ÜBUNGSZETTEL 7 - EINFÜHRUNG IN DIE ALGEBRA JENS FRANKE, FABIAN HEBESTREIT Aufgabe 1 (4 Punkte). Es seien K und L Körper. Wir betrachten den Ring R = K × L mit komponentenweisen Ringoperationen. i) Man ordne endlich erzeugten R-Moduln M (natürlich mit Nachweis) derart Paare natürlicher Zahlen d(M ) zu, dass folgende Bedingungen gelten: a) Zwei endlich erzeugte R-Moduln M und N sind genau dann isomorph, wenn d(M ) = d(N ). b) d(M ⊕ N ) = d(M ) + d(N ) ii) Bestimmen Sie diejenigen Zahlenpaare, die zu freien R-Moduln gehören. iii) Man zeige, dass jeder endlich erzeugte R-Modul projektiv ist. Bemerkung. Unter Benutzung des Auswahlaxioms kann man iii) sogar für beliebige R-Moduln zeigen. Weiterhin gelten analoge Aussagen auch für beliebige endliche Produkte von Körpern. Aufgabe 2 (8 Punkte). Man betrachte das Diagram / 0 0 / / V0 f0 V0 / / V / 0 / 0 V 00 V f / f 00 V 00 von K-Vektorräumen mit exakten Zeilen.Für jede der folgenden Eigenschaften E von Endomorphismen A von K-Vektorräumen i) A ist diagonalisierbar ii) A ist nilpotent iii) A ist invertierbar iv) A = 0. v) A ist injektiv. und die beiden Implikationen a) Aus E(f 0 ) und E(f 00 ) folgt E(f ). b) Aus E(f ) folgen E(f 0 ) und E(f 00 ) Abgabetermin: 8.12. in der Vorlesung 1 2 JENS FRANKE, FABIAN HEBESTREIT gebe man jeweils eine kurze Begründung der Implikation oder ein Gegenbeispiel an. Aufgabe 3 (4 Punkte). Es sei R ein Ring und Q ein R-Modul. Zeigen Sie, dass für jede exakte Sequenz Ist 0 −→ M −→ N −→ P −→ 0 auch die induzierte Sequenz 0 −→ HomR (Q, M ) −→ HomR (Q, N ) −→ HomR (Q, P ) exakt ist. Zeigen Sie weiterhin, dass die Projektivität von Q äquivalent zur Surjektivität der letzten Abbildung in jeder Sequenz obiger Form ist. Bemerkung. Man fasst das Ergebnis dieser Aufgabe häufig wie folgt zusammen: HomR (Q, −) ist für jedes Q linksexakt und ein Modul ist genau dann projektiv, wenn HomR (Q, −) auch rechtsexakt (und damit überhaupt exakt) ist. Aufgabe 4 (4 Punkte). Man gebe eine nicht zerfallende, kurze exakte Sequenz von Z-Moduln an und entscheide weiterhin für welche der Ringe Z/n dies ebenfalls möglich ist.