Ext函子

在同调代数中,Ext 函子是 Hom 函子的导函子。此函子首见于代数拓扑,但其应用遍布许多领域。

定义

设   为有充足内射元的阿贝尔范畴,例如一个环   上的左模范畴  。固定一对象  ,定义函子  ,此为左正合函子,故存在右导函子  ,记为  。当   时,常记之为  。

根据定义,取   的内射分解

 

并取  ,得到

 

去掉首项  ,最后取上同调群,便得到  。

另一方面,若   中也有充足射影元(例如  ),则可考虑右正合函子   及其左导函子  ,可证明存在自然同构  。换言之,对   取射影分解:

 

并取  ,得到

 

去掉尾项  ,其同调群同构于  。

基本性质

  • 若   是射影对象或   是内射对象,则对所有   有  。
  • 反之,若  ,则   是射影对象。若  ,则   是内射对象。
  •  
  •  
  • 根据导函子性质,对每个短正合序列  ,有长正合序列:
 
  • 承上,若   有充足的射影元,则对第一个变数也有长正合序列;换言之,对每个短正合序列  ,有长正合序列
 

谱序列

今设   为含单位元的环,并固定一环同态  。则由双函子的自然同构

 

导出格罗滕迪克谱序列:对每个  -模   及  -模  ,有谱序列

 

这个关系称为换底。

Ext函子与扩张

Ext 函子得名于它与群扩张的联系。抽象地说,给定两个对象  ,在扩张

 

的等价类与   之间有一一对应,下将详述。

对任两个扩张

  与
 

可以构造其 Baer 和 为  ,其中  (反对角线)。这在等价类上构成一个群运算,可证明此群自然地同构于  。

对更高阶的扩张,同样可定义等价类;对任两个 n-扩张(n>1)

  与
 

此时的 Baer 和定为

 

其中  (反对角线   之定义同上), 。这也在 n-扩张的等价类上构成一个群运算,此群自然同构于  。借此,能在任何阿贝尔范畴上定义 Ext 函子。

重要例子

  • 设   为群,取环  ,可以得到群上同调: 。
  • 设   为局部赋环空间   上的  -模范畴,可以得到层上同调: 。
  • 设   为李代数,取环   为其泛包络代数,可以得到李代数上同调: 。
  • 设   为域,  为  -代数,取环 ,  带有自然的  -模结构,此时得到 Hochschild 上同调: 。

文献

  • Charles A. Weibel, An introduction to homological algebra, Cambridge University Press. ISBN 0-521-55987-1