مورفولوجيا الأصناف الجبرية

في الهندسة الجبرية ، يُعرف التشاكل بين المتنوعات الجبرية بأنه دالة بين هذه المتنوعات تُعطى محليًا بواسطة كثيرات الحدود . ويُسمى أيضًا بالخريطة المنتظمة . كما يُطلق على التشاكل من المتنوع الجبري إلى الخط الأفيني اسم الدالة المنتظمة . وتُسمى الخريطة المنتظمة التي يكون معكوسها منتظمًا أيضًا بالخريطة ثنائية الانتظام ، والخرائط ثنائية الانتظام هي تماثلات المتنوعات الجبرية. ولأن الانتظام وثنائية الانتظام شرطان مُقيِّدان للغاية - إذ لا توجد دوال منتظمة غير ثابتة على المتنوعات الإسقاطية - فإن مفهومي الخرائط الكسرية والخرائط ثنائية الانتظام يُستخدمان على نطاق واسع أيضًا؛ وهما دالتان جزئيتان تُعرَّفان محليًا بواسطة كسور نسبية بدلًا من كثيرات الحدود.

يتمتع التنوع الجبري بطبيعته ببنية فضاء حلقي محلي ؛ إن التشكل بين التنوعات الجبرية هو بالضبط تشكل للفضاءات الحلقية المحلية الأساسية.

تعريف

إذا كانت X و Y أصنافًا فرعية مغلقة منأن{\displaystyle \mathbb {A} ^{n}}وأم{\displaystyle \mathbb {A} ^{m}}(لذا فهي أصناف خطية )، ثم خريطة منتظمةو:XY{\displaystyle f\colon X\to Y}هو تقييد لخريطة متعددة الحدودأنأم{\displaystyle \mathbb {A} ^{n}\to \mathbb {A} ^{m}}. وبشكل صريح، يكون شكله كالتالي: [ 1 ]

و=(و1،...،وم){\displaystyle f=(f_{1},\dots ,f_{m})}

حيثوأنا{\displaystyle f_{i}}تقع العناصر s في حلقة الإحداثيات الخاصة بـ X :

ك[X]=ك[x1،...،xن]/أنا،{\displaystyle k[X]=k[x_{1},\dots ,x_{n}]/I,}

حيث I هو المثالي الذي يُعرّف X (ملاحظة: كثيرتا الحدود f و g تُعرّفان نفس الدالة على X إذا وفقط إذا كانت f g تنتمي إلى I ). تقع صورة f ( X ) في Y ، وبالتالي تُحقق معادلات تعريف Y. أي أنها دالة منتظمة. و:XY{\displaystyle f:X\to Y}وهو نفسه تقييد دالة متعددة الحدود التي تحقق مكوناتها المعادلات التعريفية لـY{\displaystyle Y}.

بشكل أعم، تكون الدالة f  : XY بين مجموعتين منتظمتين عند النقطة x إذا وُجدت جوار U للنقطة x وجوار V للدالة f ( x ) بحيث يكون f ( U ) ⊂ V ، وتكون الدالة المقيدة f  : UV منتظمة كدالة على بعض المخططات الأفينية لـ U و V. ثم تُسمى f منتظمة إذا كانت منتظمة عند جميع نقاط X.

  • ملاحظة: ليس من الواضح تمامًا أن التعريفين متطابقان: إذا كان X و Y من الأصناف الأفينية، فإن الدالة f  : XY تكون منتظمة بالمعنى الأول إذا وفقط إذا كانت كذلك بالمعنى الثاني. [ أ ] كذلك، ليس من الواضح تمامًا ما إذا كانت الانتظامية تعتمد على اختيار المخططات الأفينية (لا تعتمد عليها. [ ب ] ). مع ذلك، يختفي هذا النوع من إشكالية الاتساق عند اعتماد التعريف الرسمي. رسميًا، يُعرَّف الصنف الجبري (المجرد) بأنه نوع خاص من الفضاء الحلقي الموضعي . عند استخدام هذا التعريف، يكون تشاكل الأصناف مجرد تشاكل للفضاءات الحلقية الموضعية.

إن تركيب الخرائط المنتظمة منتظم مرة أخرى؛ وبالتالي، فإن الأصناف الجبرية تشكل فئة الأصناف الجبرية حيث تكون التشكلات هي الخرائط المنتظمة.

تتطابق التطبيقات المنتظمة بين الأصناف الأفينية بشكل متباين أحادي مع التشكلات الجبرية بين حلقات الإحداثيات: إذا كان f  : XY تشاكلًا بين الأصناف الأفينية، فإنه يُعرّف التشكل الجبري.

و8:ك[Y]ك[X]،ززو{\displaystyle f^{\#}:k[Y]\to k[X],\,g\mapsto g\circ f}

أينك[X]،ك[Y]{\displaystyle k[X],k[Y]}هي حلقات الإحداثيات لـ X و Y ؛ وهي محددة جيدًا لأنزو=ز(و1،...،وم){\displaystyle g\circ f=g(f_{1},\dots ,f_{m})}هي متعددة حدود في عناصرك[X]{\displaystyle k[X]}. على العكس من ذلك، إذاϕ:ك[Y]ك[X]{\displaystyle \phi :k[Y]\to k[X]}إذا كان تماثلًا جبريًا، فإنه يُنتج التشكل

ϕأ:XY{\displaystyle \phi ^{a}:X\to Y}

يُعطى عن طريق: الكتابةك[Y]=ك[y1،...،yم]/ج،{\displaystyle k[Y]=k[y_{1},\dots ,y_{m}]/J,}

ϕأ=(ϕ(y1¯)،...،ϕ(yم¯)){\displaystyle \phi ^{a}=(\phi ({\overline {y_{1}}}),\dots ,\phi ({\overline {y_{m}}}))}

أينy¯أنا{\displaystyle {\overline {y}}_{i}}صورyأنا{\displaystyle y_{i}}ملاحظة [ ج ]ϕأ8=ϕ{\displaystyle {\phi ^{a}}^{\#}=\phi }إلى جانبو8أ=و.{\displaystyle {f^{\#}}^{a}=f.}[ د ] على وجه الخصوص،fمتماثلًا للأصناف الأفينية إذا وفقط إذاf#متماثلًا لحلقات الإحداثيات.

على سبيل المثال، إذا كانت X مجموعة فرعية مغلقة من مجموعة فرعية خطية Y ، وكانت f هي الاحتواء، فإن f هي تقييد الدوال المنتظمة على Y إلى X. انظر الأمثلة أدناه لمزيد من الأمثلة.

الدوال العادية

في الحالة الخاصة التيY{\displaystyle Y}يساويأ1{\displaystyle \mathbb {A} ^{1}}الخرائط العاديةو:Xأ1{\displaystyle f:X\rightarrow \mathbb {A} ^{1}}تُسمى هذه الدوال بالدوال المنتظمة ، وهي نظائر جبرية للدوال الملساء التي تُدرس في الهندسة التفاضلية . تُعد حلقة الدوال المنتظمة (أي حلقة الإحداثيات ، أو بصورة أكثر تجريدًا، حلقة المقاطع العامة لحزمة البنية) عنصرًا أساسيًا في الهندسة الجبرية الأفينية. الدالة المنتظمة الوحيدة على صنف إسقاطي هي دالة ثابتة (ويمكن اعتبار ذلك نظيرًا جبريًا لنظرية ليوفيل في التحليل العقدي ).

دالة قياسيةو:Xأ1{\displaystyle f:X\rightarrow \mathbb {A} ^{1}}يكون منتظماً عند نقطة معينةx{\displaystyle x}إذا، في جوار أفيني مفتوح منx{\displaystyle x}إنها دالة كسرية منتظمة عندx{\displaystyle x}أي أن هناك دوال منتظمةز{\displaystyle g}،ح{\displaystyle h}قريبx{\displaystyle x}بحيثو=ز/ح{\displaystyle f=g/h}وح{\displaystyle h}لا يختفي عندx{\displaystyle x}[ هـ ] تنبيه: الشرط ينطبق على بعض الأزواج ( g ، h ) وليس على جميع الأزواج ( g ، h ) ؛ انظر الأمثلة .

إذا كانت X منوعًا شبه إسقاطي ؛ أي منوعًا فرعيًا مفتوحًا من منوع إسقاطي، فإن حقل الدالة k(X) هو نفسه حقل الدالة k ( X ) للإغلاق.X¯{\displaystyle {\overline {X}}}من X ، وبالتالي فإن الدالة الكسرية على X تكون على الصورة g / h لبعض العناصر المتجانسة g و h من نفس الدرجة في حلقة الإحداثيات المتجانسةك[X¯]{\displaystyle k[{\overline {X}}]}لX¯{\displaystyle {\overline {X}}}(انظر: التنوع الإسقاطي#بنية التنوع ). عندئذٍ، تكون الدالة الكسرية f على X منتظمة عند النقطة x إذا وفقط إذا وُجدت بعض العناصر المتجانسة g و h من نفس الدرجة فيك[X¯]{\displaystyle k[{\overline {X}}]}بحيث يكون f = g / h ولا تنعدم h عند x . يُعتبر هذا التوصيف أحيانًا تعريفًا للدالة المنتظمة. [ 2 ]

مقارنة مع تشاكل المخططات

لوX=المواصفاتأ{\displaystyle X=\operatorname {Spec} A}وY=المواصفاتب{\displaystyle Y=\operatorname {Spec} B}إذا كانت مخططات أفينية ، فإن كل تشاكل حلقيϕ:بأ{\displaystyle \phi :B\rightarrow A}يحدد التشكل

ϕأ:XY،صϕ-1(ص){\displaystyle \phi ^{a}:X\to Y,\,{\mathfrak {p}}\mapsto \phi ^{-1}({\mathfrak {p}})}

عن طريق أخذ الصور العكسية للمثاليات الأولية . جميع التشكلات بين المخططات الأفينية هي من هذا النوع، ولصق هذه التشكلات يعطي تشكلاً للمخططات بشكل عام.

الآن، إذا كانت X و Y منوعات أفينية؛ أي أن A و B مجالان تكامليان يمثلان جبرًا مولدًا نهائيًا على حقل مغلق جبريًا k ، فإن ما سبق، بالعمل مع النقاط المغلقة فقط، يتطابق مع التعريف الوارد في #التعريف . (البرهان: إذا كان f  : XY تشاكلًا، فإن كتابةϕ=و8{\displaystyle \phi =f^{\#}}، نحتاج إلى إظهار

مو(x)=ϕ-1(مx){\displaystyle {\mathfrak {m}}_{f(x)}=\phi ^{-1}({\mathfrak {m}}_{x})}

أينمx،مو(x){\displaystyle {\mathfrak {m}}_{x},{\mathfrak {m}}_{f(x)}}هي المُثُل القصوى المُقابلة للنقطتين x و f ( x )؛ أي،مx={زك[X]|ز(x)=0}{\displaystyle {\mathfrak {m}}_{x}=\{g\in k[X]\mid g(x)=0\}}هذا أمر فوري.

هذا يعني أن فئة الأصناف الأفينية يمكن تعريفها بفئة فرعية كاملة من المخططات الأفينية على k . وبما أن تشاكلات الأصناف تُحصل بلصق تشاكلات الأصناف الأفينية بنفس الطريقة التي تُحصل بها تشاكلات المخططات بلصق تشاكلات المخططات الأفينية، فإنه يترتب على ذلك أن فئة الأصناف هي فئة فرعية كاملة من فئة المخططات على k .

للمزيد من التفاصيل، انظر.

أمثلة

  • الوظائف العادية علىأن{\displaystyle \mathbb {A} ^{n}}هي بالضبط كثيرات الحدود فين{\displaystyle n}المتغيرات والدوال المنتظمة علىPن{\displaystyle \mathbb {P} ^{n}}هي بالضبط الثوابت.
  • يتركX{\displaystyle X}ليكن المنحنى الأفينيy=x2{\displaystyle y=x^{2}}. ثمو:Xأ1،(x،y)x{\displaystyle f:X\to \mathbf {A} ^{1},\,(x,y)\mapsto x}هو تشاكل؛ وهو تقابل مع المعكوسز(x)=(x،x2){\displaystyle g(x)=(x,x^{2})}. منذز{\displaystyle g}وهو أيضاً شكل من أشكال التشاكل،و{\displaystyle f}هو تماثل بين الأصناف.
  • يتركX{\displaystyle X}ليكن المنحنى الأفينيy2=x3+x2{\displaystyle y^{2}=x^{3}+x^{2}}. ثمو:أ1X،ت(ت2-1،ت3-ت){\displaystyle f:\mathbf {A} ^{1}\to X,\,t\mapsto (t^{2}-1,t^{3}-t)}هو تشاكل. وهو يقابل تشاكل الحلقةو8:ك[X]ك[ت]،زز(ت2-1،ت3-ت)،{\displaystyle f^{\#}:k[X]\to k[t],\,g\mapsto g(t^{2}-1,t^{3}-t),}والذي يُنظر إليه على أنه أحادي (لأن f شاملة).
  • استكمالاً للمثال السابق، ليكن U = A 1  {1}. بما أن U هو مكمل المستوى الفائق t = 1، فإن U خطي. التقييدو:يوX{\displaystyle f:U\to X}هي تقابلية. لكن التشاكل الحلقي المقابل هو التضمينك[X]=ك[ت2-1،ت3-ت]ك[ت،(ت-1)-1]{\displaystyle k[X]=k[t^{2}-1,t^{3}-t]\hookrightarrow k[t,(t-1)^{-1}]}، وهو ليس تماثلاً، وبالتالي فإن التقييد f | U ليس تماثلاً.
  • ليكن X هو المنحنى الأفيني + = 1 وليكنو(x،y)=1-yx.{\displaystyle f(x,y)={1-y \over x}.}إذن ، f دالة كسرية على X. وهي منتظمة عند (0, 1) على الرغم من التعبير، لأنه، كدالة كسرية على X ، يمكن كتابة f أيضًا على النحو التالي:و(x،y)=x1+y{\displaystyle f(x,y)={x \over 1+y}}.
  • ليكن X = − (0, 0) . إذن، X عبارة عن منوع جبري لأنه مجموعة جزئية مفتوحة من منوع. إذا كانت f دالة منتظمة على X ، فإن f تكون منتظمة علىدأ2(x)=أ2-{x=0}{\displaystyle D_{\mathbf {A} ^{2}}(x)=\mathbf {A} ^{2}-\{x=0\}}وكذلك فيك[دأ2(x)]=ك[أ2][x-1]=ك[x،x-1،y]{\displaystyle k[D_{\mathbf {A} ^{2}}(x)]=k[\mathbf {A} ^{2}][x^{-1}]=k[x,x^{-1},y]}وبالمثل، فهو موجود فيك[x،y،y-1]{\displaystyle k[x,y,y^{-1}]}وبالتالي، يمكننا أن نكتب:و=زxن=حyم{\displaystyle f={g \over x^{n}}={h \over y^{m}}}حيث g و h كثيرتا حدود في k [ x , y ]. لكن هذا يعني أن g تقبل القسمة على xⁿ ، وبالتالي فإن f هي في الواقع كثيرة حدود. ومن ثم، فإن حلقة الدوال المنتظمة على X هي k [ x , y ]. (يُبين هذا أيضًا أن X لا يمكن أن تكون خطية، لأنه لو كانت كذلك، لكانت X محددة بحلقة إحداثياتها، وبالتالي X =) .
  • يفترضP1=أ1{}{\displaystyle \mathbf {P} ^{1}=\mathbf {A} ^{1}\cup \{\infty \}}بتحديد النقاط ( x  : 1) مع النقاط x على A1 و∞ = (1  : 0). يوجد تشاكل ذاتي σ لـ P1 معطى بالعلاقة σ(x : y) = (y : x)؛ على وجه الخصوص، يبدل σ بين 0 و∞. إذا كانت f دالة كسرية على P1 ، فإن  σ8(و)=و(1/z){\displaystyle \sigma ^{\#}(f)=f(1/z)}ويكون f منتظمًا عند ∞ إذا وفقط إذا كان f (1/ z ) منتظمًا عند الصفر.
  • بأخذ حقل الدوال k ( V ) لمنحنى جبري غير قابل للاختزال V ، يمكن تمثيل جميع الدوال F في حقل الدوال كتشاكلات من V إلى الخط الإسقاطي فوق k . (انظر #الخصائص ). ستكون الصورة إما نقطة واحدة، أو الخط الإسقاطي بأكمله (وهذا نتيجة لاكتمال المتنوعات الإسقاطية ). أي، ما لم تكن F ثابتة بالفعل، يجب أن نُنسب إلى F القيمة ∞ عند بعض نقاط V.
  • لأي أصناف جبرية X و Y ، فإن الإسقاطص:X×YX،(x،y)x{\displaystyle p:X\times Y\to X,\,(x,y)\mapsto x}هو تشاكل بين أصناف. إذا كان X و Y خطيين، فإن التشاكل الحلقي المقابل هوص8:ك[X]ك[X×Y]=ك[X]كك[Y]،وو1{\displaystyle p^{\#}:k[X]\to k[X\times Y]=k[X]\otimes _{k}k[Y],\,f\mapsto f\otimes 1}أين(و1)(x،y)=و(ص(x،y))=و(x){\displaystyle (f\otimes 1)(x,y)=f(p(x,y))=f(x)}.

ملكيات

يكون التشكل بين الأصناف مستمرًا بالنسبة إلى طوبولوجيات زاريسكي على المصدر والهدف.

لا يشترط أن تكون صورة تشاكل الأصناف مفتوحة أو مغلقة (على سبيل المثال، صورةأ2أ2،(x،y)(x،xy){\displaystyle \mathbf {A} ^{2}\to \mathbf {A} ^{2},\,(x,y)\mapsto (x,xy)}(ليست مفتوحة ولا مغلقة). ومع ذلك، يمكن القول: إذا كان f تشاكلاً بين أصناف، فإن صورة f تحتوي على مجموعة جزئية مفتوحة وكثيفة من إغلاقها (انظر المجموعة القابلة للإنشاء ).

يُقال إن التشكل f : XY للمتنوعات الجبرية هو تشكل مهيمن إذا كانت صورته كثيفة. بالنسبة لهذا التشكل f ، إذا كانت V مجموعة جزئية أفينية مفتوحة غير فارغة من Y ، فإنه توجد مجموعة جزئية أفينية مفتوحة غير فارغة U من X بحيث يكون f ( U ) ⊂ V ، وبالتاليو8:ك[V]ك[يو]{\displaystyle f^{\#}:k[V]\to k[U]}هي دالة حقنية. وبالتالي، فإن الخريطة المهيمنة f تُحدث حقنًا على مستوى حقول الدوال:

ك(Y)=ليمك[V]ك(X)،ززو{\displaystyle k(Y)=\varinjlim k[V]\hookrightarrow k(X),\,g\mapsto g\circ f}

حيث يمتد الحد المباشر على جميع المجموعات الفرعية الأفينية المفتوحة غير الفارغة من Y. (بصورة أكثر تجريدًا، هذه هي الخريطة المستحثة من حقل البقايا للنقطة العامة في Y إلى حقل البقايا في X ). وعلى العكس من ذلك، فإن كل تضمين للحقولك(Y)ك(X){\displaystyle k(Y)\hookrightarrow k(X)}[ 3 ] وبالتالي ، يحدد البناء أعلاه تكافؤًا متغايرًا بين فئة الأصناف الجبرية على حقل k والخرائط العقلانية المهيمنة بينها وفئة امتداد الحقل المولد نهائيًا لـ k . [ 4 ]

إذا كان X منحنىً أملسًا كاملًا (على سبيل المثال، P1 ) وإذا كانت f دالة كسرية من X إلى فضاء إسقاطي Pm ، فإن f دالة منتظمة XPm . [ 5 ] على وجه الخصوص، عندما يكون X منحنىً أملسًا كاملًا، يمكن اعتبار أي دالة كسرية على X بمثابة تشاكل XP1 ، والعكس صحيح، يمكن اعتبار هذا التشاكل بمثابة دالة كسرية على X.

في التنوع الطبيعي (وخاصةً التنوع الأملس )، تكون الدالة الكسرية منتظمة إذا وفقط إذا لم يكن لها أقطاب ذات بُعد مشترك يساوي واحدًا. [ و ] هذا نظير جبري لنظرية هارتوغز للتمديد . وهناك أيضًا صيغة نسبية لهذه الحقيقة؛ انظر.

لا يشترط أن يكون التشاكل بين الأصناف الجبرية، والذي يمثل تماثلاً طوبولوجياً بين الفضاءات الطوبولوجية الأساسية، تماثلاً حقيقياً (ومن الأمثلة المضادة على ذلك تشاكل فروبينيوس).تتص{\displaystyle t\mapsto t^{p}}من جهة أخرى، إذا كانت الدالة f ثنائية النسب تقابلية، وكان فضاء الهدف الخاص بها منوعًا طبيعيًا ، فإن f تكون ثنائية الانتظام. (انظر نظرية زاريسكي الرئيسية ).

إنّ التطبيق المنتظم بين المتنوعات الجبرية المركبة هو تطبيق تحليلي . (يوجد في الواقع فرق تقني طفيف: فالتطبيق المنتظم هو تطبيق ميرومورفي يمكن إزالة نقاطه الشاذة ، ولكن عادةً ما يتم تجاهل هذا التمييز عمليًا). على وجه الخصوص، فإنّ التطبيق المنتظم في الأعداد المركبة هو مجرد دالة تحليلية مركبة عادية.

التحويلات إلى فضاء إسقاطي

يترك

و:XPم{\displaystyle f:X\to \mathbf {P} ^{m}}

ليكن f(x ) تشاكلاً من صنف إسقاطي إلى فضاء إسقاطي. ولتكن x نقطة من X. عندئذٍ، يكون أحد الإحداثيات المتجانسة رقم i للدالة f ( x ) غير صفري؛ ولنقل i = 0 للتبسيط. عندئذٍ، بحسب خاصية الاستمرارية، توجد جوار أفيني مفتوح U للنقطة x بحيث

و:يوPم-{y0=0}{\displaystyle f:U\to \mathbf {P} ^{m}-\{y_{0}=0\}}

هو تشاكل، حيث yᵢ هي الإحداثيات المتجانسة. لاحظ أن الفضاء المستهدف هو الفضاء الأفيني Aᵐ من خلال عملية التطابق .(أ0::أم)=(1:أ1/أ0::أم/أ0)(أ1/أ0،...،أم/أ0){\displaystyle (a_{0}:\dots :a_{m})=(1:a_{1}/a_{0}:\dots :a_{m}/a_{0})\sim (a_{1}/a_{0},\dots ,a_{m}/a_{0})}وبالتالي، بحسب التعريف، فإن القيد f | U يُعطى بواسطة

و|يو(x)=(ز1(x)،...،زم(x)){\displaystyle f|_{U}(x)=(g_{1}(x),\dots ,g_{m}(x))}

حيث تمثل gᵢ دوالًا منتظمة على U. بما أن X إسقاطية، فإن كل gᵢ هي كسر من عناصر متجانسة من نفس الدرجة في حلقة الإحداثيات المتجانسة k [ X ] لـ X. يمكننا ترتيب الكسور بحيث يكون لها جميعًا نفس المقام المتجانس، ولنقل f₀. عندئذٍ يمكننا كتابة gᵢ = fᵢ / f₀ لبعض العناصر المتجانسة fᵢ في k [ X ] . وبالتالي ، بالعودة إلى الإحداثيات المتجانسة،

و(x)=(و0(x):و1(x)::وم(x)){\displaystyle f(x)=(f_{0}(x):f_{1}(x):\dots :f_{m}(x))}

لكل x في U ، وبحسب خاصية الاستمرارية، لكل x في X طالما أن الدوال fᵢ لا تنعدم عند x في آن واحد. إذا انعدمت هذه الدوال في آن واحد عند نقطة x من X ، فباتباع الإجراء المذكور أعلاه، يمكن اختيار مجموعة مختلفة من الدوال fᵢ التي لا تنعدم عند x في آن واحد (انظر الملاحظة في نهاية القسم).

في الواقع، ينطبق الوصف أعلاه على أي صنف شبه إسقاطي X ، وهو صنف فرعي مفتوح من صنف إسقاطيX¯{\displaystyle {\overline {X}}}والفرق هو أن قيم f i تقع في حلقة الإحداثيات المتجانسة لـX¯{\displaystyle {\overline {X}}}.

ملاحظة : ما سبق لا يعني أن التشكل من صنف إسقاطي إلى فضاء إسقاطي يُعطى بمجموعة واحدة من كثيرات الحدود (على عكس الحالة الأفينية). على سبيل المثال، ليكن X هو القطع المخروطيy2=xz{\displaystyle y^{2}=xz}في P 2. ثم خريطتان(x:y:z)(x:y){\displaystyle (x:y:z)\mapsto (x:y)}و(x:y:z)(y:z){\displaystyle (x:y:z)\mapsto (y:z)}الاتفاق على المجموعة الفرعية المفتوحة{(x:y:z)X|x0،z0}{\displaystyle \{(x:y:z)\in X\mid x\neq 0,z\neq 0\}}من X (منذ(x:y)=(xy:y2)=(xy:xz)=(y:z){\displaystyle (x:y)=(xy:y^{2})=(xy:xz)=(y:z)}وبالتالي يُعرّف تشاكلاًو:XP1{\displaystyle f:X\to \mathbf {P} ^{1}}.

ألياف التشكل

والحقيقة المهمة هي: [ 6 ]

نظرية ليكن f : XY تشاكلاً مهيمناً (أي ذو صورة كثيفة) بين أصناف جبرية، وليكن r = dim X  dim Y. عندئذٍ

  1. لكل مجموعة فرعية مغلقة غير قابلة للاختزال W من Y ولكل مكون غير قابل للاختزال Z منو-1(دبليو){\displaystyle f^{-1}(W)}يهيمن على غرب ،
    خافتZخافتدبليو+ر.{\displaystyle \dim Z\geq \dim W+r.}
  2. يوجد مجموعة فرعية مفتوحة غير فارغة U في Y بحيث (أ)يوو(X){\displaystyle U\subset f(X)}و (ب) لكل مجموعة فرعية مغلقة غير قابلة للاختزال W من Y تتقاطع مع U وكل مكون غير قابل للاختزال Z منو-1(دبليو){\displaystyle f^{-1}(W)}متقاطعو-1(يو){\displaystyle f^{-1}(U)}،
    خافتZ=خافتدبليو+ر.{\displaystyle \dim Z=\dim W+r.}

النتيجة ليكن f : XY تشاكلاً بين أصناف جبرية. لكل x في X ، عرّف

هـ(x)=الأعلى{خافتZ|Z عنصر لا يمكن اختزاله من و-1(و(x)) يحتوي على x}.{\displaystyle e(x)=\max\{\dim Z\mid Z{\text{ an irreducible component of }}f^{-1}(f(x)){\text{ containing }}x\}.}

إذن، الدالة e شبه متصلة من الأعلى ؛ أي، لكل عدد صحيح n ، تكون المجموعة

Xن={xX|هـ(x)ن}{\displaystyle X_{n}=\{x\in X\mid e(x)\geq n\}}

مغلق.

في كتاب مامفورد الأحمر، تم إثبات النظرية باستخدام مبرهنة نوثر للتطبيع . وللحصول على منهج جبري حيث تلعب خاصية الحرية العامة دورًا رئيسيًا، ويُعد مفهوم " الحلقة السلسلية الشاملة " مفتاحًا في البرهان، انظر آيزنبد، الفصل 14 من "الجبر التبادلي مع نظرة نحو الهندسة الجبرية". في الواقع، يُظهر البرهان هناك أنه إذا كانت f مسطحة ، فإن تساوي الأبعاد في الفقرة 2 من النظرية يتحقق بشكل عام (وليس فقط بشكل عام).

درجة التشكل المحدود

ليكن f : XY تشاكلًا جبريًا منتهيًا شاملًا بين أصناف جبرية على حقل k . عندئذٍ، بحسب التعريف، درجة f هي درجة امتداد الحقل المنتهي لحقل الدالة k ( X ) على f * k ( Y ). وبحسب خاصية الحرية العامة ، توجد مجموعة جزئية مفتوحة غير فارغة U في Y بحيث يكون تقييد حزمة البنية OX على f⁻¹ ( U ) حرًا كـ OY | U -module . وبالتالي ، فإن درجة f هي أيضًا رتبة هذا الموديول الحر.

إذا كانت f إيتالية وإذا كانت X و Y كاملتين ، فإنه لأي حزمة متماسكة F على Y ، مع كتابة χ للخاصية المميزة لأويلر ،

χ(و*F)=درجة(و)χ(F).{\displaystyle \chi (f^{*}F)=\deg(f)\chi (F).}[ 7 ]

( توضح صيغة ريمان-هورويتز للغطاء المتفرع أنه لا يمكن حذف "étale" هنا.)

بشكل عام، إذا كان f تشاكلًا شاملًا منتهيًا، وإذا كانت X و Y كاملتين و F حزمة متماسكة على Y ، فمن متتالية ليري الطيفيةحص(Y،Rqو*و*F)حص+q(X،و*F){\displaystyle \operatorname {H} ^{p}(Y,R^{q}f_{*}f^{*}F)\Rightarrow \operatorname {H} ^{p+q}(X,f^{*}F)}، يحصل المرء على:

χ(و*F)=q=0(-1)qχ(Rqو*و*F).{\displaystyle \chi (f^{*}F)=\sum _{q=0}^{\infty }(-1)^{q}\chi (R^{q}f_{*}f^{*}F).}

على وجه الخصوص، إذا كانت F قوة موترLن{\displaystyle L^{\otimes n}}من حزمة خطوط، ثمRqو*(و*F)=Rqو*ياXLن{\displaystyle R^{q}f_{*}(f^{*}F)=R^{q}f_{*}{\mathcal {O}}_{X}\otimes L^{\otimes n}}ومنذ دعمRqو*ياX{\displaystyle R^{q}f_{*}{\mathcal {O}}_{X}}يكون البعد المشترك موجبًا إذا كانت قيمة q موجبة، وبمقارنة الحدود الرئيسية، نحصل على:

درجة(و*L)=درجة(و)درجة(L){\displaystyle \operatorname {deg} (f^{*}L)=\operatorname {deg} (f)\operatorname {deg} (L)}

(منذ الرتبة العامة لـو*ياX{\displaystyle f_{*}{\mathcal {O}}_{X}}(درجة f .)

إذا كانت f إيتالية و k مغلقة جبريًا، فإن كل ليف هندسي f −1 ( y ) يتكون بالضبط من نقاط deg( f ).

انظر أيضاً

ملحوظات

  1. إليكم الحجة التي تُظهر تطابق التعريفات. من الواضح أنه يمكننا افتراض أن Y = A 1. إذن، المسألة هنا هي ما إذا كان بالإمكان تجميع "الانتظام"؛ والإجابة هي نعم، ويمكن ملاحظة ذلك من خلال بناء حزمة البنية لمتنوعة أفينية كما هو موضح في المتنوعات الأفينية#حزمة البنية .
  2. مع ذلك، ليس من الواضح كيفية إثبات ذلك. إذا كانت X و Y شبه إسقاطيتين، فيمكن تقديم البرهان. أما في حالة عدم كونهما شبه إسقاطيتين، فإن الأمر يعتمد بشدة على تعريف المرء للتنوع المجرد.
  3. صورةϕأ{\displaystyle \phi ^{a}}يقع في Y لأنه إذا كانت g متعددة حدود في J ، فعندئذٍ، بالتفكير المسبقϕأ{\displaystyle \phi ^{a}}هي خريطة للفضاء الأفيني،زϕأ=ز(ϕ(y1¯)،...،ϕ(yم¯))=ϕ(ز¯)=0{\displaystyle g\circ \phi ^{a}=g(\phi ({\overline {y_{1}}}),\dots ,\phi ({\overline {y_{m}}}))=\phi ({\overline {g}})=0}بما أن g تنتمي إلى J.
  4. الدليل:ϕأ8(ز)=ز(ϕ(y1¯)،...،ϕ(yم¯))=ϕ(ز){\displaystyle {\phi ^{a}}^{\#}(g)=g(\phi ({\overline {y_{1}}}),\dots ,\phi ({\overline {y_{m}}}))=\phi (g)}بما أن φ هو تشاكل جبري. أيضاً،و8أ=(y1¯و،...،yم¯و)=و.{\displaystyle f^{\#a}=({\overline {y_{1}}}\circ f,\dots ,{\overline {y_{m}}}\circ f)=f.}
  5. البرهان: ليكن A حلقة الإحداثيات لجوار أفيني لـ x . إذا كانت f = g / h حيث g في A و h غير صفريفي A ، فإن f تنتمي إلى A [ h −1 ] = k [ D ( h )]؛ أي أن f دالة منتظمة على D ( h ).
  6. البرهان: يكفي النظر في الحالة التي يكون فيها التنوع أفيني ثم استخدام حقيقة أن المجال المغلق بشكل متكامل نوثيري هو تقاطع جميع التموضعات عند المثاليات الأولية ذات الارتفاع واحد.

الاقتباسات

  1. شافاريفيتش 2013 ، ص 25، تعريف..
  2. هارتشورن 1997 ، الفصل الأول، القسم 3..
  3. فاكيل، أسس الهندسة الجبرية ، الاقتراح 6.5.7.
  4. هارتشورن 1997 ، الفصل الأول، النظرية 4.4..
  5. هارتشورن 1997 ، الفصل الأول، الاقتراح 6.8..
  6. مامفورد 1999 ، الفصل الأول، القسم 8. النظريات 2، 3.
  7. فولتون 1998 ، مثال 18.3.9..

مراجع