29 votos

Equivalencia de categorías de vector de paquetes y localmente libre de poleas

Deje $X$ ser un esquema. Es sabido que en la categoría de $\mbox{Vec}_r(X)$ de vector de paquetes de rango $r$ $X$ y la categoría de $\mbox{Loc}_r(X)$ localmente libre de gavillas de rango $r$ $X$ son equivalentes (La equivalencia dada por el functor $F\colon \mbox{Loc}_r(X)\rightarrow \mbox{Vec}_r(X)$ tal que $F(\mathcal{E})=\textbf{Spec}(\mbox{Sym}(\check{\mathcal{E}}))$ donde $\mbox{Sym}(\mathcal{F})$ es el álgebra simétrica de $\mathcal{F}$ $\textbf{Spec}(.)$ como se define en el Hartshorne p.128.

Mi confusión es la siguiente. En muchos libros está escrito que una localmente libre subsheaf $\mathcal{E}'$ de un local libre de gavilla $\mathcal{E}$ no responden siempre a una sub-vector paquete de vectores paquete de $F(\mathcal{E})$. Sin embargo, ya que las categorías son equivalentes, el monomorphism $\iota\colon\mathcal{E}'\rightarrow\mathcal{E}$ se asigna a un monomorphism $F(\iota)\colon F(\mathcal{E}')\rightarrow F(\mathcal{E})$$\mbox{Vec}_r(X)$. Así, yo esperaría a obtener una sub-vector paquete de vectores paquete de $F(\mathcal{E})$.

Un monomorphism en una categoría no siempre es inyectiva mapa en el sentido usual de la palabra. Es tal vez el punto de que $F(\iota)$ podría no ser una inyectiva mapa, aunque es un monomorphism?

PS: Mientras yo estaba tratando de ordenar esta confusión, me miré en Hartshorne y estaba aún más confundido, porque él no define lo que es un morfismos de vector de paquetes es, aunque él se define lo que es un isomorfismo es (de nuevo en la página 128). Así que mi segunda pregunta es ¿cuál es la definición de un morfismos de vector de paquetes en la geometría algebraica?

38voto

Jeff Puntos 804

Permítanme contarles la historia completa de vector de paquetes debido a que en muchos libros de este tema no se desarrolla correctamente o sólo en una manera ad hoc.

Definición. Deje $X$ ser un esquema. Un pre-vector paquete en $X$ $X$- $V$ tal que para cada a $X$- $T$ el conjunto de $T$valores de los puntos de $X(T)$ lleva la estructura de un módulo sobre $\mathcal{O}_T(T)$. Esta estructura pertenece a los datos. Para $X$-morfismos $T \to T'$ requerimos que $X(T') \to X(T)$ es lineal en $\mathcal{O}_{T'}(T') \to \mathcal{O}_T(T)$. Es evidente que existe una noción de morfismos de pre-vector de paquetes. Por lo tanto, obtenemos una categoría. Todos los morfismos $X' \to X$ induce un pullback functor $V \mapsto V|_{X'}$ (el esquema subyacente es $V \times_X X'$) de pre-vector bultos en $X$ a pre-vector bultos en $X'$.

Un ejemplo es $\mathbb{A}^n_X$ con la habitual estructura del módulo en $\mathbb{A}^n_X(T) = \mathcal{O}_T(T)^n$. Cualquier pre-vector paquete isomorfo a $\mathbb{A}^n_X$ algunos $n$ se llama trivial. Un vector paquete de más de $X$ es un pre-vector $V$ paquete de más de $X$ que es localmente trivial, es decir, hay una cubierta $\{X_i \to X\}_i$ tal que $V|_{X_i}$ es trivial para cada una de las $i$. Obtenemos una categoría de vector de paquetes.

Si $E$ es un cuasi-coherente módulo en $X$, $V(E):=\mathrm{Spec}(\mathrm{Sym}(\check{E}))$ es un afín $X$-esquema de con $V(E)(T) = \hom_{\mathcal{O}_T}(p^* \check{E},\mathcal{O}_T)$$p : T \to X$. Este conjunto como un canónica $\mathcal{O}_T(T)$-módulo de estructura, de manera que $V(E)$ se convierte en un pre-vector paquete. Observar que $V(\mathcal{O}_X^n)=\mathbb{A}^n_X$ es la trivial vector paquete. Por lo tanto, si $E$ es localmente libre, $V(E)$ es un vector paquete. Claramente esto define un functor $V(-)$ a partir de la categoría de localmente libre de poleas a la categoría de vector de paquetes de más de $X$.

Teorema. El functor $V(-)$ es una equivalencia de categorías.

Prueba. En primer lugar, $V(-)$ es totalmente fiel: Vamos a $E,F$ ser localmente libre de poleas en $X$. Pretendemos que $\hom(E,F) \to \hom(V(E),V(F))$ es un bijection. En realidad tenemos un morfismos de poleas $\underline{\hom}(E,F) \to \underline{\hom}(V(E),V(F))$ $X$ y pretendemos que este es un isomorfismo. De esta manera podemos trabajar localmente y así asumir ese $E,F$ son triviales, decir $E=\mathcal{O}_X^n$$F=\mathcal{O}_X^m$.

A continuación, $\underline{\hom}(E,F)$ se convierte en una gavilla de matrices $\mathcal{O}_X^{m \times n}$. La gavilla de $X$-morfismos $\mathbb{A}^n_X \to \mathbb{A}^m_X$$\mathcal{O}_X[t_1,\dotsc,t_n]^m$. Uno de cheques (!) que una de morfismos $\mathbb{A}^n_X \to \mathbb{A}^1_X$ correspondiente a un polinomio en $\mathcal{O}_X[t_1,\dotsc,t_n]$ es una de morfismos de vector haces el fib de este polinomio es lineal. Esta muestra $\underline{\hom}(V(E),V(F)) \cong (\mathcal{O}_X^m)^n$, lo que termina la prueba.

En segundo lugar, $V(-)$ es esencialmente surjective: Vamos a $V$ ser un vector paquete en la $X$. Elegir una cubierta $\{X_i \to X\}$ y una banalización $\phi_i : V|_{X_i} \cong V(\mathcal{O}_{X_i}^n)$ (aquí se $n$ puede depender de $i$). Mediante la fidelidad, la resultante isomorphisms $\phi_{ij} := \phi_i |_{X_i \cap X_j} \phi_j^{-1} |_{X_i \cap X_j}$ son inducidos por isomorphisms $\psi_{ij} : \mathcal{O}_{X_i \cap X_j}^n \cong \mathcal{O}_{X_i \cap X_j}^n$. Desde $\phi_{ij}$ satisfacer las cocycle condición, lo mismo es cierto para el $\psi_{ij}$. Por lo tanto, tenemos un encolado de datos $(\mathcal{O}_{X_i}^n,\psi_{ij})$, y obtener un localmente libre gavilla $E$ tal que $V(E) \cong V$ por la construcción. $\square$

Como ya se ha mencionado, cada equivalencia de categorías que se conserva (y refleja) monomorphisms. En particular, un homomorphism de libre gavillas de módulos de $\mathcal{O}_X^n \to \mathcal{O}_X^m$ es un monomorphism (en la categoría de local libre de poleas) si y sólo si el inducido de morfismos de trivial vector de paquetes de $\mathbb{A}^n_X \to \mathbb{A}^m_X$ es un monomorphism. Sin embargo, monomorphisms localmente libre de las poleas no deben ser confundidos con monomorphisms en la categoría mayor de todas las poleas de los módulos, y monomorphisms de vector de paquetes no debe ser confundido con monomorphisms de esquemas, digamos morfismos de esquemas de cuyo subyacente mapa de conjuntos es inyectiva, o inyectiva en las fibras - que parece ser el habitual ad-hoc de la definición de un subbundle.

Por ejemplo, considere la posibilidad de regular de la sección global $s$$\mathcal{O}_X$. A continuación, $s : \mathcal{O}_X \to \mathcal{O}_X$ es un monomorphism de poleas, por tanto, también de local libre de las poleas. El inducido de morfismos de vector de paquetes de $\mathbb{A}^1_X \to \mathbb{A}^1_X$ corresponde al polinomio $s * t$. Si $s$ es invertible, es un isomorfismo. Si no, elija algunas de $x \in X$ tal que $s_x \in \mathfrak{m}_x$, es decir,$s(x)=0$$\kappa(x)$, por lo que en la fibra de $x$ obtenemos el cero de morfismos $\mathbb{A}^1_{\kappa(x)} \to \mathbb{A}^1_{\kappa(x)}$, cuyo subyacente mapa de conjuntos no es inyectiva.

i-Ciencias.com

I-Ciencias es una comunidad de estudiantes y amantes de la ciencia en la que puedes resolver tus problemas y dudas.
Puedes consultar las preguntas de otros usuarios, hacer tus propias preguntas o resolver las de los demás.

Powered by:

X