Структура Ходжа
В математике структура Ходжа , названная в честь В.В.Д. Ходжа , — это алгебраическая структура на уровне линейной алгебры , подобная той, которую теория Ходжа дает группам когомологий гладкого и компактного кэлерова многообразия . Структуры Ходжа были обобщены для всех комплексных многообразий (даже если они сингулярны и неполны ) в форме смешанных структур Ходжа , определенных Пьером Делинем (1970). Разновидностью структуры Ходжа является семейство структур Ходжа, параметризованное многообразием, впервые изученное Филлипом Гриффитсом (1968). на смешанные модули Ходжа Все эти концепции были в дальнейшем обобщены Морихико Сайто (1989) над комплексными многообразиями.
Структуры Ходжа
[ редактировать ]Определение структур Ходжа
[ редактировать ]Чистая структура Ходжа целого веса n состоит из абелевой группы и декомпозиция его комплексификации в прямую сумму комплексных подпространств , где , со свойством, что комплексно-сопряженное является :
Эквивалентное определение получается заменой разложения в прямую сумму фильтрацией Ходжа — конечной фильтрацией убывающей комплексными подпространствами при условии
Связь между этими двумя описаниями определяется следующим образом:
Например, если — компактное кэлерово многообразие , это -я группа когомологий X с целыми коэффициентами, то это его -я группа когомологий с комплексными коэффициентами и теория Ходжа обеспечивает разложение в прямую сумму, как указано выше, так что эти данные определяют чистую структуру Ходжа с весом . С другой стороны, спектральная последовательность Ходжа-де Рама дает с убывающей фильтрацией как во втором определении. [1]
Для приложений в алгебраической геометрии, а именно классификации комплексных проективных многообразий по их периодам , множество всех структур Ходжа веса на слишком велик. Используя билинейные отношения Римана , в данном случае называемые билинейными отношениями Ходжа Римана , его можно существенно упростить. Поляризованная структура Ходжа веса n состоит из структуры Ходжа и невырожденная целочисленная билинейная форма на ( поляризация ), которая распространяется на по линейности и удовлетворяющие условиям:
С точки зрения фильтрации Ходжа из этих условий следует, что
где является оператором Вейля на , заданный на .
Еще одно определение структуры Ходжа основано на эквивалентности между -градуировка в комплексном векторном пространстве и действие группы окружностей U(1) . В этом определении действие мультипликативной группы комплексных чисел рассматриваемый как двумерный вещественный алгебраический тор, задан на . [2] Это действие должно обладать тем свойством, что действительное число a действует посредством н . Подпространство это подпространство, на котором действует как умножение на
А - структура Ходжа
[ редактировать ]В теории мотивов становится важным допустить более общие коэффициенты когомологий. Определение структуры Ходжа модифицируется за счет фиксации нётерова подкольца A поля действительных чисел , для которых это поле. Тогда чистая А -структура Ходжа веса n определяется, как и ранее, с заменой с А. Существуют естественные функторы замены базы и ограничения, связывающие A -структуры Ходжа и B -структуры для A, подкольца B .
Смешанные структуры Ходжа
[ редактировать ]заметил Жан-Пьер Серр в 1960-х годах на основе гипотез Вейля , что даже сингулярные (возможно, приводимые) и неполные алгебраические многообразия должны допускать «виртуальные числа Бетти». нужно уметь сопоставить Точнее, любому алгебраическому многообразию X многочлен P X ( t ), называемый его виртуальным полиномом Пуанкаре , со свойствами
- Если X неособый и проективный (или полный)
- Если Y — замкнутое алгебраическое подмножество X и U = X \ Y
Существование таких полиномов следовало бы из существования аналога структуры Ходжа в когомологиях общего (сингулярного и неполного) алгебраического многообразия. Новизна состоит в том, что n- я когомология общего многообразия выглядит так, как если бы она содержала кусочки разного веса. Это привело Александра Гротендика к его предположительной теории мотивов и мотивировало поиск расширения теории Ходжа, кульминацией которого стали работы Пьера Делиня . Он ввел понятие смешанной структуры Ходжа, разработал приемы работы с ними, дал их конструкцию (на основе Хиронаки Хейсуке разрешения особенностей ) и связал их с весами на 1-адических когомологиях , доказав последнюю часть формулы Вейля. домыслы .
Пример кривых
[ редактировать ]Чтобы мотивировать определение, рассмотрим случай приводимой комплексной алгебраической кривой X, состоящей из двух неособых компонент: и , которые трансверсально пересекаются в точках и . Далее предположим, что компоненты не компактны, но могут быть компактифицированы добавлением точек . Первая группа когомологий кривой X (с компактным носителем) двойственна первой группе гомологий, которую легче визуализировать. В этой группе выделяют три типа одноциклов. Во-первых, это элементы представляющие собой небольшие петли вокруг проколов . Тогда есть элементы которые исходят из первых гомологии компактификации каждого из компонентов. Один цикл в ( ), соответствующий циклу в компактификации этой компоненты, не является каноническим: эти элементы определяются по модулю оболочки . Наконец, по модулю первых двух типов группа порождается комбинаторным циклом который идет от к по пути в одном компоненте и возвращается по пути в другом компоненте . Это говорит о том, что допускает возрастающую фильтрацию
чьи последовательные факторы W n / W n −1 происходят из когомологий гладких полных многообразий, следовательно, допускают (чистые) структуры Ходжа, хотя и разных весов. Дополнительные примеры можно найти в «Наивном руководстве по смешанной теории Ходжа». [3]
Определение смешанной структуры Ходжа
[ редактировать ]Смешанная структура Ходжа на абелевой группе. состоит из конечной убывающей фильтрации F п на комплексном векторном пространстве H (комплексификация ), называемая фильтрацией Ходжа , и конечная возрастающая фильтрация Wi в рациональном векторном пространстве (полученную путем расширения скаляров до рациональных чисел), называемую весовой фильтрацией , при условии, что n -е соответствующее градуированное частное относительно весовой фильтрации вместе с фильтрацией, индуцированной F при его комплексификации, является чистой структурой Ходжа веса n для всех целых n . Здесь индуцированная фильтрация на
определяется
Можно определить понятие морфизма смешанных структур Ходжа, который должен быть согласован с фильтрациями F и W, и доказать следующее:
- Теорема. Смешанные структуры Ходжа образуют абелеву категорию . Ядра и коядра в этой категории совпадают с обычными ядрами и коядрами в категории векторных пространств с индуцированными фильтрациями.
Полные когомологии компактного кэлерова многообразия имеют смешанную структуру Ходжа, где n- е пространство весовой фильтрации Wn равной представляет собой прямую сумму групп когомологий (с рациональными коэффициентами) степени, меньшей или n . Следовательно, можно думать о классической теории Ходжа в компактном комплексном случае как о двойной градуировке группы комплексных когомологий, которая определяет возрастающую фильтрацию F п и убывающую фильтрацию W n, согласованные определенным образом. В общем, полное пространство когомологий все еще имеет эти две фильтрации, но они больше не возникают в результате прямого разложения суммы. В отношении третьего определения чистой структуры Ходжа можно сказать, что смешанную структуру Ходжа нельзя описать действием группы Важным открытием Делиня является то, что в смешанном случае существует более сложная некоммутативная проалгебраическая группа, которую можно использовать для того же эффекта, используя формализм Таннака .
Более того, категория (смешанных) структур Ходжа допускает хорошее понятие тензорного произведения, соответствующего произведению многообразий, а также родственные понятия внутреннего Hom и двойственного объекта , что превращает ее в категорию Таннака . Согласно философии Таннаки-Крейна , эта категория эквивалентна категории конечномерных представлений некоторой группы, которую Делинь, Милн и др. подробно описал, см. Deligne & Milne (1982). [4] и Делинь (1994) . Описание этой группы было переработано в более геометрических терминах Капрановым (2012) . Соответствующий (гораздо более сложный) анализ рациональных чистых поляризуемых структур Ходжа был проведен Патрикисом (2016) .
Смешанная структура Ходжа в когомологиях (теорема Делиня)
[ редактировать ]Делинь доказал, что n- я группа когомологий произвольного алгебраического многообразия имеет каноническую смешанную структуру Ходжа. Эта структура функториальна и совместима с произведениями многообразий ( изоморфизм Кюннета ) и произведением когомологий. Для полного неособого многообразия X эта структура имеет чистый вес n , и фильтрация Ходжа может быть определена через гиперкогомологии усеченного комплекса де Рама.
Доказательство грубо состоит из двух частей, учитывающих некомпактность и особенности. Обе части существенно используют разрешение сингулярностей (принадлежащее Хиронаке). В единственном случае многообразия заменяются симплициальными схемами, что приводит к более сложной гомологической алгебре, и используется техническое понятие структуры Ходжа на комплексах (в отличие от когомологий).
Используя теорию мотивов , можно уточнить весовую фильтрацию на когомологиях с рациональными коэффициентами до когомологий с целыми коэффициентами. [5]
Примеры
[ редактировать ]- Структура Тейта -Ходжа представляет собой структуру Ходжа с лежащей в ее основе модуль предоставлен (подгруппа ), с Таким образом, она имеет чистый вес −2 по определению и является единственной одномерной чистой структурой Ходжа веса −2 с точностью до изоморфизмов. В более общем смысле его n- я тензорная степень обозначается как он одномерен и имеет вес −2 n .
- Когомологии компактного кэлерова многообразия имеют структуру Ходжа, а n- я группа когомологий имеет чистый вес n .
- Когомологии комплексного многообразия (возможно, особого или несобственного) имеют смешанную структуру Ходжа. Это было показано для гладких разновидностей Делинем (1971) , Делинем (1971а) и вообще Делинем (1974) .
- Для проективного разнообразия с нормальными пересекающимися особенностями существует спектральная последовательность с вырожденной E 2 -страницей, которая вычисляет все свои смешанные структуры Ходжа. На E 1 -странице есть явные члены с дифференциалом, исходящим из симплициального множества. [6]
- Любое гладкое многообразие X допускает гладкую компактификацию с дополнением нормальным делителем пересечения. Соответствующие логарифмические формы можно использовать для описания смешанной структуры Ходжа на когомологиях X. явного [7]
- Структура Ходжа для гладкой проективной гиперповерхности. степени был подробно разработан Гриффитсом в его статье «Интегралы по периоду алгебраических многообразий». Если – многочлен, определяющий гиперповерхность то градуированное факторкольцо Якобиана содержит всю информацию средних когомологий . Он показывает, что Например, рассмотрим поверхность K3 , заданную формулой , следовательно и . Тогда градуированное якобианское кольцо будет Тогда изоморфизм примитивных групп когомологий будет выглядеть следующим образом: следовательно Обратите внимание, что векторное пространство, охватываемое который является 19-мерным. Есть лишний вектор заданный классом Лефшеца . Согласно теореме Лефшеца о гиперплоскости и двойственности Ходжа остальная часть когомологий находится в как есть -мерный. Следовательно, ромб Ходжа гласит:
1 0 0 1 20 1 0 0 1 - Мы также можем использовать предыдущий изоморфизм для проверки рода степени плоская кривая. С является гладкой кривой, а теорема о расслоении Эресмана гарантирует, что любая другая гладкая кривая рода диффеоморфен, то мы имеем, что род тогда один и тот же. Итак, используя изоморфизм примитивных когомологий с градуированной частью якобиева кольца, мы видим, что Это означает, что размерность по желанию.
- Числа Ходжа для полного пересечения также легко вычислимы: существует комбинаторная формула, найденная Фридрихом Хирцебрухом . [8]
Приложения
[ редактировать ]Механизм, основанный на понятиях структуры Ходжа и смешанной структуры Ходжа, образует часть все еще во многом гипотетической теории мотивов , предложенной Александром Гротендиком . Арифметическая информация для неособого алгебраического многообразия X , закодированная собственным значением элементов Фробениуса, действующих на его l-адические когомологии , имеет нечто общее со структурой Ходжа, возникающей из X, рассматриваемого как комплексное алгебраическое многообразие. Сергей Гельфанд и Юрий Манин заметили примерно в 1988 году в своих «Методах гомологической алгебры» , что в отличие от симметрий Галуа, действующих на другие группы когомологий, происхождение «симметрий Ходжа» очень загадочно, хотя формально они выражаются через действие довольно несложной группы о когомологиях де Рама. С тех пор загадка усугубилась с открытием и математической формулировкой зеркальной симметрии.
Вариант структуры Ходжа
[ редактировать ]Разновидность структуры Ходжа ( Гриффитс (1968) , Гриффитс (1968а) , Гриффитс (1970) ) — семейство структур Ходжа.параметризованное комплексным многообразием X . Точнее, вариант структуры Ходжа веса n на комплексном многообразии X состоит из локально постоянного пучка S конечно порожденных абелевых групп на X вместе с убывающей фильтрацией Ходжа F на S ⊗ O X при соблюдении следующих двух условий:
- Фильтрация индуцирует структуру Ходжа веса n на каждом слое пучка S
- ( Трансверсальность Гриффитса ) Естественная связность на S ⊗ O X отображает в
Здесь естественная (плоская) связность на S ⊗ O X, индуцированная плоской связностью на S и плоской связностью d на O X , а OX — пучок голоморфных функций на X , и есть пучок 1-форм на X . Эта естественная плоская связность является связностью Гаусса–Манина ∇ и может быть описана уравнением Пикара–Фукса .
Вариант смешанной структуры Ходжа можно определить аналогичным образом, добавив градуировку или W к S. фильтрацию Типичные примеры можно найти в алгебраических морфизмах. . Например,
имеет волокна
которые представляют собой гладкие плоские кривые рода 10 для и вырождается в особую кривую при Тогда пучки когомологий
дать варианты смешанных структур ходжа.
Модули Ходжа
[ редактировать ]Модули Ходжа являются обобщением вариации структур Ходжа на комплексном многообразии. Неформально их можно рассматривать как нечто вроде пучков структур Ходжа на многообразии; Точное определение Сайто (1989) является довольно техническим и сложным. Имеются обобщения на смешанные модули Ходжа и на многообразия с особенностями.
Каждому гладкому комплексному многообразию соответствует абелева категория смешанных модулей Ходжа. Формально они ведут себя как категории пучков над многообразиями; например, морфизмы f между многообразиями индуцируют функторы f ∗ , f* , f ! , ж ! между ( производными категориями ) смешанными модулями Ходжа, подобными модулям для пучков.
См. также
[ редактировать ]- Смешанная структура Ходжа
- Гипотеза Ходжа
- Якобианский идеал
- Структура Ходжа – Тейта , p -адический аналог структур Ходжа.
Примечания
[ редактировать ]- ^ В терминах спектральных последовательностей см. гомологическую алгебру . Фитрации Ходжа можно описать следующим образом:
- ^ Точнее, пусть S - двумерная коммутативная вещественная алгебраическая группа, определенная как ограничение Вейля мультипликативной группы из к другими словами, если A — алгебра над тогда группа S ( A ) A -значных точек из S является мультипликативной группой Затем это группа ненулевых комплексных чисел.
- ^ Дерфи, Алан (1981). «Наивное руководство по смешанной теории Ходжа». Комплексный анализ особенностей : 48–63. hdl : 2433/102472 .
- ↑ Вторая статья Делиня и Милна под названием «Таннакские категории» посвящена этой теме.
- ^ Жилле, Анри ; Суле, Кристоф (1996). «Происхождение, мотивы и К -теория». Журнал чистой и прикладной математики . 1996 (478): 127–176. arXiv : alg-geom/9507013 . Бибкод : 1995alg.geom..7013G . дои : 10.1515/crll.1996.478.127 . МР1409056 . S2CID 16441433 . , раздел 3.1
- ^ Джонс, Б.Ф., «Смешанная структура Ходжа Делиня для проективных многообразий только с нормальными пересекающимися особенностями» (PDF) , Рабочий семинар по теории Ходжа, весна 2005 г.
- ^ Николаеску, Ливиу, «Смешанные структуры Ходжа на гладких алгебраических многообразиях» (PDF) , Рабочий семинар по теории Ходжа, весна 2005 г.
- ^ «Ромб Ходжа полных пересечений» . Обмен стеками . 14 декабря 2013 г.
Вводные ссылки
[ редактировать ]- Дебарр, Оливье, Периоды и модули.
- Арапура, Дону, Комплексные алгебраические многообразия и их когомологии (PDF) , стр. 120–123, заархивировано из оригинала (PDF) 4 января 2020 г. (предоставляет инструменты для вычисления чисел Ходжа с использованием пучковых когомологий)
- Наивное руководство по смешанной теории Ходжа
- Димка, Александру (1992). Особенности и топология гиперповерхностей . Университеттекст. Нью-Йорк: Springer-Verlag . стр. 240, 261. doi : 10.1007/978-1-4612-4404-2 . ISBN 0-387-97709-0 . МР 1194180 . S2CID 117095021 . (Приводит формулу и генераторы смешанных чисел Ходжа аффинного слоя Милнора взвешенного однородного многочлена, а также формулу для дополнений к взвешенным однородным многочленам во взвешенном проективном пространстве.)
Обзорные статьи
[ редактировать ]- Арапура, Дону (2006), Смешанные структуры Ходжа, связанные с геометрическими вариациями (PDF) , arXiv : math/0611837 , Bibcode : 2006math.....11837A
Ссылки
[ редактировать ]- Делинь, Пьер (1971b), Работы Гриффитса , Сем. Бурбаки Эксп. 376, Лект. конспекты по математике. Том 180, стр. 213–235
- Делинь, Пьер (1971), «Теория Ходжа. I» (PDF) , Actes du Congrès International des Mathématiciens (Ницца, 1970) , том. 1, Готье-Вилларс, стр. 425–430, MR 0441965 , заархивировано из оригинала (PDF) 2 апреля 2015 г. Это создает смешанную структуру Ходжа на когомологиях сложного многообразия.
- Делинь, Пьер (1971a), Теория де Ходж. II. , Инст. Hautes Études Sci. Опубл. Математика. № 40, стр. 5–57, MR 0498551. Здесь строится смешанная структура Ходжа на когомологиях комплексного многообразия.
- Делинь, Пьер (1974), Теория де Ходж. III. , Инст. Hautes Études Sci. Опубл. Математика. № 44, стр. 5–77, MR 0498552. Здесь строится смешанная структура Ходжа на когомологиях комплексного многообразия.
- Делинь, Пьер (1994), «Структуры Ходжа смешанные réelles», Мотивы (Сиэтл, Вашингтон, 1991), Часть 1 , Труды симпозиумов по чистой математике , том. 55, Провиденс, Род-Айленд: Американское математическое общество , стр. 509–514, MR 1265541.
- Делинь, Пьер ; Милн, Джеймс (1982), «Таннакские категории», Циклы Ходжа, мотивы и разновидности Шимуры Пьера Делиня, Джеймса С. Милна, Артура Огуса, Куанг-йен Ши , Конспекты лекций по математике , том. 900, Springer-Verlag , стр. 1–414 . Аннотированную версию этой статьи можно найти на домашней странице Дж. Милна .
- Гриффитс, Филлип (1968), «Периоды интегралов на алгебраических многообразиях I (Построение и свойства модульных многообразий)», American Journal of Mathematics , 90 (2): 568–626, doi : 10.2307/2373545 , JSTOR 2373545
- Гриффитс, Филлип (1968a), «Периоды интегралов на алгебраических многообразиях II (Локальное исследование отображения периодов)», American Journal of Mathematics , 90 (3): 808–865, doi : 10.2307/2373485 , JSTOR 2373485
- Гриффитс, Филлип (1970), «Периоды интегралов на алгебраических многообразиях III. Некоторые глобальные дифференциально-геометрические свойства отображения периодов». , Publications Mathématiques de l'IHÉS , 38 : 228–296, doi : 10.1007/BF02684654 , S2CID 11443767
- Капранов, Михаил (2012), «Реальные смешанные структуры Ходжа», Журнал некоммутативной геометрии , 6 (2): 321–342, arXiv : 0802.0215 , doi : 10.4171/jncg/93 , MR 2914868 , S2CID 56416260
- Овсеевич, Александр Иванович (2001) [1994], «Структура Ходжа» , Энциклопедия Математики , EMS Press
- Патрикис, Стефан (2016), «Группы Мамфорда-Тейта поляризуемых структур Ходжа», Труды Американского математического общества , 144 (9): 3717–3729, arXiv : 1302.1803 , doi : 10.1090/proc/13040 , MR 3513533 , S2CID 40142493
- Сайто, Морихико (1989), Введение в смешанные модули Ходжа. Материалы конференции по теории Ходжа (Luminy, 1987). , Звездочка № 179–180, с. 145–162, МР 1042805
- Шнелл, Кристиан (2014), Обзор теории смешанных модулей Ходжа Морихико Сайто (PDF) , arXiv : 1405.3096
- Стинбринк, Джозеф Х.М. (2001) [1994], «Вариация структуры Ходжа» , Энциклопедия математики , EMS Press