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El encolado de esquemas a lo largo de subesquemas cerrados preserva la cerrazón universal

Este es el Vakil 16.4 O a), el autoestudio.

Debemos demostrar que si $X_1$ et $X_2$ son universalmente cerradas $S$ -esquemas (lo que significa que sus mapas de estructura son mapas cerrados topológicamente y cualquier mapa de cambio de base es cerrado topológicamente), que su encolado a lo largo de subesquemas cerrados $Z_1$ et $Z_2$ también es universalmente cerrado.

El encolado a lo largo de subesquemas cerrados tiene como espacio topológico subyacente el encolado topológico de los espacios topológicos subyacentes de los esquemas individuales. Sus tallos son los habituales fuera del locus de encolado. Sea $Z$ estar en la imagen de cualquier subesquema cerrado en el encolado. Entonces, si $p \in X_1 \cap X_2$ el tallo en $p$ en el encolado viene dado por aquellos miembros de $\mathcal O_{X_1, p} \times \mathcal O_{X_2, p}$ que coinciden en $\mathcal O_{Z_1, p} \simeq \mathcal O_{Z_2, p}$ .

Puedo demostrar que ese mapa de estructura para el encolado es cerrado, pero demostrar que el cambio de base preserva esta cerrazón se me escapa. Vakil dice que, de hecho, este encolado no sólo es un coproducto fibrado, lo cual es evidente a partir de la construcción, sino que también es un diagrama fibrado. En particular, conmuta con el cambio de base. No puedo demostrar que esto sea cierto. Si el pullback en la categoría de esquemas tuviera un adjunto derecho que conociéramos, entonces podría demostrar el resultado, ya que entonces sé que el cambio de base conmutaría con los colímites, de los que este encolado es un ejemplo. Sin embargo, no creo que hayamos visto que exista tal adjunto derecho.

Preguntas: ¿existe tal unión a la derecha con el pullback en $Sch$ ? Si no es así, ¿cuál es la mejor manera de demostrar que el encolado conmuta con el cambio de base?

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Fred Puntos 31

Esto se puede mostrar directamente sin demasiados problemas. Consideremos el siguiente diagrama, en el que cada uno de los tres rectángulos es un cuadrado de retroceso:

$$\require{AMScd} \begin{CD} (X_1\coprod X_2)' @>>> X_1 \coprod X_2\\ @VVV @VVV \\ (X_1\coprod_Z X_2)' @>>> X_1\coprod_Z X_2 \\ @VVV @VVV \\ S' @>>> S \end{CD}$$

donde escribimos $A'=S'\times_S A$ para un $S$ -sistema $A\to S$ . Desde $X_1\coprod X_2\to S$ es universalmente cerrado, $(X_1\coprod X_2)'\to S'$ también es universalmente cerrado. Como $X_1\coprod X_2\to X_1\coprod_Z X_2$ es suryectiva y la suryectividad es estable bajo el cambio de base, tenemos que $(X_1\coprod X_2)'\to (X_1\coprod_Z X_2)'$ es suryente. Así que todo subconjunto cerrado $Y$ de $(X_1\coprod_Z X_2)'$ es la imagen suryente de un subconjunto cerrado $\widehat{Y}$ en $(X_1\coprod X_2)'$ . Así, las imágenes de $Y$ et $\widehat{Y}$ en $S'$ son iguales y, por lo tanto, cerrados, ya que $(X_1\coprod X_2)'\to S'$ es universalmente cerrado. Por lo tanto, $(X_1\coprod_Z X_2)'\to S'$ está cerrado para cualquier $S'\to S$ y $X_1\coprod_Z X_2\to S$ es universalmente cerrado.


Como señala Daniel Hast en los comentarios, un adjunto derecho para el cambio de base no es en general representable. Esto puede fallar incluso en casos que no son "tan malos" - ver MO para un ejemplo.

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