مخطط المجموعة الأساسية

في الرياضيات، يُعرف مخطط المجموعة الأساسية بأنه مخطط مجموعة مرتبط بشكل قانوني بمخطط فوق مخطط ديديكيند (مثل طيف حقل أو طيف حلقة تقييم منفصلة ). وهو تعميم للمجموعة الأساسية الإيتالية . على الرغم من أن ألكسندر غروتينديك قد افترض وجوده ، إلا أن أول برهان على وجوده، بالنسبة للمخططات المعرفة على الحقول، يعود إلى مادهاف نوري . [ 1 ] [ 2 ] [ 3 ] أما برهان وجوده بالنسبة للمخططات المعرفة على مخططات ديديكيند فيعود إلى ماركو أنتي ، وميشيل إمسالم، وكارلو غاسباري. [ 4 ] [ 5 ]

تاريخ

الزمرة الأساسية (الطوبولوجية) المرتبطة بفضاء طوبولوجي هي زمرة فئات التكافؤ تحت التماثل للحلقات الموجودة في ذلك الفضاء. على الرغم من أنها لا تزال قيد الدراسة لتصنيف الأصناف الجبرية حتى في الهندسة الجبرية ، فقد وُجد أن الزمرة الأساسية غير كافية لتصنيف الكائنات، مثل المخططات ، التي تتجاوز كونها مجرد فضاءات طوبولوجية، وذلك في العديد من التطبيقات. قد يمتلك الفضاء الطوبولوجي نفسه بالفعل عدة هياكل مخططات متميزة، ومع ذلك ستظل زمرته الأساسية الطوبولوجية ثابتة. لذلك، أصبح من الضروري إنشاء كائن جديد يأخذ في الاعتبار وجود حزمة هيكلية إلى جانب الفضاء الطوبولوجي. أدى هذا إلى إنشاء الزمرة الأساسية الإيتالية ، وهي الحد الإسقاطي لجميع الزمر المنتهية التي تعمل على الأغطية الإيتالية للمخطط المعطى.X{\displaystyle X}ومع ذلك، فإن للخاصية الإيجابية الأخيرة قيودًا واضحة، لأنها لا تأخذ في الاعتبار وجود مخططات جماعية ليست إيتالية (على سبيل المثال،αص{\displaystyle \alpha _{p}}عندما تكون السمةص>0{\displaystyle p>0}) والتي تؤثر على التورمات فوقX{\displaystyle X}، وهو تعميم طبيعي للأغطية. انطلاقًا من هذه الفكرة، تمنى غروتينديك إنشاء زمرة أساسية حقيقية جديدة ( un vrai groupe fondamental ، بالفرنسية)، والتي افترض وجودها في أوائل الستينيات في كتابه الشهير SGA 1، الفصل العاشر . مرّ أكثر من عقد قبل أن تظهر أول نتيجة حول وجود مخطط الزمرة الأساسية. وكما ذُكر في المقدمة، يعود الفضل في هذه النتيجة إلى مادهاف نوري الذي نشر في عام 1976 أول بناء له لهذا الكائن الجديد.π1(X،x){\displaystyle \pi _{1}(X,x)}بالنسبة للمخططات المعرفة على الحقول. أما بالنسبة للاسم، فقد قرر التخلي عن اسم المجموعة الأساسية الحقيقي وأطلق عليه، كما نعرفه اليوم، مخطط المجموعة الأساسية . [ 1 ] ويُشار إليه أيضًا غالبًا باسمπشمال(X،x){\displaystyle \pi ^{N}(X,x)}، أينشمال{\displaystyle N}يرمز إلى نوري، وذلك لتمييزه عن المجموعات الأساسية السابقة وتعميماته الحديثة. إثبات وجودπ1(X،x){\displaystyle \pi _{1}(X,x)}كان على من تم تعريفهم على مخططات منتظمة ذات بُعد واحد أن ينتظروا حوالي أربعين عامًا أخرى. وهناك تعميمات مختلفة مثلS{\displaystyle S}مخطط المجموعة الأساسية [ 6 ]πS(X،x){\displaystyle \pi ^{S}(X,x)}ومخطط المجموعة الأساسية شبه المحدودةπqf(X،x){\displaystyle \pi ^{\text{qf}}(X,x)}[ 4 ]

التعريف والبناء

تم اقتراح التعريف الأصلي والبناء الأول من قبل نوري للمخططاتX{\displaystyle X}على الحقول. ثم جرى تكييفها مع نطاق أوسع من المخططات. حتى الآن، توجد نظريات كاملة فقط للمخططات المعرفة على مخططات ذات بُعد صفر ( أطياف الحقول) أو بُعد واحد (مخططات ديديكيند)، لذا سيتم مناقشة هذا الأمر فيما يلي:

تعريف

يتركS{\displaystyle S}أن يكون مخطط ديديكيند (والذي يمكن أن يكون طيف مجال ما) وو:XS{\displaystyle f:X\to S}تشاكل مسطح أمين ، محليًا من نوع محدود. افترضو{\displaystyle f}يحتوي على قسمxX(S){\displaystyle x\in X(S)}نقول ذلكX{\displaystyle X}يحتوي على مخطط المجموعة الأساسيةπ1(X،x){\displaystyle \pi _{1}(X,x)}إذا وُجدت مجموعة محدودة ومسطحةπ1(X،x){\displaystyle \pi _{1}(X,x)}- تورسورX^X{\displaystyle {\hat {X}}\to X}، مع قسمx^X^x(S){\displaystyle {\hat {x}}\in {\hat {X}}_{x}(S)}بحيث يكون لأي عدد محدودجي{\displaystyle G}-torsorYX{\displaystyle Y\to X}مع قسمyYx(S){\displaystyle y\in Y_{x}(S)}يوجد شكل فريد من أشكال التورسورX^Y{\displaystyle {\hat {X}}\to Y}إرسالx^{\displaystyle {\hat {x}}}لy{\displaystyle y}[ 2 ] [ 4 ]

عبر حقل

توجد اليوم عدة نتائج تتعلق بوجود مخطط المجموعة الأساسية لمخطط ماX{\displaystyle X}مُعرَّف على حقلك{\displaystyle k}يقدم نوري أول نظرية وجود عندماك{\displaystyle k}مثالي وXالمواصفات(ك){\displaystyle X\to {\text{Spec}}(k)}هو تشاكل مناسب للمخططات معX{\displaystyle X}مخطط مُختزل ومتصل. بافتراض وجود قسمx:المواصفات(ك)X{\displaystyle x:{\text{Spec}}(k)\to X}ثم مخطط المجموعة الأساسيةπ1(X،x){\displaystyle \pi _{1}(X,x)}لX{\displaystyle X} فيx{\displaystyle x}يتم بناؤها كمخطط مجموعة أفينية مرتبط بشكل طبيعي بفئة تاناكيان المحايدة (علىك{\displaystyle k}) من حزم المتجهات المحدودة أساسًا علىX{\displaystyle X}[ 1 ] يثبت نوري أيضًا أن مخطط المجموعة الأساسية موجود عندماك{\displaystyle k}أي مجال وX{\displaystyle X}أي مخطط من نوع محدود ومختزل ومتصل علىك{\displaystyle k}لكن في هذه الحالة، لا توجد فئات تاناكيان متضمنة. [ 2 ] ومنذ ذلك الحين، أُضيفت عدة نتائج وجودية أخرى، بما في ذلك بعض المخططات غير المختزلة .

حول مخطط ديديكيند

يتركS{\displaystyle S}ليكن مخطط ديديكيند ذو بُعد 1،X{\displaystyle X}أي مخطط ذي صلة وXS{\displaystyle X\to S}تشاكل مسطح أمين محليًا من نوع محدود. افترض وجود مقطعx:SX{\displaystyle x:S\to X}ثم وجود مخطط المجموعة الأساسيةπ1(X،x){\displaystyle \pi _{1}(X,x)}كخطة جماعية علىS{\displaystyle S}وقد تم إثبات ذلك من قبل ماركو أنتي وميشيل إمساليم وكارلو غاسباري في الحالات التالية: [ 4 ]

  • عندما لكلsS{\displaystyle s\in S}الأليافXs{\displaystyle X_{s}}يتم تقليلها
  • عندما لكلxXXη{\displaystyle x\in X\setminus X_{\eta }}الحلقة المحليةياx{\displaystyle {\mathcal {O}}_{x}}مغلق بشكل متكامل (على سبيل المثال عندماX{\displaystyle X}(هذا طبيعي ).

مع ذلك، في مخطط ديديكيند، لا داعي للنظر فقط في مخططات الزمر المنتهية ؛ بل إن مخططات الزمر شبه المنتهية تُعد تعميمًا طبيعيًا جدًا لمخططات الزمر المنتهية على الحقول. [ 7 ] ولهذا السبب، عرّف كلٌ من أنتي وإمسالم وغاسباري مخطط الزمرة الأساسية شبه المنتهية .πqf(X،x){\displaystyle \pi ^{\text{qf}}(X,x)}على النحو التالي: دعS{\displaystyle S}أن يكون مخططًا من تصميم ديديكيند وو:XS{\displaystyle f:X\to S}تشاكل مسطح أمين ، محليًا من نوع محدود. افترضو{\displaystyle f}يحتوي على قسمxX(S){\displaystyle x\in X(S)}نقول ذلكX{\displaystyle X}يحتوي على مخطط مجموعة أساسية شبه منتهيةπqf(X،x){\displaystyle \pi ^{\text{qf}}(X,x)}إذا وُجدت مجموعة شبه منتهية ومسطحةπqf(X،x){\displaystyle \pi ^{\text{qf}}(X,x)}- تورسورX^X{\displaystyle {\hat {X}}\to X}، مع قسمx^X^x(S){\displaystyle {\hat {x}}\in {\hat {X}}_{x}(S)}بحيث يكون لأي شبه منتهيةجي{\displaystyle G}-torsorYX{\displaystyle Y\to X}مع قسمyYx(S){\displaystyle y\in Y_{x}(S)}يوجد شكل فريد من أشكال التورسورX^Y{\displaystyle {\hat {X}}\to Y}إرسالx^{\displaystyle {\hat {x}}}لy{\displaystyle y}[ 4 ] لقد أثبتوا وجودπqf(X،x){\displaystyle \pi ^{\text{qf}}(X,x)}عندما لكلsS{\displaystyle s\in S}الأليافXs{\displaystyle X_{s}}هي عناصر أساسية وطبيعية.

ملكيات

يمكن للمرء أن يعتبر أكبر معامل برو-إيتالي لـπ1(X،x){\displaystyle \pi _{1}(X,x)}عندما يكون المخطط الأساسيS{\displaystyle S}هو طيف حقل مغلق جبريًاك{\displaystyle k}ثم يتطابق مع المجموعة الأساسية إيتالπو(X،x){\displaystyle \pi ^{\text{ét}}(X,x)}وبشكل أدق، مجموعة النقاطπ1(X،x)(ك){\displaystyle \pi _{1}(X,x)(k)}متماثل معπو(X،x){\displaystyle \pi ^{\text{ét}}(X,x)}[ 8 ]

تركيبة المنتج

لX{\displaystyle X}وY{\displaystyle Y}أي مخططين إسقاطيين سلسين على حقل مغلق جبريًاك{\displaystyle k}تبقى تركيبة المنتج سليمة، أيπ1(X،x)×كπ1(Y،y)π1(X×كY،x×كy){\displaystyle \pi _{1}(X,x)\times _{k}\pi _{1}(Y,y)\simeq \pi _{1}(X\times _{k}Y,x\times _{k}y)}[ 9 ] تم التكهن بهذه النتيجة من قبل نوري [ 1 ] وأثبتها فيكرام ميهتا وسوبرامانيان.

ملحوظات

  1. 1 2 3 4 نوري، مادهاف ف . (1976). "حول تمثيلات المجموعة الأساسية" (ملف PDF) . Compositio Mathematica . 33 (1): 29– 42. MR 0417179. Zbl 0337.14016 .  
  2. 1 2 3 نوري، مادهاف ف. (1982). "مخطط المجموعة الأساسي". وقائع العلوم الرياضية . 91 (2): 73-122 . doi : 10.1007/BF02967978 . S2CID 121156750 . 
  3. ^ سامويلي، تاماس (2009). مجموعات جالوا والمجموعات الأساسية . دوى : 10.1017/CBO9780511627064 . رقم ISBN 9780521888509.
  4. 1 2 3 4 5 أنتي، ماركو؛ مسلم، ميشيل؛ جاسباري ، كارلو (2020). "Sur l'existence du schéma en groupes fondamental". Épijournal de Géométrie Algébrique . 4 . أرخايف : 1504.05082 . دوى : 10.46298/epiga.2020.volume4.5436 . S2CID 227029191 . 
  5. أنتي، ماركو؛ إمسالم، ميشيل؛ غاسباري، كارلو (2020). "تصحيح لكتاب "ارتفاعات حزم المتجهات ومخطط المجموعة الأساسية للمنحنى"مجلة ديوك الرياضية . 169 (16). doi : 10.1215 / 00127094-2020-0065 . S2CID 225148904 . 
  6. لانجر، أدريان (2011). "حولS{\displaystyle S}-مخطط المجموعة الأساسية". Annales de l'Institut Fourier . 61 (5): 2077–2119 . أرخايف : 0905.4600 . دوى : 10.5802/aif.2667 . S2CID 53506862 . 
  7. ^ بوش، سيغفريد . لوتكيبوهميرت، فيرنر؛ رينود، ميشيل (1990). نماذج نيرون . دوى : 10.1007/978-3-642-51438-8 . رقم ISBN 978-3-642-08073-9.
  8. ديليجن، بميلن، ج. س. (1982). دورات هودج، والدوافع، ومتنوعات شيمورا . سلسلة محاضرات في الرياضيات. المجلد 900. doi : 10.1007/978-3-540-38955-2 . ISBN  978-3-540-11174-0.
  9. ^ ميهتا، VB. سوبرامانيان، س. (2002). “في مخطط المجموعة الأساسية”. اختراعات الرياضيات . 148 (1): 143– 150. بيب كود : 2002InMat.148..143M . دوى : 10.1007/s002220100191 . S2CID 121329868 .