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.
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 :
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 )
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 :
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:
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.