Р-последовательность
называется расщепляющейся, если существует такой гомоморфизм
-моду-лей
что
По лемме 5.4а последовательность 2 расщепляется тогда и только тогда, когда существует гомоморфизм
со свойством
Будем обозначать класс всех
-последовательностей через
Можно естественным образом ввести понятие морфизма последовательностей, превращающее
в категорию. Пусть
— две
-последовательности. Тогда морфизмом
между ними называется гомоморфизм
-модулей
такой, что диаграмма
коммутативна. Условие коммутативности сводится к тому, чтобы
ибо тогда
Ясно, что композиция морфизмов является морфизмом, а морфизм
обладает обычными свойствами тождественного морфизма последовательности 2:
Терминология, относящаяся к гомоморфизмам модулей, будет применяться и к морфизмам объектов из
В частности, морфизм
будет называться расщепляющейся инъекцией или расщепляющейся сюръекцией, если
(соответственно
для некоторого морфизма
В этом случае
очевидно, является расщепляющимся инъективным (сюръективным) гомоморфизмом модулей. Для расщепляющихся сюръекций верно также обратное утверждение. В самом деле, если
удовлетворяет условию
то
так что
является морфизмом
-последовательностей
В частности, гомоморфизм
является изоморфизмом в
тогда и только тогда, когда он является изоморфизмом модулей.
Лемма. Пусть
некоторая
-последовательность. Предположим, что
Положим
обозначим через
естественную проекцию. Тогда справедливы следующие утверждения.
(i)
является изоморфизмом;
(ii) существует единственный сюръективный гомоморфизм
такой, что
Таким образом, последовательность
является
-последовательностью, а
есть морфизм
(iii) если последовательности
расщепляются для всех
то последовательность 2 также расщепляется.
Доказательство. Утверждение (i) очевидно, а утверждение (ii) следует из определений с учетом сюръективности
и
и того факта, что
Доказывая
предположим, что все последовательности
расщепляются, т. е. существуют такие гомоморфизмы
что
Пусть
гомоморфизм вложения, отвечающий разложению
Определим х так
Если и
то
для
Таким образом,
С учетом того, что
гомоморфизм и
отсюда следует, что
Тем самым расщепляемость последовательности 2 установлена.
Пусть
— некоторая
-последователь-ность. Будем говорить, что 2 является простой, если она не расщепляется и
-модуль
является неразложимым. Такой выбор терминологии объясняется тем, что для последовательностей с такими свойствами имеет место аналог леммы Шура (см. следствие 7.4а).
Предложение. Если
и
не является проективным, то существует простая
-последовательность.
Доказательство. В силу того что модуль
конечно порожден, существует свободный
-модуль
вместе с сюръективным гомоморфизмом
Положим
Тогда последовательность
является
-последовательностью, которая не может расщепляться; в противном случае модуль
оказался бы прямым слагаемым свободного модуля
т. е. проективным модулем. Из леммы вытекает существование такого неразложимого слагаемого
модуля
что