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Cuasi-separación para espacios algebraicos

Estoy leyendo el libro de Knutson sobre espacios algebraicos, y me he tropezado con el axioma de cuasi-separación en su definición de espacios algebraicos (Definición 1.1, Capítulo II). Él define un espacio algebraico A como una gavilla en el sitio de los esquemas con la topología étale satisfaciendo:

I) Representabilidad local. Existe un recubrimiento étale representable $U \rightarrow A$ , $U$ un esquema.
II) Cuasi-separación. El mapa $U \times_A U \rightarrow U \times U$ es cuasi-compacto.

En una observación técnica (1.9) al final de la sección, argumenta que el supuesto de cuasi-separación es necesario para la existencia de productos de fibra en la categoría de espacios algebraicos. En mi opinión, esto es erróneo. Por ejemplo, la prueba de la existencia de productos de fibra para los esquemas dada por Hartshorne se traslada a los espacios algebraicos sin problemas, incluso si sólo asumimos la representabilidad local.

Esto me hace preguntarme, ¿sería más natural tomar sólo la representabilidad local como requisito para los espacios algebraicos, o nos encontramos con problemas más adelante?

A veces se ven definiciones informales de espacios algebraicos como el cierre de esquemas bajo relaciones de equivalencia étale en la categoría de gavillas étale. ¿En qué sentido es esto cierto? Aquí me parece que realmente necesitamos el axioma de cuasi-separación (o algo similar), ya que necesitamos una relación de equivalencia étale $R \rightarrow U \times U$ para satisfacer el descenso efectivo con el fin de obtener la representabilidad local para su cociente.

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Rodrick Chapman Puntos 2981

Ciertamente se pueden hacer las definiciones básicas, y la verdadera cuestión es demostrar que la definición "funciona" utilizando cualquier mapa etale de un esquema. Más precisamente, el verdadero trabajo es mostrar que una definición más débil da realmente una buena noción: en lugar de asumir la representabilidad de la diagonal, basta con que $R := U \times_X U$ es un esquema para algunos esquema $U$ equipado con un mapa representable etale $U \rightarrow X$ . O dicho de otro modo, tenemos que demostrar que si $U$ es cualquier esquema y $R \subset U \times U$ es una sub-hoja 'etale que es una relación de equivalencia etale, entonces la hoja cotizada $U/R$ para el gran sitio de etale realmente tiene diagonal representable en esquemas. En efecto, a veces queremos construir un espacio algebraico como simplemente un $U/R$ por lo que no queremos tener que comprobar "a mano" la representabilidad de la diagonal cada vez.

Una vez hecho esto, la pregunta es: ¿qué objetos dan lugar a una teoría con buenos teoremas? Por ejemplo, ¿podemos definir siempre un espacio topológico asociado cuyos puntos genéricos y demás dan buenas nociones de conectividad, comportamiento abierto respecto a los mapas fppf, etc.? (La definición de "punto" debe modificarse respecto a la que hace Knutson, aunque es equivalente a su definición en el caso q-s). Lo cierto es que una vez que se demuestra que la teoría "tiene sentido" sin q-s, resulta que para demostrar resultados interesantes hay que asumir algo extra, siendo la versión más sencilla la siguiente versión más débil de q-s: $X$ es "Zariski-localmente q-s" en el sentido de que $X$ está cubierto por "subespacios abiertos" que a su vez son q-s. Esto se cumple para todos los esquemas, lo cual es bueno. (También hay otras variantes).

En el proyecto stacks de deJong, así como en el apéndice de mi artículo con Lieblich y Olsson sobre la compactificación de Nagata para espacios algebraicos, se presentan algunas de las extrañas sorpresas que surgen en el caso general (permitiendo objetos no Zariski-localmente q-s). (En ese apéndice también explicamos por qué la definición más débil dada anteriormente implica en realidad la definición más fuerte como en la respuesta de Chris. Esto seguramente lo sabían ciertos expertos desde hace tiempo).

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Niyaz Puntos 16307

Esta cuestión o pregunta surgió indirectamente en un par de posts anteriores, que creo que te gustaría mirar. En efecto, existe una noción de espacio algebraico que es más general y no requiere la cuasi-separación (véase más abajo). La primera pregunta de este tipo fue el post de Anton: ¿Es un grupo espacial algebraico siempre un esquema? En ese post preguntaba si un objeto de grupo en espacios algebraicos es necesariamente un esquema. Resulta que la respuesta depende en gran medida de si la definición de espacio algebraico requiere un cuasi-esquema o no. Si lo requiere, entonces la respuesta es sí. Si no, entonces hay contraejemplos, que aprendí haciendo esta pregunta ¿Por qué no es un espacio algebraico? (el objeto en cuestión es un objeto de grupo en espacios algebraicos no cuasi separados, que no es un esquema).

Cuando aprendí la definición de espacio algebraico (que fue hace algún tiempo en la clase de Martin Olsson sobre Pilas en la UC Berkeley) no incluía Quasi-Sep. Aquí está la definición que usamos, que busqué en La maravillosa colección de notas de Anton :

Definición : Un espacio algebraico sobre S es un functor $X : (Sch/S)^{op} \to Set$ tal que

  1. X es una gavilla en la gran topología etale en S,
  2. $\Delta : X → X \times_S X$ es representable, y
  3. existe un esquema S $U \to S$ y un morfismo etale surjetivo $U \to X$ (suryectiva como mapa de gavillas).

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