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Ejemplo muy motivador para la Geometría Algebraica/Esquema de la Teoría de la

Estoy en proceso de intentar aprender la geometría algebraica a través de esquemas y me preguntaba si hay simple motivación ejemplos de por qué habría que considerar estas estructuras.

Creo que mi mayor problema es el siguiente: entiendo (y gusta) la idea de pasar de un espacio de funciones en un espacio. En el paso de $k^n$ a $R:=k[x_1,\ldots,x_n]$, podemos recuperar los puntos mirando la máxima ideas de $R$. Pero ¿por qué considerar a $\operatorname{Spec} R$ en vez de $\operatorname{MaxSpec} R$? ¿Por qué es útil tener no cerrado de puntos que no tiene un análogo de los puntos en $k^n$? En un artículo de la wikipedia, se menciona que la escuela italiana utilizó un (vagos) noción de un punto genérico para demostrar cosas. Hay una (relativamente) simple ejemplo donde podemos ver la utilidad de la no-cerrado?

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YequalsX Puntos 320

Ver mi respuesta aquí para una breve discusión de cómo los puntos que están cerrados en una óptica (racional de soluciones para una ecuación de Diophantine, que están cerradas puntos en la variedad de más de $\mathbb Q$ adjunta a la ecuación de Diophantine) se convierten en no-cerrado en otra óptica (cuando tenemos claro denominadores y creo que de la ecuación de Diophantine como la definición de un esquema de más de $\mathbb Z$).

En términos de los anillos (y la conexión a Qiaochu de la respuesta), en virtud de la natural mapa $\mathbb Z[x_1,...,x_n] \to \mathbb Q[x_1,...,x_n]$, la preimagen de máxima ideales son principales, pero no máxima.

Estos ejemplos pueden dar la impresión de que no cierra los puntos son los más importantes en la aritmética de las situaciones, pero en realidad ese no es el caso. El anillo de $\mathbb C[t]$ se comporta mucho como $\mathbb Z$, y así uno puede tener la misma discusión con $\mathbb Z$ y $\mathbb Q$ reemplazado por $\mathbb C[t]$ y $\mathbb C(t)$. Por qué iba a hacerlo?

Bien, supongamos que tiene una ecuación de ($y^2 = x^3 + t$) de la que desea estudiar, donde piensa de $t$ como un parámetro. Para estudiar el comportamiento genérico de esta ecuación, usted puede pensar en él como una variedad más de $\mathbb C(t)$. Pero supongamos que usted desea para el estudio de la geometría para un determinado valor de $t_0$ de $t$. Entonces usted necesita para pasar de $\mathbb C(t)$ $\mathbb C[t]$, de modo que se puede aplicar el homomorphism $\mathbb C[t] \to \mathbb C$ dada por $t \mapsto t_0$ (especialización en $t_0$). Esto es completamente de forma análoga a la situación considerada en mi vinculado respuesta, de tomar parte integral de soluciones para una ecuación de Diophantine y, a continuación, la reducción de ellos mod $p$.

¿Cuál es el resultado? Básicamente, cualquier estudio serio de las variedades de las familias (si aritmética de las familias, es decir, los esquemas de más de $\mathbb Z$, o geométrica de las familias, es decir, con parámetros familias de variedades) requiere plan de teoría y técnicas de la consideración de la no-cerrado puntos.

(Por supuesto, graves tales estudios fueron realizados por el italiano geómetras, por Lefschetz, por Igusa, por Shimura, y por muchos otros antes de Grothendieck de la invención de los esquemas, pero el punto de esquemas es aclarar lo que vino antes y dar un preciso y viable teoría que abarca todos los contextos considerados en los "viejos tiempos", y también es más sistemática y más potente que el de las técnicas más antiguas.)

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Brian Vallee Puntos 61

He aquí una simple intersección teórica ejemplo.

Tomar la intersección de la recta $y=0$ y la parábola $y=x^2$. Clásicamente, la intersección es un punto. Pero tenga en cuenta que hay más a la intersección que solo en el punto; no es el hecho de que las dos curvas son tangentes en ese punto. El plan de la teoría, la intersección es de $\operatorname{Spec} k[x,y]/(y,y-x^2) \cong \operatorname{Spec} k[x]/(x^2)$. Esto refleja la tangencia. Si la intersección se transversales, a continuación, el esquema de la teoría de la intersección habría sido sólo $\operatorname{Spec} k$.

De orden superior tangencies se puede ver en el esquema de la teoría de la intersección; por ejemplo, repita este ejercicio con $ $ y=x^3$ en lugar de $ $ y=x^2$.

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Matt Dawdy Puntos 5479

Creo que por lo menos puedo convencerte de que es una buena idea para trabajar con los no-reducción de los anillos, que no son realmente capturado por su máxima ideales. La idea es que usted consigue más functors. Así como $\text{Hom}(-, \mathbb{C})$ es el functor que envía un finitely generado dominio de más de $\mathbb{C}$ a su conjunto de $\mathbb{C}$-puntos, resulta que $\text{Hom}(-, \mathbb{C}[x]/x^2)$ envía un finitely generado dominio de más de $\mathbb{C}$ a su conjunto de $\mathbb{C}$-puntos junto con una selección de vector tangente. De hecho, esta es una manera de definir la Zariski el espacio de la tangente. Así, en el esquema de lado, es una buena idea para el estudio de morfismos de $\text{Spec } \mathbb{C}[x]/x^2$ a su esquema, y usted no puede hacer esto si usted identificar a $\mathbb{C}[x]/x^2$, con su conjunto de $\mathbb{C}$-puntos. (Usted no puede hacer esto si usted identificar a $\mathbb{C}[x]/x^2$ con su primer ideales; usted realmente necesita toda la estructura de la gavilla.)

(Una muy buena aplicación: una expresión algebraica definición de álgebra de la Mentira algebraica de grupo).

14voto

Judah Himango Puntos 27365

Para empezar, la discusión en Sbseminar tiene comentarios de un montón de gente que realmente sabe de geometría algebraica, y si nada de lo que diga contradice algo que decir, por favor, confía en ellos y no a mí.

Una de las razones es que se pierde la functoriality de $Spec$ si nos atenemos a $MaxSpec$: la inversa de la imagen de un máximo ideal no es necesariamente máxima. Sin embargo, si nos atenemos a los esquemas de finito tipo de más de un campo, esto es cierto (que es básicamente una versión de la Nullstellensatz). En particular, en Serre FAC de papel, define la "variedad" por el encolado de juntas regulares afín algebraicas conjuntos en el sentido de los clásicos de la geometría algebraica. Pero esto es menos general. Un ejemplo natural de un régimen que no es finito tipo a través de un campo es simplemente $Spec \mathbb{Z}$. Luego se da un esquema de $X$ más de esto (bueno, es cierto que cada esquema de $X$ es un esquema de más de $Spec \mathbb{Z}$ en una forma canónica), las fibras de la no-punto de cierre de $Spec \mathbb{Z}$ es aún muy interesante, y básicamente equivale a estudiar ecuaciones polinómicas de más de $\mathbb{Q}$ (cuando $X \to \mathbb{Z}$ es finito tipo).

Como un simple ejemplo de cómo genérica se pueden utilizar puntos, uno puede demostrar que una coherente gavilla en un noetherian integral esquema es libre en un denso abierto subconjunto. Por qué? Porque debe ser gratuito en el punto genérico (desde el anillo local hay un campo), y es un hecho general de que dos coherente con poleas de cuyos tallos son isomorfos son isomorfos en un barrio. (Esta es la verdadera realidad de las poleas de finito presentación sobre un espacio anillado.)

3voto

Kevin Dong Puntos 5476

Una muy tardía respuesta, mis disculpas si no estoy aportando nada de lo que el maravilloso respuestas anteriores ya han contribuido.

Genérico puntos $\Leftrightarrow$ irreductible subconjuntos... mientras estamos haciendo la geometría clásica, realmente no hay gran diferencia entre el uso de $\text{Spec}$ y $\text{MaxSpec}$ y hablar acerca de las cosas "de ser verdad fuera un subconjunto cerrado." Y esto es sólo una increíblemente útil; por ejemplo, si queremos hacer una inducción por tomar hyperplane secciones, podemos hablar de un aleatoriamente elegido hyperplane como un genérico hyperplane, y esto en realidad no causa problemas.

De hecho, en Mumford la Geometría Algebraica I: Complejo de Variedades Proyectivas, Mumford, literalmente, se define un punto genérico como un punto con coeficientes en un sentido trascendental, independiente de las coordenadas de nuestras ecuaciones, y pensando en esta forma, cero obstaculización siempre estamos clásica.

El poder real de los puntos es extremadamente conveniente idioma para todas estas cosas, que, en particular, es infinitamente más limpio una vez que no estamos trabajando sobre un campo como $\mathbb{C}$, que es absurdamente grande. Por ejemplo, supongamos que queremos demostrar que una variedad de dimensión $n$ es genéricamente suave. El punto es que podemos definir "suave en un punto" de una manera que tenga sentido para los "puntos normales" y genérico puntos, así que, literalmente, puede comprobar que el genérico de punto suave al enchufar ecuaciones. Si uno piensa acerca de esto, que son básicamente "formalmente tomar un punto trascendental de los coeficientes."

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