クルル・シュミットの定理
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定理の主張
群に対して
群 に主組成列が存在すれば、 は有限個の直既約群の直積に分解される (ただし、 自身が直既約群である場合も有り得るものとする)。
この直既約分解は順序と同型を除いて一意的である。もっと精密に言えば、二通りの直既約分解
があれば であり、ある 次の置換 が存在して、任意の直積因子 ()に対して、ある群 の(すべての内部自己同型写像と可換な)自己同型写像 が存在して、
かつ任意の について は に恒等写像として作用する[5][6]。特に、
が成り立つ。
加群に対して
加群 V が V = V1 ⊕ … ⊕ Vn = W1 ⊕ … ⊕ Wm と直既約分解されており、かつ各 Viの自己準同型環が局所環であるとき、次が成り立つ[2]。
- n = m
- 置換 σ ∈ Sn が存在して、以下の条件を満たす
- Vi ≅ Wσ(i)
- 任意の 1 ≤ r < n に対して V = Wσ(1) ⊕ … ⊕ Wσ(r) ⊕ Vr+1 ⊕ … ⊕ Vn
しばしば最後の主張は言及されない。
応用と限界
クルル・シュミット圏
加法圏 の対象 X の射 e : X → X が分裂べき等元(英: splitting idempotent)であるとは e2 = e かつ射 μ : Y → X と ρ : X → Y が存在して μ ρ = 1Y, ρ μ = e が成り立つことをいう。すべてのべき等元が分裂し、すべての対象の自己準同型環が半完全環であるとき はクルル・シュミット圏(英: Krull-Schmidt category)であるという。これは、すべての対象が直既約対象の有限直和に同型であり、すべての直既約対象の自己準同型環が局所環であることに同値である[10]。
クルル・シュミット圏において直既約分解の順序と同型を除いた一意性が成り立つ[10]。