В алгебраической геометрии , то Chow группа ( по имени Вого-Liang Chow по Шеваллу ( 1958 )) о качестве алгебраического многообразия над любым полем являются алгебро-геометрическими аналогами гомологии в виде топологического пространства . Элементы группы Чоу образуются из подмногообразий (так называемых алгебраических циклов ) аналогично тому, как симплициальные или клеточные группы гомологий образуются из подкомплексов. Когда многообразие гладкое , группы Чжоу можно интерпретировать как группы когомологий (сравните двойственность Пуанкаре) и имеют умножение, называемое произведением пересечений . Группы Чоу несут богатую информацию об алгебраическом многообразии, и, соответственно, их трудно вычислить в целом.
Рациональная эквивалентность и группы Чоу [ править ]
Для чего следует, определить множество над полем , чтобы быть неотъемлемой схема из конечного типа над . Для любой схемы конечного типа над , в алгебраическом цикле на средства конечной линейной комбинации подмногообразие с целыми коэффициентами. (Здесь и далее подмногообразия понимаются быть закрыты , если не указано иное.) Для натурального числа , группы из n - мерных циклов (или - циклы , для краткости) на это свободная абелева группа на множестве -мерные подмногообразия .
Для различных размерности и любой рациональной функции на которое не тождественно равна нулю, то делитель из является -циклом
где сумма берется по всем мерным подмногообразиям из и целое число обозначает порядок обращения в нуль вместе . (Таким образом , отрицательно, если имеется полюс .) Определение порядка обращения в нуль требует некоторой осторожности в отношении сингулярности. [1]
Для схемы конечного типа над группой -циклов, рационально эквивалентной нулю, является подгруппа, порожденная циклами для всех -мерных подмногообразий в и всех ненулевых рациональных функций на . Группа Chow из - мерных циклов на это фактор - группа из подгруппы циклов рациональны эквивалентной нуль. Иногда пишут для класса подмногообразия в группе Чжоу, и если два подмногообразия и имеют , то и называются рационально эквивалентными .
Например, когда это многообразие размерности , чау группа является делитель группы классов из . Когда это сгладить , это изоморфна группе Пикара из линейных расслоений на .
Примеры рациональной эквивалентности [ править ]
Рациональная эквивалентность в проективном пространстве [ править ]
Рационально эквивалентные циклы, определяемые гиперповерхностями, легко построить на проективном пространстве, потому что все они могут быть построены как исчезающие множества одного и того же векторного расслоения. Например, имея два однородных многочлена степени , мы можем построить семейство гиперповерхностей, определяемых как множество исчезающих . Схематично это можно построить как
используя проекцию, мы можем видеть, что слой над точкой является проективной гиперповерхностью, определяемой формулой . Это может быть использовано, чтобы показать, что класс цикла каждой гиперповерхности степени рационально эквивалентен , поскольку может использоваться для установления рациональной эквивалентности. Обратите внимание на то, что геометрическое место равно и оно имеет множественность , которая является коэффициентом его класса цикла.
Рациональная эквивалентность циклов на кривой [ править ]
Если мы возьмем линейные расслоения гладкой проективной кривой , то исчезающие множества общего сечения обоих линейных расслоений определяют неэквивалентные циклические классы в . Это потому, что для гладких многообразий классы дивизоров и определяют неэквивалентные классы.
Ринг чау-чау [ править ]
Когда схема является гладкой над полем , группы Чоу образуют кольцо , а не только градуированную абелеву группу. А именно, когда сглаживается , определим как группу Чоу коразмерности - циклы на . (Когда - разновидность размерности , это просто означает, что .) Тогда группы образуют коммутативное градуированное кольцо с произведением:
Произведение возникает из пересекающихся алгебраических циклов. Например, если и являются гладкими подмногообразиями коразмерности и соответственно, и если и пересекаются трансверсально , то произведение в является суммой неприводимых компонент пересечения , которые все имеют коразмерность .
В более общем смысле, в различных случаях теория пересечений строит явный цикл, который представляет произведение в кольце Чоу. Например, если и являются подмножествами дополнительной размерности (что означает, что их размерности суммируются с размерностью ), пересечение которых имеет размерность нуль, то равно сумме точек пересечения с коэффициентами, называемыми числами пересечения . Для любых подмногообразий и гладкой схемы над , без предположения о размерности пересечения, теория пересечений Уильяма Фултона и Роберта Макферсона конструирует канонический элемент групп Чжоучье изображение в группах Чау является продуктом . [2]
Примеры [ править ]
Проективное пространство [ править ]
Кольцо Чжоу проективного пространства над любым полем - это кольцо
где - класс гиперплоскости (геометрическое место нулей единственной линейной функции). Кроме того, любое Подмногообразие из степени и коразмерности в проективном пространстве рационально эквивалентно . Из этого следует , что для любых двух подмногообразие и дополнительной размерность в и градусах , соответственно, их произведение в кольце Ch просто
где - класс a -рациональной точки в . Например, если и пересекаются поперечно, то это нулевой цикл степени . Если основное поле является алгебраически замкнутым , это означает , что есть в точности точки пересечения; это версия теоремы Безу , классический результат перечислительной геометрии .
Формула проективного расслоения [ править ]
Для данного векторного расслоения ранга над гладкой собственной схемой над полем кольцо Чжоу ассоциированного проективного расслоения может быть вычислено с помощью кольца Чжоу и классов Черна . Если положить и классы Черна группы , то существует изоморфизм колец
Поверхности Хирцебруха [ править ]
Например, кольцо Чоу поверхности Хирцебруха может быть легко вычислено с помощью формулы проективного расслоения. Напомним, что он построен как законченный . Тогда единственным нетривиальным классом Черна этого векторного расслоения является . Отсюда следует, что кольцо Чжоу изоморфно
Замечания [ править ]
Для других алгебраических многообразий группы Чжоу могут иметь более богатое поведение. Например, пусть будет эллиптической кривой над полем . Тогда группа нуль-циклов Чоу на вписывается в точную последовательность
Таким образом, группа Ей эллиптической кривой тесно связана с группой из - рациональных точек зрения . Когда это поле числа , называются группой Морделла-Вейль из , и некоторые из самых глубоких проблем в теории чисел являются попытками понять эту группу. Когда - комплексные числа, пример эллиптической кривой показывает, что группы Чжоу могут быть несчетными абелевыми группами.
Функциональность [ править ]
Для правильного морфизма схем существует прямой гомоморфизм для каждого целого числа . Например, для правильной схемы над , это дает гомоморфизм , который принимает замкнутую точку в своей степени над . (Замкнутая точка имеет форму для конечного расширения поля из , и его степени означает степень поля над .)
Для плоского морфизма схем над слоями размерности (возможно, пустыми) существует гомоморфизм .
Ключевым вычислительным инструментом для групп Чоу является следующая последовательность локализации . Для схемы над полем и замкнутой подсхемы в существует точная последовательность
где первый гомоморфизм - это прямой вызов, связанный с собственным морфизмом , а второй гомоморфизм - обратный вызов относительно плоского морфизма . [3] Последовательность локализации может быть расширена влево с помощью обобщения групп Чжоу, мотивных групп гомологии (Бореля – Мура) , также известных как высшие группы Чжоу . [4]
Для любого морфизма гладких схем над существует гомоморфизм обратного вызова , который на самом деле является гомоморфизмом колец .
Примеры плоских откатов [ править ]
Обратите внимание, что не-примеры можно построить с помощью увеличенных изображений; например, если мы возьмем раздутие начала координат в, то слой над началом координат изоморфен .
Разветвленные покрытия кривых [ править ]
Рассмотрим разветвленное накрытие кривых
Поскольку морфизм разветвляется всякий раз, когда мы получаем факторизацию
где один из . Это означает, что точки имеют кратности соответственно. Плоское поднятие точки затем
Плоское семейство разновидностей [ править ]
Рассмотрим плоское семейство разновидностей
и подмногообразие . Затем, используя декартов квадрат
мы видим, что образ является подмногообразием . Поэтому у нас есть
Циклические карты [ править ]
Существует несколько гомоморфизмов (известных как отображения циклов ) от групп Чоу к более вычислимым теориям.
Во-первых, для схемы X над комплексными числами существует гомоморфизм групп Чжоу в гомологии Бореля – Мура : [5]
Множитель 2 появляется потому, что i- мерное подмногообразие X имеет вещественную размерность 2 i . Когда X гладко по комплексным числам, это отображение цикла можно переписать, используя двойственность Пуанкаре как гомоморфизм
В этом случае ( X гладкое над C ) эти гомоморфизмы образуют кольцевой гомоморфизм из кольца Чжоу в кольцо когомологий. Интуитивно это происходит потому, что произведения как в кольце Чжоу, так и в кольце когомологий описывают пересечение циклов.
Для гладкого комплексного проективного многообразия отображение цикла от кольца Чоу до обычных когомологий учитывается с помощью более богатой теории - когомологий Делиня . [6] Это включает отображение Абеля – Якоби из циклов, гомологически эквивалентных нулю, в промежуточный якобиан . В экспоненциальных последовательностях показывают , что СН 1 ( Х ) отображает изоморфно Делинь когомологии, но это не выполняется для CH J ( X ) с J > 1.
Для схемы X над произвольным полем k существует аналогичное отображение цикла из групп Чжоу в этальные гомологии (Бореля – Мура) . Когда X гладко над k , этот гомоморфизм можно отождествить с гомоморфизмом колец из кольца Чжоу в этальные когомологии. [7]
Отношение к K-теории [ править ]
(Алгебраическое) векторное расслоение E на гладкой схеме X над полем имеет классы Черна c i ( E ) в CH i ( X ) с теми же формальными свойствами, что и в топологии. [8] Классы Черна устанавливают тесную связь между векторными расслоениями и группами Чжоу. А именно, пусть К 0 ( Х ) является группой Гротендика векторных расслоений на X . В рамках теоремы Гротендика-Римана-Роха , Гротендик показал , что характер Черна задает изоморфизм
Этот изоморфизм показывает важность рациональной эквивалентности по сравнению с любым другим адекватным отношением эквивалентности на алгебраических циклах.
Домыслы [ править ]
Некоторые из самых глубоких гипотез в алгебраической геометрии и теории чисел - это попытки понять группы Чжоу. Например:
- Из теоремы Морделла – Вейля следует, что группа классов дивизоров CH n -1 ( X ) конечно порождена для любого многообразия X размерности n над числовым полем. Остается открытым вопрос о том, конечно порождены все группы Чжоу для любого многообразия над числовым полем. Гипотеза Блоха - Като о значениях L-функцийпредсказывает, что эти группы конечно порождены. При этом ранг группы циклов по модулю гомологической эквивалентности, а также группы циклов, гомологически эквивалентных нулю, должен быть равен порядку обращения в нуль L-функции данного многообразия в некоторых целых точках. Конечность этих рангов будет также следовать из гипотезы Басса в алгебраической K-теории.
- Для гладкого комплексного многообразия проективного X , то гипотеза Ходжи предсказывает изображение ( тензорно с рациональным Q ) отображения цикла из групп Chow до сингулярных когомологий. Для гладкого проективного многообразия над конечно порожденным полем (например, конечным полем или числовым полем) гипотеза Тэйта предсказывает образ (с тензором Q l ) отображения цикла из групп Чжоу в l-адические когомологии .
- Для гладкого проективного многообразия X над любым полем гипотеза Блоха - Бейлинсона предсказывает фильтрацию на группах Чжоу X (тензора с рациональными числами) с сильными свойствами. [9] Гипотеза подразумевает плотное соединение между особой или этальной когомологий X и группами Чжоу X .
- Например, пусть X - гладкая комплексная проективная поверхность. Группа Чжоу нулевых циклов на X отображается на целые числа гомоморфизмом степени; пусть K - ядро. Если геометрический род h 0 ( X , Ω 2 ) не равен нулю, Мамфорд показал, что K «бесконечномерно» (не образ любого конечномерного семейства нулевых циклов на X ). [10] Гипотеза Блоха – Бейлинсона влечет удовлетворительную обратную гипотезу Блоха о нулевых циклах : для гладкой комплексной проективной поверхности X с геометрическим родом нульK должен быть конечномерным; точнее, он должен отобразить изоморфно к группе комплексных точек многообразия Альбанеза из X . [11]
Варианты [ править ]
Бивариантная теория [ править ]
Фултон и Макферсон расширили кольцо Чоу до сингулярных многообразий, определив « операционное кольцо Чжоу » и, в более общем смысле, бивариантную теорию, связанную с любым морфизмом схем. [12] Бивариантная теория - это пара ковариантных и контравариантных функторов, которые сопоставляют отображению группу и кольцо соответственно. Он обобщает теорию когомологий , которая является контравариантным функтором, который ставит в соответствие пространству кольцо, а именно кольцо когомологий . Название «бивариантный» относится к тому факту, что теория содержит как ковариантные, так и контравариантные функторы. [13]
В некотором смысле это наиболее элементарное расширение кольца Чжоу на особые многообразия; другие теории, такие как мотивационные когомологии, отображают операциональное кольцо Чоу. [14]
Другие варианты [ править ]
Арифметические группы Чоу - это объединение групп Чжоу многообразий над Q вместе с компонентом, кодирующим теоретико-Аракеловскую информацию, то есть дифференциальные формы на ассоциированном комплексном многообразии.
Теория групп Чжоу схем конечного типа над полем легко распространяется на теорию алгебраических пространств . Ключевым преимуществом этого расширения является то, что в последней категории легче формировать факторные, и поэтому более естественно рассматривать эквивариантные группы Чжоу алгебраических пространств. Гораздо более серьезным расширением является расширение группы Чоу стека , которое было построено только в некотором частном случае и которое необходимо, в частности, для понимания виртуального фундаментального класса .
История [ править ]
Рациональная эквивалентность дивизоров (известная как линейная эквивалентность ) изучалась в различных формах в течение XIX века, что привело к идеальной группе классов в теории чисел и якобиевому многообразию в теории алгебраических кривых. Для циклов высшей коразмерности рациональная эквивалентность была введена Франческо Севери в 1930-х годах. В 1956 году Вей-Лян Чоу дал убедительное доказательство того, что произведение пересечений правильно определено на циклах по модулю рациональной эквивалентности для гладкого квазипроективного многообразия, используя лемму Чоу о движении . Начиная с 1970-х годов Фултон и Макферсондали текущую стандартную основу для групп Чау, работая с единичными разновидностями везде, где это возможно. В их теории произведение пересечений для гладких многообразий строится путем деформации к нормальному конусу . [15]
См. Также [ править ]
- Теория пересечения
- Теорема Гротендика – Римана – Роха.
- Гипотеза Ходжа
- Мотив (алгебраическая геометрия)
Ссылки [ править ]
Цитаты [ править ]
- ^ Фултон. Теория пересечений, раздел 1.2 и Приложение A.3.
- ^ Фултон, Теория пересечений, раздел 8.1.
- ^ Фултон, Теория пересечений, предложение 1.8.
- ^ Блох, Алгебраические циклы и высшие K-группы; Воеводский, Триангулированные категории мотивов над полем, раздел 2.2 и предложение 4.2.9.
- ^ Фултон, Теория пересечения, раздел 19.1
- ^ Вуазен, Теория Ходжа и комплексная алгебраическая геометрия, т. 1, раздел 12.3.3; v. 2, теорема 9.24.
- ^ Делинь, Cohomologie Этальные (SGA 4 1/2), Expose 4.
- ^ Фултон, Теория пересечений, раздел 3.2 и пример 8.3.3.
- ^ Вуазен, Теория Ходжа и комплексная алгебраическая геометрия, т. 2, гипотеза 11.21.
- ^ Вуазен, Теория Ходжа и комплексная алгебраическая геометрия, т. 2, теорема 10.1.
- ^ Вуазен, Теория Ходжа и комплексная алгебраическая геометрия, т. 2, гл. 11.
- ^ Фултон, Теория пересечения, Глава 17.
- ^ Фултон, Уильям; Макферсон, Роберт (1981). Категориальная основа исследования особых пространств . Американское математическое общество . ISBN 9780821822432.
- ^ Б. Тотаро, группы Чоу, когомологии Чжоу и линейные многообразия
- ^ Фултон, Теория пересечения, главы 5, 6, 8.
Вступительный [ править ]
- Эйзенбуд, Дэвид; Харрис, Джо, 3264 и все такое: второй курс алгебраической геометрии
Расширенный [ править ]
- Блох, Спенсер (1986), "циклов Алгебраические и выше К -теория", Прогресс в области математики , 61 (3): 267-304, DOI : 10,1016 / 0001-8708 (86) 90081-2 , ISSN 0001-8708 , MR 0852815
- Claude, Chevalley (1958), "Les classes d'équivalence rationnelle, I" , Anneaux de Chow et applications , Séminaire Claude Chevalley, 3
- Claude, Chevalley (1958), "Les classes d'équivalence rationnelle, II" , Anneaux de Chow et applications , Séminaire Claude Chevalley, 3
- Chow, Вэй Лян (1956), "О классах эквивалентности циклов в алгебраическом многообразии", Анналы математики , 64 : 450-479, DOI : 10,2307 / 1969596 , ISSN 0003-486X , МР 0082173
- Делинь, Пьер (1977), Cohomologie Etale (SGA 4 1/2) , Springer-Verlag , ISBN 978-3-540-08066-4, MR 0463174
- Фултон, Уильям (1998), Теория пересечения , Берлин, Нью-Йорк: Springer-Verlag , ISBN 978-0-387-98549-7, MR 1644323
- Севери-, Франческо (1932), "La Canonica серия E La Teoria делле серия principali - ди - ди - GRUPPI Punti сопр Una Superficie algebrica", Commentarii Mathematici Helvetici , 4 : 268-326, DOI : 10.1007 / bf01202721 , СУЛ 58.1229.01
- Воеводский, Владимир (2000), "Триангулированные категории мотивов над полем", Циклы, передачи и теории мотивационных гомологий , Princeton University Press , стр. 188–238, ISBN 9781400837120, MR 1764202
- Вуазен, Клэр (2002), Теория Ходжа и комплексная алгебраическая геометрия (2 тома) , Cambridge University Press , ISBN 978-0-521-71801-1, MR 1997577