Cambio de los productos tensoriales por fracciones.

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@ -718,13 +718,13 @@ es la \emph{localización} de $A$ respecto de $S$. Si $S=A \setminus \left\lbrac
\begin{equation*} \begin{equation*}
\left( m, s \right) \sim \left( m', s' \right) \iff ms' = m's. \left( m, s \right) \sim \left( m', s' \right) \iff ms' = m's.
\end{equation*} \end{equation*}
Si $S=A \setminus \left\lbrace 0 \right\rbrace$, denotaremos la localización como $M_Q$ y la llamaremos $Q(A)$-\emph{extensión de escalares} de~$M$. Si $S=A \setminus \left\lbrace 0 \right\rbrace$, denotaremos la localización como $M_\mathrm{Q}$ y la llamaremos $Q(A)$-\emph{extensión de escalares} de~$M$.
\end{definicion} \end{definicion}
\begin{lema} \label{Lema Extensión es Inyección} \begin{lema} \label{Lema Extensión es Inyección}
La extensión de escalares de un \modulo{A} $M$ es un \espaciovectorial{\cuerpofracciones{A}}. Además, la aplicación $\varphi: M \rightarrow M_Q$ dada por $m \mapsto \frac{m}{1}$ es inyectiva si y solo si $M$ es libre de torsión. La extensión de escalares de un \modulo{A} $M$ es un \espaciovectorial{\cuerpofracciones{A}}. Además, la aplicación $\varphi: M \rightarrow M_\mathrm{Q}$ dada por $m \mapsto \frac{m}{1}$ es inyectiva si y solo si $M$ es libre de torsión.
\end{lema} \end{lema}
\begin{proof} \begin{proof}
Para la primera afirmación, vemos que $M_Q$ es un \modulo{\cuerpofracciones{A}} y, como \cuerpofracciones{A} es un cuerpo, tenemos un espacio vectorial. Para la primera afirmación, vemos que $M_\mathrm{Q}$ es un \modulo{\cuerpofracciones{A}} y, como \cuerpofracciones{A} es un cuerpo, tenemos un espacio vectorial.
Para la segunda, véase que Para la segunda, véase que
\begin{align*} \begin{align*}
\ker\varphi = 0 &\iff \frac{m}{1} \neq 0 \quad\forall m \in M \setminus \left\lbrace 0 \right\rbrace \\ \ker\varphi = 0 &\iff \frac{m}{1} \neq 0 \quad\forall m \in M \setminus \left\lbrace 0 \right\rbrace \\
@ -732,7 +732,7 @@ Si $S=A \setminus \left\lbrace 0 \right\rbrace$, denotaremos la localización co
&\iff am \neq 0 \\ &\iff am \neq 0 \\
&\iff \mathrm{Tors}\!\left( M \right) = \left\lbrace 0 \right\rbrace.\qedhere &\iff \mathrm{Tors}\!\left( M \right) = \left\lbrace 0 \right\rbrace.\qedhere
\end{align*} \end{align*}
% Vemos también gracias a esto que todo elemento de $M_Q$ puede escribirse como $ \frac{m}{q}$ para algún $m\in M$ y algún $q\in A \setminus \left\lbrace 0 \right\rbrace$. Consideremos el homomorfismo de $M_Q$ en $\left( A \setminus \left\lbrace 0 \right\rbrace \right)$ dado por $\mu \otimes \frac{1}{q} \mapsto \frac{\mu}{q}$. Vemos por ella que $\frac{\mu}{q} = 0$ si y solo si $\mu = 0$; es decir, que $\mu \otimes \frac{1}{q} = 0$ si y solo si $\mu = 0$. Esto demuestra que la última implicación de la cadena anterior funciona también en el sentido contrario, completando la demostración. % Vemos también gracias a esto que todo elemento de $M_\mathrm{Q}$ puede escribirse como $ \frac{m}{q}$ para algún $m\in M$ y algún $q\in A \setminus \left\lbrace 0 \right\rbrace$. Consideremos el homomorfismo de $M_Q$ en $\left( A \setminus \left\lbrace 0 \right\rbrace \right)$ dado por $\mu \otimes \frac{1}{q} \mapsto \frac{\mu}{q}$. Vemos por ella que $\frac{\mu}{q} = 0$ si y solo si $\mu = 0$; es decir, que $\mu \otimes \frac{1}{q} = 0$ si y solo si $\mu = 0$. Esto demuestra que la última implicación de la cadena anterior funciona también en el sentido contrario, completando la demostración.
% %
% \todo{La otra implicación. Creo que quedará más corto definiendo la extensión de escalares como fracciones} % \todo{La otra implicación. Creo que quedará más corto definiendo la extensión de escalares como fracciones}
% %
@ -760,13 +760,13 @@ Consideremos el diagrama de homomorfismos de \modulo{\Kx}s de la Figura \ref{Dia
Podemos ver los conjuntos de la parte baja del diagrama como subconjuntos de los de arriba. Así, identificamos Podemos ver los conjuntos de la parte baja del diagrama como subconjuntos de los de arriba. Así, identificamos
\begin{equation*} \begin{equation*}
\dual{M}\equiv\definicionconjunto{h \in \left( \dual{M} \right)_Q}{h\!\left( m \right) \in A \ \forall m \in M}, \dual{M}\equiv\definicionconjunto{h \in \left( \dual{M} \right)_\mathrm{Q}}{h\!\left( m \right) \in A \ \forall m \in M},
\end{equation*} \end{equation*}
o en otras palabras, como todos aquellos homomorfismos en el conjunto ampliado a las fracciones que <<restringidos>> a $M$ funcionan como un elemento de \dual{M}. o en otras palabras, como todos aquellos homomorfismos en el conjunto ampliado a las fracciones que <<restringidos>> a $M$ funcionan como un elemento de \dual{M}.
Ahora recordemos por el Ejemplo~\ref{Ejemplo Espacio Vectorial es Reflexivo} que $M_\mathrm{Q}$ es reflexivo así que $\dualdual{M_Q} \simeq M_Q$. Esto nos identificar Ahora recordemos por el Ejemplo~\ref{Ejemplo Espacio Vectorial es Reflexivo} que $M_\mathrm{Q}$ es reflexivo así que $\dualdual{M_\mathrm{Q}} \simeq M_\mathrm{Q}$. Esto nos identificar
\begin{equation*} \begin{equation*}
\dualdual{M}\equiv\definicionconjunto{m \in M_Q}{ \phi(m) \in A \ \forall \phi \in \dual{M}},\quad \dualdual{M}\equiv\definicionconjunto{m \in M_\mathrm{Q}}{ \phi(m) \in A \ \forall \phi \in \dual{M}},\quad
M^{***}\equiv\definicionconjunto{m \in \left( \dual{M} \right)_Q}{h\!\left( m \right) \in A \ \forall m \in M}.\qedhere M^{***}\equiv\definicionconjunto{m \in \left( \dual{M} \right)_\mathrm{Q}}{h\!\left( m \right) \in A \ \forall m \in M}.\qedhere
\end{equation*} \end{equation*}
% %
% \todo{Esto terminarlo.} % \todo{Esto terminarlo.}
@ -774,7 +774,7 @@ M^{***}\equiv\definicionconjunto{m \in \left( \dual{M} \right)_Q}{h\!\left( m \r
\begin{definicion} \begin{definicion}
Sea $M$ un \modulo{A} finitamente generado. Diremos que $M$ tiene \emph{rango} $r$ si $M_Q$ es un \espaciovectorial{\cuerpofracciones{A}} de dimensión $r$. Sea $M$ un \modulo{A} finitamente generado. Diremos que $M$ tiene \emph{rango} $r$ si $M_\mathrm{Q}$ es un \espaciovectorial{\cuerpofracciones{A}} de dimensión $r$.
\end{definicion} \end{definicion}
Un caso particular importante es el de cualquier ideal $I$, que independientemente del número de generadores que tenga siempre es de rango $1$. Un caso particular importante es el de cualquier ideal $I$, que independientemente del número de generadores que tenga siempre es de rango $1$.
@ -898,19 +898,17 @@ Ahora sí, tenemos la siguiente propiedad universal que buscábamos al principio
Sea $M$ un \modulo{A} de rango $n$ y $s \in \naturales$. Entonces, $\bigwedge^s M$ es un \modulo{A} de rango $\binom{n}{s}$. Sea $M$ un \modulo{A} de rango $n$ y $s \in \naturales$. Entonces, $\bigwedge^s M$ es un \modulo{A} de rango $\binom{n}{s}$.
\end{lema} \end{lema}
\begin{proof} \begin{proof}
Consideremos $\left( \bigwedge^s M \right) \otimes \cuerpofracciones{A}$. Hay un isomorfismo de \modulo{\cuerpofracciones{A}}s entre $\bigwedge^s M_Q$ y $\bigwedge^s\left( M_Q \right)$: Consideremos $\left( \bigwedge^s M \right)_\mathrm{Q}$. Hay un isomorfismo de \modulo{\cuerpofracciones{A}}s entre $\left( \bigwedge^s M \right)_\mathrm{Q}$ y $\bigwedge^s\left( M_\mathrm{Q} \right)$:
\begin{align*} \begin{align*}
\bigwedge^sM_Q &\longleftrightarrow \bigwedge^s\left( M_Q \right) \\ \left( \bigwedge^sM \right)_\mathrm{Q} &\longleftrightarrow \bigwedge^s\left( M_\mathrm{Q} \right) \\
\left( m_1 \wedge m_2 \wedge \dots \wedge m_s \right) \otimes \frac{a}{b} &\longrightarrow \left( m_1 \otimes \frac{a}{b} \right) \wedge \left( m_2 \otimes 1 \right) \wedge \dots \wedge \left( m_s \otimes 1 \right) \\ \frac{a}{b}\left( m_1 \wedge m_2 \wedge \dots \wedge m_s \right) &\longrightarrow \left( \frac{a}{b} m_1\right) \wedge \left( m_2 \right) \wedge \dots \wedge \left( m_s \right) \\
\left( m_1 \wedge m_2 \wedge \dots \wedge m_s\right)\otimes \frac{a_1a_2\dots a_s}{b_1 b_2 \dots b_s} &\longleftarrow \left( m_1 \otimes \frac{a_1}{b_1} \right) \wedge \left( m_2 \otimes \frac{a_2}{b_2} \right) \wedge \dots \wedge \left( m_s \otimes \frac{a_s}{b_s} \right) \frac{a_1a_2\dots a_s}{b_1 b_2 \dots b_s}\left( m_1 \wedge m_2 \wedge \dots \wedge m_s\right) &\longleftarrow \left( \frac{a_1}{b_1}m_1 \right) \wedge \left( \frac{a_2}{b_2}m_2 \right) \wedge \dots \wedge \left( \frac{a_s}{b_s} m_s \right)
\end{align*} \end{align*}
Aunque pudiera parecer que no es un isomorfismo puesto que los lados derechos no lucen iguales, recordemos que por las propiedades del producto tensorial y exterior y por ser ambos conjuntos \modulo{\cuerpofracciones{A}} tenemos que Aunque pudiera parecer que no es un isomorfismo puesto que los lados derechos no lucen iguales, recordemos que por las propiedades del producto tensorial y exterior y por ser ambos conjuntos \modulo{\cuerpofracciones{A}} tenemos que
\begin{align*} \begin{equation*}
\left( m_1 \otimes \frac{a_1}{b_1} \right) \wedge \left( m_2 \otimes \frac{a_2}{b_2} \right) \wedge \dots \wedge \left( m_s \otimes \frac{a_s}{b_s} \right) &= \left[\frac{a_1}{b_1} \left( m_1 \otimes 1 \right) \right] \wedge \left[\frac{a_2}{b_2} \left( m_2 \otimes 1 \right) \right] \wedge \dots \wedge \left[\frac{a_s}{b_s} \left( m_s \otimes 1 \right) \right] \\ \left( \frac{a_1}{b_1}m_1 \right) \wedge \left( \frac{a_2}{b_2}m_2 \right) \wedge \dots \wedge \left( \frac{a_s}{b_s} m_s \right) = \left( \frac{a_1a_2\dots a_s}{b_1 b_2 \dots b_s}m_1 \right) \wedge \left( m_2 \right) \wedge \dots \wedge \left( m_s \right).
&= \frac{a_1a_2\dots a_s}{b_1 b_2 \dots b_s} \left( m_1 \otimes 1 \right) \wedge \left( m_2 \otimes 1 \right) \wedge \dots \wedge \left( m_s \otimes 1 \right) \\ \end{equation*}
&= \left( m_1 \otimes \frac{a_1a_2\dots a_s}{b_1 b_2 \dots b_s} \right) \wedge \left( m_2 \otimes 1 \right) \wedge \dots \wedge \left( m_s \otimes 1 \right). Ahora bien, por hipótesis $M_\mathrm{Q}$ es un \espaciovectorial{\cuerpofracciones{A}} de rango $n$ así que $\bigwedge^n \left( M_\mathrm{Q} \right)$ será también un \espaciovectorial{\cuerpofracciones{A}}, en este caso de rango $\binom{n}{s}$. Gracias al isomorfismo, $\left( \bigwedge^s M \right)_\mathrm{Q}$ es igualmente otro \espaciovectorial{\cuerpofracciones{A}} de rango $\binom{n}{s}$ lo cual quiere decir que $M$ es de rango $\binom{n}{s}$.
\end{align*}
Ahora bien, por hipótesis $M_Q$ es un \espaciovectorial{\cuerpofracciones{A}} de rango $n$ así que $\bigwedge^n \left( M_Q \right)$ será también un \espaciovectorial{\cuerpofracciones{A}}, en este caso de rango $\binom{n}{s}$. Gracias al isomorfismo, $\left( \bigwedge^s M \right) \otimes \cuerpofracciones{A}$ es igualmente otro \espaciovectorial{\cuerpofracciones{A}} de rango $\binom{n}{s}$ lo cual quiere decir que $M$ es de rango $\binom{n}{s}$.
\end{proof} \end{proof}