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Variedades geométricamente uniracionales que no son uniracionales

Por un variedad sobre un campo $k$ me refiero a un esquema separado y de tipo finito sobre $k$ . Indico los cambios del anillo base mediante subíndices.

¿Existe una variedad suave y proyectiva $V$ sobre algún campo $k$ con $V(k)\neq\emptyset$ Es decir geométricamente uniracional es decir, existe un mapa racional dominante $$\mathbf{P}^n_{\overline{k}} \dashrightarrow V_{\overline{k}}$$ para algún número entero $n$ pero no uniracional, es decir, no hay no existe un mapa racional dominante $$\mathbf{P}^n_k \dashrightarrow V$$ para cualquier número entero $n$ .

No recuerdo haber encontrado nunca un ejemplo de $V$ como en la pregunta. Es un hecho clásico que cualquier $V$ tiene que tener una dimensión de al menos $2$ . Además, creo que habría sabido si existían ejemplos en los que la dimensión de $V$ es $2$ . Por otro lado, mientras que la condición $V(k)\neq\emptyset$ es ciertamente necesario para evitar que la pregunta tenga una respuesta trivial en positiva (por ejemplo, que $V$ sea una superficie cúbica lisa en $\mathbf{P}^3_k$ que no tiene un $k$ -punto), me parece demasiado antinatural para ser suficiente para una respuesta negativa a la pregunta en general.

NB. Me doy cuenta de que algunas personas (incluido yo mismo a veces) utilizan el término "(uni)racional" para el concepto al que me refiero como "geométricamente (uni)racional". Sin embargo, al comparar las dos propiedades, de alguna manera prefiero hablar de "geométricamente uniracional vs. uniracional" a "uniracional vs. uniracional sobre el campo de tierra".

Algunas ediciones realizadas para reflejar los comentarios de Jason Starr y ayanta; véase más abajo.

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Vagish Puntos 710

Aquí hay un esbozo de un contraejemplo, pero tendré que añadir más detalles. Sea $k$ sea un campo infinito. Sea $G$ sea un esquema de grupo algebraico semisimple (liso y conectado) de tipo adjunto sobre $k$ . Supongamos que $G$ es "cuasi-split", es decir, existe un esquema de subgrupo liso cerrado $B$ en $G$ que es suave sobre $k$ y cuya base cambia a un cierre algebraico de $k$ es un esquema de subgrupo máximo, conectado y soluble. Sea $\mathcal{T}_B$ ser un $B$ -torsor más $k$ cuyo asociado $G$ -torsor, $\mathcal{T}_G$ es no trivial. Obviamente necesito demostrar que existe tal $(G,B,\mathcal{T}_B)$ pero asumamos por el momento que existe.

Hay una "maravillosa compactación" $\widehat{G}$ definido sobre $k$ que contiene una copia de $G$ como un subesquema abierto denso y tal que la acción natural de $G\times G$ en $G$ (por multiplicación a la izquierda y a la derecha) se extiende a todo $\widehat{G}$ . El esquema $\widehat{G}$ es suave y proyectiva sobre $k$ . El mínimo $G\times G$ -órbita en $\widehat{G}$ es isomorfo a $(G/B)\times (G/B)$ . Utilizando la acción izquierda en $\mathcal{T}_G$ y la acción correcta en $\widehat{G}$ forman una acción de $G$ en $\widehat{G}\times \mathcal{T}_G$ . Dado que la acción de $G$ en $\mathcal{T}_G$ es libre, también lo es la acción sobre $\widehat{G}\times \mathcal{T}_G$ .

El cociente geométrico $\widehat{\mathcal{T}_G} = (\widehat{G}\times \mathcal{T}_G)/G$ es un liso, proyectivo $k$ -esquema que contiene $\mathcal{T}_G$ como un subesquema abierto y es geométricamente isomorfo a $\widehat{G}$ . El estrato $(G/B)\times (G/B)$ se convierte en $(G/B)\times (\mathcal{T}_G/B)$ . La cuestión es que, como $\mathcal{T}_G$ se induce desde el $B$ -torsor $\mathcal{T}_B$ el cociente $\mathcal{T}_G/B$ tiene un $k$ -punto, es decir, la imagen de $\mathcal{T}_B$ . Así, el "estrato más profundo" en $\widehat{\mathcal{T}_G}$ tiene un $k$ -punto racional. Sin embargo, como $\mathcal{T}_G$ es no trivial, no hay $k$ -puntos racionales en este subconjunto abierto denso. Sobre un campo infinito $k$ Esto es suficiente para asegurar que $\widehat{\mathcal{T}_G}$ no es uniracional. Sin embargo, es geométricamente isomorfo a $\widehat{G}$ que es racional.

$\textbf{Edit}$ . Los "detalles" anteriores resultan ser imposibles en el caso adjunto, como señala Xuhan: no existe tal triple $(G,B,\mathcal{T}_B)$ . En el caso intermedio, puede ser posible. Sin embargo, incluso para los campos perfectos (en los que no hay problemas para construir compactaciones maravillosas mediante el descenso), la compactación maravillosa de un grupo no conjunto tiende a ser singular (aunque geométricamente normal).

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daveMac Puntos 158

Rosenlicht encontró formas de $\mathbb{G}_a$ sobre un campo no perfecto $k$ que sólo tienen un número finito de puntos, por lo que no son uniracionales sobre $k$ (pero, por supuesto, se vuelven racionales sobre el cierre algebraico de $k$ ).

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