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Producto tensorial de láminas invertibles

Dadas dos láminas invertibles $\mathcal{F}$ y $\mathcal{G}$ se puede definir su producto tensorial, pero en esta definición $\mathcal{F} \otimes \mathcal{G} (U)$ no es (aparentemente) simplemente igual a $\mathcal{F} (U) \otimes \mathcal{G}(U)$ para un conjunto abierto $U$ . Esta última estructura es una gavilla; ¿puede alguien darme un ejemplo de cuándo no es una gavilla? ¿Existe una caracterización para cuando esto realmente da una gavilla?

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YequalsX Puntos 320

Si por ejemplo $\mathcal F = \mathcal O_X,$ entonces $\mathcal F(U)\otimes_{\mathcal O_X(U)}\mathcal G(U) = \mathcal O_X(U)\otimes_{\mathcal O_X(U)} \mathcal G(U) = \mathcal G(U)$ por lo que en este caso vemos que la preforma $\mathcal F\otimes \mathcal G$ es igual a $\mathcal G$ y también es una gavilla.

Pero esto no es típico. Un ejemplo más ilustrativo es $\mathcal F = \mathcal O(n)$ para $n > 0$ (en algún espacio proyectivo de dimensión positiva $\mathbb P^d$ ) y $\mathcal G = \mathcal O(-n) = \mathcal F^{-1}$ . Entonces, si $U = \mathbb P^d$ , tenemos $\mathcal G(\mathbb P^d) = 0$ y, por tanto, los valores de la preforma $\mathcal F\otimes\mathcal G$ en $\mathbb P^d$ es igual a $0$ . Por otro lado el producto tensorial real (sheaf) $\mathcal F \otimes \mathcal G$ es igual a la gavilla de estructura $\mathcal O_{\mathbb P^d}$ (porque $\mathcal F$ y $\mathcal G$ son mutuamente inversos), que tiene un espacio unidimensional de secciones globales.

Así que en lugar de tratar de encontrar situaciones en las que el producto tensorial del prefondo es en realidad una gavilla, será mejor obtener una intuición para el proceso de sheafificación que va a formar el producto tensorial de la gavilla a partir de la versión del prefondo.

Si $\mathcal F$ es un presheaf y $\overline{\mathcal F}$ la gavilla correspondiente, entonces hay dos puntos clave:

  • existe un mapa canónico $\mathcal F(U) \to \overline{\mathcal F}(U)$ para cualquier conjunto abierto $U$ ;

  • el mapa natural de los tallos $\mathcal F_x \to \overline{\mathcal F}_x$ es un isomorfismo en cada punto $x$ .

Así, en el contexto de los productos tensoriales, siempre existe un mapa canónico $\mathcal F(U)\otimes \mathcal G(U) \to (\mathcal F\otimes\mathcal G)(U)$ (donde el blanco denota el producto tensorial de la gavilla), y el tallo de $\mathcal F\otimes\mathcal G$ en cualquier punto es el producto tensorial de los correspondientes tallos de $\mathcal F$ y $\mathcal G$ .

Por último, si $X =$ Espec $A$ es afín y $\mathcal F$ y $\mathcal G$ corresponden a $A$ -módulos $M$ y $N$ respectivamente, entonces $\mathcal F\otimes\mathcal G$ es la gavilla cuasi-coherente asociada al producto $M\otimes_A N$ . En particular, si $U = $ Espec $A_f$ es un abierto distinguido asociado a $f \in A$ , entonces las secciones de $\mathcal F\otimes \mathcal G$ son iguales a $(M\otimes_A N)_f = M_f\otimes_{A_f}N_f,$ que es el producto tensorial de las secciones de $\mathcal F$ y $\mathcal G$ sobre la especificación $A_f$ . Así que este es un caso en el que se puede trabajar con la imagen ingenua de la hoja de cálculo y obtener la respuesta correcta, lo que suele ser útil en los cálculos (y también psicológicamente útil para mantener una perspectiva realista del formalismo general).

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JRT Puntos 270

No soy un algebrista, y tal vez Matt me saque de apuros, pero aquí hay una visión intuitiva de esta cuestión, (desde el punto de vista de la geometría compleja si lo desea, o simplemente sustituya "racional" por "meromorfo").

Una gavilla invertible suele estar asociada a un divisor, y si $D$ es un divisor, entonces las secciones de la gavilla invertible $\mathcal{O}(D)$ son equivalentes a funciones meromórficas con divisor de polos dominado por $D$ . Así que las secciones de $\mathcal{O}(D) \otimes \mathcal{O}(E)$ son funciones meromórficas con divisor de polos dominado por $D+E$ .

Por lo tanto, cualquier producto de una sección de $\mathcal{O}(D)$ con una sección de $\mathcal{O}(E)$ dará una sección de $O(D+E)$ pero no hay razón para esperar que toda función meromorfa con divisor de polos dominado por $D+E$ es un producto de este tipo.

Por ejemplo, en una curva elíptica, existen funciones meromorfas no constantes con 2 polos en dos puntos cualesquiera $P$ , $Q$ pero sólo hay funciones constantes con divisor de polos $P$ . Por tanto, no podemos factorizar una función meromorfa global no constante con divisor de polos $P+Q$ como un producto de funciones que tienen un solo polo. Sin embargo, podemos factorizarlo localmente en conjuntos abiertos adecuados.

edit: Me disculpo si mi ejemplo es demasiado especial para ser útil. Creo que Matt ha dado en el clavo al enfatizar el proceso de formación de una gavilla a partir de una pregavilla. Desde mi punto de vista ingenuo, una gavilla se forma a partir de una pre gavilla de objetos que tienen alguna propiedad P, tomando todos los objetos que localmente tienen la propiedad P. En este caso entonces, si lo entiendo, el punto clave es que a menudo la propiedad de un elemento (por ejemplo, una función valorada por el tallo) que pertenece al producto tensorial de secciones globales es más restrictiva que la de pertenecer localmente al producto tensorial de secciones. Mi ejemplo de la curva elíptica pretendía ser un ejemplo explícito de este fenómeno.

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¿Supongo que eres un geómetra complejo? Deberías mencionarlo en la respuesta si es el caso, que es el punto de vista que elegiste.

2voto

Kevin Dong Puntos 5476

Perdón por resucitar un hilo tan antiguo una vez más...

Este párrafo siguiente está básicamente subsumido en las magníficas respuestas del profesor Emerton y de Smith, aunque con mis propias palabras. Dejemos que $p$ sea un punto de $\mathbb{P}^1$ y que $\mathcal{O}_{\mathbb{P}^1}(-p)$ denota el conjunto de funciones que tienen un cero en $p$ (en otras palabras, esta es la gavilla ideal de $p$ en $\mathbb{P}^1$ ). Entonces $\mathcal{O}_{\mathbb{P}^1}(-p)$ no tiene secciones globales, ya que las únicas secciones globales son constantes, por lo que la definición ingenua del producto tensorial no tiene secciones globales. Sin embargo, el producto tensorial de estas dos láminas no es más que $\mathcal{O}_{\mathbb{P}^1}$ la gavilla de funciones holomorfas (la idea es que las dos condiciones, polo en $p$ y cero en $p$ se anulan entre sí), que tiene muchas secciones globales (las constantes).

Sin embargo, este párrafo siguiente no se subsume. Para un ejemplo muy explícito en el que la definición ingenua del producto tensorial de dos gavillas no es necesariamente una gavilla, veamos $X = \{a, b\}$ sea un espacio de dos puntos, con conjuntos abiertos $\{\emptyset, \{a\}, \{b\}, \{a, b\}\}$ . Definir $\mathcal{F}$ por $$\mathcal{F}(\{a\}) = \mathbb{Z}/2\mathbb{Z},\text{ }\mathcal{F}(\{b\}) = \mathbb{Z}/2\mathbb{Z},\text{ }\mathcal{F}(\{a, b\}) = \mathbb{Z}/2\mathbb{Z} \oplus \mathbb{Z}/2\mathbb{Z},$$ y $\mathcal{G}$ por $$\mathcal{G}(\{a\}) = \mathbb{Z}/2\mathbb{Z},\text{ }\mathcal{G}(\{b\}) = \mathbb{Z}/3\mathbb{Z},\text{ }\mathcal{G}(\{a, b\}) = \mathbb{Z}/2\mathbb{Z} \oplus \mathbb{Z}/3\mathbb{Z}.$$ Entonces la definición ingenua del producto tensorial daría $$(\mathcal{F} \otimes \mathcal{G})(\{a\}) = \mathbb{Z}/2\mathbb{Z},\text{ }(\mathcal{F} \otimes \mathcal{G})(\{b\}) = 0,\text{ }(\mathcal{F} \otimes \mathcal{G})(\{a, b\}) = \mathbb{Z}/2\mathbb{Z} \oplus \mathbb{Z}/2\mathbb{Z},$$ que claramente no es una gavilla.

2 votos

Esto no tiene sentido si no se explica qué son los mapas de restricción.

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