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Proyectiva paquete de una suma de amplia línea de paquetes

Deje $X$ ser un cuasi-variedad proyectiva, y deje $L_1,...,L_n$ ser amplia línea de paquetes en $X$. Es cierto que si $E= \oplus L_i$, luego

$$\mathbb{P}(E) \cong Proj(\bigoplus_{i_j \in \mathbb{N}^n} H^0(L_1^{\otimes i_1} \otimes...\otimes L_n^{\otimes i_n}))?$$

No es cierto si $L_i$ no son suficiente, porque entonces a priori $H^0(L_1^{\otimes i_1} \otimes...\otimes L_n^{\otimes i_n})$ puede ser 0 para cualquier elección de $i_j$ (tomemos, por ejemplo, en $\mathbb{P}^1$, $L_i=O(-i)$). Yo creo que si $X$ es proyectiva, entonces es cierto, tal vez podríamos usar ese $H^0(O_X(1)) \otimes H^0(O_X(n)) \to H^0(O_X(n+1))$ es surjective para $n$ lo suficientemente grande, pero no he sido capaz de hacerlo, sin embargo.

6voto

XDF Puntos 71

Me siento como que estoy básicamente reiterando lo que Dtseng dijo, pero tal vez esto va a aclarar algunas cosas.

Fix $X$ un esquema, y un conjunto de línea de paquetes de $L_1,\ldots,L_n$. Denotar $E = \bigoplus_{i=1}^n L_i$. Comience por dar a su gradual anillo de un nombre.

Definición. La sección de anillo o anillo de secciones de $L_1,\ldots,L_n$ se define como $$R(X;L_1,\ldots,L_n) := \bigoplus_{i_j \in \mathbf{N}^n} H^0\!\left(X,L_1^{\otimes i_1} \otimes L_2^{\otimes i_2} \otimes \cdots \otimes L_n^{\otimes i_n}\right).$$

El original de referencia para la sección de anillos es [EGAII, 4.5], pero también recomiendo [PAGI, §2.1] y [dFEM, §1.8].

Necesitaremos el siguiente Lema en las dos secciones siguientes:

Lema. Hay una descomposición $$\operatorname{S}(E) \cong \bigoplus_{i_j \in \mathbf{N}^n} L_1^{\otimes i_1} \otimes L_2^{\otimes i_2} \otimes \cdots \otimes L_n^{\otimes i_n},$$ donde $\operatorname{S}(E) = \bigoplus_{d \ge 0} \operatorname{S}^d(E)$ denota el álgebra simétrica de $E$. En particular, hemos $$H^0\!\left(X,\operatorname{S}(E)\right) \cong R(X;L_1,\ldots,L_n).$$

Prueba. Tenemos la siguiente cadena de isomorphisms: $$ \operatorname{S}(E) \cong \bigotimes_{i=1}^n \operatorname{S}(L_i) = \bigoplus_{i_j \in \mathbf{N}^n} \operatorname{S}^{i_1}L_1 \otimes \operatorname{S}^{i_2}L_2 \otimes \cdots \otimes \operatorname{S}^{i_n}L_n \cong \bigoplus_{i_j \in \mathbf{N}^n} L_1^{\otimes i_1} \otimes L_2^{\otimes i_2} \otimes \cdots \otimes L_n^{\otimes i_n} $$ La primera isomorfismo de la siguiente manera por el uso de la característica universal para simétrica álgebras: ver [EGAII, 1.7.1], o simplemente tenga en cuenta que este es el vector de paquete de la versión de [Lang, XVI, Prop. 8.2]. La segunda igualdad es sólo por definición. La última isomorfismo es una consecuencia del hecho de que para una línea de paquete de $L$, $L^{\otimes n} \overset{\sim}{\to} \operatorname{S}^n L$ (una forma de ver esto es que el canónica mapa de izquierda a derecha es surjective, y ambos paquetes tienen el mismo rango, por lo que el mapa debe ser un isomorfismo).

La última pretensión de la siguiente manera tomando global secciones en ambos lados. $\blacksquare$

Ahora podemos responder a su pregunta en forma afirmativa, en algunos casos, que abarca sus ejemplos. Recordar que si $E = \bigoplus_{i=1}^n L_i$, por definición [Hartshorne, II, §7], tenemos $$\mathbf{P}(E) = \operatorname{\mathbf{Proj}}\!\left( \operatorname{S}(E) \right)$$ donde $\mathbf{Proj}$ es la relativa Proj construcción a lo largo de $X$.

$X$ un esquema afín, $L_i$ arbitrarias

Supongamos $X$ es un esquema afín. A continuación, la prueba de su declaración es bastante corto:

La proposición. Tenemos un isomorfismo $$\mathbf{P}(E) \cong \operatorname{Proj}\!\left(R(X;L_1,\ldots,L_n)\right).$$

Prueba. En el afín caso, para cualquier graduado cuasi coherente $\mathcal{O}_X$-álgebra $\mathscr{S}$, tenemos $$\operatorname{\mathbf{Proj}}(\mathscr{S}) \cong \operatorname{Proj}\!\left(H^0(X,\mathscr{S})\right)$$ por la construcción de relativo $\operatorname{\mathbf{Proj}}$. En nuestro caso, dejando $\mathscr{S} = \operatorname{S}(E)$, $H^0\!\left(X,\operatorname{S}(E)\right) = R(X;L_1,\ldots,L_n)$ por el Lema, y por lo que el isomorfismo de la siguiente manera por la definición de $\mathbf{P}(E)$. $\blacksquare$

$X$ normal completa variedad de más de un campo $k$, $L_i$ amplio

Supongamos $X$ es normal completa variedad de más de un campo $k$. Se utiliza por primera vez el Lema anterior para reducir al caso en el $n = 1$, es decir, sólo hay una línea de paquete.

Lema. Considerar el espacio proyectivo bundle $\mathbf{P}(E)$. Entonces, tenemos un isomorfismo de $k$-álgebras $$R(X;L_1,\ldots,L_n) \cong R\!\left(\mathbf{P}(E);\mathcal{O}_{\mathbf{P}(E)}(1)\right).$$

Prueba. Deje $\pi\colon \mathbf{P}(E) \to X$ denotar la proyección de morfismos. Por [EGAIII, Prop. 2.1.15] o [AVB, Lem. 3.1], hay una gradual isomorfismo de álgebras de $$\operatorname{S}(E) \cong \bigoplus_{d \ge 0} \pi_*(\mathcal{O}_{\mathbf{P}(E)}(1))$$ y tomando global de las secciones de los rendimientos de $R(\mathbf{P}(E);\mathcal{O}_{\mathbf{P}(E)}(1))$ sobre el lado izquierdo. El anterior Lema da la mano derecha. $\blacksquare$

Podemos concluir:

La proposición. Si $L_1,\ldots,L_n$ son amplias, luego $$\mathbf{P}(E) \cong \operatorname{Proj}\!\left(R(X;L_1,\ldots,L_n)\right).$$

Prueba. Por el Lema anterior, es suficiente para mostrar $$\mathbf{P}(E) \cong \operatorname{Proj}\!\left(R\!\left(\mathbf{P}(E);\mathcal{O}_{\mathbf{P}(E)}(1)\right)\right).$$ Por [AVB, Lem. 2.2] o [PAGII, Prop. 6.1.13(i)], tenemos que $E$ es un amplio vector paquete, y por lo $\mathcal{O}_{\mathbf{P}(E)}(1)$ es suficiente. Por lo tanto, la Proposición se reduce a mostrar el siguiente

La reclamación. Si $Y$ es normal completa variedad de más de un campo $k$, e $L$ es una amplia línea de paquete en la $Y$, luego $$Y \cong \operatorname{Proj}\!\left(R(Y;L)\right).$$

y de su aplicación a $Y = \mathbf{P}(E)$, $L = \mathcal{O}_{\mathbf{P}(E)}(1)$, desde $\mathbf{P}(E)$ es normal si $X$ es. Puedo carne de los detalles de la Demanda, si quieres, pero no es ya una prueba de Matemáticas.SE el uso de Serre de fuga, y también se puede demostrar mediante el uso de [Hartshorne, II, Exc. 5.13–14]. También puedes mirar este otro de Matemáticas.SE la respuesta. $\blacksquare$

Voy a terminar diciendo que incluso si $n = 1$, si debilitamos la condición de a $L$ semi-amplio, que es, $L^{\otimes m}$ a nivel mundial es generado por todos los $m \gg 0$, el isomorfismo no se sostiene. La situación es que hay un canónica de morfismos $f\colon X \to \operatorname{Proj}\!\left(R(X;L)\right) =: Y$ tal que $f_*\mathcal{O}_X = \mathcal{O}_Y$, pero la de morfismos es sólo birational: una curva de $C \subset X$ es contratado si y sólo si $(L \cdot C) = 0$. Ver [dFEM, Rem. 1.8.5] de esta afirmación. Podemos ilustrar esto con un hormigón

Ejemplo. Deje $X = \operatorname{Bl}_0\mathbf{P}^2$ ser el golpe de $\mathbf{P}^2$ en el origen, y considerar la posibilidad de $L = \mathcal{O}_X(\ell)$ la línea de paquete correspondiente a la estricta transformar de una línea de $\ell$$\mathbf{P}^2$, no pasa a través de $0$. A continuación, $L$ es semi-amplio (desde $\lvert \ell \rvert$ es ya la base de punto libre), pero no suficiente, ya $(L \cdot E) = 0$ donde $E$ es el divisor excepcional. Por otra parte, $$R(X;L) = \bigoplus_{d \ge 0} H^0(X,L^{\otimes d}) = \bigoplus_{d \ge 0} H^0\!\left(X,\mathcal{O}_X(d\ell)\right) = \bigoplus_{d \ge 0} H^0\!\left(\mathbf{P}^2,\mathcal{O}_{\mathbf{P}^2}(d\ell)\right) \cong k[x_0,x_1,x_2],$$ pero, ciertamente, $\operatorname{Bl}_0\mathbf{P}^2 \not\cong \operatorname{Proj}(k[x_0,x_1,x_2]) = \mathbf{P}^2$ (ya que, por ejemplo, $\operatorname{Bl}_0\mathbf{P}^2$ $(-1)$- mientras que la curva de $\mathbf{P}^2$ no).

0voto

waanders Puntos 108

Estaba tan seguro de que este resultado iba a ser falsa, y escribió algo por debajo diciendo a mirar con relativa proj lugar. Si eso es lo que estábamos buscando, la respuesta original es en la parte inferior.

Sin embargo, creo que la afirmación es verdadera si $X$ es proyectiva, por lo tanto, si usted está interesado, por favor revise mi trabajo en este. Si $X$ es cuasi-proyectiva, usted tiene demasiadas secciones, así que no hay posibilidades de que había trabajo. Por ejemplo, podríamos dejar $X=\mathbb{A}^1$$\mathscr{E}=\mathscr{O}$, en el que caso de que usted está tomando Proj de un anillo que no es ni siquiera finitely generado en el grado 1.

En primer lugar, utilizamos el concepto de un amplio vector paquete, el cual fue dado en la respuesta aquí: ¿Cómo podemos definir un amplio vector de paquetes. Una de las definiciones equivalentes de un amplio vector paquete de $\mathscr{E}$ $X$ fue que el tautológica de la línea de paquete de $\mathscr{O}_{\mathbb{P}\mathscr{E}}(1)$ es amplio en $\mathbb{P}\mathscr{E}$.

Así que ahora hay dos cosas para ver:

1) La suma directa de un amplio vector de paquetes es suficiente.

2) $H^{0}(Sym^r\mathscr{E})=H^0(\mathscr{O}_{\mathbb{P}\mathscr{E}}(r))$.

Probablemente es posible ver esto directamente, pero es tarde, así que sólo voy a cavar a través de su artículo (http://archive.numdam.org/ARCHIVE/PMIHES/PMIHES_1966__29_/PMIHES_1966__29__63_0/PMIHES_1966__29__63_0.pdf ) que se da en los enlaces de respuesta de arriba para ver que es cierto. Reivindicación 1) está dada en la Proposición 2.2, y esto creo que se puede hacer directamente de la definición.

La reivindicación 2) es un caso especial de Lema 3.1, donde dejamos $F=\mathscr{O}_X$ conseguir $Sym^r\mathscr{E}=\pi_{*}\mathscr{O}_{\mathbb{P}\mathscr{E}}(r)$ donde $\pi: \mathbb{P}\mathscr{E}\rightarrow X$ es la proyección.

Por último, poner los dos juntos, conseguimos que los $\mathscr{O}_{\mathbb{P}\mathscr{E}}(1)$ es amplio, por lo $\mathbb{P}\mathscr{E}=Proj(\oplus_{r\geq 0}{H^0(\mathscr{O}_{\mathbb{P}\mathscr{E}}}(r)))=Proj(\oplus_{r\geq 0}{H^{0}(Sym^r\mathscr{E})})$, que es igual a la fórmula que le dio anteriormente en el caso de que $\mathscr{E}$ es una suma directa de una amplia línea de paquetes.


Original respuesta:

A mí me parece que lo que estás buscando es la relativa proj construcción. En la relativa proj construcción, en lugar de tener un gradual anillo sobre algunas anillo de la base $A$, tenemos una gavilla de graduados álgebras de más de un esquema de $X$. Sobre cada una de las afín ${\rm Spec}(A)$$X$, la relativa proj está de acuerdo con la habitual versión, y juntos pega a un esquema proyectivo sobre $X$.

Dado que, si tenemos un local libre de gavilla $\mathscr{F}$, $\mathbb{P}\mathscr{F}=\mathcal{Proj}({\rm Sym}^{\cdot}\mathscr{F})$ (si tomamos el doble $\mathscr{F}^{\vee}$ dentro de la simétrica de la batería depende de su convención para lo $\mathbb{P}\mathscr{F}$ medio). Si asumimos $\mathscr{F}$ divisiones como una suma directa de línea de paquetes y ampliar, se puede conseguir algo similar a su fórmula, sino como una gavilla de graduados anillos de más de $X$, en lugar de sólo una gradual anillo. Para una referencia, esta es la definición 17.2.3 en Vakil notas (http://math.stanford.edu/~vakil/216blog/FOAGdec2915public.pdf).

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