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 megmutatjaPéldául vegyük figyelembe a K3 felületet , ezért és . Ezután a osztályozott jakobiai gyűrűEzután a primitív kohomológiai csoportok izomorfizmusa olvashatóennélfogvaFigyeljük meg, hogy ez a vektorterület által lefedettami 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 aza 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
- Vegyes Hodge szerkezet
- Hodge sejtés
- Jakobiai ideál
- Hodge – Tate szerkezet , a Hodge szerkezetek p- adikai analógja.
- Logaritmikus forma
Megjegyzések
Bevezető hivatkozások
- Debarre, Olivier, Periods and Moduli
- Arapura, Donu, Komplex algebrai fajták és azok kohomológiája (PDF) , 120–123. Oldal, archiválva az eredetiről (PDF) 2020.01.04. (Eszközöket ad a házszámok kiszámításához a köteg kohomológiájával)
- Naiv útmutató a vegyes Hodge elmélethez
- Dimca, Alexandru (1992). A hiperfelületek szingularitása és topológiája . Universitext. New York: Springer-Verlag . 240., 261. oldal. doi : 10.1007 / 978-1-4612-4404-2 . ISBN 0-387-97709-0 . MR 1194180 . (Képletet és generátorokat ad a súlyozott homogén polinom affinális Milnor rostjainak vegyes Hodge-számához , valamint képletet a súlyozott vetítőtér súlyozott homogén polinomjainak komplementereihez.)
Felmérési cikkek
- Arapura, Donu, Vegyes Hodge struktúrák társítva a geometriai variációkhoz (PDF)
Hivatkozások
- Deligne , Pierre (1971b), Travaux de Griffiths , Sem. Bourbaki Exp. 376, Lect. matematikai jegyzetek. 180. évfolyam, 213–235
- Deligne, Pierre (1971), "Théorie de Hodge. I" (PDF) , Actes du Congrès International des Mathématiciens (Nice, 1970) , 1 , Gauthier-Villars, 425–430 ., MR 0441965 , az eredetiből archiválva ( PDF) a 2015-04-02 Ez egy komplex változat kohomológiáján vegyes Hodge-struktúrát épít.
- Deligne, Pierre (1971a), Théorie de Hodge. II. , Inst. Hautes Études Sci. Publ. Math. 40. szám, 5–57 . Oldal, MR 0498551 Ez egy komplex változat kohomológiáján vegyes Hodge-struktúrát épít.
- Deligne, Pierre (1974), Théorie de Hodge. III. , Inst. Hautes Études Sci. Publ. Math. 44. szám, 5–77 . Oldal, MR 0498552 Ez egy komplex változat kohomológiáján vegyes Hodge-struktúrát épít.
- Deligne, Pierre (1994), "Structures de Hodge mixtes réelles", Motívumok (Seattle, WA, 1991), 1. rész , Proceedings of Symposia in Pure Mathematics , 55 , Providence, RI: American Mathematical Society , 509–514. MR 1265541
- Deligne, Pierre ; Milne, James (1982), "Tannakian categories", Hodge Cycles, Motives , and Shimura Variety, Pierre Deligne, James S. Milne, Arthur Ogus, Kuang-yen Shih , Lecture Notes in Mathematics , 900 , Springer-Verlag , pp. 1–414 . A cikk kommentált változata megtalálható J. Milne honlapján .
- Griffiths, Phillip (1968), "I algebrai sokaságok integráljainak periódusai (a moduláris fajták felépítése és tulajdonságai"), American Journal of Mathematics , 90 (2): 568–626, doi : 10.2307 / 2373545 , JSTOR 2373545
- Griffiths, Phillip (1968a), "Az integrálok periódusai az algebrai sokaságokon II (Local Study of the Period Mapping)", American Journal of Mathematics , 90 (3): 808–865, doi : 10.2307 / 2373485 , JSTOR 2373485
- Griffiths, Phillip (1970), "Integrálok periódusai az algebrai sokaságokon III. A periódus-leképezés néhány globális differenciál-geometriai tulajdonsága". , Publications Mathématiques de l'IHÉS , 38 : 228–296
- Kapranov, Mihail (2012), "Real mixed Hodge szerkezetek", Journal of Noncommutative Geometry , 6 (2): 321–342, arXiv : 0802.0215 , doi : 10.4171 / jncg / 93 , MR 2914868
- Ovseevich, Alexander I. (2001) [1994], "Hodge-szerkezet" , Matematika Enciklopédia , EMS Press
- Patrikis, Stefan (2016), "Polarizálható Hodge struktúrák Mumford-Tate csoportjai", Proceedings of the American Mathematical Society , 144 (9) : 3717–3729 , arXiv : 1302.1803 , doi : 10.1090 / proc / 13040 , MR 3513533
- Saito, Morihiko (1989), Bevezetés a vegyes Hodge modulokba. Actes du Colloque de Théorie de Hodge (Luminy, 1987). , Astérisque No. 179–180, 145–162. O., MR 1042805
- Schnell, Christian, Morihiko Saito vegyes Hodge modulok elméletének áttekintése (PDF)
- Steenbrink, Joseph HM (2001) [1994], "Hodge-szerkezet variációja" , Matematika Enciklopédia , EMS Press