Věty o změně základny - Base change theorems - Wikipedia

V matematice je věty o změně základny se týkají přímý obraz a zarazit z snopy. Přesněji řečeno, jedná se o základní mapu změn, danou následujícím přirozená transformace snopy:

kde

je Kartézské náměstí topologických prostorů a je snop na X.

Takové věty existují v různých odvětvích geometrie: pro (v podstatě libovolné) topologické prostory a vlastní mapy F, v algebraická geometrie pro (kvazi-) koherentní snopy a F vlastní nebo G byt, podobně v analytická geometrie, ale také pro étale snopy pro F vlastní nebo G hladký.

Úvod

Vzniká jednoduchý fenomén změny základny komutativní algebra když A je komutativní prsten a B a A' jsou dva A-algebry. Nechat . V této situaci, vzhledem k B-modul M, existuje izomorfismus (z A' -modulů):

Zde dolní index označuje zapomnětlivý funktor, tj. je M, ale považováno za A-module. Takový izomorfismus se ve skutečnosti získá pozorováním

Tyto dvě operace, jmenovitě zapomnětlivé funktory a tenzorové produkty, dojíždějí ve smyslu výše uvedeného izomorfismu. Věty o základní změně popsané níže jsou výroky podobného druhu.

Definice základní mapy změn

Níže uvedené základní věty o změně tvrdí, že (pro různé typy kladek a za různých předpokladů na příslušných mapách), že následující základní změna mapy

je izomorfismus, kde

jsou spojité mapy mezi topologickými prostory, které tvoří a Kartézské náměstí a je snop na X.[1] Tady označuje vyšší přímý obraz z pod F, tj odvozený funktor přímého obrazu (známého také jako dopředný) funktor .

Tato mapa existuje bez jakýchkoli předpokladů na mapách F a G. Je konstruován následovně: od je vlevo adjoint na , existuje přirozená mapa (tzv. jednotková mapa)

a tak

The Grothendieckova spektrální sekvence pak dává první mapu a poslední mapu (jsou to okrajové mapy) v:

V kombinaci s výše uvedenými výnosy

Pomocí adjungovanosti a nakonec získá požadovanou mapu.

Výše uvedený úvodní příklad je toho zvláštním případem, zejména pro afinní schémata a následně, a kvazi-koherentní svazek spojené s B-modul M.

Je koncepčně výhodné uspořádat výše uvedené základní mapy změn, které zahrnují pouze jeden vyšší funktor přímého obrazu, do jedné, která kóduje všechny včas. Ve skutečnosti podobné argumenty jako výše poskytují mapu v odvozená kategorie snopy na S ':

kde označuje (celkem) odvozený funktor z .

Obecná topologie

Správná změna základny

Li X je Hausdorff topologický prostor, S je místně kompaktní Hausdorffův prostor a F je všeobecně uzavřený (tj. je uzavřená mapa pro každou souvislou mapu ), poté základní mapa změn

je izomorfismus.[2] Opravdu máme: pro ,

a tak pro

Zakódovat všechny jednotlivé vyšší odvozené funktory do jedné entity může být výše uvedené tvrzení ekvivalentně přeformulováno tím, že říká, že základní mapa změn

je kvazi-izomorfismus.

Předpoklady, že zúčastněnými prostory jsou Hausdorff, byly oslabeny Schnürer & Soergel (2016).

Lurie (2009) rozšířil výše uvedenou větu na neabeliánská snopová kohomologie, tj. snopy s hodnotami v jednoduché sady (na rozdíl od abelianských skupin).[3]

Přímý obraz s kompaktní podporou

Pokud na mapě F není uzavřena, základní mapa změn nemusí být izomorfismem, jak ukazuje následující příklad (mapy jsou standardní inkluze):

Jedna ruka je vždy nula, ale pokud je místní systém na odpovídající a zastoupení z základní skupina (který je izomorfní s Z), pak lze vypočítat jako invarianty z monodromy akce na stonek (pro všechny ), které nemusí zmizet.

Chcete-li získat výsledek základní změny, funktor (nebo jeho odvozený funktor) musí být nahrazen přímý obraz s kompaktní podporou . Například pokud je zahrnutí otevřené podmnožiny, například ve výše uvedeném příkladu, je rozšíření o nulu, tj. jeho stopky jsou dány vztahem

Obecně existuje mapa , což je kvazi-izomorfismus, pokud F je správné, ale ne obecně. Výše zmíněná věta o správné změně základny má následující zevšeobecnění: existuje kvazi-izomorfismus[4]

Změna základny pro kvazi-koherentní lanovnice

Správná změna základny

Správné věty o změně základny pro kvazi-koherentní snopy platí v následující situaci: je správný morfismus mezi noetherian schémata, a je souvislý svazek který je byt přes S (tj., je byt přes ). V této situaci platí následující tvrzení:[5]

  • "Věta o semikontinuitě":
    • Pro každého , funkce je horní polokontinuální.
    • Funkce je lokálně konstantní, kde označuje Eulerova charakteristika.
  • "Grauert "věta": pokud S je redukován a připojen, pak pro každý následující jsou ekvivalentní
    • je konstantní.
    • je místně zdarma a přírodní mapa
je izomorfismus pro všechny .
Kromě toho, pokud tyto podmínky platí, pak přirozená mapa
je izomorfismus pro všechny .
  • Pokud pro některé str, pro všechny , pak přirozená mapa
je izomorfismus pro všechny .

Jako stonek snopu úzce souvisí s cohomologií vlákna bodu pod Fje toto tvrzení parafrázováno tvrzením, že „cohomologie dojíždí se základnou“.[6]

Tato tvrzení jsou prokázána pomocí následující skutečnosti, kde kromě výše uvedených předpokladů : existuje konečný komplex z konečně generovaný projektivní A- moduly a přirozený izomorfismus funktorů

na kategorii -algebry.

Výměna ploché základny

Základní mapa změn

je izomorfismus pro a kvazi-koherentní svazek (na ), za předpokladu, že mapa je byt (spolu s řadou technických podmínek: F musí být oddělené morfismus konečného typu, příslušná schémata musí být noetherianská).[7]

Změna ploché základny v odvozené kategorii

Při zvažování mapy změny základny je možné dalekosáhlé rozšíření změny ploché základny

v odvozené kategorii snopů na S ', podobně, jak je uvedeno výše. Tady je (celkem) odvozený funktor odvolání -moduly (protože zahrnuje tenzorový produkt, není přesné, kdy G není plochý, a proto se nerovná jeho odvozenému funktoru Tato mapa je kvaziizomorfismem za předpokladu, že jsou splněny následující podmínky:[8]

  • je kvazi-kompaktní a je kvazi kompaktní a kvazi oddělená,
  • je objekt v , omezená odvozená kategorie -moduly a jejich cohomologické svazky jsou kvazi-koherentní (například může být ohraničeným komplexem kvazi-koherentních svazků)
  • a jsou Nezávislé na Tor přes , což znamená, že pokud a uspokojit , pak pro všechna celá čísla ,
.
  • Je splněna jedna z následujících podmínek:
    • má konečnou plochou amplitudu vzhledem k , což znamená, že je kvazi-izomorfní v do komplexu takhle je - plochý pro všechny mimo nějaký omezený interval ; ekvivalentně existuje interval tak, že pro jakýkoli komplex v , jeden má pro všechny mimo ; nebo
    • má konečnou dimenzi Tor, což znamená má konečnou plochou amplitudu vzhledem k .

Jednou z výhod této formulace je, že hypotéza plochosti byla oslabena. Avšak provedení konkrétních výpočtů kohomologie levé a pravé strany nyní vyžaduje Grothendieckova spektrální sekvence.

Základní změna v odvozené algebraické geometrii

Odvozená algebraická geometrie poskytuje způsob, jak zrušit předpoklad rovinnosti, za předpokladu, že zpětný ráz se nahrazuje homotopy pullback. V nejjednodušším případě, když X, S, a jsou afinní (se zápisem, jak je uvedeno výše), homotopy pullback je dán odvozený tenzorový produkt

Poté, za předpokladu, že zapojená schémata (nebo obecněji odvozená schémata) jsou kvazi-kompaktní a kvazi-oddělená, přirozená transformace

je kvazi-izomorfismus pro jakýkoli kvazi-koherentní svazek, nebo obecněji a komplex kvazi-koherentních snopů.[9]Výše uvedený výsledek změny ploché základny je ve skutečnosti zvláštním případem, protože pro G plochý homotopický pullback (který je místně dán odvozeným tenzorovým produktem) souhlasí s obyčejným pullbackem (místně dán nedostatečným tenzorovým produktem), a protože pullback podél plochých map G a G' jsou automaticky odvozeny (tj. ). Nepotřebné jsou také pomocné předpoklady týkající se Tor-nezávislosti nebo Tor-amplitudy v předchozí větě o změně základny.

Ve výše uvedené formě byla základní změna rozšířena o Ben-Zvi, Francis & Nadler (2010) do situace, kdy X, S, a S ' jsou (možná odvozené) hromádky, za předpokladu, že mapa F je dokonalá mapa (která zahrnuje případ, že F je kvazi-kompaktní, kvazi-oddělená mapa schémat, ale zahrnuje také obecnější komíny, jako je klasifikace zásobníku BG z algebraická skupina v charakteristické nule).

Varianty a aplikace

Správná změna základny platí také v kontextu složité potrubí.[10]The věta o formálních funkcích je varianta správné změny základny, kde je zpětné hlášení nahrazeno a dokončení úkon.

The princip houpačky a věta o krychli, což jsou základní fakta v teorii abelianské odrůdy, jsou důsledkem správné změny základny.[11]

Základní změna platí také pro D-moduly: pokud X, S, X', a S ' jsou hladké odrůdy (ale F a G nemusí být ploché nebo správné atd.), existuje kvazi-izomorfismus

kde a označuje inverzní a přímý funktor obrazu pro D- moduly.[12]

Změna základny u kladek étale

Pro torzní kladky étale , existují dva základní výsledky změn označované jako správně a hladká změna základny, respektive: základní změna platí, pokud je správně.[13] Platí také, pokud G je hladký, za předpokladu, že F je kvazi-kompaktní a za předpokladu, že torze je pro charakteristický z zbytková pole z X.[14]

Se správnou základní změnou úzce souvisí následující skutečnost (obě věty se obvykle prokazují současně): let X být odrůdou nad oddělitelně uzavřené pole a A konstruovatelný svazek na . Pak jsou konečné v každém z následujících případů:

  • X je kompletní, nebo
  • nemá žádný str-torze, kde str je charakteristikou k.

Podle dalších předpokladů Deninger (1988) rozšířil teorém o správné změně základny na netorzní étale snopy.

Aplikace

V těsné analogii s výše uvedenou topologickou situací se základní mapa změny pro otevřené ponoření F,

obvykle není izomorfismus.[15] Místo toho prodloužení o nulu funktor uspokojuje izomorfismus

Tato skutečnost a správná změna základny navrhují definovat přímý funktor obrazu s kompaktní podporou pro mapu F podle

kde je zhutnění z F, tj. faktorizace do otevřeného ponoření, po které následuje správná mapa. Správná věta o změně základny je nutná, aby se ukázalo, že jde o dobře definovaný, tj. nezávislý (až na izomorfismus) na výběru kompaktifikace. Navíc opět v analogie k případu snopů na topologickém prostoru, základní změna vzorce pro vs. platí pro nesprávné mapy F.

Pro strukturální mapu schématu nad polem k, jednotlivé kohomologie , označeno označované jako cohomology s kompaktní podporou. Je to důležitá varianta obvyklého étale cohomology.

Podobné myšlenky se také používají ke konstrukci analogu funktoru v A1-homotopy teorie.[16][17]

Viz také

Další čtení

  • Esnault, H .; Kerz, M .; Wittenberg, O. (2016), Omezující izomorfismus pro cykly relativní nulové dimenze, arXiv:1503.08187v2

Poznámky

  1. ^ Role a jsou symetrické a v některých kontextech (zejména plynulá změna základny) je známější formulace druhá (zabývá se místo toho mapou pro snop na ). Kvůli konzistenci jsou všechny výsledky v tomto článku uvedeny pro stejný situace, konkrétně mapa ; ale čtenáři by si to měli ověřit podle svých očekávání.
  2. ^ Milne (2012, Věta 17.3)
  3. ^ Lurie (2009, Věta 7.3.1.16)
  4. ^ Iversen (1986), předpokládá se, že čtyři mezery jsou místně kompaktní a konečné dimenze.
  5. ^ Grothendieck (1963, Oddíl 7.7), Hartshorne (1977, Theorem III.12.11), Vakil (2015, Kapitola 28 Kohomologie a věty o základních změnách)
  6. ^ Hartshorne (1977, str. 255)
  7. ^ Hartshorne (1977, Návrh III.9.3)
  8. ^ Berthelot, Grothendieck & Illusie (1971, SGA 6 IV, návrh 3.1.0)
  9. ^ Toën (2012, Návrh 1.4)
  10. ^ Grauert (1960)
  11. ^ Mumford (2008)
  12. ^ Hotta, Takeuchi a Tanisaki (2008, Věta 1.7.3)
  13. ^ Artin, Grothendieck & Verdier (1972, Exposé XII), Milne (1980, oddíl VI.2)
  14. ^ Artin, Grothendieck & Verdier (1972, Exposé XVI)
  15. ^ Milne (2012, Příklad 8.5)
  16. ^ Ayoub, Joseph (2007), Les six opérations de Grothendieck et le formalisme des cycle évanescents dans le monde motivique. I.Société Mathématique de France, ISBN  978-2-85629-244-0, Zbl  1146.14001
  17. ^ Cisinski, Denis-Charles; Déglise, Frédéric (2012), Triangulované kategorie smíšených motivů, arXiv:0912.2110, Bibcode:2009arXiv0912.2110C

Reference

externí odkazy