De annihilator van een moduul is een ideaal van R

Moderators: dirkwb, Xilvo

Reageer
Berichten: 411

De annihilator van een moduul is een ideaal van R

Zij R een ring en M een R-moduul. De <i>annihilator</i> van M is de verzameling I = Ann(M) := {r
\(\epsilon\)
R | rM = 0} (EDIT: waarom worden LaTeX symbolen altijd naar de regel eronder verstuurd?)[/b]
 
Bewijs dat :
- I een ideaal is van R
- Bepaal de annihilator van het Z-moduul (Z: verz. gehele getallen) Z/2 x Z/3 x Z/4
- Bepaal de annihilator van het Z-moduul Z
-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
 
- Een ideaal van R moet zeker een additieve deelgroep zijn. Dit is voor I zeker het geval aangezien 0 een element zal zijn van I en bijgevolg dus ook het eenheidselement van de additieve deelgroep. Omdat R een ring is, zal I dus zeker een additieve deelgroep zijn.
 
Een tweede voorwaarde om van een ideaal te spreken is dat
\(\forall i \epsilon I:iR \subseteq I \Leftrightarrow ir \epsilon I \forall i \epsilon I,\forall r \epsilon R\)
Echter zie ik niet goed in hoe ik deze tweede voorwaarde kan na gaan. Iemand die een duwtje kan geven?
 
Ik heb zelf ook al even gedacht aan een voorbeeld. Als ik als ring R = (Z, +, .) neem en als R-moduul M= Z/2Z. Dan zie ik dat Ann(M) = {0} en dat dit dus een ideaal is in R. echter is in dit geval Z/2Z een additieve deelgroep van (Z, +, .) waardoor dit me een logisch gevolg lijkt. Als we echter over willekeurige ringen en modulen spreken die niet zo geassocieerd zijn als Z en Z/2Z, dan zie ik niet meteen hoe ik dit kan aantonen.
 
Alvast bedankt!
 
 

Berichten: 112

Re: De annihilator van een moduul is een ideaal van R

Je hebt het geloof ik over de volgende voorwaarde
\( \forall x \in I: \forall r \in R: x \cdot r \in I \wedge r \cdot x \in I\)
maar er ging iets mis met je latex. Ik raad je ook aan niet \epsilon maar \in te gebruiken om "element van" aan te duiden, dat is iets duidelijker.
 
Wanneer
\(x \in I, r\in R, m \in M\)
, wat is dan
\( (x\cdot r) \cdot m\)
en
\((r \cdot x) \cdot m\)
?
Hint: gebruik dat
\( r \cdot m \in M\)
.

Berichten: 411

Re: De annihilator van een moduul is een ideaal van R

[quote][/quote]
Vergeten te zeggen: in mijn cursus beschouwen we de ring R altijd als een commutatieve ring.
 
Voortgaand op uw suggestie:
\((r x) \cdot m\)
(Hier zet ik geen vermenigvuldingsteken tussen r en x om duidelijk te maken dat dit gaat om de vermenigvuldiging in de ring R terwijl tussen r x en m de scalaire vermenigvuldiging plaatsvindt)
Ik weet dat zowel r als x element zijn van de ring R. Een ring is gesloten dus is r x ook element van R.
m is een element van het moduul M. Een element uit R scalair vermenigvuldigen met een element uit M levert opnieuw een element uit M.
Echter zie ik niet meteen hoe ik hiermee verder moet....
 
 
Anderzijds heeft uw suggestie me wel op volgend idee gebracht:
Neem
\(x \in I, r \in R, m \in M\)
allen willekeurig.
Beschouw: 
\(r (x \cdot m)\)
Dan is 
\((x \cdot m) = 0\)
(Definitie annihilator)
In het bijzonder is dus 
\((x \cdot m) \in I\)
Bijgevolg is 
\(r 0 = 0 \in I\)
=> I is een ideaal van R
\(\square\)
 
Zou dit een "goed antwoord" kunnen zijn? Indien niet, waar loopt het dan fout?

Berichten: 112

Re: De annihilator van een moduul is een ideaal van R

Anderzijds heeft uw suggestie me wel op volgend idee gebracht:
Neem
\(x \in I, r \in R, m \in M\)
allen willekeurig.
Beschouw: 
\(r (x \cdot m)\)
Dan is 
\((x \cdot m) = 0\)
(Definitie annihilator)
Tot hier ben ik het met je eens. Maar hier verder loopt het fout
In het bijzonder is dus 
\((x \cdot m) \in I\)
Bijgevolg is 
\(r 0 = 0 \in I\)
=> I is een ideaal van R
\(\square\)
 
Zou dit een "goed antwoord" kunnen zijn? Indien niet, waar loopt het dan fout?
Het product
\( x \cdot m \)
ligt duidelijk in M, het is dus niet zinnig om te zeggen dat dit een element is van de ideaal I, aangezien deze in R ligt.

Je moet bewijzen dat
\( rx \in I\)
, dit houdt in dat
\( (rx) \cdot m\)
gelijk moet zijn aan
\(0 (\in M)\)
. Gebruik dat
\( (rx) \cdot m = r \cdot (x \cdot m) \)
.

Berichten: 411

Re: De annihilator van een moduul is een ideaal van R

Te bewijzen: 
\(r x \in I\)
(Definitie ideaal)
Bewijs: Dit komt m.a.w. overeen met
\((r x) \cdot m = 0\)
(Definitie annihilator)
Kies
\(r \in R, x \in I, m \in M willekeurig\)
Dan is volgens één van de axioma's van een moduul ("gemengde associativiteit"):
\((r x) \cdot m = r \cdot (x \cdot m)\)
Volgens definitie van annihilator is: 
\((r x) \cdot m = r \cdot (0)\)
0 is het "opslorpend element" in een ring R: 
\((r x) \cdot m = 0\)
\(\square\)
 
Zoiets? :-) 

Berichten: 112

Re: De annihilator van een moduul is een ideaal van R

Ja dat is al beter, alleen met het laatste ben ik het niet eens. De nul hierin
\( r \cdot (0)\)
is een element van M, dat is niet hetzelfde als de nul uit R.
Je moet dus eigenlijk bewijzen dat
\( r \cdot 0 = 0 \in M \)
maar dat is vrij triviaal met de axioma's van een moduul.

Berichten: 411

Re: De annihilator van een moduul is een ideaal van R

De scalaire vermenigvuldiging r (0) waarbij "0" het neutraal element is in de abelse groep (M, +) zal volgens de definitie van een R-moduul zich opnieuw in de abelse groep (M, +) bevinden.
 
Daarnaast kunnen we deze scalaire vermenigvuldiging ook zien als:
\(r \cdot (0) = 0 + 0 + ... + 0\)
(|r| keer)
Aangezien "0" het neutraal element is in (M, +), zal dit dus 0 zijn.
 
 
Ik weet niet of het wiskundig zo mooi geformuleerd is, maar ik zou niet goed weten hoe het anders (met minder woorden?) uit te leggen.
Is met deze aanvulling de eerst vraag min of meer correct opgelost?

Berichten: 112

Re: De annihilator van een moduul is een ideaal van R

Ja min of meer, alleen volg ik niet waarom je dit zegt 
\( r \cdot (0) = 0 + 0 + ... + 0
\)
 
Ik zou simpelweg zeggen dat: Volgens de axioma's van een moduul weten we dat
\( r \cdot 0 = r \cdot 0 + r\cdot 0\)
, dus zal
\( r \cdot 0 = 0\)
gelden.
 
Mooi een bewijs opschrijven is inderdaad niet altijd even makkelijk.
Ik zou een betere formulering kunnen geven maar dat gaat je niets leren vrees ik.
Beter is om zelf veel bewijzen te lezen en veel te oefenen op bewijzen en dan komen mooie bewijzen al wat gemakkelijker en natuurlijker tot stand.
 
Had je nog een tweede vraag dan, want die ben ik dan uit het oog verloren?

Berichten: 411

Re: De annihilator van een moduul is een ideaal van R

Demophilus schreef: Ja min of meer, alleen volg ik niet waarom je dit zegt 
\(r \cdot (0) = 0 + 0 + ... + 0\)
 
Ik zou simpelweg zeggen dat: Volgens de axioma's van een moduul weten we dat
\( r \cdot 0 = r \cdot 0 + r\cdot 0\)
, dus zal
\( r \cdot 0 = 0\)
gelden.
 
Mooi een bewijs opschrijven is inderdaad niet altijd even makkelijk.
Ik zou een betere formulering kunnen geven maar dat gaat je niets leren vrees ik.
Beter is om zelf veel bewijzen te lezen en veel te oefenen op bewijzen en dan komen mooie bewijzen al wat gemakkelijker en natuurlijker tot stand.
 
Had je nog een tweede vraag dan, want die ben ik dan uit het oog verloren?
Inderdaad! De manier waarop u het doet is veel beter en correct. Ik besef nu dat mijn uitleg enkel "geldig" is in het geval dat onze ring R gelijk is aan Z (maar dat weten we dus niet. Bij de eerste vraag beschouwen we een willekeurige ring R).
 
 
Er was nog een tweede en een derde vraagje ook, meer als toepassing hiervan. Ik citeer het even opnieuw:
Bepaal de annihilator van het Z-moduul (Z: verz. gehele getallen) Z/2 x Z/3 x Z/4
- Bepaal de annihilator van het Z-moduul Z
-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
 
- Voor het eerste: Het directe product van de groepen Z/2 x Z/3 x Z/4 is de volgende verzameling {
\({(z_1, z_2, z_3) || z_1 \in Z/2, z_2 \in Z/3, z_3 \in Z/4}\)
}
Hierop is er dan nog een groepsbewerking gedefinieerd.
Echter, om de annihilator te bepalen hiervan, moeten we kijken naar het scalair product op dit moduul. Deze is gedefinieerd als
\(r \cdot (z_1, z_2, z_3) = (r \cdot z_1, r \cdot z_2, r \cdot z_3) (r \in Z,z_1 \in Z/2,z_2 \in Z/3,z_3 \in Z/4)\)
Aangezien we weten dat elk van de ringen Z/2, Z/3 en Z/4 deelringen zijn van de ring Z, zal het neutraal element voor de optelling (dat in Z tevens het "opslorpend" element voor de vermenigvuldiging is) hier het enige element zijn van de annihilator. Dus:
\(Ann(Z/2 X Z/3 X Z/4) = {0 \in Z}\)
[/i]
 
 
- Voor de volgende vraag: analoog zal het neutraal element voor de optelling hier het enige element zijn van de annihilator. Dus:
\(Ann(Z) = {0 \in Z}\)
 
 
Hetgeen ik cursief gezet heb is iets waarvan ik niet goed wist hoe het te verwoorden. Is dit oké of denkt u aan een andere/betere manier om dit uit te leggen?
 
 
EDIT: LaTeX doet nogal raar hier. Waarvoor excuses. Hopelijk is het nog leesbaar door overal "span" te negeren.

Berichten: 112

Re: De annihilator van een moduul is een ideaal van R

Uomo Universale schreef: - Voor het eerste: Het directe product van de groepen Z/2 x Z/3 x Z/4 is de volgende verzameling {
\({(z_1, z_2, z_3) || z_1 \in Z/2, z_2 \in Z/3, z_3 \in Z/4}\)
}
Hierop is er dan nog een groepsbewerking gedefinieerd.
Echter, om de annihilator te bepalen hiervan, moeten we kijken naar het scalair product op dit moduul. Deze is gedefinieerd als
\(r \cdot (z_1, z_2, z_3) = (r \cdot z_1, r \cdot z_2, r \cdot z_3) (r \in Z,z_1 \in Z/2,z_2 \in Z/3,z_3 \in Z/4)\)
Aangezien we weten dat elk van de ringen Z/2, Z/3 en Z/4 deelringen zijn van de ring Z, zal het neutraal element voor de optelling (dat in Z tevens het "opslorpend" element voor de vermenigvuldiging is) hier het enige element zijn van de annihilator. Dus:
\(Ann(Z/2 X Z/3 X Z/4) = {0 \in Z}\)
[/i]
 
Ben je hier echt zeker van? Vraag je anders eerst af wat de annihilator is van bijvoorbeeld
\(\mathbb{Z}_2 \)
als Z-moduul. En van
\(\mathbb{Z}_3\)
en 
\(\mathbb{Z}_4\)
?

Ook waarom denk je dat deze ringen deelringen zijn van Z?
 
EDIT: Ik neem aan alleszins dat met Z/n je
\( \mathbb{Z}_n\)
, de gehele getallen modulo n bedoelt, anders mag je het bovenstaande negeren.

Berichten: 411

Re: De annihilator van een moduul is een ideaal van R

Demophilus schreef: Ben je hier echt zeker van? Vraag je anders eerst af wat de annihilator is van bijvoorbeeld
\(\mathbb{Z}_2 \)
als Z-moduul. En van
\(\mathbb{Z}_3\)
en 
\(\mathbb{Z}_4\)
?

Ook waarom denk je dat deze ringen deelringen zijn van Z?
 
EDIT: Ik neem aan alleszins dat met Z/n je
\( \mathbb{Z}_n\)
, de gehele getallen modulo n bedoelt, anders mag je het bovenstaande negeren.
Met Z/n bedoel ik inderdaad de gehele getallen modulo n.
 
Oké, dan bekijk ik het eens apart:
- Voor Z/2: Z/2 als moduul bevat 0 en 1 als elementen. De scalaire vermenigvuldiging hierbij is dan
\(z \cdot 0 of z \cdot 1 met z \in Z\)
Om de annihilator nu te bepalen moeten we kijken welke gehele getallen vermenigvuldigd kunnen worden met 0 en 1 zodat beide scalaire vermenigvuldigingen 0 uitkomen. Voor de vermenigvuldiging met 0 voldoet elk geheel getal hieraan. Voor 1 voldoen alle veelvouden van 2 hieraan.
De annihilator van Z/2 is dus 2Z (={2z || z element van Z})
 
- Voor Z/3: Z/3 als moduul bevat 0,1 en 2 als elementen. Om de annihilator nu te bepalen moeten we kijken welke gehele getallen vermenigvuldigd kunnen worden met 0, 1 en 2 zodat de scalaire vermenigvuldigingen 0 uitkomen. Voor de vermenigvuldiging met 0 voldoet elk geheel getal hieraan. Voor 1 voldoen alle veelvouden van 3 hieraan. Voor 2 voldoen alle veelvouden van 3 hieraan. 
De annihilator van Z/3 is dus 3Z (={3z || z element van Z})
 
- Voor Z/4: Z/4 als moduul bevat 0,1, 2 en 3 als elementen. Voor de vermenigvuldiging met 0 voldoet elk geheel getal hieraan. Voor 1 voldoen alle veelvouden van 4 hieraan. Voor 2 voldoen alle veelvouden van 2 hieraan. Voor 3 voldoen alle veelvouden van 4 hieraan.
De annihilator van Z/4 is dus 4Z (={4z || z element van Z})
 
- Voor Z/2 X Z/3 X Z/4: Algemeen zal de annihilator dus bestaan uit het kleinste gemene veelvoud van 2, 3 en 4, ofwel uit 12Z (={12z || z element van Z})
 
 
Lijkt dit er al wat meer op? Ik denk dat ik wat vaker 2 keer moet nadenken en eens alles moet opschrijven in plaats van stappen uit het hoofd te willen doen..
 
Voor Z als Z-moduul lijkt het me wel zo dat 0 het enige element van de annihilator is.

Berichten: 112

Re: De annihilator van een moduul is een ideaal van R

Ja dat klopt als een bus!

Berichten: 411

Re: De annihilator van een moduul is een ideaal van R

Oef! Bedankt voor de vele hulp hierbij Demophilus!

Reageer