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¿Material en un primer curso de geometría algebraica?

En primer lugar me gustaría decir que mi pregunta es no sobre qué libros utilizar en geometría algebraica; para ello hay muchos hilos que lo discuten en Math.SE y en MO. Mi pregunta es sobre qué material debería incluirse en un primer curso de geometría algebraica. Me explico.

Mi universidad no ofrece cursos de geometría algebraica, por lo que me he visto en la necesidad de intentar "crear uno" haciendo un curso de lectura con un profesor. Ahora bien, se puede decir que hay que utilizar tal o cual libro, pero por experiencia no es el libro lo que importa, sino en última instancia el material que se aprende. Cuando aprendí la teoría algebraica de los números, me encontré mirando las cosas desde el libro de Marcus Campos numéricos a las notas de KCd, a Neukirch, etc.

Mi pregunta es: ¿Qué debería incluir un primer curso serio de geometría algebraica? El nivel de dicho curso debería ser para alguien que haya estudiado álgebra conmutativa, teoría algebraica de números y topología algebraica. Preferiblemente, cada respuesta debería incluir una lista de "temas canónicos" a estudiar.

Gracias.

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mathoverflow.net/questions/28496/ parece relevante (aunque un primer curso de geometría algebraica puede, y quizás debería, ser sobre variedades más que sobre esquemas).

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@Nehsb He visto ese hilo, y creo que mi pregunta tiene un espíritu similar a la de Ravi. Desgraciadamente los esquemas son probablemente demasiado avanzados para un primer curso :)

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@BenjaLim - Incluso para un universitario de primer año como yo puede entender este libro en mi respuesta, ¡intenta ver si eso te ayuda! Tal vez yo podría enviar por correo electrónico el pdf de estos libros para usted.

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CGH Puntos 11

Personalmente, creo que tu objetivo debería ser intentar llegar al libro de Ravi Vakil Fundamentos de la geometría algebraica lo más rápido posible. Pero como comienza con esquemas, es una buena idea familiarizarse con la teoría clásica de las variedades algebraicas.

En primer lugar, debe aprender los diccionarios básicos ( $k$ un campo algebraicamente cerrado):

\begin{align} \left\{ \text{regular functions on affine space $\mathbb{A}^n$} \right\} & \longleftrightarrow k[x_1,\dots,x_n] \end{align}

\begin{align} \left\{ \text{points of $\mathbb{A}^n$} \right\} & \longleftrightarrow \left\{ \text{maximal ideals in $k[x_1,\dots,x_n]$} \right\} \end{align}

\begin{align} \left\{ \text{subvarieties of $\mathbb{A}^n$} \right\} & \longleftrightarrow \left\{ \text{prime ideals in $k[x_1,\dots,x_n]$} \right\} \end{align}

\begin{align} \left\{ \text{algebraic subsets of $\mathbb{A}^n$} \right\} & \longleftrightarrow \left\{ \text{radical ideals in $k[x_1,\dots,x_n]$} \right\} \end{align}

También deberías aprender el diccionario similar para cualquier variedad afín $X$ correspondiente a un ideal radical $I$ con anillo de coordenadas $k[X] = k[x_1,\dots,x_n] / I$ . Como parte de esto, querrás aprender sobre la topología de Zariski y tendrás que entender las diversas formas de la Nullstellensatz .

También querrás aprender qué son el espacio proyectivo y las variedades proyectivas y aprender los diccionarios análogos en ese entorno. Por último, querrás saber qué es una variedad cuasi-proyectiva.

Tendrás que aprender qué son los morfismos (también llamados mapas regulares) en estos escenarios. Si entiendes la categoría de las variedades cuasi-proyectivas (tanto los objetos como los morfismos), tendrás un buen comienzo.

También deberá familiarizarse con el campo de funciones de una variedad algebraica y comprender la distinción entre mapas racionales y mapas regulares, así como entre equivalencia birracional e isomorfismo.

Entonces puede ser útil ver algunas construcciones geométricas básicas en un entorno clásico (espacio tangente de Zariski, singularidades, divisores), aunque puedes aprender esto más tarde si estás dispuesto a aceptar por fe que las variedades cuasi-proyectivas (¡y su generalización a los esquemas!) son objetos geométricos dignos de estudio aunque todavía no tengas muchas herramientas en tu caja de herramientas geométricas. Además, la primera sección del libro de Shafarevich tiene una buena muestra de los tipos de problemas que interesan a los geómetras algebraicos, así que definitivamente vale la pena leerlo, aunque no necesariamente para dominarlo en este momento.

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Andreas Gathmann también tiene un buen conjunto de notas en línea que podrían utilizarse. Además, el capítulo I de Hartshorne da una idea bastante buena de lo que deberías cubrir (aunque es probable que quieras complementarlo con material adicional). Sigue mereciendo la pena intentar leer Hartshorne y trabajar primero con los ejercicios, pero cuando te atasques, consulta rápidamente otras fuentes para no estancarte.

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Apoyo la recomendación del guión de Gathmann, se puede encontrar aquí .

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Chris Benard Puntos 1430

Pasé mucho tiempo investigando esta cuestión antes de enseñar geometría algebraica este otoño. El objetivo es impartir un curso de un trimestre (3,5 meses) desde la perspectiva del espacio anillado que prepare a la gente para un segundo curso sobre esquemas con Hartshorne o Vakil. Asumí una exposición previa al álgebra conmutativa, pero no un dominio, y ninguna experiencia analítica. Me imagino que compartiré mi investigación aquí.

Empecé por hacer una lluvia de ideas sobre lo que me parecía una lista mínima de temas:

1 La correspondencia entre ideales y variedades

2 Localización

3 Geometría proyectiva

4 Ejemplos clásicos (grassmanianos, variedades de bandera, discriminantes, etc.)

5 Mapas finitos y conservación del número

6 Voladuras

7 Teoría de las dimensiones

8 DVRs y geometría local de las curvas

9 Diferenciales y derivaciones, regularidad. Más tarde descubrí que muchos cursos dividen esto en 9a: tangente de Zariski y espacio cotangente y 9b: Propiedades globales de las formas 1.

10 Normalidad y normalización

11 Geometría global de las curvas

Debo mencionar que esta lista está inspirada en un curso increíble que tomé de Brian Conrad que, según recuerdo, cubría todos estos temas excepto el 4 y el 5, además de la teoría de gavillas. Conrad tiene notas de un curso similar en línea ici pero me resultó difícil verificar (o refutar) mi memoria a partir de sus notas.

A continuación, revisé una serie de cursos que pude encontrar de instructores que respetaba para ver qué cubrían. En este caso, un signo menos significa que un tema parece haber sido tocado brevemente pero no de forma detallada.

Karen Smith 1 2- 3 4 7 9a 6 8 10- 11- 9b También hace los divisores de Weil y Cartier.

Ópera de Dragos 1 2- 3 7 9 10 6 5- 11-

Ravi Vakil 1 2- 3 7 9a 8 10 11 9b También realiza valoraciones no discretas y terminaciones

Igor Dolgachev 1 2- 3 5- 10- 7 4 9 11

El libro de texto de Shavarevich 1 3 7 4 2 9a 6 10 9b 11

El libro de texto de Milne 1 2 7 9 3 4- 10 5 6

Lo que obtuve de esto: Mi lista es demasiado grande para abarcarla en un plazo; hay que elegir un subconjunto de esto. Todo el mundo parece estar de acuerdo en que el 12379 es el núcleo, y casi todos van en ese orden. Casi nadie hace lo que yo consideraría una buena cobertura de 5. (Ejemplo de reto: Supongamos que te entrego el cálculo de que el cúbico de Fermat tiene $27$ y que la correspondiente variedad de correspondencia en $G(2,4) \times \mathbb{P}(\mathrm{cubics})$ es suave sobre la cúbica de Fermat. ¿Saben los alumnos lo suficiente para deducir que la superficie cúbica genérica tiene $27$ ¿líneas distintas? Para un geómetra algebraico enumerativo clásico, ¡esa es la cuestión!) A menudo se elige el 11 como punto culminante del término.

Mi propio curso en curso tiene notas diarias ici . Si todo va según lo previsto, cubriré

1 2- 3 5 4- 7 9 8 10-- 11

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Benjy Kessler Puntos 116

Ravi Vakil impartió en su día un curso de un semestre sobre variedades que fue diseñado para servir "secretamente" de plataforma de lanzamiento para el curso de esquemas de seguimiento en primavera impartido por de Jong. Los apuntes, que son los primeros borradores de Fundamentos de la geometría algebraica se puede encontrar aquí: http://math.stanford.edu/~vakil/725/curso.html . Traigo esto a colación porque, aunque ahora mismo sólo te fijes en las variedades, puedes seguir considerando las cosas desde el punto de vista de la teoría de la gavilla para divertirte y sacar provecho.

Como señala Michael, este será un buen momento para empezar a buscar ejemplos. La teoría de los divisores en las curvas, que sirve de modelo para los casos más complicados de las dimensiones superiores, puede ser especialmente útil para aprender ahora. Sin embargo, incluso en el caso más sencillo, la teoría de los divisores no es más que una faceta de algo menos obvio que implica a las gavillas, sus haces de líneas geométricas asociadas y las funciones de transición. Todos estos objetos son esencialmente lo mismo, y cuanto mejor manejes los diferentes puntos de vista, mejor te irá. Es mucho que manejar, pero tienes una sólida formación en las áreas adecuadas.

3voto

Zen Puntos 359

Para mí un primer curso de Geometría Algebraica debería centrarse en dos cosas principales :

¿Por qué hay que trabajar con esquemas?

  • ¿qué ocurre si intento describir los espacios topológicos/manifestaciones suaves/etc. como espacios localmente anillados?
  • para un $\mathbb R$ -esquema, ¿cuál es la diferencia entre $\mathbb R$ -puntos, $\mathbb C$ -puntos y puntos cerrados ;
  • cómo $\rm{Spec} \, k[X]/X^2$ puede verse como dos puntos infinitamente cerrados;
  • por qué el espectro se define con ideales primos y no sólo con ideales máximos, qué ocurre en un esquema de Jacobson, por qué son tan importantes los conjuntos construibles ;
  • por qué la planitud es crucial en la Geometría Algebraica, qué significa geométricamente y cómo utilizarla concretamente.

Bien, ahora que estoy de acuerdo en que los esquemas son geniales, ¿cómo se trabaja con ellos?

  • muchas propiedades locales se pueden comprobar en anillos locales completos, por lo que los alumnos deben estar familiarizados con las flechas $\mathcal O_X \longrightarrow \mathcal O_p \longrightarrow \widehat{\mathcal O_p}$ en particular con Nakayama;
  • Pero yo no hablaría de cohomología, a menos que ya estén familiarizados con ella.

2voto

Moritz Puntos 106

Todos estos libros explican lo que es la variedad y el primero introduce lo que es un esquema:

Métodos de Geometría Algebraica: Volumen 1 de Hodge parece el mejor(editar 1)...

También puedes probar A Royal Road to Algebraic Geometry bu Holme: http://www.amazon.com/Royal-Road-Algebraic-Geometry/dp/3642192246/ref=sr_1_1?s=books&ie=UTF8&qid=1361144632&sr=1-1&keywords=a+royal+road+to+algebraic+geometry

y Geometría Algebraica Básica 1: Variedades en el Espacio Proyectivo: http://www.amazon.com/Basic-Algebraic-Geometry-Varieties-Projective/dp/3540548122/ref=pd_sim_b_1

y Geometría Algebraica 1: De las Variedades Algebraicas a los Esquemas de Ueno: http://www.amazon.com/Algebraic-Geometry-Translations-Mathematical-Monographs/dp/0821808621/ref=pd_sim_b_1

y Una introducción a la geometría algebraica: http://www.amazon.com/Introduction-Algebraic-Translations-Mathematical-Monographs/dp/0821811444/ref=sr_1_1?s=books&ie=UTF8&qid=1361144861&sr=1-1

Un bello libro que es un prerrequisito para estos libros:

Ideales, variedades y algoritmos: Una introducción a la geometría algebraica computacional y al álgebra conmutativa: http://www.amazon.com/Ideals-Varieties-Algorithms-Computational-Undergraduate/dp/1441922571/ref=sr_1_1?s=books&ie=UTF8&qid=1361145066&sr=1-1&keywords=ideal%2C+variedad

algún otro texto más avanzado: Geometría Algebraica: An Introduction by Perrin

pruebe este si tiene más madurez matemática: El Libro Rojo de Variedades y Esquemas de Mumford: http://www.amazon.com/Red-Book-Varieties-Schemes-Mathematics/dp/354063293X/ref=sr_1_1?s=books&ie=UTF8&qid=1361145485&sr=1-1&keywords=red+books+mumford

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