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環的譜

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抽象代數學交換代數代數幾何學中,一個交換環A{\displaystyle A}是指其素理想全體形成的集合,記作Spec(A){\displaystyle \mathrm {Spec} (A)}。它被賦予扎里斯基拓撲和結構層,從而成爲局部賦環空間

一個局部賦環空間若同構於一個交換環譜,即稱爲仿射概形

扎里斯基拓撲

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主条目:扎里斯基拓撲

對於交換環A{\displaystyle A} 裡的任一理想a{\displaystyle {\mathfrak {a}}},置V(a):={pSpec(A):pa}{\displaystyle V({\mathfrak {a}}):=\{{\mathfrak {p}}\in \mathrm {Spec} (A):{\mathfrak {p}}\supset {\mathfrak {a}}\}}。容易證明下述性質:

因此我們可以在Spec(A){\displaystyle Spec(A)}上定義一個拓撲結構,使得其閉子集恰為形如V(a){\displaystyle V({\mathfrak {a}})}的子集,稱之扎里斯基拓撲

一般而言,扎里斯基拓撲並不滿足豪斯多夫性質

結構層

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考慮扎里斯基拓撲下的下述預層

O0,A:UlimpUAp{\displaystyle {\mathcal {O}}_{0,A}:U\mapsto \varprojlim _{{\mathfrak {p}}\in U}A_{\mathfrak {p}}}

OA{\displaystyle {\mathcal {O}}_{A}}為其層化,稱作Spec(A){\displaystyle \mathrm {Spec} (A)}結構層。顯然有OA,p=Ap{\displaystyle {\mathcal {O}}_{A,{\mathfrak {p}}}=A_{\mathfrak {p}}},故(Spec(A),O){\displaystyle (\mathrm {Spec} (A),{\mathcal {O}})}構成一個局部賦環空間。

一個元素aA{\displaystyle a\in A}給出OA{\displaystyle {\mathcal {O}}_{A}}的截面,事實上可以證明Γ(Spec(A),OA)=A{\displaystyle \Gamma (\mathrm {Spec} (A),{\mathcal {O}}_{A})=A}

交換環譜間的態射

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A,B{\displaystyle A,B}為交換環,ϕ:AB{\displaystyle \phi :A\rightarrow B}為一同態,則可定義一個映射f(p)=ϕ1(p){\displaystyle f({\mathfrak {p}})=\phi ^{-1}({\mathfrak {p}})},這是從Spec(B){\displaystyle \mathrm {Spec} (B)}Spec(A){\displaystyle \mathrm {Spec} (A)}的連續映射,在結構層上則以aϕ(b){\displaystyle a\mapsto \phi (b)}定義f:OAfOB{\displaystyle f^{\sharp }:{\mathcal {O}}_{A}\rightarrow f_{*}{\mathcal {O}}_{B}},那麼(f,f){\displaystyle (f,f^{\sharp })}給出局部賦環空間的態射。

反之,任何仿射概形間的態射皆由此唯一地給出。上述對應遂建立起交換環的反範疇與仿射概形範疇的等價性。

古典觀點

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k{\displaystyle k}為代數封閉域,給定fik[X1,,Xn]{\displaystyle f_{i}\in k[X_{1},\ldots ,X_{n}]}(i=1,2,...),則方程組fi(x1,,xn)=0{\displaystyle f_{i}(x_{1},\ldots ,x_{n})=0}定義一個代數簇XAkn{\displaystyle X\subset \mathbb {A} _{k}^{n}}

a:=(f1,,fn)k[X1,,Xn]{\displaystyle {\mathfrak {a}}:=(f_{1},\ldots ,f_{n})\subset k[X_{1},\ldots ,X_{n}]}A:=k[X1,,Xn]/a{\displaystyle A:=\mathrm {k[X_{1},\ldots ,X_{n}]/{\mathfrak {a}}} }。根據希爾伯特零點定理X{\displaystyle X}的點一一對應到A{\displaystyle A}的極大理想。

一般而言,Spec(A){\displaystyle \mathrm {Spec} (A)}內的元素一一對應到X{\displaystyle X}內的不可約閉集。考慮全體素理想的好處之一,在於可以藉此在概形上運用安德烈·韋伊的一般點(generic point)理論;此外,環同態不一定將極大理想拉回到極大理想,除非該環是 Jacobson 環。

Spec(A){\displaystyle \mathrm {Spec} (A)}的拓撲結構僅涉及a{\displaystyle {\sqrt {\mathfrak {a}}}}A{\displaystyle A}裡的冪零元素看似無幾何意義,但它們在研究無窮小變化及態射的纖維上功效至大。

參見

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检索自“https://zh.wikipedia.org/w/index.php?title=環的譜&oldid=74533384
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