एबेलियन समूह की रैंक

गणित में, एबेलियन समूह A की रैंक, प्रुफ़र रैंक, या विमोटन-मुक्त रैंक एक अधिकतम रैखिक रूप से स्वतंत्र उपसमुच्चय का गणनांक है। A की रैंक A में निहित बृहत्तम मुक्त एबेलियन समूह के आकार को निर्धारित करती है। यदि A विमोटन-मुक्त है तो यह परिमाप रैंक A की परिमेय संख्याओं पर सदिश समष्टि में अंतःस्थापित हो जाता है। परिमित रूप से उत्पन्न एबेलियन समूहों के लिए, रैंक एक प्रबल निश्चर है और ऐसे प्रत्येक समूह को उसके रैंक और विमोटन उपसमूह द्वारा समरूपता तक निर्धारित किया जाता है। रैंक 1 के विमोटन-रिक्त एबेलियन समूहों को पूर्णतः वर्गीकृत किया गया है। यद्यपि, उच्च रैंक के एबेलियन समूहों का सिद्धांत अधिक अन्तर्वलित है।

प्रारंभिक एबेलियन समूहों के संदर्भ में रैंक शब्द का विभिन्न अर्थ है।

परिभाषा
एबेलियन समूह A का एक उपसमुच्चय {aα} 'रैखिक रूप से स्वतंत्र' ('Z ' से अधिक) है यदि इन तत्वों का एकमात्र रैखिक संयोजन जो शून्य के समान है, वह नगण्य है: यदि


 * $$\sum_\alpha n_\alpha a_\alpha = 0, \quad n_\alpha\in\mathbb{Z},$$

जहां परिमित गुणांक nα के अतिरिक्त सभी शून्य हैं (जिससे कि योग वास्तव में परिमित हो), तो सभी गुणांक शून्य हैं। A में किन्हीं दो अधिकतम रैखिक रूप से स्वतंत्र समुच्चय में समान गणनांक होती है, जिसे A का रैंक कहा जाता है।

एबेलियन समूह की रैंक एक सदिश समष्टि के विमा के अनुरूप होती है। सदिश समष्टि के स्थिति में मुख्य अंतर विमोटन की उपस्थिति है। एबेलियन समूह A के एक तत्व को विमोटन के रूप में वर्गीकृत किया गया है यदि इसका क्रम परिमित है। सभी विमोटन तत्वों का समुच्चय एक उपसमूह है, जिसे विमोटन उपसमूह कहा जाता है और इसे T(A) से दर्शाया जाता है। किसी समूह को विमोटन-मुक्त कहा जाता है यदि उसमें कोई गैर-नगण्य विमोटन तत्व न हों। कारक-समूह A/T(A), A का अद्वितीय अधिकतम विमोटन-मुक्त भागफल है और इसकी रैंक A की रैंक के साथ सन्निपतित होती है।

समान गुणधर्मों के साथ रैंक की धारणा को किसी भी समाकल डोमेन पर मॉड्यूल (गणित) के लिए परिभाषित किया जा सकता है, जैसे कि Z पर मॉड्यूल के अनुरूप एबेलियन समूहों की स्थिति। इसके लिए, परिमित रूप से उत्पन्न मॉड्यूल#जेनेरिक रैंक देखें।

गुण

 * एबेलियन समूह ए की रैंक 'क्यू'-वेक्टर स्पेस ए ⊗ 'क्यू' के आयाम से मेल खाती है। यदि ए मरोड़-मुक्त है तो विहित मानचित्र ए → ए ⊗ 'क्यू' इंजेक्शन है और ए का रैंक 'क्यू'-वेक्टर स्पेस का न्यूनतम आयाम है जिसमें ए एबेलियन उपसमूह के रूप में शामिल है। विशेष रूप से, कोई मध्यवर्ती समूह 'Z'n <ए <'क्यू'n की रैंक n है।
 * रैंक 0 के एबेलियन समूह बिल्कुल आवर्त समूह हैं।
 * परिमेय संख्याओं के समूह 'Q' की रैंक 1 है। रैंक 1 के मरोड़-मुक्त एबेलियन समूहों को 'Q' के उपसमूहों के रूप में महसूस किया जाता है और समरूपता तक उनका एक संतोषजनक वर्गीकरण होता है। इसके विपरीत, रैंक 2 के मरोड़-मुक्त एबेलियन समूहों का कोई संतोषजनक वर्गीकरण नहीं है।
 * छोटे सटीक अनुक्रमों पर रैंक योगात्मक है: यदि


 * $$0\to A\to B\to C\to 0\;$$
 * एबेलियन समूहों का एक संक्षिप्त सटीक अनुक्रम है, फिर आरके बी = आरके ए + आरके सी। यह 'क्यू' के फ्लैट मॉड्यूल और वेक्टर रिक्त स्थान के लिए संबंधित तथ्य से अनुसरण करता है।


 * रैंक मनमाने प्रत्यक्ष योगों पर योगात्मक है:


 * $$\operatorname{rank}\left(\bigoplus_{j\in J}A_j\right) = \sum_{j\in J}\operatorname{rank}(A_j),$$
 * जहां दाहिनी ओर का योग कार्डिनल अंकगणित का उपयोग करता है।

उच्च रैंक के समूह
1 से अधिक रैंक वाले एबेलियन समूह दिलचस्प उदाहरणों के स्रोत हैं। उदाहरण के लिए, प्रत्येक कार्डिनल डी के लिए रैंक डी के मरोड़ मुक्त एबेलियन समूह मौजूद हैं जो कि अविभाज्य मॉड्यूल हैं, यानी उनके उचित उपसमूहों की एक जोड़ी के प्रत्यक्ष योग के रूप में व्यक्त नहीं किया जा सकता है। ये उदाहरण दर्शाते हैं कि 1 से अधिक रैंक का मरोड़-मुक्त एबेलियन समूह केवल रैंक 1 के मरोड़-मुक्त एबेलियन समूहों के सीधे योग से नहीं बनाया जा सकता है, जिसका सिद्धांत अच्छी तरह से समझा जाता है। इसके अलावा, प्रत्येक पूर्णांक के लिए $$n\ge 3$$, रैंक का एक मरोड़-मुक्त एबेलियन समूह है $$2n-2$$ यह एक साथ दो अविभाज्य समूहों का योग है, और n अविभाज्य समूहों का योग है। इसलिए 4 से अधिक या बराबर सम रैंक वाले समूह के अविभाज्य योगों की संख्या भी अच्छी तरह से परिभाषित नहीं है।

प्रत्यक्ष योग अपघटन की गैर-विशिष्टता के बारे में एक और परिणाम ए.एल.एस. के कारण है। कोना: पूर्णांक दिए गए हैं $$n\ge k\ge 1$$, किसी भी विभाजन के लिए रैंक n का एक मरोड़-मुक्त एबेलियन समूह A मौजूद है $$n = r_1 + \cdots + r_k$$ k प्राकृतिक सारांश में, समूह A रैंकों के k अविभाज्य उपसमूहों का प्रत्यक्ष योग है $$r_1, r_2, \ldots, r_k$$. इस प्रकार परिमित रैंक के मरोड़ मुक्त एबेलियन समूह के एक निश्चित प्रत्यक्ष योग अपघटन में अविभाज्य सारांशों के रैंकों का क्रम ए के अपरिवर्तनीय होने से बहुत दूर है।

अन्य आश्चर्यजनक उदाहरणों में मरोड़-मुक्त रैंक 2 समूह ए शामिल हैंn,m और बीn,m ऐसे कि एnबी का समरूपी हैn यदि और केवल यदि n, m से विभाज्य है।

अनंत रैंक के एबेलियन समूहों के लिए, समूह K और उपसमूह G का एक उदाहरण है
 * K अविघटनीय है;
 * K, G और एक अन्य तत्व द्वारा उत्पन्न होता है; और
 * G का प्रत्येक अशून्य प्रत्यक्ष योग विघटित होता है।

सामान्यीकरण
रैंक की धारणा को किसी भी मॉड्यूल M के लिए एक अभिन्न डोमेन R पर सामान्यीकृत किया जा सकता है क्योंकि क्षेत्र के साथ मॉड्यूल के प्रदिश उत्पाद के भागफल क्षेत्र R0 से अधिक आयाम है:
 * $$\operatorname{rank} (M)=\dim_{R_0} M\otimes_R R_0$$

यह समझ में आता है क्योंकि R0 एक क्षेत्र है और इस प्रकार इसके ऊपर कोई भी मॉड्यूल (या, अधिक विशिष्ट वेक्टर स्पेस) स्वतंत्र है।

यह एक सामान्यीकरण है क्योंकि प्रत्येक एबेलियन समूह पूर्णांकों पर एक मॉड्यूल है। इससे सरलता से ज्ञात होता है कि Q पर उत्पाद का आयाम अधिकतम रैखिक रूप से स्वतंत्र उपसमुच्चय का गणनांक है क्योंकि किसी भी विमोटल तत्व x और किसी भी परिमेय q के लिए,
 * $$x\otimes_{\mathbf Z} q = 0.$$

यह भी देखें

 * समूह की रैंक