Kähler дифференциалды - Kähler differential

Жылы математика, Kähler дифференциалдары бейімделуін қамтамасыз етеді дифференциалды формалар ерікті ауыстырғыш сақиналар немесе схемалар. Ұғымы енгізілген Эрих Келер 1930 жылдары. Ол стандарт ретінде қабылданды ауыстырмалы алгебра және алгебралық геометрия біраз уақыт өткен соң, әдістерді бейімдеу қажеттілігі сезілді есептеу және геометрия күрделі сандар мұндай әдістер қол жетімді емес контексттерге.

Анықтама

Келіңіздер R және S ауыстырғыш сақиналар және φ : RS болуы а сақиналы гомоморфизм. Маңызды мысал R а өріс және S біртұтас алгебра аяқталды R (мысалы координаталық сақина туралы аффиндік әртүрлілік ). Кхлер дифференциалдары көпмүшеліктердің туындылары қайтадан көпмүшелік болатындығын бақылауды рәсімдейді. Осы тұрғыдан алғанда, дифференциалдау дегеніміз - бұл таза алгебралық терминдер арқылы көрінетін ұғым. Бұл бақылау модульдің анықтамасына айналуы мүмкін

әр түрлі, бірақ эквивалентті тәсілдермен дифференциалдар.

Туындыларды қолдану арқылы анықтама

Ан R- сызықтық туынды қосулы S болып табылады R-гомоморфизм модулі дейін S-модуль М кескінімен R оның ядросында Лейбниц ережесі . The модуль Kähler дифференциалдарының мәні ретінде анықталады S-модуль ол үшін әмбебап туынды бар . Басқалар сияқты әмбебап қасиеттері, бұл дегеніміз г. болып табылады мүмкін одан туынды, кез-келген басқа туынды одан ан құрамы бойынша алынуы мүмкін S-модуль гомоморфизмі. Басқаша айтқанда құрамы бірге г. қамтамасыз етеді, әрқайсысы үшін S-модуль М, an S-модульдің изоморфизмі

Бір құрылысы ΩS/R және г. тегін салу арқылы түсетін қаражат S- бір формальды генераторы бар модуль ds әрқайсысы үшін с жылы Sжәне қарым-қатынасты таңдап алу

  • доктор = 0,
  • г.(с + т) = ds + дт,
  • г.(ст) = с дт + т ds,

барлығына р жылы R және бәрі с және т жылы S. Әмбебап туынды жібереді с дейін ds. Қатынастар әмбебап туындының -ның гомоморфизмі екенін білдіреді R-модульдер.

Күшейту идеалын қолданатын анықтама

Тағы бір құрылыс рұқсат беру арқылы жүреді Мен идеал болуы тензор өнімі ретінде анықталды ядро көбейту картасының

Содан кейін Келер дифференциалдарының модулі S арқылы анықталуы мүмкін[1]

және әмбебап туынды - гомоморфизм г. арқылы анықталады

Бұл құрылыс алдыңғысымен пара-пар, өйткені Мен - проекцияның ядросы

Осылайша бізде:

Содан кейін көмегімен анықталуы мүмкін Мен қосымша проекциямен индукцияланған карта бойынша

Бұл анықтайды Мен бірге S-формальды генераторлар жасаған модуль ds үшін с жылы S, бағынышты г. гомоморфизм болып табылады R-ның әрбір элементін жіберетін модульдер R нөлге дейін. Бағаны қабылдау Мен2 Лейбниц ережесін дәл жүктейді.

Мысалдар мен негізгі фактілер

Кез-келген ауыстырғыш сақина үшін R, Келер дифференциалдары көпмүшелік сақина ақысыз S- дәреже модулі n айнымалылардың дифференциалдары арқылы пайда болады:

Kähler дифференциалдары үйлесімді скалярлардың кеңеюі, екінші мағынасында R-алгебра R және үшін , изоморфизм бар

Мұның нақты жағдайы ретінде, Kähler дифференциалдары сәйкес келеді оқшаулау, егер дегенді білдіреді W Бұл мультипликативті жиын жылы S, онда изоморфизм бар

Екі сақиналы гомоморфизм берілген , бар қысқа нақты дәйектілік туралы Т-модульдер

Егер кейбір идеалдар үшін Мен, термин жояды және реттілікті сол жақта келесідей жалғастыруға болады:

Осы екі қысқа дәл тізбектің қорытылуы котангенс кешені.

Соңғы дәйектілік және полиномдық сақина үшін жоғарыдағы есептеу ақырлы түрде пайда болған Кхлер дифференциалдарын есептеуге мүмкіндік береді. R-алгебралар . Қысқаша, олар айнымалылардың дифференциалдары арқылы жасалады және теңдеулер дифференциалдарынан туындайтын қатынастар болады. Мысалы, жалғыз айнымалыдағы көпмүше үшін

Схемаларға арналған дифференциалдар

Kähler дифференциалдары оқшаулауға сәйкес келетіндіктен, оларды аффинді ашық астар мен желімдеу бойынша жоғарыдағы екі анықтаманың бірін орындау арқылы құрастыруға болады. Алайда, екінші анықтамада бірден ғаламданатын геометриялық интерпретация бар. Бұл интерпретацияда, Мен білдіреді идеалды анықтайтын диагональ ішінде талшық өнімі туралы Spec (S) өзімен бірге Spec (S) → Spec (R). Бұл конструкция геометриялық хош иіске ие, яғни деген ұғымды білдіреді бірінші шексіз көршілік Диагоналі жоғалып кеткен функциялар арқылы түсіріледі модуль кем дегенде екінші ретке дейін жоғалып кететін функциялар (қараңыз) котангенс кеңістігі байланысты түсініктер үшін). Оның үстіне, ол схемалардың жалпы морфизміне дейін таралады орнату арқылы талшық өніміндегі диагональдың идеалы болу . The котангенс қабығы , туындымен бірге бұрынғыға ұқсас анықталған, арасында әмбебап -ның сызықтық туындылары -модульдер. Егер U - бұл аффиналық субстема X кімнің бейнесі Y ашық аффиналық субстемада бар V, содан кейін котангенс қабығы пучамен шектеледі U ұқсас әмбебап. Демек, бұл сақиналар үшін Kähler дифференциалдарының модулімен байланысты U және V.

Коммутативті алгебра жағдайына ұқсас, схемалардың морфизмдерімен байланысты дәл тізбектер бар. Берілген морфизмдер және схемалардың дәл тізбегі бар

Сонымен қатар, егер - бұл идеал шоқпен берілген жабық субшемма шектердің нақты дәйектілігі бар

Мысалдар

Ақырғы ажыратылатын өріс кеңейтімдері

Егер өрістің ақырлы кеңеюі болып табылады егер және егер болса бөлінетін. Демек, егер - бұл өрістің ақырғы бөлінетін кеңеюі және бұл тегіс әртүрлілік (немесе схема), содан кейін салыстырмалы котангенс реттілігі

дәлелдейді .

Проективті әртүрліліктің котангенс модульдері

Проективті схема берілген , оның котангенс қабығын когангенс модулінің негізгі грейфтік алгебрадағы қылынан есептеуге болады. Мысалы, күрделі қисықты қарастырайық

онда біз котангенс модулін келесідей есептей аламыз

Содан кейін,

Схемалардың морфизмдері

Морфизмді қарастырайық

жылы . Содан кейін, бірінші ретті пайдаланып, біз мұны көреміз

демек

Жоғары дифференциалдық формалар және алгебралық де Рам когомологиясы

де Рам кешені

Бұрынғыдай картаны түзетіңіз . Жоғары дәреженің дифференциалды формалары ретінде анықталады сыртқы күштер (аяқталды ),

Туынды табиғи жолмен карталар тізбегіне дейін созылады

қанағаттанарлық Бұл кока кешені ретінде белгілі де Рам кешені.

Де-Рам кешені қосымша мультипликативті құрылымға ие сына өнімі

Бұл де-Рам кешенін ауыстыруға айналдырады дифференциалды дәрежелі алгебра. Оның а көміргебра сыртқы алгебрадан мұрагерлік құрылым.[2]

де Рам когомологиясы

The гиперхомология де-Рам шоқтар кешенінің деп аталады алгебралық де Рам когомологиясы туралы X аяқталды Y және деп белгіленеді немесе жай егер Y контекстен айқын көрінеді. (Көптеген жағдайларда, Y өрісінің спектрі болып табылады сипаттамалық нөл.) Алгебралық де Рам когомологиясы енгізілген Гротендик (1966). Бұл тығыз байланысты кристалды когомология.

Белгілі болғандай когерентті когомология басқа квазиогерентті қабықшалардың де-Рам когомологиясын есептеу жеңілдетілген кезде X = Spec S және Y = Spec R аффиндік схемалар. Бұл жағдайда аффиндік схемаларда жоғары когомология болмағандықтан, абель топтары кешенінің когомологиясы ретінде есептелуі мүмкін

бұл, мерзімді түрде, шоқтардың ғаламдық бөлімдері .

Мысалға нақты мысал келтірейік мультипликативті топ болып табылады Бұл аффиндік схема болғандықтан, гипергохомология қарапайым когомологияға дейін азаяды. Рем алгебралық кешені

Дифференциалды г. есептеудің әдеттегі ережелеріне бағынады, мағынасы Ядро мен кокернель алгебралық де Рам когомологиясын есептейді, сондықтан

және барлық басқа алгебралық de Rham когомология топтары нөлге тең. Алгебралық де Рам когомология топтарын салыстыру үшін әлдеқайда үлкен, атап айтқанда,

Бұл когомологиялық топтардың бетти сандары күтілгендей болмағандықтан, кристалды когомология осы мәселені шешу үшін әзірленген; ол а анықтайды вейл-когомология теориясы шектеулі өрістердің үстінде.

Гротендектің салыстыру теоремасы

Егер X тегіс табиғи салыстыру картасы бар

Келер (яғни, алгебралық) дифференциалдық формалары арасындағы X және тегіс (яғни барлық бұйрықтардың туындылары бар) дифференциалдық формалар , күрделі көпжақты байланысты X. Бұл карта изоморфизм болмауы керек. Алайда, қашан X аффинді әртүрлілік, индукцияланған карта

алгебралық және тегіс арасындағы де Рам когомологиясы изоморфизм болып табылады, мұны бірінші рет көрсеткен Гротендик (1966). Тегіс, бірақ міндетті түрде аффинді емес сорттарға қатысты изоморфизм бар гиперхомология алгебралық де-Рам кешені сингулярлы когомологияға. А тұжырымдамасын қолдана отырып, осы салыстыру нәтижесінің дәлелі Вейл когомологиясы берген Cisinski & Déglise (2013).

Сингулярлық жағдайдағы қарсы мысалдарды Ду-Буа емес сингулярлықпен, мысалы, деңгейлі сақина арқылы табуға болады бірге қайда және .[3] Милнор мен Тюрина сандары тең емес оқшауланған даралықтары бар алгебралық жазықтық қисықтарынан басқа қарсы мысалдарды табуға болады.[4]

Қолданбалар

Канондық бөлгіш

Егер X бұл өрістің тегіс әртүрлілігі к,[түсіндіру қажет ] содан кейін Бұл векторлық шоғыр (яғни, жергілікті ақысыз -ге тең дәреже) өлшем туралы X. Бұл, атап айтқанда, мұны білдіреді

Бұл сызық байламы немесе, баламалы түрде, а бөлгіш. Ол деп аталады канондық бөлгіш. Канондық бөлгіш, анықталғандай, а дуализм кешені сияқты алгебралық геометриядағы әртүрлі маңызды теоремаларда кездеседі Серреализм немесе Вердиердің екіұштылығы.

Алгебралық қисықтардың классификациясы

The геометриялық түр тегіс алгебралық әртүрлілік X туралы өлшем г. өріс үстінде к өлшемі ретінде анықталады

Қисықтар үшін бұл таза алгебралық анықтама топологиялық анықтамамен сәйкес келеді (үшін ) «тұтқалар саны» ретінде Риман беті байланысты X. Қисық түріне байланысты геометриялық және арифметикалық қасиеттердің өте трихотомиясы бар, өйткені ж 0 болғанда (рационалды қисықтар ), 1 (эллиптикалық қисықтар ), және 1-ден үлкен (гиперболалық Риман беттері, оның ішінде гипереллиптикалық қисықтар ) сәйкесінше.

Тангенс байламы және Риман-Рох теоремасы

The тангенс байламы тегіс әртүрлілік X - анықтамаға сәйкес, котангенс қабының қосарлануы . The Риман-Рох теоремасы және оны кеңінен қорыту Гротендик-Риман-Рох теоремасы, шешуші ингредиент ретінде қамтиды Тодд класы тангенс байламы.

Реттелмеген және тегіс морфизмдер

Дифференциалдар шоғыры әр түрлі алгебро-геометриялық түсініктермен байланысты. Морфизм схемалар расталмаған егер және егер болса нөлге тең.[5] Бұл тұжырымның ерекше жағдайы өріске арналған к, болып табылады бөлінетін аяқталды к iff , оны да жоғарыдағы есептеуді оқуға болады.

Морфизм f ақырғы тип - а тегіс морфизм егер ол болса жалпақ және егер Бұл жергілікті деңгейде - тиісті дәреже модулі. Есептеу проекциясы жоғарыда көрсетілген аффиналық кеңістік тегіс.

Кезеңдер

Кезеңдер кең мағынада айтқанда, белгілі бір, арифметикалық анықталған дифференциалды формалардың интегралдары.[6] Кезеңнің қарапайым мысалы - болып табылады ретінде пайда болады

Алгебралық де Рам когомологиясы периодтарды құру үшін келесідей қолданылады:[7] Алгебралық әртүрлілік үшін X анықталды жоғарыда аталған базалық өзгеріске сәйкес келу табиғи изоморфизмді береді

Екінші жағынан, оң қол когомология тобы де Рам когомологиясына изоморфты болып табылады күрделі көпжақты байланысты X, мұнда көрсетілген Тағы бір классикалық нәтиже, де Рам теоремасы, соңғы когомологиялық топтың изоморфизмін дәлелдейді сингулярлы когомология (немесе шоқ когомологиясы) күрделі коэффициенттері бар, , бұл әмбебап коэффициент теоремасы өз кезегінде изоморфты Осы изоморфизмдерді құрастыру екі нәтиже береді рационалды тензордан кейін векторлық кеңістіктер изоморфты болады. Осы рационалды ішкі кеңістіктердің негіздерін таңдау (торлар деп те аталады), базисті өзгерту матрицасының детерминанты рационалды санға көбейтуге дейін жақсы анықталған күрделі сан болып табылады. Мұндай сандар кезеңдер.

Алгебралық сандар теориясы

Жылы алгебралық сандар теориясы, Kähler дифференциалын зерттеу үшін қолдануға болады рамификация кеңейтуде алгебралық сандар өрістері. Егер L / Қ - бүтін сандардың сақиналары бар ақырлы кеңейту O және o сәйкесінше содан кейін әртүрлі идеал δL / Қ, тарату деректерін кодтайтын, -ның жойушысы болып табылады O-модуль ΩO/o:[8]

Байланысты түсініктер

Хохшильдтердің гомологиясы бұл Каелер дифференциалдарымен тығыз байланысты ассоциативті сақиналардың гомология теориясы. Бұл Хохшильд-Гостология-Розенберг теоремасына байланысты, онда Хохшильдтің гомологиясы туралы айтылады тегіс әртүрлілік алгебрасы де-Рам кешеніне изоморфты үшін сипаттама өрісі . Осы теореманың туындайтын күшеюі бар, ол дга-ның Хохшильд гомологиясы туынды de-Rham кешені үшін изоморфты болып табылады.

The Рэм-Витт кешені бұл өте күрделі сөзбен айтқанда, сақинаға арналған Rham кешенін жақсарту Витт-векторлар.

Әдебиеттер тізімі

  1. ^ Хартшорн (1977), б. 172)
  2. ^ Лоран-Дженго, С .; Пичеро, А .; Vanhaecke, P. (2013). Пуассон құрылымдары. §3.2.3: Springer. ISBN  978-3-642-31090-4.CS1 maint: орналасқан жері (сілтеме)
  3. ^ «сингулярлы сорттардың алгебралық де-Рам когомологиясы». mathoverflow.net.
  4. ^ Арапура, Дону; Кан, Су-Чжон (2011), «Kähler-de Rham когомологиясы және Черн сыныптары» (PDF), Алгебрадағы байланыс, 39 (4), дои:10.1080/00927871003610320, МЫРЗА  2782596, мұрағатталған түпнұсқа (PDF) 2015-11-12
  5. ^ Милн, Джеймс, Этале когомологиясы, Ұсыныс I.3.5CS1 maint: орналасқан жері (сілтеме); карта f осы тұжырым үшін жергілікті типте болуы керек.
  6. ^ Андре, Ив (2004). Une кіріспе мотивтері. III партия: Франция Mathématique Société.
  7. ^ Кезеңдер мен Нори мотивтері (PDF). Бастапқы мысалдар.
  8. ^ Нойкирх (1999), б. 201)

Сыртқы сілтемелер

  • Ескертулер p-adic алгебралық де-Rham кохомологиясы бойынша - 0 сипаттамасы бойынша көптеген есептеулерді мотивация ретінде береді
  • A жіп алгебралық және аналитикалық дифференциалдық формалардағы қатынасқа арналған
  • Дифференциалдар (стектер жобасы)