4.1
Algebras quase-comutativas´
Defini¸c˜ao 4.1.1. Uma K-´algebra ´e quase-comutativa se existe uma filtra¸c˜ao
A0 ⊆ A1 ⊆ · · · ⊆ ∞ [ i=0 Ai = A tal que (a) A0 = K.
(b) A1 tem dimens˜ao finita e Ai = Ai1 para todo i ≥ 1.
(c) A ´algebra graduada associada
gr(A) = ∞ M i=0 Ai Ai−1 ´e comutativa. 36
Cap. 4 • Algebras quase-comutativas´ 37
Pelo Teorema 3.2.15, o resultado seguinte mostra que a dimens˜ao de Gelfand-Kirillov ´e exata para m´odulos finitamente gerados sobre uma ´algebra quase-comutativa.
Teorema 4.1.2. Seja A uma K-´algebra quase-comutativa com respeito `a filtra¸c˜ao A = {Ai}∞i=0. Ent˜ao
(a) grA(A) ´e uma ´algebra comutativa noetheriana finitamente gerada.
(b) A e noetheriano `a esquerda e `a direita.
Demonstra¸c˜ao: (b) decorre de (a) pela Proposi¸c˜ao 3.2.6. Como uma ´algebra, gr(A) ´e gerada por A1/A0, e cada Ai/Ai−1 ´e gerado pelas palavras de comprimento i compostas por finitos elementos da base o espa¸co vetorial A1/A0. Ent˜ao existe um homomorfismo de K-´algebras graduadas da ´algebra sim´etrica S = S(A1/A0) sobre gr(A). S ´e noetheriano pelo Teorema
da Base de Hilbert, logo gr(A) ´e noetheriano.
Exemplo 4.1.3. Seja An= An(K) a n-´esima ´algebra de Weyl com geradores x1, · · · , xn, ∂1, · · · , ∂n.
Um elemento a ∈ An pode ser escrito unicamente como uma combina¸c˜ao linear finita de
monˆomios
xi1
1 · · · xinn∂ j1
1 · · · ∂njn,
onde os expoentes s˜ao inteiros n˜ao-negativos. O grau de tal monˆomio ´e a soma de seus expoentes, e o grau deg(a) do elemento a ´e o maior valor que ocorre como um dos graus
dos monˆomios que comp˜oem a. Isto nos d´a uma filtra¸c˜ao natural de An por subespa¸cos de
dimens˜ao finita
M0 = K, Mi = {a ∈ An, deg(a) ≤ i}.
Esta filtra¸c˜ao ´e chamada filtra¸c˜ao de Bernstein de An.
Teorema 4.1.4. A ´algebra graduada gr(An) segundo a filtra¸c˜ao de Bernstein ´e isomorfa ao anel de polinˆomios sobre K em 2n vari´aveis.
Se¸c˜ao 4.1 • Algebras quase-comutativas´ 38
Demonstra¸c˜ao: Para i = 1, · · · , n, sejam yi = gr1(xi) e yi+n = gr1(∂i). Dividiremos a prova em trˆes partes.
Primeiro passo: gr(An) ´e gerado por y1, · · · , y2n como K-´algebra. ´
E suficiente mostrar este fato para os elementos homogˆeneos de gr(An). Mas um elemento homogˆeneo de gr(An) ´e da forma grk(d) para algum elemento d em An de grau k. Por´em d ´e uma combina¸c˜ao linear de monˆomios xα∂β, com |α| + |β| ≤ k. Se |α| + |β| = k, ent˜ao
grk(xα∂β) = (y1α1· · · ynαn)(y β1 n+1· · · y
βn 2n).
Portanto grk(d) ´e combina¸c˜ao linear de monˆomios de grau k em y1, · · · , y2n, como quer´ıamos demonstrar.
Segundo passo: gr(An) ´e um anel comutativo.
Como gr(An) ´e gerado por y1, · · · , y2n, precisamos mostrar apenas que estes elementos comutam em gr(A). Para i = 1, · · · , n, temos que yiyi+n = gr2(xi∂i) e yi+nyi = gr2(∂ixi). Como ∂ixi = xi∂i+ 1, segue que
gr2(∂ixi) = gr2(xi∂i),
e portanto yjyi+n = yi+nyj. Al´em disso, para j 6= i + n, temos que yiyi+n = yi+nyi uma vez que os elementos correspondentes comutam em An.
Seja K[zi, · · · , z2n] o anel de polinˆomios em 2n vari´aveis. Os dois passos anteriores nos permitem definir um homomorfismo sobrejetor de an´eis
φ : K[zi, · · · , z2n] → gr(An)
por φ(zi) = yi. Como os z possuem grau 1 em K[zi, · · · , z2n] e os y possuem grau 1 em gr(An), φ ´e um homomorfismo graduado de K-´algebras.
Terceiro passo: φ ´e injetor
Seja F ∈ K[zi, · · · , z2n], e suponha que φ(F ) = 0. Como φ ´e um homomorfismo graduado, podemos assumir que F ´e um polinˆomio homogˆeneo. Seja
F (y1, · · · , y2n) = X cαβy1α1· · · yαnn · y β1 n+1· · · y βn 2n,
Cap. 4 • Algebras quase-comutativas´ 39
d =Xcαβxα11· · · xαnn · ∂ β1
1 · · · ∂nβn. Logo, grk(d) = F (y1, · · · , y2n).
Se grk(d) = φ(F ) = 0, ent˜ao d ∈ Mk−1. Portanto d pode ser escrito como combina¸c˜ao linear de monˆomios xα∂β com |α| + |β| < k. Portanto, pela Proposi¸c˜ao 2.3.4, todos os c
αβ acima s˜ao iguais a zero. Portanto F ´e o polinˆomio nulo e φ ´e injetor, como quer´ıamos. Como j´a foi mencionado, a dimens˜ao de Gelfand-Kirillov ´e exata para m´odulos graduados sobre uma ´algebra polinomial comutativa A. Como m´odulos finitamente gerados possuem crescimento polinomial, mostraremos que GKdim(M ) ´e um inteiro positivo (ou −∞, se M = 0). O ponto de partida ´e um teorema cl´assico, enunciado por Hilbert, sobre m´odulos graduados sobre ´algebras quase-comutativas. A prova dada ´e devida a Serre. Os polinˆomios que surgem s˜ao chamados polinˆomios de Hilbert-Samuel.
Teorema 4.1.5. Seja A = K[x1, · · · , xr] uma ´algebra polinomial comutativa, vista como
uma ´algebra graduada A = ⊕∞
i=0Ai via a gradua¸c˜ao usual, e seja M = ⊕∞i=0Mi um A-m´odulo
graduado finitamente gerado.
(a) Cada Mi ´e um K-espa¸co vetorial de dimens˜ao finita.
(b) Para n suficientemente grande, dimKMn ´e um polinˆomio em n de grau ≤ r − 1 com
coeficientes racionais.
(c) Para n´umeros naturais n ∈ N suficientemente grandes,
dM(n) := dimK(M0⊕ · · · ⊕ Mn) ´e um polinˆomio em n de grau ≤ r com coeficientes racionais.
Demonstra¸c˜ao: Para mostrar (a), seja {m1, · · · , ms} um conjunto de geradores homogˆeneos de M . Para qualquer n´umero natural q, um conjunto finito de geradores do K-m´odulo Mq ´e obtido ao considerar, para cada j = 1, · · · , s todos os elementos mjµjl, onde µjl varia entre todos os monˆomios em x1, · · · , xr de grau q − deg(mj).
Se¸c˜ao 4.1 • Algebras quase-comutativas´ 40
(b) Vamos proceder por indu¸c˜ao sobre r. Se r = 0, ent˜ao A = K, e como M ´e finitamente gerado, Mn = 0 para n suficientemente grande. Logo a afirma¸c˜ao vale se fixarmos o grau −1 para o polinˆomio nulo.
Para r > 0, defina
θ : M → M por θ(m) = xrm.
Ent˜ao θ ´e um homomorfismo de grau 1 do A-m´odulo graduado M em si mesmo. Considere a sequˆencia exata
0 → K → M → M → C → 0,θ de A-m´odulos graduados, onde K = Ker(θ) e C = Coker(θ).
Para cada n, temos induzida uma sequˆencia exata de K-homomorfismos para as compo- nentes homogˆeneas
0 → Kn → Mn→ Mθ n+1 → Cn+1
Como M ´e noetheriano, C e K s˜ao finitamente gerados, e s˜ao m´odulos sobre a ´algebra
K[x1, · · · , xr−1] ∼=
K[x1, · · · , xr] (xr)
, pois xrC = 0 = xrK.
Pela hip´otese de indu¸c˜ao,
dimKKn e dimKCn+1
s˜ao polinˆomios em n de grau menor ou igual a r − 2, se n ´e suficientemente grande. Agora
dimKCn+1 = dimK Mn+1 θ(Mn) = dimK(Mn+1) − dimK Mn Kn = dimK(Mn+1) − dimK(Mn) + dimK(Kn),
Cap. 4 • Algebras quase-comutativas´ 41
dimK(Mn+1) − dimK(Mn) = dimK(Cn+1) − dimK(Kn)
´e um polinˆomio de grau ≤ r − 2 para n suficientemente grande. Portanto dimK(Mn) ´e um polinˆomio de grau ≤ r − 1 pelo Lema 1.1.6 (b).
(c) Segue do ´ıtem anterior e do Lema 1.1.6 (b).
Corol´ario 4.1.6. Seja A = ⊕∞
i=0Ai uma K-´algebra comutativa tal que A0 = K e A1 seja um
subespa¸co gerador de dimens˜ao finita para A, e seja M = ⊕∞
i=0Mi um A-m´odulo graduado
finitamente gerado. Ent˜ao, para valores suficientemente grandes de n,
dM(n) := dimK(M0⊕ M1⊕ · · · ⊕ Mn)
´e um polinˆomio em n com coeficientes racionais e de grau GKdim(M ).
Demonstra¸c˜ao: A ´algebra A ´e imagem homomorfa de S(A1), a ´algebra sim´etrica em dimKA1 geradores. Logo M ´e um m´odulo graduado finitamente gerado sobre uma ´algebra polinomial comutativa e a primeira asser¸c˜ao segue do Teorema 4.1.5. Note que como A ∼= S(A1)I , para algum I ⊂ S(A1), ent˜ao M visto como S(A1)-m´odulo satisfaz M I = 0. Pela Proposi¸c˜ao 3.1.3 (c), temos que
GKdim(MA) = GKdim(MS(A1)),
e pelo Lema 3.2.3 (b) este n´umero ´e igual ao grau do polinˆomio dM. Defini¸c˜ao 4.1.7. Seja A uma K-´algebra quase-comutativa com respeito `a filtra¸c˜ao A =
{Ai}i∈N, e seja M um A-m´odulo `a direita com filtra¸c˜ao M = {Mi}i∈N tal que o m´odulo
graduado associado grM(M ) ´e finitamente gerado. Para valores suficientemente grandes de
n, a fun¸c˜ao dM(n) = dimKMn= dimK M0⊕ M1 M0 ⊕ · · · ⊕ Mn Mn+1 = dgrM(M )(n)
´e um polinˆomio em n com coeficientes racionais, chamado polinˆomio de Hilbert-Samuel
de M com respeito `as filtra¸c˜oes A e M. Se dM(n) ´e escrito como
dM(n) = ad n d + ad−1 n d − 1 + · · · + a1 n 1 + a0,
Se¸c˜ao 4.1 • Algebras quase-comutativas´ 42
ent˜ao e(M ) = eA,M := ad ´e chamado n´umero de Bernstein de M.
Segue da Proposi¸c˜ao 3.2.8 que GKdim(MA) ´e o grau de dM. No entanto seu formato particular pode depender de A e M, mas:
• o grau do polinˆomio de Hilbert-Samuel de M n˜ao depende das filtra¸c˜oes escolhidas para A e M ,
desde que eles estejam especificados como na defini¸c˜ao. Note que o n´umero de Bernstein tamb´em pode ser escrito como
(coeficiente dominante de dM(n)).(GKdim(M ))!
Dadas duas filtra¸c˜oes M = {Mi}i∈N e N = {Ni}i∈N de M tais que os m´odulos grM(M ) e grN(N ) s˜ao finitamente gerados (e portanto noetherianos, pois A ´e noetheriano pela Pro- posi¸c˜ao 4.1.2), ent˜ao M e N s˜ao equivalentes pelo Corol´ario 3.2.13. Logo existe um n´umero natural q tal que
Nn⊆ Mn+q e Mn ⊆ Nn+q para qualquer n ∈ N.
Se eM(M ) e eN(M ) s˜ao os respectivos n´umeros de Bernstein, ent˜ao para valores sufici- entemente grandes de n temos que
dN(n) = eN(M ) n d + (termos de grau < d) = eN(M ) d! n d+ (termos de grau < d) ≤ dM(n + q) = eM(M ) n + q d + (termos de grau < d) = eM(M ) d! n d+ (termos de grau < d),
e disso segue que eN(M ) ≤ eM(M ). Um argumento sim´etrico nos d´a a desigualdade reversa. Portanto eN(M ) = eM(M ). Logo,
Cap. 4 • Algebras quase-comutativas´ 43
Consequentemente denotaremos o n´umero de Bernstein por e(M ), por´em, estritamente falando, deve ser feita referˆencia `a filtra¸c˜ao de A, pois o seguinte exemplo mostra que
• o n´umero de Bernstein depende da filtra¸c˜ao particular de A.
Exemplo 4.1.8. Seja A = K[x] e sejam A = {An}n∈N e B = {Bn}n∈N duas filtra¸c˜oes de A, dadas por
An= K + Kx + · · · + Kxn, Bn = K + Kx + · · · + Kx2n, para n ≥ 1.
Seja M = AA, e tome o subespa¸co gerador E = K de M . Sejam
M = {EAn}n∈N e N = {EBn}n∈N as filtra¸c˜oes standard resultantes de M . Ent˜ao
dM(n) = dimK(EAn) = dimK(An) = n + 1; logo eA(M ) = 1. Por outro lado,
dN(n) = dimK(EBn) = dimK(Bn) = 2n + 1; logo eB(M ) = 2.
Note que em ambos os casos o n´umero de Bernstein ´e um inteiro positivo. Pelo Lema 1.1.6 (d), isto sempre ocorre.
Seja A uma ´algebra quase-comutativa, e seja
0 → L → M → N → 0φ
uma sequˆencia exata curta de A-m´odulos `a direita finitamente gerados. Sabemos do Teorema 3.2.15 que
GKdim(M ) = max{GKdim(L), GKdim(N )}.
Al´em disso, se M = {Mn}n∈N´e uma filtra¸c˜ao standard de M , ou, de fato, ´e uma filtra¸c˜ao para a qual o m´odulo graduado associado ´e finitamente gerado, e se L = (L ∩ Mn)n∈N e N = (φ(Mn))n∈N s˜ao filtra¸c˜oes induzidas sobre L e N , respectivamente, ent˜ao
Se¸c˜ao 4.1 • Algebras quase-comutativas´ 44
dM(n) = dimK(Mn) = dimK(Mn∩ N ) + dimK((Mn+ N )/N ) = dL(n) + dN(n) para todo n ∈ N. Como dM, dLe dN s˜ao polinˆomios em n para valores suficientemente gran- des de n, a exatid˜ao da dimens˜ao de Gelfand-Kirillov para A-m´odulos finitamente gerados segue trivialmente, e a parte (c) do teorema seguinte tamb´em vale. Entretanto, a filtra¸c˜ao L induzida sobre L por uma filtra¸c˜ao standard M de M n˜ao ´e necessariamente uma filtra¸c˜ao standard.
Como ´e vantajoso trabalhar com filtra¸c˜oes standard, a primeira parte do resultado se- guinte ´e importante.
Teorema 4.1.9. Seja A uma K-´algebra quase-comutativa, e seja
0 → L → M → N → 0φ
uma sequˆencia exata curta de A-m´odulos `a direita finitamente gerados. Ent˜ao
(a) H´a filtra¸c˜oes standard L, M e N de L, M e N , respectivamente, tais que dM(n) =
dN(n) + dL(n) para todo n ∈ N.
(b) GKdim(M ) = max{GKdim(L), GKdim(N )}. (c) Uma das seguintes rela¸c˜oes ´e v´alida:
GKdim(L) < GKdim(M ) = GKdim(N ), e(M ) = e(N ); GKdim(N ) < GKdim(M ) = GKdim(L), e(M ) = e(L);
GKdim(L) = GKdim(M ) = GKdim(N ), e(M ) = e(L) + e(N ).
Demonstra¸c˜ao: Como dL, dM e dN s˜ao polinˆomios em n para valores de n suficientemente grandes, ´e claro que (b) e (c) seguem de (a). Seja A = {An}n∈N a filtra¸c˜ao que torna A quase-comutativa, seja E um subespa¸co gerador de dimens˜ao finita para M , e defina
Mn := EAn, Ln := L ∩ Mn, e Nn:= φ(Mn) = φ(E)An.
Apesar de M = {Mn}n∈N e N = {Nn}n∈N serem filtra¸c˜oes standard de M e N , res- pectivamente, L = {Ln}n∈N n˜ao ´e uma filtra¸c˜ao standard de L em geral. Vamos construir
Cap. 4 • Algebras quase-comutativas´ 45
uma nova filtra¸c˜ao standard para M de modo que todas as filtra¸c˜oes induzidas tamb´em s˜ao standard, e isto conclui o argumento. Notemos que para cada n h´a uma sequˆencia exata
0 → Ln→ Mn → Nn→ 0 de K-m´odulos; ent˜ao obtemos a sequˆencia exata
0 → grL(L) → grM(M ) → grN(N ) → 0
de gr(A)-m´odulos graduados `a direita. Como gr(A) ´e um anel noetheriano, e como grM´e um gr(A)-m´odulo `a direita finitamente gerado, segundo o Lema 3.2.9, grM(M ) ´e noetheriano; portanto grL(L) ´e finitamente gerado por, digamos,
L0 ⊕ L1 L0 ⊕ · · · ⊕ Lm Lm−1 . Ent˜ao Ln Ln−1 = Lm Lm−1 · An−m An−m−1 para todo n ≥ m pelo Lema 3.2.14; portanto
Ln = LmAn−m+ Ln−1. Afirmamos que
Ln = LmAn−m, para n ≥ m.
De fato, primeiramente, para n = m, temos Lm = LmA0+ Lm−1. Mas Lm−1 = Lm−1.1 ⊆ LmA0, pois L ´e filtra¸c˜ao. Agora suponhamos que o resultado vale para n = k − 1 ≥ m e mostremos que vale para n = k. Temos que Lk= LmAk−m+ Lk−1. Pela hip´otese de indu¸c˜ao,
Lk−1 = LmAk−m−1 ⊆ LmAk−m, de onde segue que Lk ⊆ LmAk−m, concluindo a afirma¸c˜ao.
Notemos agora que Lm ´e um subespa¸co gerador de dimens˜ao finita de L. Agora escolhe- mos novas filtra¸c˜oes para M , N e L definindo
Se¸c˜ao 4.1 • Algebras quase-comutativas´ 46 e, para n ≥ 1, Mn∗ = M0∗An= Mm+n Nn∗ = N0∗An = φ(M ∗ n) L∗n = L ∗ 0An = LmAn= Lm+n= L ∩ M ∗ n.
Estas s˜ao todas filtra¸c˜oes standard, e as filtra¸c˜oes de L e N s˜ao induzidas pela nova
filtra¸c˜ao de M .
Corol´ario 4.1.10. Seja A uma K-´algebra quase-comutativa, e seja M um A-m´odulo `a direita
finitamente gerado com GKdim(M ) = d e n´umero de Bernstein e(M ). Seja
M = M0 ⊃ M1 ⊃ · · · ⊃ Mi ⊃ Mi+1⊃ · · · ⊃ Mn uma cadeia estritamente descendente de subm´odulos com
GKdim(Mi/Mi+1) = d para 0 ≤ i ≤ n − 1. Ent˜ao (a) e(M/Mi) = i−1 X j=0 e(Mj/Mj+1). (b) n ≤ e(M ).
Demonstra¸c˜ao: (a) O resultado ser´a provado por indu¸c˜ao sobre n. Para n = 1, n˜ao h´a o que provar. Suponhamos que o resultado tenha sido provado para cadeias de tamanho k. Para n = k + 1, consideremos a seguinte sequˆencia exata:
0 → Mk Mk+1 → M0 Mk+1 → M0 Mk → 0.
Por hip´otese, GKdim(Mk/Mk+1) = GKdim(M0/M1) = d. Logo, pelo Teorema 4.1.9 (b), segue-se por indu¸c˜ao que GKdim(M0/Mk) = d. E portanto, pelo ´ıtem (c) do Teorema 4.1.9,
e(M0/Mk+1) = e(M0/Mk) + e(Mk/Mk+1) = k X
j=0
Cap. 4 • Algebras quase-comutativas´ 47
(b) Pelo Lema 1.1.6 (b), o n´umero de Bernstein de um m´odulo n˜ao nulo ´e um inteiro positivo, logo e(Mj/Mj+1) ≥ 1 para 0 ≤ j ≤ n − 1. Logo, n ≤ n−1 X j=0
e(Mj/Mj+1) = e(M/Mn) ≤ e(M )
pela parte (a) e pelo Teorema 4.1.9 (c).
4.2
A dimens˜ao de Gelfand-Kirillov de An-m´odulos
Como provamos no Teorema 4.1.4, a ´algebra graduada associada de An com respeito `a filtra¸c˜ao de Bernstein ´e a ´algebra polinomial K[x1, · · · , xn, y1, · · · , yn], logo GKdim(An) = 2n (notemos que An satisfaz as hip´oteses da Proposi¸c˜ao 3.2.8), como j´a sab´ıamos.
Queremos agora mostrar a desigualdade de Bernstein para An, segundo a qual GKdim(M ) ≥ n para todo An-m´odulo M n˜ao nulo.
Lema 4.2.1. Sejam A ⊆ B K-´algebras quase-comutativas com respeito `as filtra¸c˜oes induzi- das pelos subespa¸cos geradores V ⊆ W , respectivamente. Seja M um B-m´odulo finitamente
gerado com GKdim(MB) = d e n´umero de Bernstein eB(M ). Se N ´e um A-subm´odulo
fiinitamente gerado de M , ent˜ao
(a) GKdim(NA) ≤ d
(b) GKdim(NA) = d implica que eA(N ) ≤ eB(N ).
Demonstra¸c˜ao: (a) Escolha subespa¸cos geradores de dimens˜ao finita N0 ⊆ M0 para NA e MB respectivamente e defina Nn= N0Vn, Mn = M0Wn. Ent˜ao Nn⊆ Mn para todo n, logo
GKdim(NA) = lim logndimK(Nn)
Se¸c˜ao 4.2 • A dimens˜ao de Gelfand-Kirillov de An-m´odulos 48
(b) Se GKdim(NA) = GKdim(MB), ent˜ao para valores suficientemente grandes de n temos que dimK(Nn) e dimK(Mn) s˜ao polinˆomios em n de grau d e coeficientes dominan- tes eA(n)/d! e eB(n)/d!, respectivamente. Logo, como dimK(Nn) ≤ dimK(Mn), segue que eA(N ) ≤ eB(M ).
O Lema de Quillen ´e essencial na prova da desigualdade de Bernstein para a dimens˜ao de An-m´odulos.
Lema 4.2.2. ([6], p´agina 171) Se M ´e um m´odulo de comprimento finito sobre uma K-
´algebra quase-comutativa A, ent˜ao EndA(M ) ´e alg´ebrico sobre K.
Teorema 4.2.3. Se M ´e um m´odulo n˜ao nulo `a direita sobre a ´algebra de Weyl An, ent˜ao GKdim(M ) ≥ n.
Demonstra¸c˜ao: Por indu¸c˜ao em n. O caso n = 1 ´e o [Corol´ario 7.13, p´agina 84, [4]], o qual n˜ao iremos demonstrar pois foge do objetivo desta disserta¸c˜ao, uma vez que utiliza a dimens˜ao de Krull n˜ao comutativa de um m´odulo M . Assuma que para n ≥ 2 qualquer An−1-m´odulo possui dimens˜ao de Gelfand-Kirillov pelo menos n − 1. A ´algebra de Weyl B = An gerada por x1, · · · , xn, y1, · · · , yn cont´em
A = An−1 = K[x1, · · · , xn−1, y1, · · · , yn−1] e C = A1 = K[xn, yn]
como sub´algebras. Suponha que M ´e um B-m´odulo `a direita n˜ao nulo e finitamente gerado com GKdim(MB) < n, e seja N um A-subm´odulo n˜ao nulo finitamente gerado de M . Segue da hip´otese de indu¸c˜ao que
n − 1 ≤ GKdim(NA) ≤ GKdim(MA) ≤ GKdim(MB) < n, logo
GKdim(NA) = GKdim(MB) = n − 1.
Logo, pelo Lema 4.2.1, eA(N ) ≤ eB(M ). Como todo A-m´odulo diferente de 0 possui dimens˜ao de Gelfand-Kirillov pelo menos n − 1, por indu¸c˜ao, o Corol´ario 4.1.10 mostra que N possui s´erie de composi¸c˜ao de comprimento, no m´aximo, eB(M ). Mas N ´e um A- subm´odulo finitamente gerado arbitr´ario de M . Logo isso implica que MA possui s´erie de
Cap. 4 • Algebras quase-comutativas´ 49
composi¸c˜ao de comprimento no m´aximo eB(M ), e portanto EndA(M ) e alg´ebrico sobre K, pelo Lema de Quillen. Como os elementos de C comutam com os elementos de A, afirmamos que a ´algebra C est´a mergulhada em EndA(M ). De fato, consideremos a aplica¸c˜ao
Φ : C → EndAM c 7→ ψc(x) = xc e mostremos que ela ´e um mergulho.
(a) Φ preserva adi¸c˜ao
Sejam c, d ∈ C. Ent˜ao, para todo x ∈ M ,
Φ(c + d) = ψc+d(x) = x(c + d) = xc + xd = ψc(x) + ψd(x) = Φ(c) + Φ(d). (b) Φ preserva multiplica¸c˜ao por escalar.
Seja c ∈ C, α ∈ A. Ent˜ao, para todo x ∈ M ,
Φc(xa) = xac = xca = Φc(x) · a, uma vez que c comuta com todo elemento de A.
(c) Φ ´e injetor.
Queremos mostrar que KerΦ = 0. Seja c ∈ KerΦ. Isto significa que xc = 0 para todo x ∈ M . Portanto, c ∈ r(M ), o anulador `a direita de M . Mais ainda, xλc = 0 para todo x ∈ A, uma vez que c comuta com todos os elementos de A. Logo r(M ) ´e um ideal bilateral de A. Por´em, A ´e simples e Φ n˜ao ´e identicamente nula (uma vez que Φ(1) ´e a aplica¸c˜ao identidade em M . Portanto r(M ) = 0, ou seja, c = 0).
Por´em, a existˆencia desse mergulho ´e uma contradi¸c˜ao, uma vez que C = A1 n˜ao ´e