Chow grupa

W geometrii algebraicznej grupy Chow (nazwane na cześć Wei-Liang Chow przez Claude'a Chevalleya ( 1958 )) o rozmaitości algebraicznej w dowolnym polu są algebraiczno-geometrycznymi analogami homologii przestrzeni topologicznej . Elementy grupy Chow są tworzone z podrozmaitości (tak zwanych cykli algebraicznych ) w podobny sposób, jak grupy homologii uproszczonej lub komórkowej są tworzone z podkompleksów. Gdy rozmaitość jest gładka , grupy Chow można interpretować jako grupy kohomologiczne (porównaj dualność Poincarégo ) i mają mnożenie zwane iloczynem przecięcia . Grupy Chow niosą bogate informacje o rozmaitości algebraicznej i ogólnie są odpowiednio trudne do obliczenia.

Równoważność racjonalna i grupy Chow

W dalszej części zdefiniuj rozmaitość na polu, aby była integralnym schematem typu skończonego na . Dla typu , algebraiczny na oznacza skończoną liniową kombinację podrozmaitości ze poniżej rozumie się, że podrozmaitości są zamknięte w o ile nie zaznaczono inaczej). Dla liczby naturalnej grupa z (lub skrócie cykli ) na jest swobodną grupą abelową zbiorze - pododmiany wymiarowe .

Dla rozmaitości i dowolnej funkcji wymiernej W nie jest zero, fa { displaystyle to

gdzie suma obejmuje wszystkie podrozmaitości W liczbę całkowitą oznacza kolejność znikania wzdłuż . (Tak więc ma wzdłuż ) Definicja rzędu zniknięcia wymaga pewnej troski o .

schematu typu skończonego na cykli równoważnych zeru podgrupą i przez cykle dla wszystkich podrozmaitości z i wszystkie niezerowe funkcje wymierne na . Grupa Chow cykli na { \ ilorazową przez podgrupę cykli racjonalnie równoważnych zeru. Czasami pisze się dla klasy pododmiany grupie Chow, a jeśli dwie pododmiany mają \ [ W , a następnie mówi się, że są racjonalnie równoważne

gdy rozmaitością wymiaru grupa Chow dzielnika X grupa X {\ . Kiedy jest gładki (lub bardziej ogólnie, lokalnie normalny schemat Noetherowski), jest to izomorficzne z grupą linii Picarda na X .

Przykłady racjonalnej równoważności

Racjonalna równoważność w przestrzeni rzutowej

Racjonalnie równoważne cykle zdefiniowane przez hiperpowierzchnie są łatwe do skonstruowania w przestrzeni rzutowej, ponieważ wszystkie mogą być skonstruowane jako znikające loci tej samej wiązki wektorów. Na przykład, biorąc pod uwagę dwa jednorodne wielomiany stopnia więc , możemy skonstruować rodzinę hiperpowierzchni zdefiniowanych jako znikające miejsce s . Schematycznie można to skonstruować jako

projekcji możemy to hiperpowierzchnia rzutowa zdefiniowana przez . Można to wykorzystać do pokazania, że ​​klasa cyklu każdej hiperpowierzchni stopnia równoważna ponieważ równoważności \ \ mathbb , który jest współczynnikiem jego klasy cyklu.

Wymierna równoważność cykli na krzywej

Jeśli weźmiemy dwie różne wiązki linii gładkiej krzywej rzutowej , a następnie zanik loci ogólnej sekcji obu wiązek linii definiuje nierównoważne klasy cykli w . . Dzieje się tak, ponieważ dla gładkich odmian, więc klasy dzielników i zdefiniuj klasy nierównoważne.

Pierścień Chow

Kiedy schemat jest gładki polu , grupy Chow tworzą pierścień , grupę abelową , gdy gładki zdefiniuj grupę ja cykli na . (Kiedy to odmiana wymiaru oznacza to po prostu, że .) Następnie grupy tworzą przemienny stopniowany pierścień z produktem:

Produkt powstaje z przecinających się cykli algebraicznych. Na przykład jeśli i są gładkimi podrozmaitościami odpowiednio codimension jeśli Y i przecinają się poprzecznie a następnie produkt w do jest sumą nieredukowalnych składników przecięcia , których wszystkie mają codimension .

, w różnych przypadkach teoria przecięć wyraźny cykl, który reprezentuje w Na przykład, jeśli i są oznacza, że ​​ich wymiary sumują się do wymiaru , jest równa sumie punktów przecięcia ze współczynnikami . Dla dowolnych podrozmaitości { schematu ponad , bez co do wymiaru skrzyżowania, William Fulton i MacPherson teoria przecięć konstruuje kanoniczny element grup Chow których obraz w grupach Chow iloczynem .

Przykłady

Przestrzeń rzutowa

Pierścień Chow przestrzeni rzutowej nad dowolnym polem pierścieniem

gdzie jest klasą zerowe pojedynczej funkcji liniowej). Ponadto każda podrozmaitość i współwymiaru w przestrzeni rzutowej jest racjonalnie równoważna z displaystyle dH a . Wynika z tego, że dla dowolnych dwóch podrozmaitości { o uzupełniającym się wymiarze w i za , , odpowiednio, ich produkt w pierścieniu Chow jest po prostu

gdzie klasą punktu -racjonalnego w } Na przykład, jeśli i przecinają się poprzecznie, wynika z tego, że jest zerowym cyklem stopnia . Jeśli pole podstawowe algebraicznie domknięte oznacza to, że istnieją ; jest to wersja twierdzenia Bézouta , klasycznego wyniku geometrii wyliczeniowej .

Formuła wiązki projekcyjnej

Biorąc pod uwagę wiązkę wektorów rangi gładkim schematem nad polem, pierścień Chow wiązki rzutowej można obliczyć za pomocą pierścienia Chow z klas Cherna z . do i Cherna z to istnieje izomorfizm pierścieni

Powierzchnie Hirzebrucha

Na przykład pierścień Chow na powierzchni Hirzebrucha można łatwo obliczyć za pomocą wzoru na wiązkę rzutową. Przypomnijmy, że jest skonstruowany jako nad . Wtedy jedyną nietrywialną klasą Chern tego pakietu wektorów jest . Oznacza to, że pierścień Chow jest izomorficzny

Uwagi

W przypadku innych odmian algebraicznych grupy Chow mogą mieć bogatsze zachowanie. przykład będzie eliptyczną nad polem Wtedy grupa Chow zerowych cykli na pasuje do dokładnej sekwencji

Tak więc grupa eliptycznej z grupą wymiernych } Kiedy jest polem liczbowym nazywa się to grupą – Weila problemów w teorii liczb to próby k { zrozumieć tę grupę. Gdy , przykład krzywej eliptycznej pokazuje, że grupy Chow mogą być grupami abelowymi.

Funkcjonalność

Dla morfizmu ponad istnieje homomorfizm dla każdej liczby całkowitej . Na przykład dla prawidłowego schematu nad daje to homomorfizm , który przyjmuje punkt zamknięty w stopniu ponad . (Punkt zamknięty w postać dla skończonego pola rozszerzeń \ , oznacza stopień pola nad .)

Dla płaskiego morfizmu schematów nad o wymiarze (prawdopodobnie pustym), istnieje homomorfizm fa .

Kluczowym narzędziem obliczeniowym dla grup Chow jest sekwencja lokalizacji , jak następuje. Dla schematu polem i zamkniętym podschematem X { istnieje dokładna sekwencja

gdzie pierwszy homomorfizm jest wypychaniem do przodu związanym z właściwym morfizmem a płaskiego Sekwencję lokalizacji można rozszerzyć w lewo, stosując uogólnienie grup Chow, motywicznych grup homologii (Borel-Moore), znanych również jako wyższe grupy Chow .

Dla każdego morfizmu schematów nad istnieje homomorfizm wycofania pierścienia .

Przykłady płaskich pullbacków

Zauważ, że nie-przykłady można konstruować za pomocą powiększeń; na przykład, jeśli weźmiemy powiększenie pochodzenia w wtedy włókno nad początkiem jest izomorficzne z .

Rozgałęzione pokrycia krzywych

Rozważ rozgałęzione pokrycie krzywych

Ponieważ morfizm rozgałęzia się, ilekroć otrzymujemy rozkład na czynniki

gdzie mi ja . Oznacza to, że punkty mają krotności odpowiednio . cofnięcie punktu wtedy

Płaska rodzina odmian

Rozważmy płaską rodzinę odmian

i pododmiana . Następnie za pomocą kwadratu kartezjańskiego

widzimy, że obraz jest pododmianą . Dlatego mamy

Mapy cykliczne

Istnieje kilka homomorfizmów (znanych jako mapy cykli ) od grup Chow do bardziej obliczeniowych teorii.

Po pierwsze, dla schematu X na liczbach zespolonych istnieje homomorfizm od grup Chow do homologii Borela-Moore'a :

Współczynnik 2 pojawia się, ponieważ i -wymiarowa podrozmaitość X ma wymiar rzeczywisty 2 i . Kiedy X jest gładkie na liczbach zespolonych, tę mapę cyklu można przepisać, używając dualności Poincarégo jako homomorfizmu

W tym przypadku ( X gładki nad C ), te homomorfizmy tworzą homomorfizm pierścienia od pierścienia Chow do pierścienia kohomologii. Intuicyjnie dzieje się tak, ponieważ produkty zarówno w pierścieniu Chow, jak i pierścieniu kohomologii opisują przecięcie cykli.

Dla gładkiej złożonej różnorodności rzutowej , mapa cyklu od pierścienia Chow do zwykłej kohomologii uwzględnia bogatszą teorię, kohomologię Deligne'a . Obejmuje to mapę Abela-Jacobiego od cykli homologicznie równoważnych zero do pośredniego Jakobianu . Sekwencja wykładnicza pokazuje, że CH 1 ( X ) odwzorowuje izomorficznie kohomologię Deligne'a, ale to zawodzi dla CH j ( X ) z j > 1.

Dla schematu X na dowolnym polu k istnieje analogiczna mapa cyklu od grup Chow do homologii (Borel-Moore) etale . Gdy X jest gładki nad k , ten homomorfizm można utożsamiać z homomorfizmem pierścienia od kohomologii pierścienia Chow do kohomologii etale.

Związek z teorią K

0 (Algebraiczna) wiązka wektorów E na gładkim schemacie X nad ciałem ma klasy Cherna ci ( E ) w CH i ( X ), z takimi samymi właściwościami formalnymi jak w topologii . Klasy Cherna zapewniają ścisły związek między wiązkami wektorowymi a grupami Chow. Mianowicie, niech K ( X ) będzie grupą wiązek wektorowych Grothendiecka na X . W ramach twierdzenia Grothendiecka – Riemanna – Rocha Grothendieck wykazał, że postać Cherna daje izomorfizm

Ten izomorfizm pokazuje znaczenie racjonalnej równoważności w porównaniu z jakąkolwiek inną odpowiednią relacją równoważności w cyklach algebraicznych.

przypuszczenia

Niektóre z najgłębszych przypuszczeń w geometrii algebraicznej i teorii liczb to próby zrozumienia grup Chow. Na przykład:

  • Mordella -Weila implikuje, że grupa klas dzielników CH n -1 ( X ) jest generowana w sposób skończony dla dowolnej odmiany X wymiaru n na polu liczbowym. Otwartym problemem jest to, czy wszystkie grupy Chow są generowane w sposób skończony dla każdej odmiany w polu liczbowym. Blocha – Kato dotycząca wartości funkcji L przewiduje , że grupy te są generowane w sposób skończony. Co więcej, rząd grupy cykli modulo równoważności homologicznej, a także grupy cykli homologicznie równoważnej zero, powinien być równy rzędowi zanikania funkcji L danej rozmaitości w pewnych punktach całkowitych. Skończoność tych szeregów wynikałaby również z hipotezy Bassa w algebraicznej K-teorii.
  • Dla gładkiej złożonej rozmaitości rzutowej X , hipoteza Hodge'a przewiduje obraz ( sprężony z wymiernymi Q ) mapy cyklu od grup Chow do pojedynczej kohomologii. Dla płynnej rozmaitości rzutowej na skończenie generowanym polu (takim jak pole skończone lub pole liczbowe), hipoteza Tate'a przewiduje obraz (sprężony z Q l ) mapy cykli od grup Chow do kohomologii l-adycznej .
  • Dla gładkiej rozmaitości rzutowej X na dowolnym polu hipoteza Blocha - Beilinsona przewiduje filtrację na grupach Chow X (sprężonych wymiernymi) o silnych właściwościach. Przypuszczenie to sugerowałoby ścisły związek między pojedynczą lub etale kohomologią X i grupami Chow X.
0 Na przykład niech X będzie gładką złożoną powierzchnią rzutową. Grupa Chow cykli zerowych na X odwzorowuje liczby całkowite według homomorfizmu stopnia; niech K będzie jądrem. Jeśli rodzaj geometryczny h ( X , Ω 2 ) nie jest równy zeru, Mumford wykazał, że K jest „nieskończenie wymiarowy” (nie jest obrazem jakiejkolwiek skończenie wymiarowej rodziny cykli zerowych na X ). Hipoteza Blocha-Beilisona implikowałaby satysfakcjonującą odwrotność, hipoteza Blocha o cyklach zerowych : dla gładkiej złożonej powierzchni rzutowej X o geometrycznym rodzaju zero K powinno być skończone wymiarowo; dokładniej, powinien mapować izomorficznie do grupy punktów zespolonych albańskiej odmiany X .

Warianty

Teoria biwariantna

Fulton i MacPherson rozszerzyli pierścień Chow na pojedyncze odmiany, definiując „ operacyjny pierścień Chow ” i bardziej ogólnie teorię dwuwariantną związaną z dowolnym morfizmem schematów. Teoria biwariantna to para kowariantnych i kontrawariantnych funktorów , które przypisują mapie odpowiednio grupę i pierścień . Uogólnia teorię kohomologii , która jest funktorem kontrawariantnym przypisującym przestrzeni pierścień, czyli pierścień kohomologii . Nazwa „biwariantna” odnosi się do faktu, że teoria zawiera funktory kowariantne i kontrawariantne.

Jest to w pewnym sensie najbardziej elementarne rozszerzenie pierścienia Chow na pojedyncze odmiany; inne teorie, takie jak kohomologii motywicznej z operacyjnym pierścieniem Chow.

Inne warianty

Arytmetyczne grupy Chow są połączeniem grup Chow odmian nad Q wraz ze składnikiem kodującym informacje teoretyczne Arakelowa , to znaczy formy różniczkowe na powiązanej rozmaitości zespolonej.

Teorię grup Chow schematów typu skończonego na polu można łatwo rozszerzyć na teorię przestrzeni algebraicznych . Kluczową zaletą tego rozszerzenia jest to, że łatwiej jest tworzyć ilorazy w tej drugiej kategorii, a zatem bardziej naturalne jest rozważenie ekwiwariantnych grup Chow przestrzeni algebraicznych. O wiele potężniejszym rozszerzeniem jest grupa stosu Chow , która została skonstruowana tylko w jakimś szczególnym przypadku i która jest potrzebna w szczególności do zrozumienia wirtualnej klasy podstawowej .

Historia

Racjonalna równoważność dzielników (znana jako równoważność liniowa ) była badana w różnych formach w XIX wieku, co doprowadziło do powstania idealnej grupy klasowej w teorii liczb i odmiany Jakobianu w teorii krzywych algebraicznych. W przypadku cykli o wyższym kowymiarze racjonalna równoważność została wprowadzona przez Francesco Severi w latach trzydziestych XX wieku. W 1956 roku Wei-Liang Chow przedstawił wpływowy dowód, że iloczyn przecięcia jest dobrze zdefiniowany na podstawie cykli modulo racjonalnej równoważności dla gładkiej quasi-rzutowej rozmaitości, używając ruchomego lematu Chowa . Począwszy od lat 70. Fulton i MacPherson stworzyli obecne standardowe podstawy dla grup Chow, pracując z pojedynczymi odmianami, gdy tylko było to możliwe. W ich teorii iloczyn przecięcia dla gładkich odmian jest konstruowany przez odkształcenie do normalnego stożka .

Zobacz też

Cytaty

  1. Bibliografia _ Teoria skrzyżowań, rozdział 1.2 i dodatek A.3.
  2. ^ Projekt Stosy, https://stacks.math.columbia.edu/tag/0BE9
  3. ^ Fulton, Teoria skrzyżowań, sekcja 8.1.
  4. ^ Fulton, Teoria przecięcia, Propozycja 1.8.
  5. ^ Bloch, cykle algebraiczne i wyższe grupy K; Voevodsky, Triangulowane kategorie motywów na polu, sekcja 2.2 i Propozycja 4.2.9.
  6. ^ Fulton, Teoria skrzyżowań, rozdział 19.1
  7. ^ Voisin, Hodge Theory and Complex Algebraic Geometry, t. 1, sekcja 12.3.3; w. 2, Twierdzenie 9.24.
  8. ^ Deligne, Cohomologie Etale (SGA 4 1/2), Expose 4.
  9. ^ Fulton, Teoria przecięcia, sekcja 3.2 i przykład 8.3.3.
  10. ^ Voisin, Hodge Theory and Complex Algebraic Geometry, t. 2, Conjecture 11.21.
  11. ^ Voisin, teoria Hodge'a i złożona geometria algebraiczna, t. 2, twierdzenie 10.1.
  12. ^ Voisin, teoria Hodge'a i złożona geometria algebraiczna, t. 2, rozdz. 11.
  13. ^ Fulton, Teoria skrzyżowań, rozdział 17.
  14. ^   Fulton, William; MacPherson, Robert (1981). Ramy kategoryczne do badania przestrzeni osobliwych . Amerykańskie Towarzystwo Matematyczne . ISBN 9780821822432 .
  15. ^ B. Totaro, grupy Chow, kohomologia Chow i odmiany liniowe
  16. ^ Fulton, Teoria skrzyżowań, rozdziały 5, 6, 8.

Wprowadzający

  • Eisenbud, Dawid; Harris, Joe, 3264 i wszystko to: drugi kurs geometrii algebraicznej

Zaawansowany