Оно индуцирует линейное отображение над
и, следовательно,
- билинейное отображение
Непосредственно проверяется, что это последнее отображение превращает
в
- модуль, который мы будем называть расширением Е над
и обозначать через
Мы будем также говорить, что модуль
получен расширением основного кольца от
до
Пример 1. Пусть а — идеал в
— канонический гомоморфизм. Тогда расширение Е над
называется также редукцией Е по модулю а. Эта ситуация часто встречается над кольцом целых чисел, когда мы производим редукцию по модулю простого числа
[т. е. по модулю простого идеала
].
Пример 2. Пусть
— поле и
- его расширение. Тогда Е — векторное пространство над
а
-векторное пространство над
Мы видим, что в терминах базиса это есть то самое расширение, на которое мы ссылались в предыдущей главе. Этот пример будет более подробно развит в упражнениях.
Для наглядного изображения расширения основного кольца мы будем рисовать такие же диаграммы, как и в теории полей
Следствие предложения 4 дает нам
Предложение 8. Пусть Е — свободный модуль над
с базисом Положим
Тогда
будет свободным модулем над
с базисом
Мы уже использовали раньше частный случай этого предложения, когда доказывали, что размерность свободного модуля определена, т. е. что любые два базиса имеют одинаковую мощность. Действительно, в этом случае мы производили редукцию по модулю какого-либо максимального идеала кольца
что позволяло свести вопрос к случаю векторных пространств над полем.
Когда колец несколько, желательно указывать
в обозначении тензорного произведения. Таким образом, следует писать
Имеет место транзитивность расширения основного кольца, а именно если
- последовательность гомоморфизмов коммутативных колец, то имеет место изоморфизм
причем этот изоморфизм является изоморфизмом
-модулей. Доказательство тривиально и предоставляется читателю.
Если Е обладает мультипликативной структурой, то мы можем расширять основное кольцо также и для этой структуры. Пусть
гомоморфизм колец, такой, что всякий элемент образа
в А коммутирует со всеми элементами в А (т. е. некоторая
-алгебра). Пусть
гомоморфизм коммутативных колец. Имеем
-линейное отображение
определяемое правилом
Получаем индуцированное линейное отображение над
и, следовательно, индуцированное
-билинейное отображение
Тривиально проверяется, что закон композиции на
, который мы только что определили, ассоциативен. В
имеется единичный элемент, а именно
Имеется гомоморфизм кольца k в
, задаваемый соответствием
Таким образом, тотчас видно, что
есть
-алгебра. Отметим, что отображение
есть гомоморфизм кольца А в
и что мы получаем коммутативную диаграмму кольцевых гомоморфизмов