Нормальный конус

редактировать

В алгебраической геометрии нормальный конус CXY подсхемы X схемы Y является схемой, аналогичной нормальный пучок или трубчатая окрестность в дифференциальной геометрии.

Содержание
  • 1 Определение
  • 2 Свойства
  • 3 Примеры
    • 3.1 Нерегулярное внедрение
  • 4 Деформация нормального конуса
  • 5 Собственный нормальный конус
  • 6 См. Также
  • 7 Примечания
  • 8 Ссылки
Определение

Нормальный конус C X Y или CX / Y {\ displaystyle C_ {X / Y}}{\ displaystyle C_ {X / Y}} вложения i: X → Y, определяемого некоторым пучком идеалов I, определяется как относительный Spec

Spec X ⁡ (⊕ n = 0 ∞ I n / I n + 1). {\ displaystyle \ operatorname {Spec} _ {X} (\ oplus _ {n = 0} ^ {\ infty} I ^ {n} / I ^ {n + 1}).}{\ displaystyle \ operatorname {Spec} _ {X} (\ oplus _ {n = 0} ^ {\ infty} I ^ {n} / I ^ {n +1}).}

Когда вложение i равно регулярный нормальный конус - это нормальное расслоение, векторное расслоение на X, соответствующее двойственному пучку I / I.

Если X - точка, то нормальный конус и нормальное расслоение к нему также называются касательным конусом и касательным пространством (касательным по Зарисскому пробел ) до точки. Когда Y = Spec R является аффинным, определение означает, что нормальный конус к X = Spec R / I является Spec связанного градуированного кольца R по отношению к I.

Если Y - это произведение X × X, а вложение i - это диагональное вложение, тогда нормальное расслоение к X в Y - это касательное расслоение к X.

нормальный конус (точнее его проективный родственник) появляется в результате раздува. Точно, пусть

π: Bl X ⁡ Y = Proj Y ⁡ (⊕ n = 0 ∞ I n) → Y {\ displaystyle \ pi: \ operatorname {Bl} _ {X} Y = \ operatorname {Proj} _ {Y} (\ oplus _ {n = 0} ^ {\ infty} I ^ {n}) \ to Y}{\ displaystyle \ pi: \ operatorname {Bl} _ {X} Y = \ operatorname {Proj} _ {Y} (\ oplus _ {n = 0} ^ {\ infty} I ^ {n}) \ to Y}

- раздутие Y вдоль X. Тогда, по определению, исключительный дивизор - это прообраз E = π - 1 (X) {\ displaystyle E = \ pi ^ {- 1} (X)}{\ displaystyle E = \ pi ^ {- 1} (X)} ; который является проективным конусом элемента ⊕ 0 ∞ I n ⊗ OYOX = ⊕ 0 ∞ I n / I n + 1 {\ displaystyle \ oplus _ {0} ^ {\ infty} I ^ { n} \ otimes _ {{\ mathcal {O}} _ {Y}} {\ mathcal {O}} _ {X} = \ oplus _ {0} ^ {\ infty} I ^ {n} / I ^ { n + 1}}{\ displaystyle \ oplus _ {0} ^ {\ infty} I ^ {n} \ otimes _ {{ \ mathcal {O}} _ {Y}} {\ mathcal {O}} _ {X} = \ oplus _ {0} ^ {\ infty} I ^ {n} / I ^ {n + 1}} . Таким образом,

E = P (C X Y) {\ displaystyle E = \ mathbb {P} (C_ {X} Y)}{\ displaystyle E = \ mathbb {P} (C_ {X} Y)} .

Глобальные разделы нормального пакета классифицируют Y в X; существует естественная биекция между множеством замкнутых подсхем Y × k D, плоских над кольцом D двойственных чисел и имеющих X в качестве специального слоя, и H (X, N X Y).

Свойства

Если i: X ↪ Y, j: Y ↪ Z {\ displaystyle i: X \ hookrightarrow Y, \, j: Y \ hookrightarrow Z}{\ displaystyle i: X \ hookrightarrow Y, \, j: Y \ hookrightarrow Z} - это обычное вложение, тогда j ∘ i {\ displaystyle j \ circ i}{\ displaystyle j \ circ i} - обычное вложение и существует естественная точная последовательность векторных пучков на X:

0 → NX / Y → NX / Z → i ∗ NY / Z → 0 {\ displaystyle 0 \ to N_ {X / Y} \ to N_ {X / Z} \ to i ^ {*} N_ {Y / Z} \ to 0}{\ displaystyle 0 \ to N_ {X / Y} \ to N_ {X / Z} \ to я ^ {*} N_ {Y / Z} \ к 0} .

Если Y i ↪ X {\ displaystyle Y_ {i} \ hookrightarrow X}{\ displaystyle Y_ {i} \ hookrightarrow X} являются регулярными вложениями коразмерностей ci {\ displaystyle c_ {i}}c_ {i} и если W: = ⋂ i Y i ↪ X {\ displaystyle W: = \ bigcap _ {i} Y_ {i} \ hookrightarrow X}{\ displaystyle W: = \ bigcap _ {i} Y_ {i} \ hookrightarrow X} является регулярным вложением коразмерности ∑ ci {\ displaystyle \ sum c_ {i}}{\ displaystyle \ sum c_ {i}} , тогда

NW / X = ⨁ i NY i / X | W {\ displaystyle N_ {W / X} = \ bigoplus _ {i} N_ {Y_ {i} / X} | _ {W}}{\ displaystyle N_ {W / X} = \ bigoplus _ {i} N_ {Y_ {i} / X} | _ {W}} .

В частности, если X → S {\ displaystyle X \ к S}X \ до S является гладким морфизмом, тогда нормальное расслоение к диагональному вложению Δ: X ↪ X × S ⋯ × SX {\ displaystyle \ Delta: X \ hookrightarrow X \ times _ {S} \ cdots \ times _ {S} X}{\ displaystyle \ Delta: X \ hookrightarrow X \ times _ {S} \ cdots \ times _ {S} X} (r-кратный) является прямой суммой r - 1 копий относительной касательной bundle TX / S {\ displaystyle T_ {X / S}}{ \ displaystyle T_ {X / S}} .

Если X ↪ X ′ {\ displaystyle X \ hookrightarrow X '}{\displaystyle X\hookrightarrow X'}- это закрытое погружение и если Y ′ → Y {\ displaystyle Y '\ to Y}Y'\to Y- плоский морфизм такой, что X ′ = X × YY ′ {\ displaystyle X' = X \ times _ {Y} Y '}{\displaystyle X'=X\times _{Y}Y'}, тогда

CX ′ / Y ′ = CX / Y × XX ′. {\ displaystyle C_ {X '/ Y'} = C_ {X / Y} \ times _ {X} X '.}{\displaystyle C_{X'/Y'}=C_{X/Y}\times _{X}X'.}

Если X → S {\ displaystyle X \ to S}X \ до S является гладким морфизмом и X ↪ Y {\ displaystyle X \ hookrightarrow Y}X \ hookrightarrow Y является регулярным вложением, тогда существует естественная точная последовательность векторных расслоений на X :

0 → TX / S → TY / S | X → NX / Y → 0 {\ displaystyle 0 \ to T_ {X / S} \ to T_ {Y / S} | _ {X} \ to N_ {X / Y} \ to 0}{\ displaystyle 0 \ to T_ {X / S} \ to T_ {Y / S } | _ {X} \ к N_ {X / Y} \ к 0} ,

(т.е. частный случай точной последовательности для котангенсных пучков.)

Пусть X {\ displaystyle X}X будет схемой конечного типа над полем и W ⊂ X {\ displaystyle W \ subset X}W \ subset X замкнутая подсхема. Если X {\ displaystyle X}X имеет чистую размерность r; то есть каждый неприводимый компонент имеет размерность r, тогда C W / X {\ displaystyle C_ {W / X}}{\ displaystyle C_ {W / X}} также имеет чистую размерность r. (Это можно рассматривать как следствие # Деформации нормального конуса.) Это свойство является ключом к применению в теории пересечений: задана пара замкнутых подсхем V, X {\ displaystyle V, X}{\ displaystyle V, X} в некотором окружающем пространстве, в то время как теоретико-схемное пересечение V ∩ X {\ displaystyle V \ cap X}{\ displaystyle V \ cap X} имеет неприводимые компоненты различных размеров, в зависимости от положения V, X {\ displaystyle V, X}{\ displaystyle V, X} , нормального конуса до V ∩ X {\ displaystyle V \ cap X}{\ displaystyle V \ cap X} имеет чистое измерение.

Примеры
  • Пусть D ↪ X {\ displaystyle D \ hookrightarrow X}{\ displaystyle D \ hookrightarrow X} будет эффективным делителем Картье. Тогда нормальный пучок к нему (или, что то же самое, нормальный конус к нему) равен
    N D / X = O D (D): = O X (D) | D {\ Displaystyle N_ {D / X} = {\ mathcal {O}} _ {D} (D): = {\ mathcal {O}} _ {X} (D) | _ {D}}{\ Displaystyle N_ {D / X} = {\ mathcal {O}} _ {D} (D): = {\ mathcal {O}} _ {X} (D) | _ {D}} .

Нерегулярное вложение

Рассмотрим нерегулярное вложение

X = Spec (C [x, y, z] (xz, yz)) → A 3 {\ displaystyle X = {\ text {Spec }} \ left ({\ frac {\ mathbb {C} [x, y, z]} {(xz, yz)}} \ right) \ to \ mathbb {A} ^ {3}}{\ displaystyle X = {\ text {Spec}} \ left ({\ frac {\ mathbb {C} [x, y, z]} {(xz, yz)}} \ right) \ to \ mathbb { A} ^ {3}}

тогда, мы можем вычислить нормальный конус, сначала наблюдая

I = (xz, yz) I 2 = (x 2 z 2, xyz 2, y 2 z 2) {\ displaystyle {\ begin {align} I = (xz, yz) \\ I ^ {2} = (x ^ {2} z ^ {2}, xyz ^ {2}, y ^ {2} z ^ {2}) \\\ конец {выровнено}}}{\ displaystyle {\ begin {align} I = (xz, yz) \\ I ^ {2} = (x ^ {2} z ^ {2}, xyz ^ {2}, y ^ {2} z ^ {2}) \\\ конец {выровнено}}}

Если мы сделаем вспомогательные переменные a = xz {\ displaystyle a = xz}{\ displaystyle a = xz} и b = yz {\ displaystyle b = yz}{\ displaystyle b = yz} , тогда заметим, что

I 2 = (a 2, ab, b 2) {\ displaystyle I ^ {2} = (a ^ {2}, ab, b ^ {2})}{\ displaystyle I ^ {2} = (a ^ {2}, ab, b ^ {2})}

с соотношением

a 2 b 2 - ab = 0. {\ displaystyle a ^ {2} b ^ {2} -ab = 0.}{\ displaystyle a ^ {2} b ^ {2} -ab = 0.}

Мы можем использовать это для представления обычного конуса:

CXA 3 = Spec Икс (OX [a, b] (a 2 b 2 - ab)) {\ displaystyle C_ {X} \ mathbb {A} ^ {3} = {\ text {Spec}} _ {X} \ left ({\ frac {{\ mathcal {O}} _ {X} [a, b]} {(a ^ {2} b ^ {2} -ab)}} \ right)}{\ displaystyle C_ {X} \ mathbb {A} ^ {3} = {\ text {Spec} } _ {X} \ left ({\ frac {{\ mathcal {O}} _ {X} [a, b]} {(a ^ {2} b ^ {2} -ab)}} \ right)}
Деформация к нормальному конусу

Предположим, что i: X → Y - вложение. Это может быть преобразовано в вложение X в нормальный конус C X Y в следующем смысле: существует семейство вложений, параметризованное элементом t проективной или аффинной прямой, такое, что если t = 0 вложение - это вложение в нормальный конус, а для других t оно изоморфно данному вложению i. (См. Конструкцию ниже.)

Одно из применений этого - определение продуктов пересечения в кольце Чоу. Предположим, что X и V - замкнутые подсхемы Y с пересечением W, и мы хотим определить произведение пересечений X и V в кольце Чжоу Y. Деформация нормального конуса в этом случае означает, что мы заменяем вложения X и W в Y и V их нормальными конусами C Y (X) и C W (V), так что мы хотим найти произведение X и C W V в C X Y. Это может быть намного проще: например, если X является регулярно вложенным в Y, то его нормальный конус является векторным расслоением, поэтому мы сводимся к проблеме поиска произведения пересечений подсхемы C W V векторного расслоения C X Y с нулевым сечением X. Однако это произведение пересечений просто задается применением изоморфизма Гизина к C W V.

Конкретно, деформация нормального конуса может быть построена с помощью раздува. Точно, пусть

π: M → Y × P 1 {\ displaystyle \ pi: M \ to Y \ times \ mathbb {P} ^ {1}}{\ displaystyle \ pi: M \ to Y \ times \ mathbb {P} ^ {1}}

будет раздутием Y × P 1 {\ displaystyle Y \ times \ mathbb {P} ^ {1}}{\ displaystyle Y \ times \ mathbb {P} ^ {1}} вдоль X × 0 {\ displaystyle X \ times 0}{\ displaystyle X \ times 0} . Исключительный делитель равен CXY ¯ = P (CXY ⊕ 1) {\ displaystyle {\ overline {C_ {X} Y}} = \ mathbb {P} (C_ {X} Y \ oplus 1)}{\ displaystyle {\ overline {C_ {X} Y}} = \ mathbb {P} (C_ {X } Y \ oplus 1)} - проективное пополнение нормального конуса; используемые здесь обозначения см. в разделе cone # Properties. Нормальный конус CXY {\ displaystyle C_ {X} Y}{\ displaystyle C_ {X} Y} - это открытая подсхема CXY ¯ {\ displaystyle {\ overline {C_ {X} Y}}}{\ displaystyle {\ overline {C_ {X} Y} }} и X {\ displaystyle X}X внедряется как нулевое сечение в CXY {\ displaystyle C_ {X} Y}{\ displaystyle C_ {X} Y} .

Теперь мы отмечаем:

  1. Карта ρ: M → P 1 {\ displaystyle \ rho: M \ to \ mathbb {P} ^ {1}}{\ displaystyle \ rho: M \ to \ mathbb {P} ^ {1}} , π {\ displaystyle \ pi}\ pi , за которым следует проекция, является плоским.
  2. Есть индуцированное закрытое вложение
    i ~: X × P 1 ↪ M {\ displaystyle {\ widetilde {i}}: X \ times \ mathbb {P} ^ {1} \ hookrightarrow M}{\ displaystyle {\ widetilde {i}}: X \ times \ mathbb {P} ^ {1} \ крючок стрелка вправо M}
    , который является морфизмом над P 1 {\ displaystyle \ mathbb {P} ^ {1}}\ mathbb {P} ^ {1} .
  3. M тривиально от нуля; т.е. ρ - 1 (P 1 - 0) = Y × (P 1 - 0) {\ displaystyle \ rho ^ {- 1} (\ mathbb {P} ^ {1} -0) = Y \ times (\ mathbb {P} ^ {1} -0)}{\ displaystyle \ rho ^ {- 1 } (\ mathbb {P} ^ {1} -0) = Y \ times (\ mathbb {P} ^ {1} -0)} и i ~ {\ displaystyle {\ widetilde {i}}}{\ Displaystyle {\ widetilde {я} }} ограничивается тривиальным вложением
    Икс × (P 1 - 0) ↪ Y × (P 1 - 0) {\ Displaystyle X \ times (\ mathbb {P} ^ {1} -0) \ hookrightarrow Y \ times (\ mathbb {P} ^ { 1} -0)}{\ displaystyle X \ times (\ mathbb {P} ^ {1} -0) \ hookrightarrow Y \ times (\ mathbb {P} ^ {1} -0)} .
  4. ρ - 1 (0) {\ displaystyle \ rho ^ {- 1} (0)}{\ displaystyle \ rho ^ {- 1} (0) } , поскольку делителем является сумма
    CXY ¯ + Y ~ {\ displaystyle {\ overline {C_ {X} Y}} + {\ widetilde {Y}}}{\ displaystyle {\ overline {C_ {X} Y}} + {\ widetilde {Y}}}
    , где Y ~ {\ displaystyle {\ widetilde {Y}}}{\ displaystyle {\ widetilde {Y}}} представляет собой раздутие Y вдоль X и рассматривается как эффективный делитель Картье.
  5. В качестве делителей CXY ¯ {\ displaystyle {\ overline {C_ {X} Y}}}{\ displaystyle {\ overline {C_ {X} Y} }} и Y ~ {\ displaystyle {\ widetilde {Y}}}{\ displaystyle {\ widetilde {Y}}} пересекаются в P (C) {\ displaystyle \ mathbb {P} (C)}{\ displaystyle \ mathbb {P} (C)} , где P (C) {\ displaystyle \ mathbb {P} (C)}{\ displaystyle \ mathbb {P} (C)} находится на бесконечности в CXY ¯ {\ displaystyle {\ overline {C_ {X} Y}}}{\ displaystyle {\ overline {C_ {X} Y} }} .

Пункт 1.. чистая (проверить без кручения). В общем, для X ⊂ Y {\ displaystyle X \ subset Y}X \ subset Y мы имеем Bl V ⁡ X ⊂ Bl V ⁡ Y {\ displaystyle \ operatorname {Bl} _ {V } X \ subset \ operatorname {Bl} _ {V} Y}{\ displaystyle \ operatorname {Bl} _ {V} X \ subset \ имя оператора {Bl} _ {V} Y} . Поскольку X × 0 {\ displaystyle X \ times 0}{\ displaystyle X \ times 0} уже является эффективным делителем Картье на X × P 1 {\ displaystyle X \ times \ mathbb {P} ^ {1} }{\ displaystyle X \ times \ mathbb {P} ^ {1}} , получаем

X × P 1 = Bl X × 0 ⁡ X × P 1 ↪ M {\ displaystyle X \ times \ mathbb {P} ^ {1} = \ operatorname {Bl} _ {X \ times 0} X \ times \ mathbb {P} ^ {1} \ hookrightarrow M}{\ displaystyle X \ times \ mathbb {P} ^ {1} = \ operatorname {Bl} _ {X \ times 0} X \ times \ mathbb {P} ^ {1} \ hookrightarrow M} ,

, что дает i ~ {\ displaystyle {\ widetilde {i}}}{\ Displaystyle {\ widetilde {я} }} . Пункт 3. следует из того факта, что карта продувки π является изоморфизмом от центра X × 0 {\ displaystyle X \ times 0}{\ displaystyle X \ times 0} . Последние два элемента видны из явных локальных вычислений. ◻ {\ displaystyle \ square}\ square

Теперь последний элемент в предыдущем абзаце подразумевает, что изображение X × 0 {\ displaystyle X \ times 0}{\ displaystyle X \ times 0} в M действительно не пересекаются Y ~ {\ displaystyle {\ widetilde {Y}}}{\ displaystyle {\ widetilde {Y}}} . Таким образом, мы получаем деформацию i до вложения X нулевого сечения в нормальный конус.

Внутренний нормальный конус

Пусть X - стек Делиня – Мамфорда локально конечного типа над полем k. Если LX {\ displaystyle {\ textbf {L}} _ {X}}{\ displaystyle {\ textbf {L}} _ {X}} обозначает котангенс-комплекс X относительно k, тогда внутренняя нормальная связка От до X - это стек частных

NX: = h 1 / h 0 (LX, fppf ∨) {\ displaystyle {\ mathfrak {N}} _ {X}: = h ^ {1} / h ^ {0} ({\ textbf {L}} _ {X, {\ text {fppf}}} ^ {\ vee})}{\ displaystyle {\ mathfrak {N}} _ {X}: = h ^ { 1} / час ^ {0} ({\ textbf {L}} _ {X, {\ text {fppf}}} ^ {\ vee})}

который является стеком fppf LX ∨, 0 { \ displaystyle {\ textbf {L}} _ {X} ^ {\ vee, 0}}{\ displaystyle {\ textbf {L}} _ {X} ^ {\ vee, 0}} -торсоры на LX ∨, 1 {\ displaystyle {\ textbf {L}} _ {X} ^ {\ vee, 1}}{\ displaystyle {\ textbf {L}} _ {X} ^ {\ vee, 1}} . Более конкретно, предположим, что существует этальный морфизм U → X {\ displaystyle U \ to X}{\ displaystyle U \ to X} из аффинной k-схемы U конечного типа вместе с локально замкнутым погружением f: U → M {\ displaystyle f: U \ to M}{\ displaystyle f: U \ to M} в гладкую аффинную k-схему конечного типа M. Тогда можно показать

NX | U = [N U / M / f ∗ T M]. {\ displaystyle {\ mathfrak {N}} _ {X} | _ {U} = [N_ {U / M} / f ^ {*} T_ {M}].}{\ displaystyle {\ mathfrak {N}} _ {X} | _ {U} = [N_ {U / M} / f ^ {*} T_ {M}].}

Внутренний нормальный конус на X, обозначаемый как CX {\ displaystyle {\ mathfrak {C}} _ ​​{X}}{\ displaystyle {\ mathfrak {C}} _ ​​{X}} , затем определяется путем замены обычного пакета NU / M {\ displaystyle N_ {U / M}}{\ Displaystyle N_ {Е / М}} с нормальным конусом CU / M {\ displaystyle C_ {U / M}}{\ displaystyle C_ {U / M}} ; т.е.

C X | U = [C U / M / f ∗ T M]. {\ displaystyle {\ mathfrak {C}} _ ​​{X} | _ {U} = [C_ {U / M} / f ^ {*} T_ {M}].}{\ displaystyle {\ mathfrak {C}} _ ​​{X} | _ {U} = [C_ {U / M} / f ^ {*} T_ {M}].}

Пример : есть что X {\ displaystyle X}X является локальным полным пересечением тогда и только тогда, когда CX = NX {\ displaystyle {\ mathfrak {C}} _ ​​{X} = {\ mathfrak { N}} _ {X}}{\ displaystyle {\ mathfrak {C}} _ ​​{X} = {\ mathfrak {N}} _ {X}} . В частности, если X гладкий, то CX = NX = BTX {\ displaystyle {\ mathfrak {C}} _ ​​{X} = {\ mathfrak {N}} _ {X} = BT_ {X}}{\ displaystyle {\ mathfrak {C} } _ {X} = {\ mathfrak {N}} _ {X} = BT_ {X}} - это классифицирующий стек касательного пучка TX {\ displaystyle T_ {X}}{\ displaystyle T_ {X}} , который представляет собой схему коммутативной группы над X.

В более общем смысле, пусть X → Y {\ displaystyle X \ to Y}от X \ до Y является морфизмом типа Делиня-Мамфорда (DM-тип) стека Артина, который локально конечного типа. Тогда CX / Y ⊆ NX / Y {\ displaystyle {\ mathfrak {C}} _ ​​{X / Y} \ substeq {\ mathfrak {N}} _ {X / Y}}{\ displaystyle {\ mathfrak {C}} _ ​​{X / Y } \ substeq {\ mathfrak {N}} _ {X / Y}} - это характеризуется как замкнутый подстак, такой, что для любого этального отображения U → X {\ displaystyle U \ to X}{\ displaystyle U \ to X} , для которого U → X → Y {\ displaystyle U \ to X \ на Y}{\ dis playstyle U \ to X \ to Y} множители через некоторую гладкую карту M → Y {\ displaystyle M \ to Y}{\ displaystyle M \ to Y} (например, AY n → Y {\ displaystyle \ mathbb { A} _ {Y} ^ {n} \ to Y}{\ displaystyle \ mathbb {A} _ {Y} ^ {n} \ to Y} ), откат:

CX / Y | U = [C U / M / T M / Y | U]. {\ displaystyle {\ mathfrak {C}} _ ​​{X / Y} | _ {U} = [C_ {U / M} / T_ {M / Y} | _ {U}].}{\ displaystyle {\ mathfrak {C}} _ ​​{X / Y} | _ {U} = [C_ {U / M} / T_ {M / Y} | _ {U}].}
См. также
Примечания
Ссылки
Последняя правка сделана 2021-05-31 12:39:01
Содержание доступно по лицензии CC BY-SA 3.0 (если не указано иное).
Обратная связь: support@alphapedia.ru
Соглашение
О проекте