Ручні алгебри відносно односторонньої еквівалентності матриць

У цiй роботi ми розглядаємо задачу про односторонню еквiвалентнiсть матриць над скiнченновимiрними алгебрами, i описуємо всi ручнi випадки.

Збережено в:
Бібліографічні деталі
Дата:2006
Автор: Дяченко, С.М.
Формат: Стаття
Мова:Ukrainian
Опубліковано: Інститут математики НАН України 2006
Теми:
Онлайн доступ:http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/6285
Теги: Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
Назва журналу:Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
Цитувати:Ручні алгебри відносно односторонньої еквівалентності матриць / С.М. Дяченко // Збірник праць Інституту математики НАН України. — 2006. — Т. 3, № 3. — С. 115-131. — Бібліогр.: 7 назв. — укр.

Репозитарії

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
id irk-123456789-6285
record_format dspace
spelling irk-123456789-62852010-02-23T12:00:45Z Ручні алгебри відносно односторонньої еквівалентності матриць Дяченко, С.М. Геометрія, топологія та їх застосування У цiй роботi ми розглядаємо задачу про односторонню еквiвалентнiсть матриць над скiнченновимiрними алгебрами, i описуємо всi ручнi випадки. В этой работе мы рассматриваем задачу про одностороннюю эквивалентность матриц над конечномерными алгебрами и описываем все ручные случаи. In this paper we consider the problem of one-sided equivalence of matrices over a finite dimensional algebra, and describe all tame cases. 2006 Article Ручні алгебри відносно односторонньої еквівалентності матриць / С.М. Дяченко // Збірник праць Інституту математики НАН України. — 2006. — Т. 3, № 3. — С. 115-131. — Бібліогр.: 7 назв. — укр. 1815-2910 http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/6285 512.64 uk Інститут математики НАН України
institution Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
collection DSpace DC
language Ukrainian
topic Геометрія, топологія та їх застосування
Геометрія, топологія та їх застосування
spellingShingle Геометрія, топологія та їх застосування
Геометрія, топологія та їх застосування
Дяченко, С.М.
Ручні алгебри відносно односторонньої еквівалентності матриць
description У цiй роботi ми розглядаємо задачу про односторонню еквiвалентнiсть матриць над скiнченновимiрними алгебрами, i описуємо всi ручнi випадки.
format Article
author Дяченко, С.М.
author_facet Дяченко, С.М.
author_sort Дяченко, С.М.
title Ручні алгебри відносно односторонньої еквівалентності матриць
title_short Ручні алгебри відносно односторонньої еквівалентності матриць
title_full Ручні алгебри відносно односторонньої еквівалентності матриць
title_fullStr Ручні алгебри відносно односторонньої еквівалентності матриць
title_full_unstemmed Ручні алгебри відносно односторонньої еквівалентності матриць
title_sort ручні алгебри відносно односторонньої еквівалентності матриць
publisher Інститут математики НАН України
publishDate 2006
topic_facet Геометрія, топологія та їх застосування
url http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/6285
citation_txt Ручні алгебри відносно односторонньої еквівалентності матриць / С.М. Дяченко // Збірник праць Інституту математики НАН України. — 2006. — Т. 3, № 3. — С. 115-131. — Бібліогр.: 7 назв. — укр.
work_keys_str_mv AT dâčenkosm ručníalgebrivídnosnoodnostoronnʹoíekvívalentnostímatricʹ
first_indexed 2025-07-02T09:13:30Z
last_indexed 2025-07-02T09:13:30Z
_version_ 1836525929603530752
fulltext Збiрник праць Iн-ту математики НАН України 2006, т.3, №3, 115-131 УДК 512.64 С.М.Дяченко Київський нац. ун-т iм Тараса Шевченка Ручнi алгебри вiдносно односторонньої еквiвалентностi матриць У цiй роботi ми розглядаємо задачу про односторонню еквiвалентнiсть матриць над скiнченновимiрними алгебрами, i описуємо всi ручнi ви- падки. В этой работе мы рассматриваем задачу про одностороннюю эквива- лентность матриц над конечномерными алгебрами и описываем все ручные случаи. In this paper we consider the problem of one-sided equivalence of matrices over a finite dimensional algebra, and describe all tame cases. 1. Вступ. Нехай k — поле i Λ — скiнченновимiрна алгебра над k. Розглянемо наступну матричну задачу. На множинi всiх (прямокутних) матриць з елементами iз Λ введемо та- ке вiдношення еквiвалентностi: A ∼ A′ тодi i лише тодi, коли iснують оборотна матриця S над k та оборотна мат- риця T над Λ, такi що (101) A′ = SAT Потрiбно описати такi матрицi A з точнiстю до вказаної еквiвалентностi. Цю задачу можна сформулювати як задачу про опис класiв iзоморфних об’єктiв наступної категорiї C. ObC = {f : km → Λn}, морфiзмом мiж двома об’єктами (f : km → Λn) i (f ′ : km′ → Λn′ ) є пара вiдображень (φ, Φ), що c© С. М.Дяченко, 2006 116 С.М.Дяченко складається з k-лiнiйного вiдображення φ : km → km′ i Λ- лiнiйного вiдображення Φ : Λn → Λn′ , таких що φf ′ = fΦ. Оскiльки ця категорiя не є категорiєю Крулля-Шмiдта, ми замiсть неї будемо розглядати її "замикання Крулля- Шмiдта". А саме ми розглянемо задачу про опис класiв iзоморфних об’єктiв категорiї B, такої що ObB = {f : km → P}, де P — проективний модуль над алгеброю Λ (морфiзмом мiж двома об’єктами (f : km → P ) i (f ′ : km′ → P ′) є пара вiдображень(φ, Φ), що складається з k- лiнiйного вiдображення φ : km → km′ i Λ-лiнiйного вiдобра- ження Φ : Λn → Λn′ , таких що φf ′ = fΦ). У цiй статтi опи- санi скiнченновимiрнi алгебри для яких вказана задача є ручною. Такi алгебри ми називаємо OSE-ручними або ал- гебрами OSE-ручного типу; якщо задача має скiнченний (вiдповiдно нескiнченний) тип, алгебру називатимемо ал- геброю OSE-скiнченного (вiдповiдно OSE-нескiнченного) типу. Очевидно, що алгебра OSE-скiнченного типу є OSE- ручною. Автор висловлює подяку своєму науковому керiвнику доктору фiзико-математичних наук Бондаренку Вiталiю Михайловичу за постановку задачi i кориснi поради. 2. Попереднi пояснення та приклади. Ми розгля- даємо лише базиснi алгебри, тобто алгебри Λ, для яких Λ/RadΛ ∼= k ⊕ k ⊕ . . .⊕ k; такi алгебри можна задати гра- фом зi спiввiдношеннями наступним чином ( [1]). Нехай Γ = (Γ0, Γ1) — орiєнтований граф. Γ0 — множи- на його вершин, Γ1 — множина його стрiлок. Для кожної стрiлки e ∈ Γ1 позначимо через α(e) ∈ Γ0 її початок, i через β(e) ∈ Γ0 її кiнець. Шляхом в орiєнтованому графi будемо називати послi- довнiсть стрiлок w = e1e2 . . . en, таку, що β(ei) = α(ei+1), i = 1, . . . , n − 1 . Ручнi алгебри ... 117 Початок та кiнець шляху визначаються так: α(w) = α(e1), β(w) = β(en). У подальшому граф Γ вважаємо скiнченним, тобто |Γ0| = s < ∞, |Γ1| < ∞. Iз таким графом асоцiюється k-алгебра шляхiв (яка може бути нескiнченновимiрною). Її базисом є множина шляхiв графа скiнченної довжини (включаючи вершини як шляхи довжини нуль: {εj | j ∈ Γ0}) B = {w | w = e1e2 . . . en, n ≥ 0}. Множення в алгебрi задається на елементах базису як приписування шляхiв, якщо це можливо i нульовим чином в iншому разi, тобто, якщо w1 = e1e2 . . . en i w2 = en+1en+2 . . . en+m, то w1w2 = { e1e2 . . . enen+1en+2 . . . en+m, при β(w1) = α(w2); 0, в iншому разi. При цьому εjw = { w, якщо α(w) = j; 0, в iншому разi; wεj = { w, якщо β(w) = j; 0, в iншому разi. Позначимо так означену алгебру Λ(Γ). Алгебра, задана графом зi спiввiдношеннями, — це фак- торалгебра алгебри Λ(Γ) за iдеалом I таким, що I ⊂ J2, де J — iдеал, породжений всiма стрiлками графа. Переходимо до розгляду нашої задачi. Нехай A ∈ Mm×n(Λ). Розпишемо її за базисом у наступ- ному виглядi: (102) A = s ∑ j=1 Ajεj + ∑ w Aww 118 С.М.Дяченко Лема 1. Квадратна матриця A, що записана у виглядi (102), є оборотною тодi i лише тодi, коли оборотними є всi матрицi Aj. Доведення випливає з рiвностi AX = E, де X також записана у виглядi (102) (E — одинична матриця). Наш перший крок до розв’язання сформульованої мат- ричної задачi полягає в зведеннi її (за допомогою розкладу матриць за базисом алгебри) до матричної задачi над по- лем. Розглянемо наступнi приклади. Приклад 1. Нехай Λ = Λ(Γ), де граф Γ має такий вигляд:c c-a ε1 ε2 Розглянемо рiвнiсть (101): A′ = SAT . Нехай A = A1ε1 + A2ε2 + Ba; A′ = A′ 1ε1 + A′ 2ε2 + B′a; T = T1ε1 + T2ε2 + V a; A1, A2, B, A′ 1, A ′ 2, B ′ ∈ Mm×n(k), S ∈ GLm(k), T1, T2 ∈ GLn(k), V ∈ Mn(k). Тодi A′ 1ε1 +A′ 2ε2 +B′a = S(A1ε1 + A2ε2 +Ba)(T1ε1 +T2ε2 +V a). Перемноживши елементи базису за правилами множення в алгебрi та прирiвнявши коефiцiєнти при елементах базису, отримаємо наступнi рiвностi: A′ 1 = SA1T1, A′ 2 = SA2T2, B′ = SBT2 + SA1V. Ручнi алгебри ... 119 Отже, ми отримали наступну матричну задачу: є три матрицi A1, A2, B. Дозволено робити елементарнi перетво- рення рядкiв одночасно в усiх матрицях (задаються мно- женням на матрицю S), одночаснi елементарнi перетво- рення стовпцiв матриць A2 та B (задаються множенням на матрицю T2), елементарнi перетворення стовпцiв мат- рицi A1 (задаються множенням на матрицю T1) i стовпцi матрицi A1 можна додавати до стовпцiв матрицi B (мат- риця V ). Схематично можна наступним чином зобразити отриману задачу: j A1 B A2 . Приклад 2. �� ��c? c- a b ε1 ε2 , I = {a2, ab}. Матрична задача має наступний вигляд: j ε1 a b ε2 j . У загальному випадку маємо наступну матричну задачу, яку будемо позначати M(Λ). Нехай базис алгебри Λ скла- дається iз шляхiв {wi | i = 1 . . . l}, тодi ми маємо набiр матриць {Ai, i = 1 . . . l}. Допустимими перетвореннями є наступнi перетворення: 1) можна робити будь-яке елементарне перетворення рядкiв одночасно у всiх матрицях; 2) можна робити будь-яке елементарне перетворення iз стовпцями матрицi Ai, причому, якщо β(wj) = β(wi) то 120 С.М.Дяченко таке ж саме елементарне перетворення треба зробити iз стовпцями матрицi Aj; 3) можна додавати стовпець матрицi Ai, помножений на елемент поля, до стовпця матрицi Aj, якщо wiwm = wj — добуток елементiв базису, причому у випадку wi′wm = wj′ таке ж саме додавання треба зробити для вiдповiдних стовпцiв матриць Ai′ та Aj′. 3. Формулювання основного результату. В подаль- шому Γ = (Γ0, Γ1) позначає орiєнтований граф, Λ = Λ(Γ)/I — алгебра побудована за графом зi спiввiдношеннями I. Основним результатом цiєї статтi є наступна теорема. Теорема 1. OSE-ручними алгебрами є (з точнiстю до iзоморфiзму) такi i лише такi алгебри Λ = Λ(Γ)/I . 1. aε , I = {0}. 2. a aε1 ε2 , I = {0}. 3. a a aε1 ε2 ε3 , I = {0}. 4. a a a aε1 ε2 ε3 ε4 , I = {0}. 5. a &% '$ a ?ε , I =< a2 >. 6. a &% '$ a ?ε , I =< a3 >. 7. a a &% '$ a ?ε1 ε2 , I =< a2 >. Ручнi алгебри ... 121 8. a a &% '$ &% '$ a b ? ?ε1 ε2 , I =< a2, b2 >. 9. c c-a ε1 ε2 , I = {0}. 10. c c� a * b ε2 ε1 , I =< ab, ba >. 11. a a a &% '$ a ?ε1 ε2 ε3 , I =< a2 >. 12. a a a &% '$ a ? &% '$ b ?ε1 ε2 ε3 , I =< a2, b2 >. Серед них алгебрами OSE-скiнченного типу є алгебри 1), 2), 3), 5),6), 7). 4. Допомiжнi леми. Розглянемо двi леми, якi ми бу- демо використовувати нижче. Лема 2. Якщо Λ — алгебра OSE-ручного типу, то |Γ0| < 5. Доведення. Якщо граф Γ має принаймнi 5 вершини, то матрицi, якi вiдповiдають вершинам графа, утворюють 122 С.М.Дяченко зображення частково впорядкованої множини, яка скла- дається з п’яти непорiвняльних точок. Добре вiдомо, що така задача є дикою (див [3]). � Лема 3. Якщо Λ — алгебра OSE-ручного типу, то Γ не мiстить пiдграф вигляду c- �a b ε Доведення. Можливi такi випадки: a) a a a- �a b ε1 ε ε2 ; b) a a-a b ε1 �� �� ? ε ; c) a�� �� �� �� � a b ε . Якщо ми розглянемо пiдзадачi, що вiдповiдає матрицям a, ε, b, то ми отримаємо вiдповiдно наступнi матричнi за- дачi : a) A1 A2 A3 , b) j A1 A2 A3 , Ручнi алгебри ... 123 c) j� A1 A2 A3 . Всi цi задачi є дикими згiдно [4, 5]. � 5. Доведення теореми 1. Нагадаємо, що петлею на- зивається стрiлка початкова i кiнцева вершини якої збi- гаються. З формальних причин надалi пiд стрiлкою ми розумiємо будь яку стрiлку, що не є петлею. Розглянемо спочатку графи, якi складаються лише з то- чок i не мають петель або стрiлок. Згiдно леми 2 кiль- кiсть точок менша, або рiвна чотирьом. Це вiдповiдає пер- шим чотирьом пунктам в теоремi. Першi три задачi будуть скiнченного типу [2], а остання ручного [3] (вони спiвпада- ють з матричними задачами, якi пов’язанi з зображенням частково-впорядкованих множин, якi складаються вiдпо- вiдно з однiєї, двох, трьох та чотирьох непорiвняльних то- чок). Розглянемо графи, якi мають хоча б одну петлю або стрiлку. 1) Випадок однiєї вершини. В силу леми 3 нам потрiбно розглядати лише графи з однiєю петлею (граф пункту 5 з умови теореми). Доведемо, що задача буде дикою, якщо I =< a4 >. Дiйсно, в цьому випадку задача отримає наступний вигляд: R R Rj * * ε a a2 a3 . 124 С.М.Дяченко Розглянемо четвiрки матриць такого вигляду: E E E E E E E 0 B C D T (B, C, D) = , в матрицях на порожнiх мiсцях стоять нульовi матрицi. Легко бачити, що T (B, C, D) i T (B′, C ′, D′) переводяться одне в одне за допомогою допустимих перетворень тодi i лише тодi, коли трiйки матриць B, C, D i B′, C ′, D′ є подiб- ними в наступнiй матричнiй задачi: B C D , а це дика задача (див. [4, 5]). Задача буде дикою i у випадку I =< al >, l > 4. Якщо граф має одну вершину, нам залишилося розгля- нути випадки, коли l = 2 i l = 3. У першому випадку маємо задачу про зображення лiнiй- но впорядкованої множини з двох елементiв, яка має скiн- ченний тип [2]. У другому випадку маємо три матрицi A1, A2, A3, для яких одночасними є елементарнi перетво- рення як рядкiв так i стовпчикiв та одночаснi зовнiшнi додавання стовпчикiв A1 → A2, A2 → A3, а також допу- стимi додавання стовпчикiв A1 → A3. Вiдомо, що це за- дача скiнченного типу [3] (у цьому легко переконатися за допомогою методу послiдовного зведення матриць). 2) Випадок двох вершин. Ручнi алгебри ... 125 2.1) Граф має одну петлю (пункт 7 з формулювання тео- реми). Якщо I =< a3 >, ми отримаємо задачу M(Λ) з чотирма матрицями: R Rj ε1 a a2 ε2 . Приведемо спочатку матрицю ε2: R Rj 0 E 0 0 . Тодi для перших трьох матриць отримаємо задачу: R Rj IA′ B′ C ′ A B C . Розглянемо наступне часткове зображення: E E E EE 0 A 0 P 0 B Q C 0 T (A, B, C, P, Q) = . 126 С.М.Дяченко в матрицях на порожнiх мiсцях стоять нульовi матрицi. Тодi для матриць (A, B, C, P, Q) буде задача про зобра- ження наступної частково впорядкованої множини з вiд- ношенням еквiвалентностi: cc c s s � � � � a b c p q a ∼ b ∼ c, p ∼ q вiдомо, що це дика задача [4,5]. Отже, для графа вигляду 7 єдиним можливим варiантом залишаєть- ся I =< a2 >= J2. У цьому випадку отримаємо наступну задачу: j A1 A2 A3 . Вiдомо, що це задача скiнченного типу [3]. 2.2) Граф має двi петлi (пункт 8 з формулювання тео- реми). Враховуючи розглянуте вище для того, щоб задача мала ручний тип необхiдно, щоб a2 ∈ I, b2 ∈ I. Розглянемо випадок I =< a2, b2 >, помiтимо, що при цьому I = J2. Отримуємо наступну задачу: j j A1 A2 A3 A4 . Ця задача iз класу задач про зображення в’язки напiвлан- цюгiв i тому вона є ручною [6]. За лемою 3 у випадку трьох петель задача буде дикою, бо двi з них мають спiльну вершину. Ручнi алгебри ... 127 2.3) Граф має одну стрiлку (пункт 9 з формулювання теореми). У цьому випадку отримаємо наступну задачу: j ε1 a ε2 . Ця задача iз класу задач про зображення в’язки напiвлан- цюгiв i тому вона є ручною [6]. 2.4) Граф має двi стрiлки. За лемою 3 граф з пункту 9 — єдиний можливий. Припустимо, що ab 6∈ I, тодi ми отримаємо наступну задачу: ab a bε1 ε2 . Матрицi ab, b, ε1 утворюють дику пiдзадачу (лема 3а). Тому необхiдно, щоб ab ∈ I. Аналогiчно ba ∈ I. Отже, I ⊃< ab, ba >= J2, тому I =< ab, ba >= J2 a bε1 ε2 . Ця задача iз класу задач про зображення в’язки напiвлан- цюгiв i тому вона є ручною [6]. 2.5) Граф має одну стрiлку i одну петлю. В силу леми 3 граф може мати лише наступний вигляд &% '$c? c- a b ε1 ε2 128 С.М.Дяченко розглянемо випадок I =< a2, ab >= J2: R a bε1 ε2 . Ця задача iз класу мiстить пiдзадачу a b ε2 , а це дика задача (див. [4, 5]). Згiдно з лемою 3 випадок, коли сума стрiлок i петель бiльша двох розглядати не потрiбно, отже випадок графа з двома вершинами повнiстю розглянуто. 3) Випадок трьох вершин. 3.1) Граф має одну петлю (пункт 11 з формулювання теореми). За доведеним для графа вигляду 7 випливає, що a2 ∈ I, тому I ⊃< a2 > = J2 тому I = < a2 > = J2. Ось матрична задача, пов’язана з такою алгеброю: ε1 a ε2 ε3 j . Ця задача iз класу задач про зображення в’язки напiвлан- цюгiв i тому вона є ручною [6]. 3.2) Граф має двi петлi (пункт 12 з формулювання теоре- ми). За розглянутим для випадку 7, необхiдно, щоб {a2, b2} ⊂ I, тому J2 ⊂ I тому J2 = < a2, b2 > = I: R R ε1 a ε2 b ε3 . Ручнi алгебри ... 129 Приведемо матрицю ε3 i отримаємо наступну матричну задачу: R R K . Ця задача iз класу задач про зображення в’язки напiвлан- цюгiв i тому вона є ручною [6]. 3.3) Граф має три петлi , тому (за лемою 3) має вигляд: a a a &% '$ a ? &% '$ b ? &% '$ c ?ε1 ε2 ε3 За розглянутим для випадку 7: I =< a2, b2, c2 >: R R R ε1 a ε2 b ε3 c . Якщо розглянути частинний випадок, коли матрицi ε1 та a мають наступний вигляд: ε1 = ( E 0 ) , a = ( 0 E ) , то для матриць ε2, b, ε3, c отримаємо наступну задачу: R R K . Розглянемо часткове зображення: . 0 A B C E 0 E 0 H(A, B, C) = 130 С.М.Дяченко Для матриць (A, B, C) буде задача з леми 3 пункт а), яка є дикою. 3.4) Випадок однiєї стрiлки. Граф має виглядc c c-a ε1 ε2 ε3 Задача має наступний вигляд: ε1 a ε2 ε3 j . Матрицi a, ε2, ε3 утворюють дику задачу (див. [4, 5]). Отже, у випадку трьох точок граф не може мати стрi- лок, а петель може бути не бiльше двох. 4) Випадок чотирьох точок. Граф не може мати стрi- лок, а петель може бути не бiльше двох, згiдно з розгля- нутим вище. У випадку, коли немає петель, задача буде ручною (це вже розглядалося). Розглянемо випадок однiєї петлi. Граф має вигляд: a a a a &% '$ a ?ε1 ε2 ε3 ε3 Задача буде задачею про зображення частково-впоряд- кованої множини з iнволюцiєю: ss ` ` ` Це дика задача (див. [4, 5]). Отже, у випадку чотирьох точок єдиним можливим гра- фом є граф, у якого немає нi петель нi стрiлок. 131 Твердження стосовно ручних випадкiв доведено в [7] Теорема 1 доведена. Лiтература [1] Дрозд Ю. А., Кириченко В. В. Конечномерные алгебры // "Вища школа".- 1980, 200 с. [2] Клейнер М. М. Частично упорядоченные множества конечного типа // Записи научных семинаров ЛОМИ. т. 28. - C. 32-41. [3] Назарова Л. А., Ройтер А. В. Категорные матричные задачи и про- блема Брауэра-Трелла // препринт 73.9. Киев: Наукова думка - 1973. 100 с. [4] Bondarenko V. M., Zavadskij A. G. Posets with an equivalence relation of tame type and of finite growth// Canad. Math. Soc. Conf. Proc. — 1991. — 11. — P. 67 – 88. [5] Bondarenko V. M., Zavadskij A. G. Tame posets with equivalence relation// Contem. Math. — 1992. — 131 (part 2). — P. 237 – 251. [6] Бондаренко В. М. Представления связок полуцепных множеств и их приложения// Алгебра и анализ — 1991. — Том3 (вып. 5). — С. 38 – 67. [7] Дяченко С. М. Алгебри скiнченного типу вiдносно односторонньої еквiвалентностi матриць // Науковий вiсник Ужгородського ун-ту. – 2006. – вип. 12-13. – С. 65–70.