Разрозненные заметки по MGM-двойственности - 4 Продолжение оборванного на полуслове февральского постинга
http://posic.livejournal.com/1163356.html , в котором мне не удалось доказать сформулированную там теорему.
Итак, пусть R -- нетерово коммутативное кольцо с идеалом I и I-адическим пополнением R^ = projlim
n R/I
n, и пусть B -- дедуализирующий комплекс для пары (R,I). Мы хотим показать, что морфизмы сопряжения R^[[X]] → RHom
R(B, B⊗
LRR^[[X]]) = RHom
R(B,B[X]) и B ⊗
LR Hom
R(B,J) → J являются квазиизоморфизмами для всех множеств X и всех инъективных R-модулей I-кручения J. Пусть E -- ограниченный снизу комплекс инъективных R-модулей I-кручения, снабженный квазиизоморфизмом B → E.
Пусть s
j -- какой-нибудь конечный набор образующих идеала I. Согласно [PSY, Theorem 5.21] (см. ткж. леммы 3-4 из предыдущего постинга
http://posic.livejournal.com/1168544.html ), естественное отображение Hom
R(Tel(R,s), R^[X]) → R^[[X]] является квазиизоморфизмом (конечных комплексов). Далее, комплекс Tel(R,s) является объединением конечных комплексов конечно-порожденных свободных R-модулей Tel
i(R,s), занумерованных натуральными числами i. Каждый комплекс Tel
i(R,s) гомотопически эквивалентен двойственному (т.е., неотрицательно когомологически градуированному) комплексу Кошуля K
v(R,s
i), связанному с набором элементов s
ji в кольце R.
Таким образом, имеется естественный квазиизоморфизм projlim
i Hom
R(Tel
i(R,s), R^[X]) → R^[[X]]. С другой стороны, комплекс B, будучи комплексом R-модулей I-кручения, квазиизоморфен комплексу Tel(R,s) ⊗
R B = indlim
i Tel
i(R,s) ⊗
R B (см. первый постинг этой серии
http://posic.livejournal.com/1167741.html ). Теперь мы приходим к важной лемме, на которой неизбежно основываются любые надежды на осмысленность самого определения дедуализирующего комплекса для пары (R,I) из постинга по первой ссылке (ср. с сентябрьским постингом
http://posic.livejournal.com/1109490.html ).
Лемма о конетеровости: для любого идеала I в нетеровом кольце R, класс R-модулей I-кручения, в которых для всех n подмодули элементов, аннулируемых I
n, конечно-порождены (или, что эквивалентно, подмодуль элементов, аннулируемых I, конечно-порожден) замкнут относительно перехода к фактормодулям по произвольным подмодулям.
Приняв пока эту лемму без доказательства, докажем теорему по модулю леммы. Поскольку когомологии комплекса K
v(R,s
i) сосредоточены в конечном числе когомологических градуировок, конечно-порождены над R и аннулируются умножением на I, комплекс Tel
i(R,s) ⊗
R B квазиизоморфен конечному комплексу конечно-порожденных R/I
n-модулей для некоторого n. Следовательно, имеют место естественные квазиизоморфизмы
RHom
R(B,B[X]) = Hom
R(B,E[X]) = Hom
R(indlim
i Tel
i(R,s)⊗
RB, E[X]) = projlim
i Hom
R(Tel
i(R,s)⊗
RB, E[X]) = projlim
i Hom
R(Tel
i(R,s)⊗
RB, E) [X] = projlim
i Hom
R(Tel
i(R,s), Hom
R(B,E)) [X] = projlim
i Hom
R(Tel
i(R,s), R^) [X] = projlim
i Hom
R(Tel
i(R,s), R^[X]) = R^[[X]].
Первый желаемый квазиизоморфизм получен. Чтобы доказать второй, помножим обе стороны интересующего нас отображения тензорно на Tel
i(R,s) над R. Имеем B ⊗
LR Hom
R(B,J) = B ⊗
R Hom
R(E,J) и цепочку естественных квазиизоморфизмов
Tel
i(R,s) ⊗
R B ⊗ Hom
R(E,J) = Hom
R(Hom
R(Tel
i(R,s)⊗
RB, E), J) = Hom
R(Hom
R(Tel
i(R,s), Hom
R(B,E)), J) = Hom
R(Hom
R(Tel
i(R,s), R^), J) = Tel
i(R,s) ⊗
R Hom
R(R^,J) = Tel
i(R,s) ⊗
R J.
Второй искомый квазиизоморфизм получается переходом к прямому пределу по i. В предположении леммы о конетеровости, теорема доказана.