Kähler дифференциал

редактировать

В математике, кэлеровы дифференциалы обеспечивают адаптацию дифференциальных форм на произвольные коммутативные кольца или схемы. Это понятие было введено Эрихом Кэлером в 1930-х годах. Он был принят в качестве стандарта в коммутативной алгебре и алгебраической геометрии несколько позже, когда возникла необходимость адаптировать методы исчисления и геометрии над комплексными числами к контекстам, где такие методы недоступны.

СОДЕРЖАНИЕ
  • 1 Определение
    • 1.1 Определение с использованием производных
    • 1.2 Определение с использованием идеала увеличения
  • 2 Примеры и основные факты
  • 3 дифференциала Кэлера для схем
    • 3.1 Примеры
      • 3.1.1 Конечные отделимые расширения полей
      • 3.1.2 Котангенсные модули проективного многообразия
      • 3.1.3 Морфизмы схем
  • 4 Высшие дифференциальные формы и алгебраические когомологии де Рама
    • 4.1 комплекс де Рама
    • 4.2 когомологии де Рама
    • 4.3 Теорема сравнения Гротендика
  • 5 приложений
    • 5.1 Канонический делитель
    • 5.2 Классификация алгебраических кривых
    • 5.3 Касательное расслоение и теорема Римана – Роха
    • 5.4 неразветвленные и гладкие морфизмы
    • 5.5 Периоды
    • 5.6 Алгебраическая теория чисел
  • 6 Связанные понятия
  • 7 Примечания
  • 8 ссылки
  • 9 Внешние ссылки
Определение

Пусть R и S - коммутативные кольца, а φ  : R → S - гомоморфизм колец. Важный пример для R поля и S унитальной алгебры над R (такими как координатное кольцо из с аффинным многообразия ). Кэлеровы дифференциалы формализуют наблюдение, что производные многочленов снова полиномиальны. В этом смысле дифференцирование - это понятие, которое можно выразить чисто алгебраическими терминами. Это наблюдение можно превратить в определение модуля

Ω S / р {\ displaystyle \ Omega _ {S / R}}

дифференциалов разными, но равнозначными способами.

Определение с использованием производных

R -линейного вывод на S является R - модульный гомоморфизм Ань S - модуль M с изображением R в его ядре, удовлетворяющей правилу Лейбница. Модуль дифференциалов кэлеровы определяется как S - модуль, для которого существует универсальный вывод. Как и в случае с другими универсальными свойствами, это означает, что d является наилучшим возможным выводом в том смысле, что любой другой вывод может быть получен из него путем композиции с гомоморфизмом S -модулей. Другими словами, композиция с D обеспечивает для каждого S - модуль М, S - модуль изоморфизм d : S M {\ displaystyle d: S \ to M} d ( ж г ) знак равно ж d г + г d ж {\ Displaystyle d (fg) = f \, dg + g \, df} Ω S / р {\ displaystyle \ Omega _ {S / R}} d : S Ω S / р {\ displaystyle d: S \ to \ Omega _ {S / R}}

Hom S ( Ω S / р , M ) Der р ( S , M ) . {\ displaystyle \ operatorname {Hom} _ {S} (\ Omega _ {S / R}, M) {\ xrightarrow {\ cong}} \ operatorname {Der} _ {R} (S, M).}

Одна конструкция Ω S / R и d заключается в построении свободного S -модуля с одной формальной образующей ds для каждого s в S и наложении соотношений

  • dr = 0,
  • d ( s + t) = ds + dt,
  • d ( st) = s dt + t ds,

для всех г в R и всех х и т в S. Универсальный вывод переводит s в ds. Из соотношений следует, что универсальный вывод является гомоморфизмом R -модулей.

Определение с использованием идеала увеличения

Другая конструкция заключается в том, что I является идеалом в тензорном произведении, определяемом как ядро отображения умножения S р S {\ displaystyle S \ otimes _ {R} S}

{ S р S S s я т я s я т я {\ displaystyle {\ begin {case} S \ otimes _ {R} S \ to S \\\ сумма s_ {i} \ otimes t_ {i} \ mapsto \ sum s_ {i} \ cdot t_ {i} \ end {случаи}}}

Тогда модуль кэлеровых дифференциалов S эквивалентно определяется формулой

Ω S / р знак равно я / я 2 , {\ displaystyle \ Omega _ {S / R} = I / I ^ {2},}

а универсальный вывод - это гомоморфизм d, определяемый формулой

d s знак равно 1 s - s 1. {\ displaystyle ds = 1 \ otimes ss \ otimes 1.}

Эта конструкция эквивалентна предыдущей, поскольку I - ядро ​​проекции

{ S р S S р р s я т я s я т я 1 {\ displaystyle {\ begin {cases} S \ otimes _ {R} S \ to S \ otimes _ {R} R \\\ сумма s_ {i} \ otimes t_ {i} \ mapsto \ sum s_ {i} \ cdot t_ {i} \ otimes 1 \ end {cases}}}

Таким образом, мы имеем:

S р S я S р р . {\ Displaystyle S \ otimes _ {R} S \ Equiv I \ oplus S \ otimes _ {R} R.}

Тогда можно отождествить с I отображением, индуцированным дополнительной проекцией S р S / S р р {\ displaystyle S \ otimes _ {R} S / S \ otimes _ {R} R}

s я т я s я т я - s я т я 1. {\ displaystyle \ sum s_ {i} \ otimes t_ {i} \ mapsto \ sum s_ {i} \ otimes t_ {i} - \ sum s_ {i} \ cdot t_ {i} \ otimes 1.}

Это отождествляет I с S -модулем, порожденным формальными генераторами ds для s в S, при условии, что d является гомоморфизмом R -модулей, который переводит каждый элемент R в ноль. Фактор по I 2 в точности накладывает правило Лейбница.

Примеры и основные факты

Для любого коммутативного кольца R кэлеровы дифференциалы кольца многочленов представляют собой свободный S -модуль ранга n, порожденный дифференциалами переменных: S знак равно р [ т 1 , , т п ] {\ Displaystyle S = R [t_ {1}, \ dots, t_ {n}]}

Ω р [ т 1 , , т п ] / р 1 знак равно я знак равно 1 п р [ т 1 , т п ] d т я . {\ displaystyle \ Omega _ {R [t_ {1}, \ dots, t_ {n}] / R} ^ {1} = \ bigoplus _ {i = 1} ^ {n} R [t_ {1}, \ точки t_ {n}] \, dt_ {i}.}

Кэлеровы дифференциалы совместимы с расширением скаляров в том смысле, что для второй R -алгебры R ′ и для существует изоморфизм S знак равно р р S {\ displaystyle S '= R' \ otimes _ {R} S}

Ω S / р S S Ω S / р . {\ displaystyle \ Omega _ {S / R} \ otimes _ {S} S '\ cong \ Omega _ {S' / R '}.}

Как частный случай этого, кэлеровы дифференциалы совместимы с локализациями, что означает, что если W - мультипликативное множество в S, то существует изоморфизм

W - 1 Ω S / р Ω W - 1 S / р . {\ displaystyle W ^ {- 1} \ Omega _ {S / R} \ cong \ Omega _ {W ^ {- 1} S / R}.}

Принимая во внимание два кольцевых гомоморфизмов, существует короткая точная последовательность из Т -модулями р S Т {\ displaystyle R \ to S \ to T}

Ω S / р S Т Ω Т / р Ω Т / S 0. {\ displaystyle \ Omega _ {S / R} \ otimes _ {S} T \ to \ Omega _ {T / R} \ to \ Omega _ {T / S} \ to 0.}

Если для некоторого идеала I член обращается в нуль и последовательность может быть продолжена слева следующим образом: Т знак равно S / я {\ displaystyle T = S / I} Ω Т / S {\ displaystyle \ Omega _ {T / S}}

я / я 2 [ ж ] d ж 1 Ω S / р S Т Ω Т / р 0. {\ displaystyle I / I ^ {2} {\ xrightarrow {[f] \ mapsto df \ otimes 1}} \ Omega _ {S / R} \ otimes _ {S} T \ to \ Omega _ {T / R} \ до 0.}

Обобщение этих двух коротких точных последовательностей дает котангенсный комплекс.

Последняя последовательность и приведенное выше вычисление для кольца многочленов позволяет вычислять кэлеровы дифференциалы конечно порожденных R -алгебр. Вкратце, они порождаются дифференциалами переменных и имеют отношения, вытекающие из дифференциалов уравнений. Например, для одного полинома от одной переменной, Т знак равно р [ т 1 , , т п ] / ( ж 1 , , ж м ) {\ displaystyle T = R [t_ {1}, \ ldots, t_ {n}] / (f_ {1}, \ ldots, f_ {m})}

Ω ( р [ т ] / ( ж ) ) / р ( р [ т ] d т р [ т ] / ( ж ) ) / ( d ж ) р [ т ] / ( ж , d ж ) d т . {\ Displaystyle \ Omega _ {(R [t] / (f)) / R} \ cong (R [t] \, dt \ otimes R [t] / (f)) / (df) \ cong R [t ] / (f, df) \, dt.}
Дифференциалы Кэлера для схем

Поскольку кэлеровы дифференциалы совместимы с локализацией, они могут быть построены по общей схеме, выполняя одно из двух приведенных выше определений для аффинных открытых подсхем и склейки. Однако второе определение имеет геометрическую интерпретацию, которая сразу же глобализируется. В этой интерпретации, я представляю собой идеал, определяющий диагональ в волокне продукта из Spec ( S) с самим собой над Spec ( S) → Spec ( R). Таким образом, эта конструкция имеет более геометрический оттенок в том смысле, что понятие первой бесконечно малой окрестности диагонали улавливается посредством функций, исчезающих по модулю функций, исчезающих по крайней мере до второго порядка (см. Кокасательное пространство для связанных понятий). Более того, он распространяется на общий морфизм схем, считая его идеалом диагонали в волокнистом продукте. Котангенс пучок вместе с выводом определенного аналогично ранее, является универсальным среди -линейных дифференцирований -модулей. Если U - открытая аффинная подсхема X, образ которой в Y содержится в открытой аффинной подсхеме V, то кокасательный пучок ограничивается пучком на U, который также универсален. Поэтому пучок, ассоциированный с модулем кэлеровых дифференциалов для колец, лежащих в основе U и V. ж : Икс Y {\ displaystyle f: от X \ до Y} я {\ displaystyle {\ mathcal {I}}} Икс × Y Икс {\ displaystyle X \ times _ {Y} X} Ω Икс / Y знак равно я / я 2 {\ displaystyle \ Omega _ {X / Y} = {\ mathcal {I}} / {\ mathcal {I}} ^ {2}} d : О Икс Ω Икс / Y {\ displaystyle d: {\ mathcal {O}} _ {X} \ to \ Omega _ {X / Y}} ж - 1 О Y {\ displaystyle f ^ {- 1} {\ mathcal {O}} _ {Y}} О Икс {\ displaystyle {\ mathcal {O}} _ {X}}

Как и в случае коммутативной алгебры, существуют точные последовательности, ассоциированные с морфизмами схем. Для заданных морфизмов и схем существует точная последовательность пучков на ж : Икс Y {\ displaystyle f: от X \ до Y} г : Y Z {\ displaystyle g: Y \ to Z} Икс {\ displaystyle X}

ж * Ω Y / Z Ω Икс / Z Ω Икс / Y 0 {\ displaystyle f ^ {*} \ Omega _ {Y / Z} \ to \ Omega _ {X / Z} \ to \ Omega _ {X / Y} \ to 0}

Кроме того, если - замкнутая подсхема, заданная пучком идеалов, существует точная последовательность пучков на Z Икс {\ Displaystyle Z \ подмножество X} я {\ displaystyle {\ mathcal {I}}} Z {\ displaystyle Z}

я я 2 Ω Икс / Y О Z Ω Z / Y 0 {\ displaystyle {\ frac {\ mathcal {I}} {{\ mathcal {I}} ^ {2}}} \ to \ Omega _ {X / Y} \ otimes {\ mathcal {O}} _ {Z} \ to \ Omega _ {Z / Y} \ to 0}

Примеры

Конечные отделимые расширения поля

Если - конечное расширение поля, то тогда и только тогда, когда оно сепарабельно. Следовательно, если - конечное сепарабельное расширение поля и является гладким многообразием (или схемой), то относительная кокасательная последовательность K / k {\ displaystyle K / k} Ω K / k 1 знак равно 0 {\ displaystyle \ Omega _ {K / k} ^ {1} = 0} K / k {\ displaystyle K / k} K / k {\ displaystyle K / k} π : Y Спецификация ( K ) {\ displaystyle \ pi: Y \ to \ operatorname {Spec} (K)}

π * Ω K / k 1 Ω Y / k 1 Ω Y / K 1 0 {\ displaystyle \ pi ^ {*} \ Omega _ {K / k} ^ {1} \ to \ Omega _ {Y / k} ^ {1} \ to \ Omega _ {Y / K} ^ {1} \ до 0}

доказывает. Ω Y / k 1 Ω Y / K 1 {\ Displaystyle \ Omega _ {Y / k} ^ {1} \ cong \ Omega _ {Y / K} ^ {1}}

Котангенсные модули проективного многообразия

Для проективной схемы ее кокасательный пучок может быть вычислен из пучкования модуля котангенса на лежащей в основе градуированной алгебре. Например, рассмотрим сложную кривую Икс Sch / k {\ displaystyle X \ in \ operatorname {Sch} / \ mathbb {k}}

Проект ( C [ Икс , у , z ] ( Икс п + у п - z п ) ) знак равно Проект ( р ) {\ displaystyle {\ text {Proj}} \ left ({\ frac {\ mathbb {C} [x, y, z]} {(x ^ {n} + y ^ {n} -z ^ {n}) }} \ right) = {\ text {Proj}} (R)}

то мы можем вычислить модуль котангенса как

Ω р / C знак равно р d Икс р d у р d z п Икс п - 1 d Икс + п у п - 1 d у - п z п - 1 d z {\ displaystyle \ Omega _ {R / \ mathbb {C}} = {\ frac {R \ cdot dx \ oplus R \ cdot dy \ oplus R \ cdot dz} {nx ^ {n-1} dx + ny ^ { n-1} dy-nz ^ {n-1} dz}}}

Затем,

Ω Икс / C знак равно Ω р / C ~ {\ displaystyle \ Omega _ {X / \ mathbb {C}} = {\ widetilde {\ Omega _ {R / \ mathbb {C}}}}}

Морфизмы схем

Рассмотрим морфизм

Икс знак равно Спецификация ( C [ т , Икс , у ] ( Икс у - т ) ) знак равно Спецификация ( р ) Спецификация ( C [ т ] ) знак равно Y {\ Displaystyle X = \ OperatorName {Spec} \ left ({\ frac {\ mathbb {C} [t, x, y]} {(xy-t)}} \ right) = \ operatorname {Spec} (R) \ to \ operatorname {Spec} (\ mathbb {C} [t]) = Y}

в. Затем, используя первую последовательность, мы видим, что Sch / C {\ Displaystyle \ OperatorName {Sch} / \ mathbb {C}}

р d т ~ р d т р d Икс р d у у d Икс + Икс d у - d т ~ Ω Икс / Y 0 {\ displaystyle {\ widetilde {R \ cdot dt}} \ to {\ widetilde {\ frac {R \ cdot dt \ oplus R \ cdot dx \ oplus R \ cdot dy} {ydx + xdy-dt}}} \ to \ Omega _ {X / Y} \ to 0}

следовательно

Ω Икс / Y знак равно р d Икс р d у у d Икс + Икс d у ~ {\ displaystyle \ Omega _ {X / Y} = {\ widetilde {\ frac {R \ cdot dx \ oplus R \ cdot dy} {ydx + xdy}}}}
Высшие дифференциальные формы и алгебраические когомологии де Рама

комплекс де Рама

Как и раньше, исправить карту. Дифференциальные формы более высокой степени определяются как внешние полномочия (над), Икс Y {\ displaystyle X \ to Y} О Икс {\ displaystyle {\ mathcal {O}} _ {X}}

Ω Икс / Y п знак равно п Ω Икс / Y . {\ displaystyle \ Omega _ {X / Y} ^ {n}: = \ bigwedge ^ {n} \ Omega _ {X / Y}.}

Вывод естественным образом распространяется на последовательность отображений О Икс Ω Икс / Y {\ Displaystyle {\ mathcal {O}} _ {X} \ to \ Omega _ {X / Y}}

0 О Икс d Ω Икс / Y 1 d Ω Икс / Y 2 d {\ displaystyle 0 \ to {\ mathcal {O}} _ {X} {\ xrightarrow {d}} \ Omega _ {X / Y} ^ {1} {\ xrightarrow {d}} \ Omega _ {X / Y } ^ {2} {\ xrightarrow {d}} \ cdots}

Удовлетворение Это комплекс коцепей, известный как комплекс де Рама. d d знак равно 0. {\ displaystyle d \ circ d = 0.}

Комплекс де Рама имеет дополнительную мультипликативную структуру - произведение клина

Ω Икс / Y п Ω Икс / Y м Ω Икс / Y п + м . {\ displaystyle \ Omega _ {X / Y} ^ {n} \ otimes \ Omega _ {X / Y} ^ {m} \ to \ Omega _ {X / Y} ^ {n + m}.}

Это превращает комплекс де Рама в коммутативную дифференциальную градуированную алгебру. Он также имеет структуру коалгебры, унаследованную от структуры внешней алгебры.

когомологии де Рама

Гиперкогомологии де Рама комплекса пучков называются алгебраической когомологий де Рама из X над Y и обозначаются или просто, если Y ясно из контекста. (Во многих случаях Y - спектр поля нулевой характеристики. ) Алгебраические когомологии де Рама были введены Гротендиком (1966a). Это тесно связано с кристаллическими когомологиями. ЧАС dR п ( Икс / Y ) {\ Displaystyle Н _ {\ текст {dR}} ^ {п} (X / Y)} ЧАС dR п ( Икс ) {\ Displaystyle H _ {\ текст {dR}} ^ {n} (X)} Ошибка harvtxt: цель отсутствует: CITEREFGrothendieck1966a ( справка )

Как известно из когерентных когомологий других квазикогерентных пучков, вычисление когомологий де Рама упрощается, когда X = Spec S и Y = Spec R являются аффинными схемами. В этом случае, поскольку аффинные схемы не имеют высших когомологий, их можно вычислить как когомологии комплекса абелевых групп ЧАС dR п ( Икс / Y ) {\ Displaystyle Н _ {\ текст {dR}} ^ {п} (X / Y)}

0 S d Ω S / р 1 d Ω S / р 2 d {\ displaystyle 0 \ to S {\ xrightarrow {d}} \ Omega _ {S / R} ^ {1} {\ xrightarrow {d}} \ Omega _ {S / R} ^ {2} {\ xrightarrow {d }} \ cdots}

что, почленно, является глобальными сечениями пучков. Ω Икс / Y р {\ displaystyle \ Omega _ {X / Y} ^ {r}}

Чтобы взять очень частный пример, предположим, что это мультипликативная группа над. Поскольку это аффинная схема, гиперкогомологии сводятся к обычным когомологиям. Алгебраический комплекс де Рама равен Икс знак равно Спецификация Q [ Икс , Икс - 1 ] {\ Displaystyle X = \ OperatorName {Spec} \ mathbb {Q} \ left [x, x ^ {- 1} \ right]} Q . {\ displaystyle \ mathbb {Q}.}

Q [ Икс , Икс - 1 ] d Q [ Икс , Икс - 1 ] d Икс . {\ displaystyle \ mathbb {Q} [x, x ^ {- 1}] {\ xrightarrow {d}} \ mathbb {Q} [x, x ^ {- 1}] \, dx.}

Дифференциал d подчиняется обычным правилам исчисления, то есть ядро и коядро вычисляют алгебраические когомологии де Рама, поэтому d ( Икс п ) знак равно п Икс п - 1 d Икс . {\ displaystyle d (x ^ {n}) = nx ^ {n-1} \, dx.}

ЧАС dR 0 ( Икс ) знак равно Q ЧАС dR 1 ( Икс ) знак равно Q Икс - 1 d Икс {\ displaystyle {\ begin {align} H _ {\ text {dR}} ^ {0} (X) amp; = \ mathbb {Q} \\ H _ {\ text {dR}} ^ {1} (X) amp; = \ mathbb {Q} \ cdot x ^ {- 1} dx \ end {выровнено}}}

а все остальные алгебраические группы когомологий де Рама равны нулю. Для сравнения: алгебраические группы когомологий де Рама намного больше, а именно Y знак равно Спецификация F п [ Икс , Икс - 1 ] {\ displaystyle Y = \ operatorname {Spec} \ mathbb {F} _ {p} \ left [x, x ^ {- 1} \ right]}

ЧАС dR 0 ( Y ) знак равно k Z F п Икс k п ЧАС dR 1 ( Y ) знак равно k Z F п Икс k п - 1 d Икс {\ displaystyle {\ begin {align} H _ {\ text {dR}} ^ {0} (Y) amp; = \ bigoplus _ {k \ in \ mathbb {Z}} \ mathbb {F} _ {p} \ cdot x ^ {kp} \\ H _ {\ text {dR}} ^ {1} (Y) amp; = \ bigoplus _ {k \ in \ mathbb {Z}} \ mathbb {F} _ {p} \ cdot x ^ {kp-1} \, dx \ end {выровнено}}}

Поскольку числа Бетти этих групп когомологий не являются ожидаемыми, для решения этой проблемы была разработана кристаллическая когомология ; он определяет теорию когомологий Вейля над конечными полями.

Теорема сравнения Гротендика

Если X гладкий, существует естественная карта сравнения Y знак равно Спецификация C , {\ Displaystyle Y = \ OperatorName {Spec} \ mathbb {C},}

Ω Икс / C р ( Икс ) Ω Икс ан р ( Икс ан ) {\ displaystyle \ Omega _ {X / \ mathbb {C}} ^ {r} (X) \ to \ Omega _ {X ^ {\ text {an}}} ^ {r} (X ^ {\ text {an }})}

между Кэлер (т.е. алгебраическим) дифференциальными формами на X и гладкий (т.е. имеет производные всех порядков) дифференциальные формы на, тем комплексное многообразие, связанное с X. Это отображение не обязательно должно быть изоморфизмом. Однако, когда X - аффинное многообразие, индуцированное отображение Икс ан {\ displaystyle X ^ {\ text {an}}}

ЧАС dR р ( Икс / C ) ЧАС dR р ( Икс ан ) {\ displaystyle H _ {\ text {dR}} ^ {r} (X / \ mathbb {C}) \ to H _ {\ text {dR}} ^ {r} (X ^ {\ text {an}})}

между алгебраическими и гладкими когомологиями де Рама является изоморфизмом, как впервые было показано Гротендиком (1966a). Для гладких, но не обязательно аффинных многообразий существует изоморфизм, связывающий гиперкогомологии алгебраического комплекса де Рама с сингулярными когомологиями. Доказательство этого результата сравнения с использованием концепции когомологий Вейля было дано Cisinski amp; Déglise (2013). Ошибка harvtxt: цель отсутствует: CITEREFGrothendieck1966a ( справка )

Контрпримеры в особом случае можно найти с особенностями, отличными от дюбуа, такими как градуированное кольцо с где и. Другие контрпримеры можно найти в алгебраических плоских кривых с изолированными особенностями, у которых числа Милнора и Тюриной не равны. k [ Икс , у ] / ( у 2 - Икс 3 ) {\ Displaystyle к [х, у] / (у ^ {2} -x ^ {3})} у {\ displaystyle y} град ( у ) знак равно 3 {\ Displaystyle \ deg (y) = 3} град ( Икс ) знак равно 2 {\ Displaystyle \ deg (х) = 2}

Приложения

Канонический делитель

Если X является гладким многообразием над полем к, то есть векторное расслоение (т.е. локально свободный модуль) ранга равняться размеру от X. Это означает, в частности, что Ω Икс / k {\ displaystyle \ Omega _ {X / k}} О Икс {\ displaystyle {\ mathcal {O}} _ {X}}

ω Икс / k знак равно тусклый Икс Ω Икс / k {\ Displaystyle \ omega _ {X / k}: = \ bigwedge ^ {\ dim X} \ Omega _ {X / k}}

является линейным расслоением или, что то же самое, дивизором. Он называется каноническим делителем. Канонический дивизор, как оказалось, является дуализирующим комплексом и поэтому появляется в различных важных теоремах алгебраической геометрии, таких как двойственность Серра или двойственность Вердье.

Классификация алгебраических кривых

В геометрическом роде гладкого алгебраического многообразия X в размерности г над полем к определяются как измерение

г знак равно тусклый ЧАС 0 ( Икс , Ω Икс / k d ) . {\ displaystyle g: = \ dim H ^ {0} (X, \ Omega _ {X / k} ^ {d}).}

Для кривых, это чисто алгебраическое определение согласуется с топологическим определением (для), как «количество ручек» из римановой поверхности, ассоциированной с X. Существует довольно резкая трихотомия геометрических и арифметических свойств в зависимости от рода кривой, когда g равно 0 ( рациональные кривые ), 1 ( эллиптические кривые ) и больше 1 (гиперболические римановы поверхности, включая гиперэллиптические кривые ), соответственно. k знак равно C {\ Displaystyle к = \ mathbb {C}}

Касательное расслоение и теорема Римана – Роха

Касательное расслоение гладкого многообразия X, по определению, двойственное кокасательному пучка. Теорема Римана – Роха и ее далеко идущее обобщение, теорема Гротендика – Римана – Роха, содержат в качестве ключевого ингредиента класс Тодда касательного расслоения. Ω Икс / k {\ displaystyle \ Omega _ {X / k}}

Неразветвленные и гладкие морфизмы

Пучок дифференциалов связан с различными алгебро-геометрическими понятиями. Морфизм схем неразветвлен тогда и только тогда, когда он равен нулю. Частный случай этого утверждения является то, что для поля к, является разъемным над K тогда и только тогда, который также может быть прочитан от выше вычислений. ж : Икс Y {\ displaystyle f: от X \ до Y} Ω Икс / Y {\ displaystyle \ Omega _ {X / Y}} K знак равно k [ т ] / ж {\ Displaystyle К: = к [т] / е} Ω K / k знак равно 0 {\ displaystyle \ Omega _ {K / k} = 0}

Морфизм конечного типа f называется гладким морфизмом, если он плоский и если является локально свободным -модулем подходящего ранга. Вычисление выше показывает, что проекция из аффинного пространства гладкая. Ω Икс / Y {\ displaystyle \ Omega _ {X / Y}} О Икс {\ displaystyle {\ mathcal {O}} _ {X}} Ω р [ т 1 , , т п ] / р {\ displaystyle \ Omega _ {R [t_ {1}, \ ldots, t_ {n}] / R}} А р п Спецификация ( р ) {\ displaystyle \ mathbb {A} _ {R} ^ {n} \ to \ operatorname {Spec} (R)}

Периоды

В широком смысле периоды представляют собой интегралы определенных, арифметически определенных дифференциальных форм. Простейший пример периода - это, который возникает как 2 π я {\ displaystyle 2 \ pi i}

S 1 d z z знак равно 2 π я . {\ displaystyle \ int _ {S ^ {1}} {\ frac {dz} {z}} = 2 \ pi i.}

Алгебраические когомологии де Рама используются для построения периодов следующим образом: для алгебраического многообразия X, определенного вышеупомянутой совместимостью с заменой базы, получается естественный изоморфизм Q , {\ displaystyle \ mathbb {Q},}

ЧАС dR п ( Икс / Q ) Q C знак равно ЧАС dR п ( Икс Q C / C ) . {\ displaystyle H _ {\ text {dR}} ^ {n} (X / \ mathbb {Q}) \ otimes _ {\ mathbb {Q}} \ mathbb {C} = H _ {\ text {dR}} ^ { n} (X \ otimes _ {\ mathbb {Q}} \ mathbb {C} / \ mathbb {C}).}

С другой стороны, правая группа когомологий изоморфна когомологиям де Рама комплексного многообразия, ассоциированного с X, обозначенного здесь. Еще один классический результат, теорема де Рама, утверждает изоморфизм последней группы когомологий с сингулярными когомологиями (или когомологиями пучков) с комплексными коэффициентами, который по теореме об универсальных коэффициентах, в свою очередь, изоморфен Компоновке этих изоморфизмов, получаются два рациональных векторных пространства, которые после тензорирования становятся изоморфными. Выбирая базы этих рациональных подпространств (также называемых решетками), определитель матрицы замены базы является комплексным числом, хорошо определенным с точностью до умножения на рациональное число. Такие числа являются периодами. Икс ан {\ displaystyle X ^ {\ text {an}}} ЧАС dR п ( Икс ан ) . {\ displaystyle H _ {\ text {dR}} ^ {n} (X ^ {\ text {an}}).} ЧАС п ( Икс ан , C ) {\ Displaystyle Н ^ {п} (Х ^ {\ текст {ан}}, \ mathbb {C})} ЧАС п ( Икс ан , Q ) Q C . {\ displaystyle H ^ {n} (X ^ {\ text {an}}, \ mathbb {Q}) \ otimes _ {\ mathbb {Q}} \ mathbb {C}.} C {\ Displaystyle \ mathbb {C}}

Алгебраическая теория чисел

В алгебраической теории чисел дифференциалы Кэлера могут использоваться для изучения ветвления в расширении полей алгебраических чисел. Если L / K является конечным расширением с кольцами целых чисел O и o соответственно, то другой идеал δ L / K, кодирующий данные ветвления, является аннулятором O -модуля Ω O / o:

δ L / K знак равно { Икс О : Икс d у знак равно 0  для всех  у О } . {\ displaystyle \ delta _ {L / K} = \ {x \ in O: x \, dy = 0 {\ text {для всех}} y \ in O \}.}
Связанные понятия

Гомологии Хохшильда - это теория гомологий ассоциативных колец, которая оказывается тесно связанной с дифференциалами Кэлера. Это из-за теоремы Хохшильда-Костанта-Розенберга, которая утверждает, что гомологии Хохшильда алгебры гладкого многообразия изоморфны комплексу де Рама для поля характеристики. Получено усиление этой теоремы состояний, что Hochschild гомология дифференциальной градуированной алгебры изоморфна производный де-Рам комплекса. ЧАС ЧАС ( р ) {\ displaystyle HH _ {\ bullet} (R)} Ω р / k {\ displaystyle \ Omega _ {R / k} ^ {\ bullet}} k {\ displaystyle k} 0 {\ displaystyle 0}

Комплекс де Рама – Витта, грубо говоря, является расширением комплекса де Рама для кольца векторов Витта.

Примечания
использованная литература
внешние ссылки
  • Заметки о p-адических алгебраических когомологиях де-Рама - дает много вычислений над характеристикой 0 в качестве мотивации
  • Нить посвящена соотношению на алгебраических и аналитических дифференциальных форм
  • Дифференциалы (проект Stacks)
Последняя правка сделана 2023-03-20 01:50:04
Содержание доступно по лицензии CC BY-SA 3.0 (если не указано иное).
Обратная связь: support@alphapedia.ru
Соглашение
О проекте