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Hechos de la geometría algebraica que son útiles para los geómetras no algebraicos

Un profesor mío (un topólogo geométrico, creo) criticó una vez el plan de estudios básico de mi institución porque enseña todo tipo de álgebra esotérica, pero no incluye información básica sobre la teoría de Galois y la geometría algebraica, que, según él, son importantes incluso para los no algebristas.

¿Qué datos de la geometría algebraica son útiles para los geómetras no algebraicos? Lo ideal sería que los enunciados, al menos, fuesen accesibles sin saber mucha geometría algebraica.

Edición: Por favor, no publique resultados que sólo son relevantes para las personas que ya saben cantidades masivas de geometría algebraica de todos modos. En particular: Sé muy cauteloso a la hora de publicar afirmaciones cuya única aplicación sea la teoría de números.

Ejemplo: He aquí una afirmación básica que he visto aplicada fuera de la geometría algebraica, si no necesariamente fuera del álgebra:

Dejemos que $U \subset \mathbb{C}^n$ . Si existe algún polinomio no nulo que se cumple en cada punto de $\mathbb{C}^n \smallsetminus U$ entonces $U$ es denso en $\mathbb{C}^n$ (con la topología habitual), y de hecho contiene un subconjunto abierto denso de $\mathbb{C}^n$ .

[Boceto de la prueba: Dado un punto cualquiera $p \in \mathbb{C}^n$ , encontrar una línea compleja $L$ de paso $p$ que se cruza con $U$ . Entonces $L \cap (\mathbb{C}^n \smallsetminus U)$ es algebraico, por lo que sólo contiene un número finito de puntos de $L$ y así $p$ es un punto límite de $U$ .]

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Lorin Hochstein Puntos 985

Las curvas hiperelípticas desempeñan un papel básico en la construcción de soluciones de sistemas completamente integrables (ecuaciones de solitones), por ejemplo, KdV. Pero hay que tener en cuenta que estas soluciones son de tipo no solitón.

La idea básica es que dicho sistema puede escribirse como un par de Lax: $$ \dot{L} = [P_j, L] $$ para algunos $j$ . Diferentes $j$ corresponden a diferentes miembros de la jerarquía. Ahora vamos a construir una solución algebro-geométrica de este tipo. Consideremos algunos $\ell > j$ y buscar un $L$ tal que $$ [L, P_{\ell}] = 0 $$ entonces alguna teoría general implica que esta solución satisface una ecuación polinómica, y por lo tanto se puede escribir en términos de datos en una curva.

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BZ. Puntos 188

Como nadie lo ha hecho hasta ahora, permítanme mencionar también el teorema de Riemann-Roch para curvas analíticas o algebraicas complejas. (Es cierto que si uno está interesado principalmente en el caso analítico, entonces la versión algebraica no será de mucha utilidad, ya que para aplicarla hay que demostrar primero que cualquier superficie de Riemann es algebraica, lo que se hace más fácilmente tomando una incrustación proyectiva, lo que requiere a su vez el teorema de Riemann-Roch analítico). Sólo se necesita el análisis complejo de una variable para definir las curvas complejas suaves y compactas y las funciones racionales y los divisores en ellas. Ahora bien, si el grado de un divisor $D$ es $>2g-2$ donde $g$ es el género, entonces $\dim\mathcal{L}(D)=d-g+1$ donde $d=deg(D)$ . Ni siquiera se necesita el divisor canónico para afirmarlo.

Como consecuencia se obtienen muchos resultados sobre funciones meromorfas en superficies de Riemann. Por ejemplo

  1. existen funciones meromorfas no constantes.

  2. el problema de Mittag-Leffler (encontrar una forma diferencial meromorfa con unos polos dados y unas partes principales dadas en los polos) tiene solución si la suma de los residuos es 0. Hay una afirmación similar para las funciones meromorfas que se puede demostrar de forma parecida.

  3. cualquier curva algebraica (o superficie de Riemann) es proyectiva y además se puede incrustar en $\mathbf{P}^3$ .

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Esto queda fuera del ámbito de los "hechos básicos", pero parece lo suficientemente interesante como para mencionarlo aquí: al parecer, el seminario de nuestro grupo de AG en Hannover de esta semana tratará sobre la aplicación de la resolución de singularidades (más concretamente, el concepto de umbrales lógicos canónicos) a un problema de estadística bayesiana. Tal vez sea una técnica estándar, pero ciertamente me ha sorprendido.

Resumen: http://www.iag.uni-hannover.de/de/oberseminar/abstracts/abstract.php?in=lin_de.html

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Mike Schall Puntos 2921

Esta es otra respuesta, en una dirección diferente (sobre la que personalmente conozco poco y no puedo ofrecer ningún juicio de valor). Aunque es poco probable que los matemáticos aplicados se interesen por las partes más abstractas de la geometría algebraica moderna, algunas ideas bastante sofisticadas han encontrado su camino en la literatura de la "teoría de sistemas". Chris Byrnes, uno de nuestros emprendedores estudiantes de doctorado de la UMass en la década de 1970, se adentró en esa dirección tras aprender de John Fogarty y otros sobre los espacios de módulo. Chris pasó más tarde por el grupo de Roger Brockett en Harvard, y luego tuvo una carrera activa en la enseñanza y la administración universitaria. Uno de sus primeros trabajos da una idea de cómo las ideas geométricas interactuaban con problemas más aplicados:

Christopher I. Byrnes, Sobre el control de ciertos sistemas deterministas de dimensión infinita mediante técnicas algebro-geométricas. algebro-geométricas. Amer. J. Math. 100 (1978), no. 6, 1333-1381.

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En el diseño geométrico asistido por ordenador, utilizamos un poco la geometría algebraica. Las curvas y superficies que se utilizan en CAD (y, por tanto, en ingeniería y fabricación) suelen describirse mediante funciones polinómicas o racionales de bajo grado. Se "implicita", es decir, se construyen ecuaciones implícitas a partir de las paramétricas. Esto facilita, a veces, ciertos cálculos. La teoría de las resultantes y la teoría de la eliminación nos ayudan con la implicitación. Calculamos las intersecciones, y el teorema de Bezout nos dice cuántas intersecciones debemos esperar. Las bases de Groebner son útiles, ocasionalmente.

No estoy seguro de que utilicemos ninguna geometría algebraica que se haya desarrollado en los últimos 100 años, pero las cosas antiguas son útiles. Nuestro libro de texto favorito es el de George Salmon " Lecciones de introducción al álgebra superior moderna " de 1885.

Hay una muestra ici . Todas las cosas del bebé, según los estándares modernos, sospecho.

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