Hodge szerkezet - Hodge structure

A matematikában a WVD Hodge-ról elnevezett Hodge-struktúra egy algebrai struktúra a lineáris algebra szintjén , hasonló ahhoz, amelyet a Hodge-elmélet ad egy sima és kompakt Kähler-sokaság kohomológiai csoportjainak . A Hodge-struktúrákat minden komplex változatra (még akkor is, ha egyesek és nem teljesek ) általánosítottuk vegyes Hodge-struktúrák formájában , amelyeket Pierre Deligne (1970) határoz meg . A Hodge-szerkezet egy változata egy Hodge-struktúrák családja, amelyet egy sokaság jellemez, amelyet először Phillip Griffiths (1968) tanulmányozott. Ezeket a fogalmakat Morihiko Saito (1989) komplex fajták helyett vegyes Hodge modulokként általánosította .

Hodge szerkezetek

A Hodge szerkezetek meghatározása

Egy tiszta Hodge szerkezete egész tömegére n áll egy Abel-csoport , és egy bomlási annak komplexitás H egy közvetlen összege komplex altér , ahol , a tulajdonság, hogy a komplex konjugáltját van :

Egy ennek megfelelő meghatározást úgy kapjuk meg, a közvetlen összege bomlása H a Hodge szűréssel , egy véges csökkenő szűréssel a H által komplex altér az a feltétele

E két leírás közötti kapcsolatot a következőképpen adjuk meg:

Például, ha X egy kompakt Kähler sokrétű , az n -edik cohomology csoportja az X egész együtthatós, akkor az annak n -edik cohomology csoportot komplex együtthatók és Hodge elmélet biztosítja a bomlását H egy közvetlen összege a fenti, úgy, hogy ezek az adatok tiszta n súlyú Hodge-struktúrát határoznak meg . Másrészt a Hodge – de Rham spektrális szekvencia biztosítja a csökkenő szűrést a második meghatározás szerint.

Az olyan alkalmazások algebrai geometria, nevezetesen besorolása komplex projektív fajták által időszakok , a készlet minden Hodge szerkezetének súlya n a túl nagy. A Riemann-féle bilináris relációkat felhasználva , ebben az esetben Hodge Riemann-féle bilinear relációknak hívják , lényegesen leegyszerűsíthető. Az n súlyú polarizált Hodge-szerkezet egy Hodge-struktúrából és egy nem degenerált, Q on lineáris lineáris formából áll ( polarizáció ), amelyet a linearitás H-ra terjeszt ki , és megfelel a feltételeknek:

A Hodge-szűrés szempontjából ezek a feltételek azt sugallják

ahol C jelentése a Weil operátor a H , adott on .

A Hodge-szerkezet egy másik meghatározása egy komplex vektortér-osztályozásának és az U körcsoport (1) akciójának ekvivalenciáján alapul . Ebben a meghatározásban a komplex számok multiplikatív csoportjának kétdimenziós valós algebrai tórusként tekintett művelete adódik a H-ra . Ez a művelet kell, hogy az ingatlan valós szám egy fejti ki a n . Az altér az az altér, amelyen szorzásként működik

A -Hodge szerkezet

A motívumok elméletében fontossá válik az általánosabb együtthatók engedélyezése a kohomológiára. A meghatározás a Hodge szerkezet módosított rögzítésével Noetherian subring A mező a valós számok , amelyekre a területen. Ezután a tiszta Hodge A szerkezetéből tömeg n jelentése az előbb megadott, cseréje a A . Vannak természetes funktorok bázis változás és korlátozás tárgyát Hodge A -structures és B -structures számára egy olyan subring a B .

Vegyes Hodge szerkezetek

Jean-Pierre Serre az 1960-as években vette észre a Weil-sejtések alapján, hogy még egyes (esetleg redukálható) és nem teljes algebrai fajtáknak is be kell ismerniük a „virtuális Betti-számokat”. Pontosabban, képesnek kell lennie bármely algebrai X változatra hozzárendelni egy P X ( t ) polinomot , amelyet virtuális Poincaré-polinomnak nevezünk , a tulajdonságokkal

  • Ha X nem egyedülálló és projektív (vagy teljes)
  • Ha Y zárt X algebrai részhalmaza és U = X  \  Y

Az ilyen polinomok megléte a Hodge-struktúra analógjának létezéséből következne egy általános (egyes és nem teljes) algebrai változat kohomológiáiban. A regény jellemzője, hogy egy általános változat n . Kohomológiája úgy néz ki, mintha különböző súlyú darabokat tartalmazna. Ez vezette Alexander Grothendiecket a motívumok sejtéselméletéhez , és motiválta a Hodge-elmélet kiterjesztésének keresését, amely Pierre Deligne munkájával tetőzött . Ő vezette be a fogalmat vegyes Hodge szerkezet, kidolgozta velük dolgozni, így az építési (az Heisuke Hironaka „s felbontása szingularitás ) és a kapcsolódó őket a súlyok l-adikus cohomology , bizonyítva az utolsó része a Weil sejtések .

Példa görbékre

A definíció motiválásához vegyük figyelembe egy redukálható komplex algebrai X görbe esetét, amely két nem szinguláris komponensből áll, és amelyek keresztirányban keresztezik a pontokat és . Tegyük fel továbbá, hogy az alkatrészek nem tömörek, de a pontok összeadásával összenyomhatók . Az X görbe első kohomológiai csoportja (kompakt alátámasztással) kettős az első homológ csoporttal, amelyet könnyebb vizualizálni. Ebben a csoportban háromféle egyciklusú csoport létezik. Először is vannak olyan elemek, amelyek kis hurokokat képviselnek a szúrások körül . Aztán vannak olyan elemek , amelyek az egyes komponensek kompaktifikálásának első homológiájából származnak . Az egy ciklus ( ) -ben , amely megfelel ennek a komponensnek a kompaktifikációjában, nem kanonikus: ezeket az elemeket modulo-ban határozzák meg . Végül modulo az első két típus, a csoport által generált kombinatorikus ciklus , amely megy a pálya mentén az egyik komponens , és jön vissza egy útvonal mentén a másik komponens . Ez arra enged következtetni, hogy növekvő szűrést tesz lehetővé

amelynek egymást követő hányadai W n / W n −1 a sima teljes fajták kohomológiájából származnak, ezért elismerik (tiszta) Hodge struktúrákat, bár különböző súlyúak. További példák találhatók a "Naiv útmutató a vegyes Hodge-elmélethez" c.

A vegyes Hodge-szerkezet meghatározása

Egy vegyes Hodge-szerkezet egy abeli csoporton egy véges csökkenő F p szűrésből áll a H komplex vektortérben (a komplexképződés ), az úgynevezett Hodge-szűrésből, és egy végesen növekvő W i szűrésből a racionális vektortérben (amelyet a skalárok meghosszabbításával kapunk) racionális számokhoz), amelyet tömegszűrésnek nevezünk , azzal a feltétellel, hogy az n- edik társított súlyozott hányados a tömegszűréshez viszonyítva, az F által annak komplexképződésével indukált szűréssel együtt az n tömeg tiszta Hodge-szerkezete , az n egész számra . Itt az indukált szűrés tovább

által meghatározott

Meghatározhatjuk a vegyes Hodge-struktúrák morfizmusának fogalmát, amelynek kompatibilisnek kell lennie az F és W szűréssel, és be kell bizonyítania a következőket:

Tétel. A vegyes Hodge szerkezetek abeli kategóriát alkotnak . Az ebbe a kategóriába tartozó magok és kokszok egybeesnek a vektorterek kategóriájában szokásos magokkal és kokszokkal, az indukált szűrésekkel.

A kompakt Kähler-elosztó teljes kohomológiája vegyes Hodge szerkezettel rendelkezik, ahol a tömegszűrés n- edik tere W n a kohomológiai csoportok közvetlen összege (racionális együtthatókkal), kisebb vagy egyenlő, mint n . Ezért, az egyik lehet gondolni a klasszikus Hodge elmélet a kompakt, komplex esetén a biztosító kettős osztályozási a komplex cohomology csoport, amely meghatározza növekvő fitration F p és csökkenő szűrési W n , amely kompatibilis bizonyos módon. Általánosságban elmondható, hogy a teljes kohomológiai térben még mindig van ez a két szűrés, de ezek már nem közvetlen összegbontásból származnak. A tiszta Hodge-struktúra harmadik meghatározásával kapcsolatban elmondható, hogy a vegyes Hodge-struktúra nem írható le a csoport tevékenységével . Deligne fontos betekintése, hogy a vegyes esetben van egy bonyolultabb, nem kommutatív proalgebrai csoport, amely képes ugyanarra a hatásra lehet használni a tannaki formalizmust .

Ezenkívül a (vegyes) Hodge-struktúrák kategóriája elfogadja a tenzortermék jó fogalmát, amely megfelel a fajták szorzatának, valamint a belső Hom és a kettős tárgy kapcsolódó fogalmait , így tannakiai kategóriába kerül . By Tannaka-Kerin filozófia , ebben a kategóriában egyenértékű a kategóriába véges dimenziós ábrázolása egy bizonyos csoport, amely Deligne, Milne és munkatársai el. kifejezetten leírta, lásd Deligne (1982) és Deligne (1994) . Ennek a csoportnak a leírását geometrikusabban fogalmazta meg Kapranov (2012) . A racionális tiszta polarizálható Hodge-struktúrák megfelelő (sokkal inkább érintett) elemzését Patrikis (2016) végezte el .

Vegyes Hodge-szerkezet a kohomológiában (Deligne-tétel)

Deligne bebizonyította, hogy egy tetszőleges algebrai változat n . Kohomológiai csoportjának kanonikus vegyes Hodge szerkezete van. Ez a szerkezet funkcionális és kompatibilis a fajták termékeivel ( Künneth izomorfizmus ) és a kohomológia termékével. Egy teljes nem szinguláris X változat esetében ez a szerkezet tiszta, n tömegű , és a Hodge-szűrés a csonka de Rham-komplex hiperkohomológiájával határozható meg .

A bizonyítás nagyjából két részből áll, ügyelve a tömörítésre és a szingularitásokra. Mindkét rész lényeges módon használja a szingularitások (Hironaka miatt) feloldását. Egyetlen esetben a fajtákat egyszerűsítő sémák váltják fel, amelyek bonyolultabb homológiai algebra vezetnek, és a komplexek Hodge-struktúrájának technikai fogalmát alkalmazzák (szemben a kohomológiával).

A motívumok elméletének segítségével finomítani lehet a kohomológián a súlyszűrést racionális együtthatókkal integrált együtthatókkal.

Példák

  • A Tate – Hodge struktúra a Hodge-struktúra, amelynek mögöttes moduljával a (egy alcsoportja ) adott, tehát Tehát definíció szerint tiszta a -2-es súlytól, és ez az egyedi 1-dimenziós tiszta Hodge-szerkezet, amelynek súlya −2 az izomorfizmusokig. Általánosságban elmondható, hogy n- edik tenzorteljesítményét 1-dimenziósnak és tiszta -2 n súlyúnak nevezzük .
  • A teljes Kähler-sokaság kohomológiája egy Hodge-struktúra, és az n- edik kohomológiai csoportból álló altér tiszta n súlyú .
  • Egy komplex változat (esetleg szinguláris vagy hiányos) kohomológiája vegyes Hodge-szerkezet. Ezt a sima fajták esetében Deligne (1971) , Deligne (1971a) és általában Deligne (1974) mutatta be .
  • Normál kereszteződésű szingularitásokkal rendelkező vetítőváltozat esetén van egy olyan degenerált E 2- oldallal rendelkező spektrális szekvencia, amely kiszámítja az összes vegyes hodge-szerkezetet. Az E 1 oldal kifejezett kifejezéseket tartalmaz, amelyek különbsége egy egyszerű halmazból származik.
  • Bármelyik sima affin fajta egyenletes kompakciót eredményez (amely projektív lezárása és szingularitások felbontásának megállapítása mellett áll fenn) normál keresztező osztóval. A megfelelő logaritmikus formák felhasználhatók a kevert hodge-szerkezet kifejezett tömegszűrésének megtalálásához.
  • A fokozat sima projektív hiperfelületének Hodge-struktúráját Griffiths kifejezetten kidolgozta "Algebrai elosztók periodikus integráljai" című cikkében. Ha a hipinfelületet meghatározó polinom, akkor a fokozatozott jakobiai hányados gyűrű
    középső kohomológiájának összes információját tartalmazza . Ezt megmutatja
    Például vegyük figyelembe a K3 felületet , ezért és . Ezután a osztályozott jakobiai gyűrű
    Ezután a primitív kohomológiai csoportok izomorfizmusa olvasható
    ennélfogva
    Figyeljük meg, hogy ez a vektorterület által lefedett
    ami 19 dimenziós. Van egy extra vektor a Lefschetz osztályban . A Lefschetz hipers'ık tétel és Hodge kettősség, a többi cohomology van mint dimenziós. Ezért a hodge gyémánt olvasható
    1
    0 0
    1 20 1
    0 0
    1
  • A korábbi izomorfizmust is felhasználhatjuk egy fokos síkgörbe nemzetségének igazolására . Mivel ez egy sima görbe, és az Ehresmann-fibrációs tétel garantálja, hogy a nemzetség minden más sima görbéje diffeomorf, ezért a nemzetség ugyanaz. Tehát a primitív kohomológia izomorfizmusát a jakobiai gyűrű osztályozott részével felhasználva azt látjuk, hogy
    Ez azt jelenti, hogy a dimenzió az
    a kívántaknak megfelelően.
  • A teljes kereszteződés Hodge-számai szintén könnyen kiszámíthatók: van egy kombinatorikus képlet, amelyet Friedrich Hirzebruch talált .

Alkalmazások

A Hodge-struktúra és a vegyes Hodge-struktúra fogalmain alapuló gépezet az Alexander Grothendieck által tervezett motívumok még mindig nagyrészt sejtéselméletének része . A nem szinguláris X algebrai változat aritmetikai információi , amelyeket az l-adikus kohomológiájára ható Frobenius elemek sajátértéke kódol , van valami közös a komplex algebrai változatnak tekintett X- ből fakadó Hodge-szerkezettel . Szergej Gelfand és Jurij Manin 1988 körül a homológiai algebra módszereiben megjegyezte , hogy a más kohomológiai csoportokra ható Galois-szimmetriákkal ellentétben a "Hodge-szimmetriák" eredete nagyon titokzatos, bár formailag mégis a meglehetősen bonyolult csoport tevékenysége révén fejeződik ki. a de Rham-kohomológiáról. Azóta a rejtély elmélyült a tükörszimmetria felfedezésével és matematikai megfogalmazásával .

A Hodge szerkezetének variációja

A Hodge-szerkezet variációja ( Griffiths (1968) , Griffiths (1968a) , Griffiths (1970) ) a Hodge-struktúrák családja, amelyet egy összetett X sokaság jellemez . Pontosabban egy variációja Hodge szerkezetének tömege n egy bonyolult sokaság X áll egy helyileg állandó köteg S a véges generált Abel-csoportok a X , együtt csökkenő Hodge szűréssel F on S O X , az alábbi két feltétel:

  • A szűrés n súlyú Hodge szerkezetet indukál az S köteg minden szárán
  • ( Griffiths transzverzalitási ) A természetes kapcsolatot S O X térképek figyelembe

Itt a természetes (lapos) csatlakozást S O X indukálnak a lapos kapcsolatot S és a lapos csatlakozó d a O X , és O X jelentése a kéve Holomorf funkciók X , és a köteg 1-formák X . Ez a természetes lapos kapcsolat Gauss – Manin kapcsolat ∇, és a Picard – Fuchs egyenlettel írható le .

A variációs vegyes Hodge szerkezet lehet meghatározni hasonló módon, hozzáadásával egy osztályozási vagy szűréssel W a S . Tipikus példák találhatók algebrai morfizmusokból . Például,

rostjai vannak

amelyek a 10. nemzetség sima síkbeli görbéi a szinguláris görbévé degenerálódnak, majd a kohomológia

adjon variációkat a vegyes hodge szerkezetekről.

Hodge modulok

A Hodge modulok a Hodge struktúrák variációinak általánosítása egy komplex elosztón. Informálisan úgy gondolhatunk rájuk, mint valami Hodge-szerkezetek kötegére egy sokaságon; a pontos definíció, Saito (1989) meglehetősen technikai és bonyolult. Vannak általánosítások a vegyes Hodge modulokra és a szingularitásokkal rendelkező sokaságokra.

Minden sima komplex változat esetében van egy abeli kategóriája a vegyes Hodge moduloknak. Ezek formálisan úgy viselkednek, mint az osztócsövek fölötti kévék kategóriái; például morfizmusok f közötti sokaságok indukálnak funktorok f * , f * , f ! , f ! a vegyes Hodge modulok ( származtatott kategóriái ) között, hasonlóak a tárcsákhoz.

Lásd még

Megjegyzések

Bevezető hivatkozások

Felmérési cikkek

Hivatkozások