Tożsamości Kählera

W złożonej geometrii tożsamości Kählera są zbiorem tożsamości między operatorami na rozmaitości Kählera , odnoszącymi się do operatorów Dolbeaulta i ich sprzężeń , operatorów kontrakcji i klina postaci Kählera oraz Laplacianów metryki Kählera. Tożsamości Kählera łączą się z wynikami teorii Hodge'a , tworząc szereg relacji dotyczących kohomologii de Rhama i Dolbeaulta zwartych rozmaitości Kählera, takich jak Twierdzenie Lefschetza o hiperpłaszczyznach , twarde twierdzenie Lefschetza , dwuliniowe relacje Hodge'a-Riemanna i twierdzenie o indeksie Hodge'a . Są one również, ponownie połączone z teorią Hodge'a, ważne , Kählera, takich jak -lemma nierówności Nakano i Kodaira . znikające twierdzenie .

Historia

Tożsamości Kählera zostały po raz pierwszy udowodnione przez WVD Hodge'a , który pojawił się w jego książce o całkach harmonicznych w 1941 roku. Współczesny zapis został wprowadzony przez André Weila w pierwszym podręczniku geometrii Kählera, Introduction à L'Étude des Variétés Kähleriennes.

Operatorzy

Rozmaitość Kählera dopuszcza dużą liczbę operatorów w swojej algebrze złożonych form różniczkowych

zbudowany z gładkiej struktury ( S ), złożonej struktury ( do ) i struktury Riemanna ( R ) z . Konstrukcja tych operatorów jest standardem w literaturze dotyczącej złożonej geometrii różniczkowej. Poniżej pogrubione litery w nawiasach wskazują, które struktury są potrzebne do zdefiniowania operatora.

Operatory różniczkowe

Następujące operatory są operatorami różniczkowymi i wynikają z gładkiej i złożonej struktury :

  • , pochodna zewnętrzna . ( S )
  • , operator Dolbeaulta . ( C )
  • , operator Dolbeaulta ( } ( C )

zewnętrzną wzorem Charakterystyczna właściwość pochodnej zewnętrznej, która implikuje i .

Niektóre źródła wykorzystują następujący operator do sformułowania tożsamości Kählera.

  • . ( C )

ponieważ tożsamości Kählera dla wywnioskować z bardziej zwięźle sformułowanych tożsamości przez porównywanie dwustopni. Jest to również przydatne dla właściwości, że . Można to zdefiniować w kategoriach złożonej struktury pomocą

Operatory tensoryczne

Następujące operatory mają naturę tensoryczną , to znaczy są operatorami, które zależą tylko od wartości zespolonej postaci różniczkowej w punkcie. W szczególności każdy z nich można zdefiniować jako operatory między przestrzeniami wektorowymi form w każdym punkcie indywidualnie .

  • , złożony operator koniugatu. ( C )
  • , operator Lefschetza zdefiniowany przez formą Kählera. ( CR )
  • , operator gwiazdy Hodge'a . ( R )

Bezpośredni rozkład sumy zespolonych form różniczkowych na formy dwustopniowe (p, q) przejawia szereg operatorów projekcji.

  • } rzut na część stopnia k. ( S )
  • , rzut na część dwustopniową (p,q). ( C )
  • , znany jako operator zliczania . ( S )
  • , operator struktury zespolonej w zespolonej przestrzeni wektorowej . ( C )

Zauważ, że ostatni operator jest rozszerzeniem prawie złożonej struktury rozmaitości Kählera na złożone formy różniczkowe wyższego stopnia, gdzie przypomina się, że dla za - forma i dla -forma, więc działa z czynnikiem na za -formularz.

Dodatki

Metryka Riemanna na jak również jej naturalna orientacja wynikająca ze złożonej struktury, mogą być użyte do zdefiniowania sprzężeń powyższych operatorów różniczkowych i tensorycznych. Te sprzężenia można zdefiniować albo przez całkowanie przez części , albo przez jawne formuły użyciu operatora gwiazdy .

Aby zdefiniować sprzężenia przez integrację, zauważ, że metryka Riemanna na Ω p , zgodnie ze wzorem

gdzie zewnętrznych kostycznej przestrzeni . Korzystając z tego - iloczynu wewnętrznego, formalne spójniki dowolnego z powyższych operatorów (oznaczone przez ) można zdefiniować za pomocą wzoru
zwarta, wewnętrzny ma przynajmniej jedna z form różniczkowych zwarta .

W szczególności otrzymuje się następujące formalne operatory sprzężone powyższych operatorów różniczkowych i tensorycznych. Uwzględniono wyraźne wzory na te sprzężenia w kategoriach operatora gwiazdy Hodge'a .

  • wyraźnie podane przez . ( SR )
  • ∂ . ( CR )
  • przez . ( CR )
  • wyraźnie podane przez . ( CR )
  • wyraźnie podane przez . ( CR )

Ostatni operator, sprzężenie operatora Lefschetza, jest znany jako operator kontrakcji z formą Kählera i jest powszechnie oznaczany przez .

Laplacianie

Z operatorów i ich formalnych sprzężeń zbudowano szereg operatorów Laplace'a odpowiadających i :

  • de Rhama . ( SR )
  • . ( CR )
  • . ( CR )

Każdy z powyższych Laplace'ów jest operatorem samosprzężonym .

Operatory rzeczywiste i złożone

Nawet jeśli złożona struktura ( do ) jest niezbędna do zdefiniowania powyższych operatorów, można je jednak zastosować do rzeczywistych form różniczkowych . Gdy wynikowa postać ma również rzeczywiste współczynniki, mówi się, że operator jest operatorem rzeczywistym . Można to dalej scharakteryzować na dwa : jeśli złożony koniugat operatora jest sam lub jeśli operator dojeżdża do pracy z prawie złożoną strukturą działającą na złożone formy różniczkowe Skład dwóch rzeczywistych operatorów jest prawdziwy.

Złożony koniugat powyższych operatorów jest następujący:

  • i .
  • i i podobnie dla i ∂
  • \ .
  • .
  • .
  • i .
  • .
  • .
  • .

Zatem Delta _ operatorzy. W szczególności, jeśli którykolwiek z tych operatorów jest oznaczony przez , komutator _

Tożsamości

Tożsamości Kählera to lista relacji komutatorów między powyższymi operatorami. Wyraźnie oznaczamy przez operatora w uzyskany poprzez złożenie powyższych operatorów w różnym stopniu.

Tożsamości Kählera są zasadniczo tożsamościami lokalnymi na rozmaitości Kählera i zachowują się nawet w przypadku niezwartym. Rzeczywiście można je udowodnić w modelowym przypadku metryki Kählera na przenieść do dowolnej rozmaitości Kählera przy użyciu kluczowej właściwości, że warunek Kählera oznacza, że ​​metryka Kählera przyjmuje postać standardową aż do drugiego rzędu. Ponieważ tożsamości Kählera są tożsamościami pierwszego rzędu w metryce Kählera, odpowiednie relacje komutatora na implikują tożsamości Kählera lokalnie na dowolnej rozmaitości Kählera.

Kiedy rozmaitość Kählera jest zwarta, tożsamości można połączyć z teorią Hodge'a, aby wyciągnąć wiele wniosków dotyczących kohomologii rozmaitości.

Tożsamości - Niech _ Wtedy zachodzą następujące tożsamości:

  • .
  • .
  • .
  • .
  • .
  • .
  • .
  • .
  • .
  • wszystkimi i . Dojeżdża również z a zatem zachowuje dwustopniowy (p, q).

Ponadto operatory i spełniają tożsamości:

  • .
  • .
  • .
  • .

można uaktualnić w przypadku, gdy operatory różniczkowe połączeniem wiązce wektorów . Jeśli jest metryką hermitowską na i Dolbeaulta definiującym holomorficzną strukturę a następnie unikalne kompatybilne połączenie Cherna -część displaystyle zaspokoić re . Oznacz postać krzywizny połączenia Chern przez . Formalne sprzężenia można zdefiniować podobnie jak powyżej, używając którym metryka hermitowska jest połączona z iloczynem wewnętrznym na formularzach W tym przypadku wszystkie tożsamości Kählera, czasami nazywane tożsamościami Nakano , pozostają bez zmian, z wyjątkiem następujących:

  • .
  • .
  • .
  • , znany jako tożsamość Bochnera-Kodairy-Nakano .

gdy połączenie Chern związane z połączeniem płaskim tak { .

Kohomologia pierwotna i reprezentacja sl(2,C)

Oprócz relacji komutacji zawartych w tożsamościach Kählera, niektóre z powyższych operatorów spełniają inne interesujące relacje komutacji. operatora Lefschetza operatora kontrakcji operatora . Wtedy można pokazać następujące relacje komutacyjne:

  • .
  • .
  • .

z Liego widać, że tworzą potrójną sl2 , a zatem algebra złożonych form różniczkowych na rozmaitości Kählera staje się reprezentacją . że operatorzy wszyscy dojeżdżają do pracy z zachowują formy harmoniczne wewnątrz . W szczególności, gdy rozmaitość Kählera jest zwarta, stosując rozkład Hodge'a potrójną liczbę operatorów schodzić, dając potrójną sl2 w kohomologii de Rham X.

W języku teorii reprezentacji operator jest operatorem i jest operatorem obniżającym . Kiedy , konsekwencją teorii Hodge'a jest to, że grupy kohomologii są skończone. Dlatego kohomologia

dopuszcza bezpośredni rozkład sumy na nieredukowalne skończenie wymiarowe reprezentacje . taka nieredukowalna reprezentacja ma element pierwotny , który jest elementem takim, że . Prymitywna kohomologia przez _
Pierwotna kohomologia dopuszcza również bezpośredni podział sumy

Twardy rozkład Lefschetza

Teoria reprezentacji całkowicie nieredukowalną Jeśli , to , łańcuch ostatecznie kończy się po skończenie wielu potęgach . To definiuje skończoną wymiarową przestrzeń wektorową

s -działanie wywołane potrójnym . Jest to nieredukowalna reprezentacja odpowiadająca . Stosując to jednocześnie do każdej pierwotnej grupy kohomologii, rozszczepienie kohomologii na jego nieredukowalne reprezentacje staje się znany jako twardy rozkład Lefschetza zwartej rozmaitości Kählera.

Twardy - Niech _ Wtedy kohomologia de Rhama ortogonalny rozkład sumy

Ten rozkład jest zgodny z rozkładem Hodge'a na grupy kohomologii Dolbeaulta:
Ponadto
  • Jeśli , to .
  • L jest iniekcyjne dla i ogranicza do wstrzyknięcia dla każdego (p, q) takiego, że .
  • L jest bijekcją dla i ogranicza się do nadania bijekcji dla każdego (p, q) takiego, że .
  • , to P i ponadto .

Dzięki tożsamościom Kählera sparowanym z holomorficzną wiązką wektorów, w przypadku, gdy wiązka holomorficzna jest płaska, rozkład Hodge'a rozciąga się na skręcone grupy kohomologii de Rham i grupy kohomologii Dolbeaulta . Trójka nadal działa jako trójka sl2 w kohomologii z wartościami pakietów, a wersja rozkładu Hard Lefschetza obowiązuje w tym przypadku.

Nierówności Nakano

Nierówności Nakano to para nierówności związanych z iloczynami wewnętrznymi form różniczkowych harmonicznych z krzywizną połączenia Cherna na holomorficznej wiązce wektorów na zwartej rozmaitości Kählera. W szczególności niech będzie hermitowską wiązką wektorów holomorficznych nad zwartą rozmaitością Kählera niech oznaczają krzywiznę powiązanego połączenia Chern. Nierówności Nakano stwierdzają, znaczy , zatem

  • i
  • .

Nierówności te można udowodnić, stosując tożsamości Kählera sprzężone z wiązką wektorów holomorficznych, jak opisano powyżej. W przypadku, gdy wiązką , Cherna sobie metryką Kählera na . Zastosowanie nierówności Nakano w tym przypadku dowodzi twierdzenia Kodairy – Nakano o znikaniu dla zwartych rozmaitości Kählera.

Notatki