投射复形.
证 (ⅰ)⇒(ⅱ)设0→A→B→C→0是GProjC(R)中的正合序列,其中A∈Abs-GProjC(R).因为M∈FP-GProjC(R),所以ExtC(R)1(M,A)=0.于是0→HomC(R)(M,A)→HomC(R)(M,B)→HomC(R)(M,C)→0是正合的.故(ⅱ)得证.
(ⅱ)⇒(ⅰ) 对∀A∈Abs-GProjC(R),存在GProjC(R)中的短正合序列0→A→P→L→0,其中P是投射复形.则序列
是正合的.由(ⅱ)知序列
是正合的.则ExtC(R)1(M,A)=0.故M∈FP-GProjC(R).
(ⅰ)⇒(ⅲ) 设E∈Abs-GProjC(R).对GProjC(R)中的正合列0→K→F→M→0,其中F∈Abs-GProjC(R),由(ⅰ)知0→HomC(R)(M,E)→HomC(R)(F,E)→HomC(R)(K,E)→0是正合的.故(ⅲ)成立.
(ⅲ)⇒(ⅳ) 对M存在正合列0→K→P→M→0是GProjC(R)中的正合列,其中P是投射复形,K是Gorenstein投射复形.由定义知P∈Abs-GProjC(R).因此K→P是K的Abs-GProjC(R)-预包络.
(ⅳ)⇒(ⅰ) 由(ⅳ)可知,存在GProjC(R)中的正合序列0→K→P→M→0,其中K→P是K的Abs-GProjC(R)-预包络,P是投射复形.任取N∈Abs-GProjC(R),则序列0→HomC(R)(M,N)→HomC(R)(P,N)→HomC(R)(K,N)→ExtC(R)1(M,N)→0是正合的.再次由(ⅳ)可知
是正合的.因此ExtC(R)1(M,N)=0.故M∈FP-GProjC(R).