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

MATH0021

Answer all questions .

Throughout  R  will denote a commutative ring

1.  Let a e R _ {0}; explain what is meant by saying that a is irreducible.

i)   Suppose x e R  _  {0} satisfies

x   =   a1 . . . . . . am     =   b1 . . . . . . bn

where each ai , bj  is irreducible. If R is a principal ideal domain show that m = n.

ii) Show that  (1 + e ^_15)  is irreducible in  [^_15]  if   e  =  1.

iii) By evaluating   (1 + ^_15)(1 _ ^_15)    or otherwise show that [^_15] is not a principal ideal domain.

(20 marks)

2.  Let G   =   (0 → A  B  C → 0) be a short exact sequence of R modules, Explain what is meant by saying that

a)  G splits on the right ;   b)  G splits.

Prove that if  G splits then  G splits on the right.

i)   State Schanuel’s Lemma.

ii)   Let

,  0 P2  P1  P0  0;

(  0 Q2  Q1  Q0  0

be exact sequences of R-modules where each Pr , Qs  is nitely generated and pro- jective.  Show there exist nitely generated projective R-modules P and Q such that

I 2 P      J 2 Q

and express P , Q in terms of Pr  and Qs .

iv)   Hence show that    Hk (I; N)  Hk (J; N) for k > 0 and all R-modules N .

(25 marks)

3. If M is a module over the integral domain R explain what is meant by the torsion submodule  Θ(M) of M .

If  a e R _ {0}  the set  Θa (M) is defined by

Θa (M)  =  {m e M I  m . a  =  0}.

i) Show that     Θa (M) is an R-submodule of Θ(M).

ii) If Θ(M) is nitely generated and R is an integral domain show that there exists a e R _ {0}  such that     Θa (M)  =  Θ(M).

iii) Give an example to show that the conclusion of ii) is false if M is not nitely generated.

If M is nitely generated and the module M/Θ(M) is projective then, without making any further assumption on  R,  show that Θ(M) is nitely generated.

(25 marks)

4.  Define the global dimension gd(R) of the ring R.

i)   If R is a principal ideal domain which is not a eld show that gd(R)  =  1.

ii)   Let 勿[t] be the ring of polynomials in a single variable t over 勿, let  p  e  be prime and let Fp  be the eld with p elements. Show that the following sequence of 勿[t]-modules is exact;

0 →  勿[t]  ()  [t] 2 勿[t]  (p,t_1)   [t]    Fp   0

where η : 勿[t] → Fp  is the unique ring homomorphism determined by η(t) =  1.

iii)   Use this sequence to compute Hk (Fp , 勿[t]) for all k ~ 0.

iv)   Hence show that  勿[t]  is not a principal ideal domain.

(30 marks)