Hello, dear friend, you can consult us at any time if you have any questions, add WeChat: daixieit

MAT3143 Fall 2022

Assignment 4

Due Friday 2 December, 10pm.

All answers should include complete justifications (proofs!).

You may use answers from one question (or one part of a question) in your solutions to other questions.

1. Let R be a unital ring, let G be a group, and let M be a finitely generated module over RG (the group ring). M becomes a module over R (by viewing R as a subring of RG).

(a)  Show that if M is free as an RG-module, then it is also free as an R-module.

(b) Is the converse of (a) true? Give a proof or counterexample.

2. Let K be a field and let A e Mn (K).  Let M be the K[x]-module Kn, where

f(x) . v := f(A)v .

Let I := ann(M).

(a) Assuming A is diagonalizable, show that for λ e K , I C (x _ λ) if and only if λ is an eigenvalue of A.

(b)  Show that if f e K[x] is an irreducible polynomial such that f(A) = 0 then deg(f)ln.  (Hint: Show that M induces a module over K[x]/(f).

What kind of ring is K[x]/(f)?)

3. Let R be a ring, let N1 , N2  be modules and let M := N1 o N2 . Show that M has a submodule N isomorphic to N1 , and that M/N N2 .

4. Let R be the ring of infinite matrices with entries is Q (with rows and columns indexed by N), such that each row and column have only finitely many nonzero entries. (We saw this example in Lecture 16.)

(a)  Show that the set M of infinite column vectors (with entries indexed by N) is a module over R, using matrix-column multiplication. (b) Find an explicit basis of size 2 for R, as an R-module.

(c)  Show that R (as an R-module) has a basis of size n, for any n = 1, 2, . . . .

(d) Does R have an infinite basis (as an R-module)?