الهندسة الجبرية والهندسة التحليلية
في الرياضيات ، تُعدّ الهندسة الجبرية والهندسة التحليلية فرعين مترابطين ترابطًا وثيقًا. فبينما تدرس الهندسة الجبرية المتنوعات الجبرية ، تتناول الهندسة التحليلية المتشعبات المركبة والفضاءات التحليلية الأكثر عمومية، والتي تُعرَّف محليًا بانعدام الدوال التحليلية لعدة متغيرات مركبة . وللعلاقة الوثيقة بين هذين الفرعين تطبيقات عديدة، حيث تُطبَّق التقنيات الجبرية على الفضاءات التحليلية، والتقنيات التحليلية على المتنوعات الجبرية.
البيان الرئيسي
يتركليكن صنفًا جبريًا معقدًا إسقاطيًا . لأنهو نوع معقد، ومجموعة نقاطه المعقدةيمكن إعطاؤها بنية فضاء تحليلي عقدي مضغوط . يُرمز إلى هذا الفضاء التحليلي بـوبالمثل، إذاهي حزمة علىثم هناك حزمة مقابلةعلىإن ربط كائن تحليلي بكائن جبري هو دالة . النظرية النموذجية التي تربطويقول ذلك لأي حزمتين متماسكتينوعلى، التماثل الطبيعي
هو تماثل. هناهي حزمة البنية للتنوع الجبريوهي حزمة البنية للصنف التحليليوبشكل أدق، فئة الحزم المتماسكة على التنوع الجبرييُعادل فئة الحزم المتماسكة التحليلية على التنوع التحليليويتم تحديد التكافؤ على الكائنات عن طريق التعيينل. بخاصة، هي نفسها متماسكة، وهي نتيجة تُعرف باسم نظرية أوكا للتماسك ، [ 1 ] كما تم إثبات ذلك أيضًا في "Faisceaux Algebriques Coherents" [ 2 ] أن حزمة البنية للتنوع الجبريمتماسك. [ 3 ]
وثمة بيان مهم آخر هو التالي: لأي حزمة متماسكةعلى مجموعة متنوعة جبريةالتشاكلات
- :\ H^{q}(X,{\mathcal {F}})\rightarrow H^{q}(X^{\text{an}},{\mathcal {F}}^{\text{an}})}
هي عمليات تماثل لجميع's. هذا يعني أنمجموعة التماثل الحزمي رقم -th علىمتماثل مع مجموعة التماثل على.
تنطبق هذه النظرية بشكل أعم بكثير مما ذُكر أعلاه (انظر البيان الرسمي أدناه). ولها ولِبرهانها العديد من النتائج، مثل نظرية تشاو ، ومبدأ ليفشيتز ، ونظرية كودايرا للتلاشي .
خلفية
تُعرَّف الأصناف الجبرية محليًا على أنها مجموعات الأصفار المشتركة لكثيرات الحدود، وبما أن كثيرات الحدود على الأعداد المركبة هي دوال تحليلية ، فإن الأصناف الجبرية علىيمكن تفسيرها على أنها فضاءات تحليلية. وبالمثل، تُفسَّر التشكلات المنتظمة بين الأصناف على أنها دوال هولومورفية بين الفضاءات التحليلية. ومن المثير للدهشة أنه غالبًا ما يكون من الممكن اتباع النهج المعاكس، أي تفسير الكائنات التحليلية بطريقة جبرية.
على سبيل المثال، من السهل إثبات أن الدوال التحليلية من كرة ريمان إلى نفسها هي إما دوال كسرية أو دالة اللانهاية المطابقة (امتداد لنظرية ليوفيل ). لأنه إذا كانت مثل هذه الدالةإذا كانت غير ثابتة، فبما أن مجموعةأينإذا كانت اللانهاية معزولة وكانت كرة ريمان مضغوطة، فهناك عدد محدود منمعيساوي اللانهاية. لننظر في متسلسلة لوران عند كل من هذاوبطرح الجزء المفرد: يتبقى لدينا دالة على كرة ريمان بقيم فيوهو ثابت وفقًا لنظرية ليوفيل. وبالتاليهي دالة كسرية. تُظهر هذه الحقيقة أنه لا يوجد فرق جوهري بين الخط الإسقاطي المركب كنوع جبري، أو ككرة ريمان .
نتائج مهمة
هناك تاريخ طويل من المقارنات بين الهندسة الجبرية والهندسة التحليلية، بدأ في القرن التاسع عشر. وفيما يلي بعض أهم التطورات مرتبة ترتيباً زمنياً.
نظرية ريمان للوجود
تُظهر نظرية سطح ريمان أن سطح ريمان المضغوط يحتوي على عدد كافٍ من الدوال الميرومورفية ، مما يجعله منحنى جبريًا (إسقاطيًا أملسًا) . تحت مسمى نظرية وجود ريمان [ 4 ] [ 5 ] [ 6 ] [ 7 ] ، عُرفت نتيجة أعمق تتعلق بالتغطيات المتفرعة لسطح ريمان المضغوط: تُصنف هذه التغطيات المحدودة ، مثل الفضاءات الطوبولوجية، بواسطة تمثيلات التبديل للمجموعة الأساسية لمكمل نقاط التفرع . ولأن خاصية سطح ريمان محلية، فمن السهل جدًا ملاحظة أن هذه التغطيات هي تغطيات بالمعنى التحليلي المركب. ومن ثم، يمكن استنتاج أنها ناتجة عن خرائط تغطية للمنحنيات الجبرية - أي أن هذه التغطيات جميعها ناتجة عن امتدادات محدودة لحقل الدوال .
مبدأ ليفشيتز
في القرن العشرين، استُشهد بمبدأ ليفشيتز ، نسبةً إلى سولومون ليفشيتز ، في الهندسة الجبرية لتبرير استخدام التقنيات الطوبولوجية في الهندسة الجبرية على أي حقل مغلق جبريًا K ذي خاصية صفرية، وذلك بمعاملة K كما لو كان حقل الأعداد المركبة. ينص أحد أشكاله الأولية على أن العبارات الصحيحة لنظرية الحقول من الرتبة الأولى حول C صحيحة لأي حقل مغلق جبريًا K ذي خاصية صفرية. ويُعزى المبدأ الدقيق وبرهانه إلى ألفريد تارسكي ، وهما قائمان على المنطق الرياضي . [ 8 ] [ 9 ] [ 10 ]
يسمح هذا المبدأ بنقل بعض النتائج التي تم الحصول عليها باستخدام الطرق التحليلية أو الطوبولوجية للأصناف الجبرية على C إلى حقول أرضية مغلقة جبريًا أخرى ذات خاصية 0. (على سبيل المثال ، نظرية التلاشي من نوع كودايرا . [ 11 ] )
نظرية تشاو
تُعدّ نظرية تشاو ( تشاو، 1949 )، التي أثبتها وي ليانغ تشاو ، مثالًا على أكثر أنواع المقارنة فائدةً مباشرةً. تنصّ هذه النظرية على أن أي فضاء جزئي تحليلي من فضاء إسقاطي معقد مغلق (بالمعنى الطوبولوجي المعتاد) هو صنف فرعي جبري. [ 12 ] ويمكن إعادة صياغة ذلك على النحو التالي: "أي فضاء جزئي تحليلي من فضاء إسقاطي معقد مغلق في الطوبولوجيا القوية يكون مغلقًا في طوبولوجيا زاريسكي ". وهذا يتيح استخدامًا واسعًا للأساليب التحليلية المعقدة ضمن الأجزاء الكلاسيكية للهندسة الجبرية.
غاغا
وُضعت أسس العلاقات العديدة بين النظريتين خلال أوائل خمسينيات القرن العشرين، كجزء من عملية إرساء أسس الهندسة الجبرية لتشمل، على سبيل المثال، تقنيات من نظرية هودج . وكانت الورقة البحثية الرئيسية التي رسّخت هذه النظرية هي " الهندسة الجبرية والهندسة التحليلية" لجان بيير سير ، [ 13 ] والتي يُشار إليها الآن عادةً باسم GAGA . تُثبت هذه الورقة نتائج عامة تربط بين فئات الأصناف الجبرية، والتشاكلات المنتظمة، والحزم، وفئات الفضاءات التحليلية، والتحويلات الهولومورفية، والحزم. وتُختزل كل ذلك إلى مقارنة فئات الحزم.
Nowadays the phrase GAGA-style result is used for any theorem of comparison, allowing passage between a category of objects from algebraic geometry, and their morphisms, to a well-defined subcategory of analytic geometry objects and holomorphic mappings.
Formal statement of GAGA
- Let be a scheme of finite type over . Then there is a topological space that consists of the closed points of with a continuous inclusion map . The topology on is called the "complex topology" (and is very different from the subspace topology).
- Suppose is a morphism of schemes of locally finite type over . Then there exists a continuous map such that .
- There is a sheaf on such that is a ringed space and becomes a map of ringed spaces. The space is called the "analytification" of and is an analytic space. For every the map defined above is a mapping of analytic spaces. Furthermore, the map maps open immersions into open immersions. If then and for every polydisc is a suitable quotient of the space of holomorphic functions on .
- For every sheaf on (called algebraic sheaf) there is a sheaf on (called analytic sheaf) and a map of sheaves of -modules . The sheaf is defined as . The correspondence defines an exact functor from the category of sheaves over to the category of sheaves of .The following two statements are the heart of Serre's GAGA theorem[14][15] (as extended by Alexander Grothendieck, Amnon Neeman, and others).
- If is an arbitrary morphism of schemes of finite type over and is coherent then the natural map is injective. If is proper then this map is an isomorphism. One also has isomorphisms of all higher direct image sheaves in this case.[16]
- Now assume that is Hausdorff and compact. If are two coherent algebraic sheaves on and if is a map of sheaves of -modules then there exists a unique map of sheaves of -modules :{\mathcal {F}}\rightarrow {\mathcal {G}}} with . If is a coherent analytic sheaf of -modules over then there exists a coherent algebraic sheaf of -modules and an isomorphism .
In slightly lesser generality, the GAGA theorem asserts that the category of coherent algebraic sheaves on a complex projective variety and the category of coherent analytic sheaves on the corresponding analytic space are equivalent. The analytic space is obtained roughly by pulling back to the complex structure from من خلال مخططات الإحداثيات. في الواقع، إن صياغة النظرية بهذه الطريقة أقرب في روحها إلى ورقة سير، بالنظر إلى أن لغة نظرية المخططات الكاملة التي يستخدمها البيان الرسمي أعلاه بشكل كبير لم تكن قد تم اختراعها بعد وقت نشر GAGA.
انظر أيضاً
- الوحدة المسطحة - تم تقديم مفهوم التسطيح بواسطة سير (1956) . الحلقات المحلية الجبرية والتحليلية لها نفس الإكمال، وبالتالي تصبح "زوجًا مسطحًا" (زوج مسطح). [ 17 ]
ملحوظات
- ↑ قاعة 2023 .
- ↑ سير 1955 .
- ↑ ريمرت 1994 .
- ↑ Grauert & Remmert 1958 .
- ↑ هارباتر 2003 .
- ^ جروتينديك ورينود 2002 ، العرض الثاني عشر، النظرية 5.1 (« نظرية وجود ريمان »).
- ↑ هارتشورن 1977 ، الملحق ب ، النظرية 3.1 (الجزء (ب)) و 3.2.
- ↑ Seidenberg 1958 ، تعليقات على مبدأ ليفشيتز.
- ↑ Frey & Rück 1986 ، مبدأ ليفشيتز القوي في الهندسة الجبرية.
- ↑ كولمان 2001 .
- ^ كاواماتا وماتسودا وماتسوكي 1987 .
- ↑ هارتشورن 1970 .
- ↑ سير 1956 .
- ↑ غروتينديك وراينو 2002 ، المعرض الثاني عشر..
- ↑ نيمان 2007 .
- ^ جروتينديك ورينود 2002 ، العرض الثاني عشر، 4. نظريات مقارنة التماثل الكوني ونظريات الوجود.
- ↑ هارتشورن 2010 .
مراجع
- تشاو، وي ليانغ (1949). "حول المتنوعات التحليلية المركبة المدمجة". المجلة الأمريكية للرياضيات . 71 (4): 893-914 . doi : 10.2307/2372375 . JSTOR 2372375 .
- فراي، جيرهارد؛ روك، هانز-جورج (1986). "مبدأ ليفشيتز القوي في الهندسة الجبرية". مخطوطات الرياضيات . 55 ( 3-4 ): 385-401 . doi : 10.1007/BF01186653 . S2CID 122967192 .
- غراويرت, هانز ; ريمرت ، رينهولد (1958). "كومبلكس روم" . الرياضيات أنالن . 136 (3): 245-318 . دوى : 10.1007 / BF01362011 . S2CID 121348794 .
- Grothendieck، A. "Sur les faisceaux algébriques et les faisceaux analytiques cohérents" . ندوة هنري كارتان . 9 : 1- 16.
- جروتينديك، الكسندر. رينود ميشيل (2002). "Revêtements étales et groupe fondamental§XII. Géométrie algébrique et géométrie analytique" . Revêtements étales et groupe fondamental (SGA 1) (بالفرنسية). أرخايف : الرياضيات/0206203 . دوى : 10.1007/BFb0058656 . رقم ISBN 978-2-85629-141-2.
- هارباتر، ديفيد (21 يوليو 2003). "مجموعات غالوا والمجموعات الأساسية، القسم 9: الترقيع ونظرية غالوا (قسم الرياضيات، جامعة بنسلفانيا)" (ملف PDF) . في: شنابس، ليلى (محررة). مجموعات غالوا والمجموعات الأساسية . مطبعة جامعة كامبريدج. ISBN 9780521808316.
- هول ، جاك (2023). “نظريات غاغا”. مجلة الرياضيات البحتة والتطبيقات . 175 : 109 – 142. أرخايف : 1804.01976 . دوى : 10.1016/j.matpur.2023.05.004 . S2CID 119702436 .
- كولمان، ف.-ف. (2001) [1994]، "مبدأ النقل" ، موسوعة الرياضيات ، دار نشر EMS
- نيمان، أمنون (2007). الهندسة الجبرية والتحليلية . doi : 10.1017/CBO9780511800443 . ISBN 9780511800443.
- سايدنبرغ، أ. (1958). "تعليقات على مبدأ ليفشيتز". المجلة الرياضية الأمريكية الشهرية . 65 (9): 685-690 . doi : 10.1080/00029890.1958.11991979 . JSTOR 2308709 .
- هارتشورن، روبن (1970). المتنوعات الفرعية الوفيرة للمتنوعات الجبرية . سلسلة محاضرات في الرياضيات. المجلد 156. doi : 10.1007/BFb0067839 . ISBN 978-3-540-05184-8.
- هارتشورن، روبن (1977). الهندسة الجبرية . نصوص الدراسات العليا في الرياضيات. المجلد 52. برلين، نيويورك: سبرينغر-فيرلاغ . doi : 10.1007/978-1-4757-3849-0 . ISBN 978-0-387-90244-9. السيد 0463157 . S2CID 197660097 . زبل 0367.14001 .
- هارتشورن، روبن (2010). "التشوهات من الرتبة الأولى". نظرية التشوه . نصوص الدراسات العليا في الرياضيات. المجلد 257. الصفحات 5-44 . doi : 10.1007/978-1-4419-1596-2_2 . ISBN 978-1-4419-1595-5.
- كاواماتا، يوجيرو؛ ماتسودا، كاتسومي؛ ماتسوكي، كينجي (1987). “مقدمة لمشكلة النموذج الأدنى”. الهندسة الجبرية، سينداي، 1985 . ص 283 – 360. دوى : 10.2969/aspm/01010283 . رقم ISBN 978-4-86497-068-6.
- ريمرت، ر. (1994). "النظرية المحلية للفضاءات المركبة". عدة متغيرات مركبة، المجلد السابع . موسوعة العلوم الرياضية. المجلد 74. الصفحات 7-96 . doi : 10.1007/978-3-662-09873-8_2 . ISBN 978-3-642-08150-7.
- سيري ، جان بيير (1955)، “Faisceaux algébriques cohérents” (PDF) ، حوليات الرياضيات ، 61 (2): 197– 278، دوى : 10.2307 / 1969915 ، JSTOR 1969915 ، MR 0068874
- سيري، جان بيير (1956). "الهندسة الجبرية والهندسية التحليلية" . حوليات معهد فورييه (بالفرنسية). 6 : 1– 42. دوى : 10.5802/aif.59 . ردمك 0373-0956 . السيد 0082175 .
- تايلور، جوزيف ل. (2002). عدة متغيرات مركبة ذات صلة بالهندسة الجبرية ومجموعات لي . الجمعية الأمريكية للرياضيات. ISBN 9780821831786.
روابط خارجية
- كيران كيدلايا. 18.726 الهندسة الجبرية ( المحاضرة رقم 30 - 33 GAGA ) ربيع 2009. معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا: MIT OpenCourseWare Creative Commons BY-NC-SA .
- الهندسة الجبرية
- الهندسة التحليلية
- هندسة معقدة
