Advances in Applied Mathematics
Vol.06 No.09(2017), Article ID:23091,10 pages
10.12677/AAM.2017.69134

Duality between the Smash Product and Smash Coproduct

Beishang Ren1,2, Yuqiu Wei3, Fenfang Xie2*, Shuai Jin1, Juan Chen1

1Guangdong University of Science & Technology, Dongguan Guangdong

2Guangxi Teachers Education University, Nanning Guangxi

3Guangxi University of Foreign Languages, Nanning Guangxi

Received: Nov. 25th, 2017; accepted: Dec. 14th, 2017; published: Dec. 21st, 2017

ABSTRACT

This paper mainly discusses the relations between module algebra and module coalgebra, comodule algebra and comodule coalgebra. Last, from the comodule coalgebra A contained in A 0 , we further characterize duality between the smash product and smash coproduct.

Keywords:Smash Product, Module Coalgebra, Comodule Coalgebra, Smash Coprodule

Smash积与Smash余积的对偶性

任北上1,2,韦玉球3,谢芬芳2*,金帅1,陈娟1

1广东科技学院,广东 东莞

2广西师范学院,广西 南宁

3广西外国语学院,广西 南宁

收稿日期:2017年11月25日;录用日期:2017年12月14日;发布日期:2017年12月21日

摘 要

本文探究了模代数与模余代数、余模代数与余模余代数之间的相互关系,并从含于余代数 A 0 内的余模余代数 A 出发,进一步刻画了Smash积与Smash余积的对偶性。

关键词 :Smash积,模余代数,余模余代数,Smash余积

Copyright © 2017 by authors and Hans Publishers Inc.

This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License (CC BY).

http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/

1. 引言

本文中始终约定 K 为代数闭域, H K -Hopf代数, C K -余代数。在Hopf代数文献中,通常采用 [1] 中的Sigma记号: Δ ( c ) = c ( 1 ) c ( 2 ) , c C ,及 ρ ( c ) = c ( 1 ) c ( 0 )

定义1.1 [2] :设 A K -代数。称 A 为左 H -模代数(或 H A 上的作用),若下列三条成立:

(MA1) A 是左 H -模,结构映射 γ : H A A ,其中 γ ( h a ) = h a

(MA2) h ( a b ) = ( h ( 1 ) a ) ( h ( 2 ) b ) , h H , a , b A

(MA3) h 1 A = ε H ( h ) 1 A , h H

例1.1:设 A K -代数。如果 f H o m ( H , A ) 是卷积可逆的代数同态,则 A 是左 H -模代数,其中 h a = f ( h ( 1 ) ) a f 1 ( h ( 2 ) ) h H , a A

在 [1] 中我们知道 A # H = A H 可以构成一个 K -代数,其中乘法运算为 ( a # h ) ( b # g ) = a ( h 1 b ) # h 2 g , a , b A , h , g H ,这个代数的乘法习惯上称为Smash积。在此基础上, [3] 里又引入了交叉积的概念和一系列重要性质,为Hopf代数的结构理论研究起到了重要作用(譬如,点Hopf代数、辫子Hopf代数等)。由于模代数产生的极大影响引起了学者们的关注,所以又陆续得到了新的对偶概念。

定义1.2 [4] :设 A K -代数。称 A 为右 H -余模代数(或 H A 上的余作用),若下列三条成立:

(CA1) A 是右 H -余模,结构映射 ρ : A A H ,其中 ρ ( a ) = a ( 0 ) a ( 1 )

(CA2) ( a b ) ( 0 ) ( a b ) ( 1 ) = a ( 0 ) b ( 0 ) a ( 1 ) b ( 1 ) , a , b A

(CA3) ρ ( 1 ) = 1 A 1 H

定义1.3 [4] :设 H 是Hopf代数, C K -余代数。称 C 为左 H -模余代数(或 H C 上的作用),若下列三条成立:

(MC1) C 是左 H -模,结构映射 φ : H C C ,其中 φ ( h c ) h c

(MC2) Δ C ( h c ) = h ( 1 ) c ( 1 ) h ( 2 ) c ( 2 ) , h H , c C

(MC3) ε ( h c ) = ε H ( h ) ε C ( c ) , h H , c C

例1.2:设 C 是一个 K -Hopf代数,而 H C 的子Hopf代数。关于 C 的代数结构的乘法视为模作用,易知 C H -模,进一步可以验证 C H -模余代数。特别地,若取 H = C ,可以得到一个平凡的 H -模余代数 H

例1.3:易知右 H -模 M 都可以看成左 H o p -模,其中模作用为 h o p m = m h h H , m M o p 。进而可推出右 H -模代数也可以看成是左 H o p -模代数。类似地,每个右 H -模余代数也可以看成是左 H o p -模余代数。

2. 预备知识

首先,讨论模余代数的刻画问题。

命题2.1:设 H 是Hopf代数, C K -余代数,且有左 H -模结构 φ : H C C 。则下列结论等价:

(1) C 是一个左 H -模余代数;

(2) φ 是余代数同态;

(3) C 的余乘 Δ : C C C 和余单位 ε : C K 都是 H -模同态。

证明:命题条件已经给出(MC1),结论之间的等价性证明如下:

由结论⑴知,条件(MC2)和(MC3)成立,等价于下列等式成立:

Δ C φ = ( φ φ ) ( 1 T 1 ) ( Δ H Δ C ) (2.1)

ε C φ = l ( ε H ε C ) (2.2)

其中 l : K K K , l ( k ( 1 ) k ( 2 ) ) = k ( 1 ) k ( 2 ) 是结构映射,我们通常将 l 简化掉。

注意到, H C 也是一个余代数,余乘为 Δ H C = ( 1 T 1 ) ( Δ H Δ C ) ,余单位为 ε H C = l ( ε H ε C ) 。将等式(2.1)和(2.2)箭图化,利用余代数同态的定义及箭图的交换性,即可得知结论⑴和结论⑵等价。

因为 Δ H ε H 都是代数同态,则由 C 是左 H -模可知, C C 也是左 H -模,其中模的结构映射为

φ C C : H C C C C , φ C C = ( φ φ ) ( 1 T 1 ) ( Δ H 1 1 )

由于 K 是左 K -模,则 K 也是左 H -模,结构映射为

φ K : H K K , φ K = l ( ε H 1 )

现将等式(2.1)和(2.2)恒等变形为

Δ C φ = ( φ φ ) ( 1 T 1 ) ( Δ H 1 1 ) ( 1 Δ C ) (2.3)

ε C φ = l ( ε H 1 ) ( 1 ε C ) (2.4)

显然,(2.3)和(2.4)事实上就是 Δ C φ = φ C C ( 1 Δ C ) ε C φ = φ K ( 1 ε C )

由上文表述所构建的箭图分别为图1图2

Figure 1. By(2.3) corresponding commutative arrow graph

图1. 等式(2.3)对应的交换箭图

Figure 2. By(2.4) corresponding commutative arrow graph

图2. 等式(2.4)对应的交换箭图

可知,等式(2.1)和(2.2)成立,则相当于图1图2的交换性分别都成立,即结论(1)和结论(3)等价。

命题2.2:设 H H 都是 K -Hopf代数,且 f : H H 为Hopf代数同态。那么 M 为左 H -模余代数(模代数),则 M 必是左 H -模余代数(模代数)。

证明:只对模余代数的情形进行证明,另一情形同理可证。

( M , φ ) 为左 H -模余代数,则易知 M 必是 H -模,其中模结构映射为

φ = φ ( f 1 ) ,即 h m = f ( h ) m , h H , m M 。于是(MC1)成立。

另外, Δ M ( h m ) = Δ M ( f ( h ) m ) = f ( h ) ( 1 ) m ( 1 ) f ( h ) ( 2 ) m ( 2 ) = f ( h ( 1 ) ) m ( 1 ) f ( h ( 1 ) ) m ( 2 ) = h ( 1 ) m ( 1 ) h ( 1 ) m (2)

Δ M ( h m ) = h ( 1 ) m ( 1 ) h ( 1 ) m ( 2 ) 。所以(MC2)成立。

最后, ε M ( h m ) = ε M ( f ( h ) m ) = ε H ( f ( h ) ) ε M ( m ) = ε H ( h ) ε M ( m ) 。所以(MC3)成立。

如果 M K -空间, M M 的对偶 K -空间。若 ( M , φ ) 是左 A -模,且 φ ( a m ) = a m ,那么 ( M , φ ) 是右 A -模,并且 φ ( m a ) = m a ,其中

m a , m = m , m a , m M , m M , a A

类似地, M 为右 A -模可以得到 M 为左 A -模,其中 a m , m = m , m a

C 必然具有代数结构不同的是, K -代数 A 的对偶空间 A 未必是余代数。但含在 A 内的 A 却具

有代数的结构 [1] ,为此,我们有下列结果。

定理2.1:设 H K -Hopf代数,那么

(1) A 是一个左 H -模代数,那么 A 是一个右 H -模余代数;

(2) C 是一个左 H -模余代数,那么 C 是一个右 H -模代数。

证明:(1) 因为 ( A , M , u ) K -代数,则 ( A , M , u ) K -余代数,欲证(MC1)成立,只需证明 A A 的子模即可。也就是说, h H , a A , a h A 。为此,我们将此问题与(MC2)的证明综合考虑。

a , b A , M ( a h ) , a b = a h , a b = a , h a b = a , ( h ( 1 ) a ) ( h ( 2 ) b ) = M ( a ) , ( h ( 1 ) a ) ( h ( 2 ) b ) = a ( 1 ) a ( 2 ) , ( h ( 1 ) a ) ( h ( 2 ) b ) = a ( 1 ) , h ( 1 ) a a ( 2 ) , h ( 2 ) b = a ( 1 ) h ( 1 ) , a a ( 2 ) h ( 2 ) , b = ( a ( 1 ) h ( 1 ) ) ( a ( 2 ) h ( 2 ) ) , a b

所以 M ( a h ) = ( a ( 1 ) h ( 1 ) ) ( a ( 2 ) h ( 2 ) ) 。上式表明(MC1)和(MC2)都成立。

另外, u ( a h ) = a h , 1 A = a , h 1 A = a , ε ( h ) 1 A = ε ( h ) a , 1 A = ε ( h ) u ( a ) ,即 u ( a h ) = ε ( h ) u ( a ) ,故(MC3)成立。由上可知, A 是一个右 H -模余代数。

(2) 因为 ( C , Δ , ε ) 是左 H -模余代数,那么自然知 ( C , Δ , ε ) 为代数且 C 为右 H -模,所以(MA1)成立。

下面只需证明(MA2)和(MA3)成立即可。 h H , c , d C , c C

c d h , c = Δ ( c d ) , h c = c d , Δ ( h c ) = c d , h ( 1 ) c ( 1 ) h ( 2 ) c ( 2 )

= c , h ( 1 ) c ( 1 ) d , h ( 2 ) c ( 2 ) = c h ( 1 ) , c ( 1 ) d h ( 2 ) , c ( 2 ) = ( c h ( 1 ) ) ( d h ( 2 ) ) , c ( 1 ) c ( 2 )

= ( c h ( 1 ) ) ( d h ( 2 ) ) , Δ ( c ) = ( c h ( 1 ) ) ( d h ( 2 ) ) , c

所以 c d h = ( c h ( 1 ) ) ( d h ( 2 ) ) ,即(MA2)成立。

最后,由于 ε = 1 c ,则

1 c h , c = ε , h c = ε ( h c ) = ε ( h ) ε ( c ) = ε ( h ) ε , c = ε ( h ) 1 c , c

进而, 1 c h = ε ( h ) 1 c ,即(MA3)成立。

所以, C 是一个右 H -模代数。

推论2.1:设 H 为Hopf代数,则 H 自然是一个左 H -模代数和左 H -模余代数。所以 H 是一个右 H -模余代数, H 是一个右 H -模代数。

推论2.2:设 H K -Hopf代数, S 为反极元;而 A K -代数。那么 A 可以成为一个左 H -模代数,其中模结构映射 γ : H A A γ ( h a ) = h a 具有如下等式: h a = γ ( h ( 1 ) ) a γ ( S ( h ( 2 ) ) ) h H , a A

定义2.1:设 H K -Hopf代数, C K -余代数。称 C 为左 H -余模余代数,若下列三条成立:

(CC1) C 是左 H -余模,结构映射 ρ : C H C ,其中 ρ ( c ) = c ( 1 ) c ( 0 )

(CC2) ( c ( 1 ) ) ( 1 ) ( c ( 2 ) ) ( 1 ) ( c ( 1 ) ) ( 0 ) ( c ( 2 ) ) ( 0 ) = c ( 1 ) ( c ( 0 ) ) ( 1 ) ( c ( 0 ) ) ( 2 )

(CC3) c ( 1 ) ε ( c ( 0 ) ) = ε ( c ) 1 H , c C

类似地可以定义右 H -余模余代数。

例2.1:设 H 为Hopf代数, C 为余代数,而 f H o m ( C , H ) 是一个余代数同态,如果 f 作为卷积代数 H o m ( C , A ) 中的可逆元,那么 C 必是一个 H -余模余代数,其中余模结构映射 ρ : C H C ρ ( c ) = f ( c ( 1 ) ) f 1 ( c ( 3 ) ) c ( 2 )

H -余模余代数的刻画如下:

命题2.3:设 H 为Hopf代数,余代数 C 为左 H -余模,其中余模结构映射为 ρ C : C H C ,那么 C 为左 H -余模余代数的充分必要条件是 C 的余乘 Δ 和余单位 ε 都是余模同态。

证明:易知,作为 H -余模余代数的条件(CC2)和(CC3),分别等价于下列等式:

( M H 1 1 ) ( 1 T 1 ) ( ρ ρ ) Δ C = ( 1 Δ C ) ρ C (2.5)

( 1 ε C ) ρ C = ( u H 1 ) l ε C (2.6)

其中 l : K K K 为同构映射。

另一方面,由于 M H : H H H u H : K H 都是余代数同态,故知 C C K 均为左 H -余模,它们的余模结构映射分别为:

ρ C C = ( M H 1 1 ) ( 1 T 1 ) ( ρ c ρ c ) , ρ K = ( u H 1 ) l

由此可知,

Δ : C C C 构成左 H -余模同态当且仅当 ρ C C Δ C = ( 1 Δ C ) ρ C ,即(2.5)成立; ε : C K 构成左 H -余模同态当且仅当 ( 1 ε C ) ρ C = ρ K ε C ,即(2.6)成立。

H -模代数的讨论中我们曾引入了Smash积的概念,在 H -余模余代数中我们也可以对偶地讨论

Smash余积。

定义2.2 设 H 为Hopf代数, C 是一个左 H -余模余代数,那么可以构造 C H 的Smash余积 C H ,其中,作为 K -空间, C H = C H C H 中的元素记为 c h 。另外,在 C H 中定义余乘

Δ : C H ( C H ) ( C H ) , Δ ( c h ) = ( c ( 1 ) c ( 2 ) ( 1 ) h ( 1 ) ) ( c ( 2 ) ( 0 ) h ( 2 ) )

以及余单位 ε : C H K , ε ( c h ) = ε ( c ) ε ( h )

定理2.2:设 H 为Hopf代数, C 为左 H -余模余代数,那么Smash余积 C H 关于给定的

余乘和余单位构成一个余代数。

证明: ( Δ 1 ) Δ ( c h ) = Δ ( c ( 1 ) c ( 2 ) ( 1 ) h ( 1 ) ) ( c ( 2 ) ( 0 ) h ( 2 ) ) = ( c ( 1 ) ( 1 ) c ( 1 ) ( 2 ) ( 1 ) ( c ( 2 ) ( 1 ) h ( 1 ) ) ( 1 ) ) ( c ( 1 ) ( 2 ) ( 0 ) ( c ( 2 ) ( 1 ) h ( 1 ) ) ( 2 ) ) ( c ( 2 ) ( 0 ) h ( 2 ) ) = ( c ( 1 ) ( 1 ) c ( 1 ) ( 2 ) ( 1 ) c ( 2 ) ( 1 ) ( 1 ) h ( 1 ) ( 1 ) ) ( c ( 1 ) ( 2 ) ( 0 ) c ( 2 ) ( 1 ) ( 2 ) h ( 1 ) ( 2 ) ) ( c ( 2 ) ( 0 ) h (2) )

= ( c ( 1 ) ( 1 ) c ( 1 ) ( 2 ) ( 1 ) c ( 2 ) ( 1 ) h ( 1 ) ) ( c ( 1 ) ( 2 ) ( 0 ) c ( 2 ) ( 0 ) ( 1 ) h ( 2 ) ) ( c ( 2 ) ( 0 ) ( 0 ) h ( 3 ) ) = ( c ( 1 ) c ( 2 ) ( 1 ) c ( 3 ) ( 1 ) h ( 1 ) ) ( c ( 2 ) ( 0 ) c ( 3 ) ( 0 ) ( 1 ) h ( 2 ) ) ( c ( 3 ) ( 0 ) ( 0 ) h ( 3 ) ) = ( c ( 1 ) c ( 2 ) ( 1 ) h ( 1 ) ) ( c ( 2 ) ( 0 ) ( 1 ) c ( 2 ) ( 0 ) ( 2 ) ( 1 ) h ( 2 ) ) ( c ( 2 ) ( 0 ) ( 2 ) ( 0 ) h (3) )

另一方面, ( 1 Δ ) Δ ( c h ) = ( c ( 1 ) c ( 2 ) ( 1 ) h ( 1 ) ) Δ ( c ( 2 ) ( 0 ) h ( 2 ) ) = ( c ( 1 ) c ( 2 ) ( 1 ) h ( 1 ) ) ( c ( 2 ) ( 0 ) ( 1 ) c ( 2 ) ( 0 ) ( 2 ) ( 1 ) h ( 2 ) ( 1 ) ) ( c ( 2 ) ( 0 ) ( 2 ) ( 0 ) h ( 2 ) ( 2 ) ) = ( c ( 1 ) c ( 2 ) ( 1 ) h ( 1 ) ) ( c ( 2 ) ( 0 ) ( 1 ) c ( 2 ) ( 0 ) ( 2 ) ( 1 ) h ( 2 ) ) ( c ( 2 ) ( 0 ) ( 2 ) ( 0 ) h (3) )

所以, ( Δ 1 ) Δ ( c h ) = ( 1 Δ ) Δ ( c h )

最后, ( ε 1 ) Δ ( c h ) = ε ( c ( 1 ) c ( 2 ) ( 1 ) h ( 1 ) ) ( c ( 2 ) ( 0 ) h ( 2 ) ) = ε ( c ( 1 ) ) ε ( c ( 2 ) ( 1 ) ) ε ( h ( 1 ) ) ( c ( 2 ) ( 0 ) h ( 2 ) ) = ε ( c ( 1 ) ) ( ε ( c ( 2 ) ( 1 ) ) c ( 2 ) ( 0 ) h ) = ε ( c ( 1 ) ) ( c ( 2 ) h ) = c h

( 1 ε ) Δ ( c h ) = ( c ( 1 ) c ( 2 ) ( 1 ) h ( 1 ) ) ε ( c ( 2 ) ( 0 ) h ( 2 ) ) = ( c ( 1 ) c ( 2 ) ( 1 ) h ( 1 ) ) ε ( c ( 2 ) ( 0 ) ) ε ( h ( 2 ) ) = ( c ( 1 ) c ( 2 ) ( 1 ) ε ( c ( 2 ) ( 0 ) ) h ( 1 ) ε ( h ( 2 ) ) ) = c ( 1 ) ε ( c ( 2 ) ) h = c h

所以, ( ε 1 ) Δ = 1 , ( 1 ε ) Δ = 1 .

已知当 M 是左 C -模时,那么 M 必然能成为右 C -模。习惯上记 M r M 中的最大有理子模(或 M 中所有有限维子模的和)。

定理2.3:设 H 为Hopf代数,那么

(1) C 是一个左 H -余模余代数,则 C r 是一个右 H -余模代数;

(2) A 是一个有限维的左 H -余模代数,则 A 是一个右 H -余模余代数。

证明:因为 A 是一个有限维的,所以 A = A 0 ,(2)的证明显然 [5] 。

(1) 只需证明 C r C 的子代数即可。

设余模 C 的结构映射为 ρ ,令 ( C r , ρ r ) C r 的余模结构并给出赋值映射 ¯ ¯ : C C ,其中 c ¯ ¯ ( c ) = c ( c ) , c C , c C 。如果由有理模的定义可知 c C ,那么 c C r 存在 ρ c r C H 使得

( c ¯ ¯ I H ) ( ρ c r ) = ( I H c ) ( ρ ( c ) ) , c C

由有理模的性质可知,这里 ρ c r = ρ r ( c ) 。又条件 c ( 1 ) ε ( c ( 0 ) ) = ε ( c ) 1 H , c C 表明存在 ρ ε r C H 使得 ρ r ( ε ) = ε 1 ,即单位元 ε C r

f , g C r ,那么 c C

c ( 1 ) f g , c ( 0 ) = c ( 1 ) f , c ( 0 ) ( 1 ) g , c ( 0 ) ( 2 ) = c ( 1 ) ( 1 ) c ( 2 ) ( 1 ) f , c ( 1 ) ( 0 ) g , c ( 2 ) ( 0 ) = f ( 0 ) , c ( 1 ) g ( 0 ) , c ( 2 ) f ( 1 ) g (1)

这表明 ρ f g r = f ( 0 ) g ( 0 ) f ( 1 ) g ( 1 ) 存在,即 C r 对乘法封闭。

3. 主要定理

如果 ( M , ρ ) 为左 C -余模,那么 M 就是有理右 C -模;同时 ( M , γ ) 也是左 C -模,其中模的结构映射是限制 γ = ρ | C M

定理3.1:设 C K -余代数。如果 C 是左 H -余模余代数,将 H 对左 H -模 ( C , ) 的作用限制在 H 0 上,那么

(1) 作为代数并具有左 H 0 -模结构的 ( C , ) 是一个左 H 0 -模代数;

(2) 同态单射 η : C # H 0 ( C H ) 是一个代数同态,其中 η ( c # h 0 ) = c h 0

证明:(1) 显然,只需证明(MA1),(MA2)成立即可。 h 0 H 0 , c , d C , c C

( h 0 ( c d ) ) ( c ) = h 0 ( c ( 1 ) ) ( c d ( c ( 0 ) ) ) = h 0 ( c ( 1 ) ) c ( c ( 0 ) ( 1 ) ) d ( c ( 0 ) ( 2 ) ) = h 0 ( c ( 1 ) ( 1 ) c ( 2 ) ( 1 ) ) c ( c ( 1 ) ( 0 ) ) d ( c ( 2 ) (0))

= h ( 1 ) 0 ( c ( 1 ) ( 1 ) ) h ( 2 ) 0 ( c ( 2 ) ( 1 ) ) c ( c ( 1 ) ( 0 ) ) d ( c ( 2 ) ( 0 ) ) = ( h ( 1 ) 0 c ) ( c ( 1 ) ) ( h ( 2 ) 0 d ) ( c ( 2 ) ) = ( ( h ( 1 ) 0 c ) ( h ( 2 ) 0 d ) ) (c)

所以,(MA1)成立。

( h 0 ε ) ( c ) = h 0 ( c ( 1 ) ) ε ( c ( 0 ) ) = h 0 ( ε ( c ) 1 ) = h 0 ( 1 ) ε (c)

即,(MA2)成立。

(2) 由定理2.2可知 C H 是余代数,进而 ( C H ) 是一个代数;显然 C # H 0 是个代数。而 η 的单射性是自然的。现只需论证 η 保持单位元和乘法即可,而等式的验证工作较易。

A 为左 H -模代数, H 的反极元为 S 。注意到 i : A A # H , i ( a ) = a # 1 , a A j : H A # H j ( h ) = 1 # h h H 都是代数同态,易知当 I A # H 的余有限维理想,则 J = i 1 ( I ) L = j 1 ( I ) 分别是 A H 的余有维限理想。而且 A 的余有限维理想 J 还是 A 的左 H -子模,因为 a A , h H

i ( h a ) = h a # 1 = h ( 1 ) a # h ( 2 ) S ( h ( 3 ) ) = ( 1 # h ( 1 ) ) ( a # S ( h ( 2 ) ) ) = ( 1 # h ( 1 ) ) ( a # 1 ) ( 1 # S ( h ( 2 ) ) ) = ( 1 # h ( 1 ) ) i ( a ) ( 1 # S ( h ( 2 ) ) )

另外,由于 A 0 是含在 A 内的余代数,设 A = { f | f A 0 , f ( I ) = o } I A 的某个余有限维理想而且还是 A 的左 H -子模,那么 A A 0 的子余代数,这是因为作为 ( A H ) 的子模 ( A # H ) 0 A H 0 ,所以有

I i ( J ) ( 1 # H ) + ( A # 1 ) j ( L ) = J # H + A # L

定理3.2:设 A 是左 H -模代数。模结构映射 μ : H A A , μ ( h a ) = h a 。那么

(1) μ ( A ) H 0 A ( A , ρ ) 形成一个左 H 0 -余模,其中 ρ = μ | A 是一个限制;

(2) 余模 A 是一个左 H 0 -余模余代数;

(3) 嵌入映射 ( A # H ) 0 A H 0 是一个余代数同构。

证明:(1)设 a 0 A ,那么存在 A 的某个余有限维理想 I 使得 a 0 ( I ) = o 。所以 μ ( a 0 ) 自然能零化 H I ,这说明, μ ( a 0 ) ( H I ) = H I H A 。设 μ ( a 0 ) o ,那么 μ ( a 0 ) = i = 1 s f i a i 0 f i H a i 0 A ,其中 s 是该等式成立的最小正整数。进而易知: { a 1 0 , a 2 0 , , a s 0 } 是线性无关,令 J = i = 1 S K e r ( f i ) ,那么 J 自然就是 H 的余有限维子空间,则有

i = 1 s f i ( h k ) a i 0 = a 0 ( h k a ) = a 0 ( h ( k a ) ) = i = 1 s f i ( h ) a i 0 ( k a )

这表明 J H 的右理想。所以 f 1 , f 2 , , f s H 0 ,即 μ ( A ) H 0 A

最后, a 0 A

( I H 0 ρ ) ρ ( a 0 ) = a ( 2 ) 0 a ( 1 ) 0 a ( 0 ) 0 = Δ H 0 ( a ( 1 ) 0 ) a ( 0 ) 0 = ( Δ H 0 I A ) ( a ( 1 ) 0 a ( 0 ) 0 ) = ( Δ H 0 I A ) ρ (a0)

( ε H 0 I A ) ρ ( a 0 ) = ( ε H 0 I A ) ( a ( 1 ) 0 a ( 0 ) 0 ) = ε H 0 ( a ( 1 ) 0 ) a ( 0 ) 0 = a 0

所以, ( A , ρ ) 构成一个左 H 0 -余模。

(2) 欲证左 H 0 -余模 A 是一个左 H 0 -余模余代数,关键是证明(CC2)~(CC3)都成立。事实上, a 0 A h H a , b A ,于是有

a 0 ( h ( a b ) ) = a 0 ( ( h ( 1 ) a ) ( h ( 2 ) b ) ) = a ( 1 ) 0 ( h ( 1 ) a ) a ( 2 ) 0 ( h ( 2 ) b ) = a ( 1 ) ( 1 ) 0 ( h ( 1 ) ) a ( 2 ) ( 1 ) 0 ( h ( 2 ) ) a ( 1 ) ( 0 ) 0 ( a ) a ( 2 ) ( 0 ) 0 ( b ) = a ( 1 ) ( 1 ) 0 a ( 2 ) ( 1 ) 0 ( h ) a ( 1 ) ( 0 ) 0 ( a ) a ( 2 ) ( 0 ) 0 (b)

另一方面,还可以有

a 0 ( h ( a b ) ) = a ( 1 ) 0 ( h ) a ( 0 ) 0 ( a b ) = a ( 1 ) 0 ( h ) a ( 0 ) ( 1 ) 0 ( a ) a ( 0 ) ( 2 ) 0 (b)

这就恰好表明

a ( 1 ) ( 1 ) 0 a ( 2 ) ( 1 ) 0 a ( 1 ) ( 0 ) 0 a ( 2 ) ( 0 ) 0 = a ( 1 ) 0 a ( 0 ) ( 1 ) 0 a ( 0 ) ( 2 ) 0

即,(CC2)成立。而(CC3)成立是显然的,因为易知有 a ( 1 ) 0 ε A ( a ( 0 ) 0 ) = ε A ( a 0 ) 1 H 0

(3) 显然, ε ( A H ) 0 = ε A H 0 。另外, a , b A , h , k H , a 0 h 0 ( A H ) 我们有

a 0 h 0 , ( a h ) ( b k ) = ( a 0 h 0 ) ( a ( h ( 1 ) b ) h ( 2 ) k ) = a ( 1 ) 0 ( a ) a ( 2 ) 0 ( h ( 1 ) b ) h ( 1 ) 0 ( h ( 2 ) ) h ( 2 ) 0 ( k ) = a ( 1 ) 0 ( a ) a ( 2 ) ( 1 ) 0 ( h ( 1 ) ) a ( 2 ) ( 0 ) 0 ( b ) h ( 1 ) 0 ( h ( 2 ) ) h ( 2 ) 0 ( k ) = a ( 1 ) 0 ( a ) a ( 2 ) ( 1 ) 0 h ( 1 ) 0 ( h ) a ( 2 ) ( 0 ) 0 ( b ) h ( 2 ) 0 ( k ) = a ( 1 ) 0 a ( 2 ) ( 1 ) 0 h ( 1 ) 0 , a h a ( 2 ) ( 0 ) 0 h ( 2 ) 0 , b k

所以, Δ a 0 h 0 = ( a ( 1 ) 0 a ( 2 ) ( 1 ) 0 h ( 1 ) 0 ) ( a ( 2 ) ( 0 ) 0 h ( 2 ) 0 )

基金项目

广西研究生教育创新计划资助项目(JGY2014092);广东科技学院科研项目及青年项目(GKY-2016KYYB-15, GKY-2017KYQN-4);广东科技学院2016年“质量工程”项目。

文章引用

任北上,韦玉球,谢芬芳,金 帅,陈 娟. Smash积与Smash余积的对偶性
Duality between the Smash Product and Smash Coproduct[J]. 应用数学进展, 2017, 06(09): 1105-1114. http://dx.doi.org/10.12677/AAM.2017.69134

参考文献 (References)

  1. 1. Sweedle, M.E. (1969) Hopf Algebra. Benamin, New York.

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    https://doi.org/10.1016/0021-8693(86)90082-7

  3. 3. Montgomery, S. (1993) Hopf Algebras and Their Actions on Rings. CBMS Regional Conference Series in Math, 82, Amer. Math. Soc., Providence.

  4. 4. Blattner, R.J., Cohen, M. and Montgomery S. (1986) Crossed Products and Inner Actions Hopf Algebras. Transactions of the American Mathe-matical Society, 298, 671-711.
    https://doi.org/10.1090/S0002-9947-1986-0860387-X

  5. 5. Zhang, Z.H., Wang, Z.W., Ren, B.S. and Zhang, L.Y. (2013) The Structure of Weak Hopf Module Coalgebras. Journal of Nanjing University Mathematical Biquarterly, 30, 1-12.

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