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Comentario de Serre sobre álgebras grupales y preguntas relacionadas

Recientemente he escuchado acerca de una idea de Serre que para cada grupo finito $G$ existe un esquema de grupo $X$ tal que para cada campo $K$ el grupo $X(K)$ es naturalmente isomorfo al grupo de la unidad de $K[G]$. Desafortunadamente, el artículo donde este hecho fue mencionado dio ninguna referencia, así que les pido que si saben cómo construir un esquema de este tipo. Por supuesto, una pregunta interesante sería: ¿qué acerca de un conjunto de $R$-puntos de $X$ donde $R$ es un anillo, ¿cómo se relaciona $R[G]$?

Y puede ser generalizada de alguna manera a los grupos arbitrarios? En la forma señalada anteriormente suena realmente no es posible como para $K[\mathbb Z]$ el grupo de unidades es isomorfo a $K^*\times \mathbb Z$ y difícilmente se puede imaginar un esquema de grupo, cuyo grupo de $K$-puntos es isomorfo a $\mathbb Z$.

Por cierto, ¿por qué no hay ningún esquema de grupo, cuyo grupo de puntos es isomorfo a $\mathbb Z$? O es que existe?

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MatteS Puntos 133

Es bastante fácil de hacer esto para grupos finitos. De hecho, el functor $R \mapsto R[G]$ es, naturalmente, representable por un anillo esquema: el conjunto subyacente functor es representado por $\mathbb A^n$ donde $n = |G|$, y la estructura de anillo viene desde el functor de puntos de $R \mapsto R[G]$. Escribir $Y$ para este anillo esquema (con más de $\operatorname{Spec} \mathbb Z$).

Ahora el grupo de la unidad puede ser construido como el subconjunto cerrado $V \subseteq Y \times Y$ de los pares de $(x,y)$ tal que $xy = 1$. Está cerrado, ya que es el retroceso del diagrama $$\begin{array}{ccc}V & \to & Y \times Y\\\downarrow & & \downarrow \\ 1 & \hookrightarrow & Y\end{array},$$ donde el vertical derecho del mapa es la multiplicación de morfismos en $Y$. Esto demuestra que $R \mapsto R[G]^\times$ es representable. Esto, naturalmente, se convierte en un esquema de grupo, de nuevo por el functor de puntos punto de vista. $\square$

En el caso infinito, esta construcción no funciona, porque el functor $R \mapsto R[G]$ no está representado por $\mathbb A^G$ (este último representa el infinito producto directo de $R \mapsto R^G$, no la suma directa de $R \mapsto R^{(G)}$). No tengo idea de si el functor $R \mapsto R^{(G)}$ (lo que es equivalente, la gavilla $\mathcal O^{(G)}$) es representable, pero creo que no podría ser.

Por otro lado, en el ejemplo que usted da de $G = \mathbb Z$, el functor en los campos de $$K \mapsto K[x,x^{-1}]^\times = K^\times \times \mathbb Z$$ es representable por $\coprod_{i \in \mathbb Z} \mathbb G_m$, pero esto no representa el functor $R \mapsto R[x,x^{-1}]^\times$ en los anillos por múltiples razones. De hecho, no es cierto que $R[x,x^{-1}]^\times = R^\times \times \mathbb Z$ si $R$ no es reducido, ni $\coprod \mathbb G_m$ representa a $R \mapsto R^\times \times \mathbb Z$ si $\operatorname{Spec} R$ está desconectado. Estos problemas no se cancelan, como puede verse por tomar $R = k[\varepsilon]/(\varepsilon^2)$.

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