Algebra 3 -- 2017/2018

Ricevimento Studenti: Martedì, 14-16, oppure per appuntamento.

Orario Lezioni: Martedì 11-13 (Aula 11), Venerdì 11-13 (Aula 11)

Codocente: Prof Fabio Gavarini

Appelli sessione estiva anticipata: 22 gennaio 2018 (Aula 29A), h10:00; 8 febbraio 2018 (Aula 29A), h10:00

Appello straordinario: 19 febbraio 2018, h. 14:00.

Appelli sessione estiva: 12 giugno 2018, h. 9:00 (Aula 29A); 2 luglio 2018, h.9:00 (Aula 29A).

Appelli sessione autunnale: 27 agosto 2018, h. 9:00 (Aula 29A); 28 settembre, h. 15:00 (Aula 29A).

Per poter sostenere l'esame è necessario prenotarsi su Delphi.

Programma di massima: teoria delle categorie; teoria dei moduli; algebre su un anello commutativo; (un assaggio di) teoria delle rappresentazioni. Piu' precisamente, i temi che si intendono coprire durante il corso sono:

    • Teoria delle categorie: prime definizioni ed esempi (categoria, diagrammi commutativi, gruppoidi, categoria opposta, sottocategorie); funtori, funtori covarianti e controvarianti; trasformazioni naturali, equivalenze, funtori rappresentabili; oggetti terminali e iniziali,proprietà universali, prodotti, coni, limiti e colimiti; monomorfismi ed epimorfismi, monomorfismi ed epimorfismi che spezzano, monomorfismi ed epimorfismi regolari, sotto-oggetti, funtori che preservano limiti; oggetto iniziale come limite, proiettivi e iniettivi; definizioni ed esempi di funtori aggiunti; alcune conseguenze/proprietà dell'aggiunzione, unità e counità, equivalenze aggiunte, aggiunzione e limiti

    • Teoria dei moduli: prime definizioni ed esempi (moduli, omomorfismi, sottomoduli, quozienti), somme dirette e prodotti diretti, duali, moduli liberi, prodotto tensoriale (proprietà universale, costruzione); estensione/restrizione scalari; successioni esatte, funtori esatti, esatti a destra, esatti a sinistra; aggiunzione ed esattezza.

    • Algebre su un anello commutativo: Prime definizioni ed esempi (algebre, algebre associative, prodotti tensoriali, algebre di Lie, prodotti), l'algebra universale inviluppante di un'algebra di Lie, definizione con proprietà universale, algebra simmetrica di uno spazio vettoriale e costruzione esplicita dell'algebra universale inviluppante; aggiunzione (sinistra) al funtore che manda ogni algebra associativa unitaria nella corrispondente algebra di Lie, anello di Lie, endomorfismi di uno spazio vettoriale

    • Teoria delle rappresentazioni: prime definizioni ed esempi di rappresentazioni di algebre associative e di algebre di Lie; sotto-rappresentazioni, rappresentazioni semplici e indecomponibili; rappresentazioni di un'algebra di Lie e dell'algebra universale inviluppante (equivalenza di categorie); sl2

Testi di riferimento:

  • Michael Atiyah, I. G. MacDonald, "Introduction to Commutative Algebra"

  • Julia Goedecke, Category Theory Notes

  • James Humphreys, "Introduction to Lie Algebras and Representation Theory"

    • Serge Lang, "Algebra"

  • Saunders Mac Lane, "Categories for the Working Mathematician"

Appunti del corso (note che scrivo per me, corredate di esercizi)

Diario delle Lezioni:

    • 3 ottobre 2017: definizione ed esempi di categorie, isomorfismi, gruppoidi, sottocategorie, categorie opposte, diagrammi commutativi;

    • 6 ottobre 2017: categorie prodotto, categorie quoziente, categoria delle frecce, categoria (co)fetta, categoria delle relazioni, funtori, categoria delle categorie, funtore dimenticante ed altri esempi;

    • 10 ottobre 2017: funtori pieni e fedeli, funtori controvarianti, altri esempi; trasformazioni naturali, definizione ed esempi, categoria dei funtori;

    • 13 ottobre 2017: isomorfismi naturali, equivalenze, esempi; funtori essenzialmente suriettivi sugli oggetti, un funtore è parte di un'equivalenza se e solo se è fedele, pieno, essenzialmente suriettivo sugli oggetti (assunto l'assioma della scelta per il solo se);

    • 17 ottobre 2017: (lezione tenuta dal Prof. Gavarini) richiami sul funtore Hom, immersione di Yoneda, caratterizzazione di ogni trasformazione naturale, enunciato Lemma di Yoneda;

    • 20 ottobre 2017: (lezione tenuta dal Prof. Gavarini) dimostrazione del Lemma di Yoneda; il funtore di Yoneda è pieno e fedele; funtori rappresentabili e rappresentazioni di funtori, esempi vari di rappresentazioni di funtori;

    • 24 ottobre 2017: oggetti finali ed iniziali, prodotto e coprodotto di due oggetti, coni e coconi, limiti e colimiti, esempi (oggetti finali, prodotti ed equalizzatori come limiti)

    • 27 ottobre 2017: oggetti iniziali come limiti, (co)prodotti fibrati; monomorfismi, epimorfismi, monomorfismi/epimorfismi regolari, monomorfismi/epimorfismi che spezzano, epi+mono regolare implica iso;

    • 31 ottobre 2017: oggetti proiettivi ed iniettivi, i funtori rappresentabili sono proiettivi nella categoria dei funtori; definizione e primi esempi di aggiunzioni, composizione di aggiunzioni;

    • 3 novembre 2017: unita e counità, aggiunzione tramite unità e counità;

    • 7 novembre 2017: equivalenze aggiunte, ogni equivalenza puo' essere resa un'equivalenza aggiunta; aggiunzione tramite oggetti iniziali;

    • 10 novembre 2017: unicita dell'aggiunto sinistro a meno di isomorfismo unico; aggiunzione e limiti: un funtore che ammette aggiunto sinistro preserva i limiti, un funtore da una categoria che ammette tutti i limiti ha un aggiunto sinistro se e solo se preserva i limiti (idea della dimostrazione); esempi di aggiunti del funtore dimenticante (tra cui funtore gruppo libero);

    • 14 novembre 2017: definizione e primi esempi di moduli su anello commutativo unitario; omomorfismi di moduli; la categoria dei moduli su un anello commutativo unitario; sottomoduli; moduli quoziente; teoremi di isomorfismo;

    • 17 novembre 2017: (in)dipendenza A-lineare, generatori di un modulo, base, moduli liberi, proprieta universale delle basi, moduli finitamente generati, un modulo e finitamente generato se e solo se è quoziente di un opportuno modulo libero; duali e doppi duali;

    • 21 novembre 2017: duale di un modulo libero finitamente generato; equivalenza di categorie tra A-moduli liberi finitamente generati e la sua opposta; prodotto tensoriale di due (e più) moduli; proprietà varie prodotto tensoriale; restrizione di scalari;

    • 24 novembre 2017: estensione di scalari, aggiunzione estenzione e restrizione scalari; aggiunzione tensore/Hom:successioni esatte di moduli, successioni esatte corte (di moduli); Amod(P, .) e Amod(., P) sono esatti a sinistra;

    • 28 novembre 2017: aggiunzione ed esattezza; moduli piatti; algebre su anelli commutativi unitari, prime definizioni ed esempi;

    • 1 dicembre 2017: prodotto tensoriale di algebre, coprodotto nella categorie di algebre commutative unitarie associative; algebra tensoriale

    • 5 dicembre 2017: proprietà universale dell'algebra tensoriale di un modulo; algebra simmetrica e sua proprietà universale, isomorfismo con algebra di polinomi nel caso libero e finitamente generato; aggiunzioni (T,U) e (S,U); unicità ed esistenza algebra inviluppante universale di un'algebra di Lie.

    • 12 dicembre 2017: algebra filtrata e algebra graduata associata; enunciato Teorema di PBW (Poincaré-Birkhoff-Witt); inizio dimostrazione teorema di PBW;

    • 15 dicembre 2017: dimostrazione teorema di PBW (vedere note per ERRATA della dimostrazione dell'ultimo lemma visto in aula);

    • 19 dicembre 2017: conclusione dimostrazione del teorema di PBW; (lezione tenuta dal Prof. Gavarini) moduli e rappresentazioni di monoidi, algebre associative unitarie e algebre di Lie (definizioni); moduli su anelli unitari e moduli su ZZ-algebre unitarie; equivalenza di categorie tra rappresentazioni di un'algebra di Lie e della sua algebra inviluppante universale;

    • 22 dicembre 2017: (lezione tenuta dal Prof. Gavarini) algebra monoide su un anello commutativo unitario, equivalenza tra la categoria delle sue rappresentazioni e quelle del corrispondente monoide; sottomoduli e quozienti; prodotti, coprodotti, oggetti iniziali e finali; decomposizione e riduzione; completa riducibilità delle rappresentazioni per gruppi finiti in caratteristica che non divida l'ordine del gruppo;

    • 9 gennaio 2018: (lezione tenuta dal Prof. Gavarini) esempi vari (linearizzazione di G-azioni, algebra di Lie speciale lineare, restrizione di rappresentazioni, algebra dei polinomi non -commutativi ed algebra di Weyl); Lemma di Schur; rappresentazioni irriducibili nel caso commutativo;

    • 12 gennaio 2018: classificazione rappresentazioni finito-dimensionali irriducibili di sl2.