张量代数
在数学中,一个向量空间的张量代数(tensor algebra),记作
,是
上的(任意阶)张量的代数,其乘法为张量积。张量代数左伴随于从代数到向量空间的遗忘函子,在这种意义下它是
上的自由代数;在相应的泛性质的意义下,它是包含
的“最一般的代数”(见下)。
张量代数也具有余代数结构。
注:本文中所有代数都假设是有单位的且结合。
构造
设是域
上一个向量空间。对任何非负整数
,我们定以
的
次张量积为
与自己的
次张量积:
。
这便是讲,由
上所有秩
张量组成。习惯上
是基域
(作为自己的一维向量空间)。
令为所有
(
)的直和:
。
中的乘法由典范同构确定:
由张量积给出,然后线性扩张到所有。此乘法表明张量代数
自然是一个分次代数,
作为
次子空间。
此构造可径直推广到任意交换环上的模上。如果
是一个非交换环,我们仍然可以对任意
-
双模执行这样的构造。(对通常的
-模不行,因为没有迭代张量积。)
伴随与泛性质
张量代数也成为向量空间
上的自由代数,并具有函子性。像其它自由构造一样,函子
左伴随于某个遗忘函子,该函子将每个
-代数送到它的底向量空间。
准确地说,张量代数满足如下的泛性质,正式地表明它是包含的最一般的代数:
任何从到
上的一个代数
的线性变换
可以惟一地扩张为从
到
的一个代数同态,如下交换图表所示:
这里是
到
的典范包含(伴随的单位)。事实上可以定义张量代数
为满足这个性质惟一的代数(确切地说,在惟一的一个同构意义下),但仍然要证明满足这个性质的对象存在。
如上泛性质说明张量代数的构造有自然的函子性。就是讲,是从
-Vect,
上向量空间范畴,到
-Alg,
-代数范畴,的一个函子。
的函子性意味着任何从V到W的线性映射惟一地扩张为从
到
的代数同态。
非交换多项式
如果为有限维
,张量代数的另一个看法是“
上
个非交换变量的多项式代数”。如果我们取
的基向量,它们成为
中的非交换变量(或不定元),彼此间没有任何约束(除了结合律,分配律以及K-线性)。