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Interpretación geométrica de la ramificación de los ideales principales.

Estoy tratando de entender geométricamente, la ramificación de los números primos en un número finito de separarse de extensión de campo.

Deje $A$ ser un dominio de Dedekind con fracción de campo $K$ $L/K$ finita separables de campo de extensión de grado $n$, y deje $B$ ser la integral de cierre de $A$$L$, que es también un dominio de Dedekind. Deje $X=\text{Spec}(B)$$Y=\text{Spec}(A)$, y considerar la proyección de $X\to Y$ que envía un primer $\mathfrak{q}\in X$ $\mathfrak{p}\in Y$ $\mathfrak{p}$(es decir, el mapa de afín a los esquemas correspondientes a la inclusión $A\to B$).

Deje $\mathfrak{p}\in Y$ ser un no-cero prime ideal en $A$. La fibra de más de $\mathfrak{p}$ es entonces el conjunto de primer ideales $\mathfrak{q}_{i}\in X$ tal que $$ \mathfrak{p}B=\mathfrak{q}_{1}^{e_{1}}\cdots \mathfrak{q}_{g}^{e_{g}}$$ es la correspondiente descomposición en factores primos en $B$ (determinada únicamente, debido a que $B$ es un dominio de Dedekind). Deje $f_{i}=[\kappa(\mathfrak{q}_{i}):\kappa(\mathfrak{p})]$ la correspondiente residuo grados. Entonces:

$$\sum_{i=1}^{g}f_{i}e_{i}=n$$

Decimos que $\mathfrak{q}_{i}$ se ramificó por encima de $\mathfrak{p}$ si el índice de ramificación $e_{i}$ es estrictamente mayor que 1, y unramified si $e_{i}=1$. Decimos que $\mathfrak{p}$ es unramified en $B$ si todos los $e_{i}=1$; $\mathfrak{p}$ se divide en $B$ si todos los $e_{i}=f_{i}=1$; y decimos que $\mathfrak{p}$ es inerte en $B$ si $g=e_{1}=1$.

Podemos imaginar tanto $X$ $Y$ como curvas algebraicas y $X$ como se ramifica a la cubierta de $Y$. Estoy tratando de entender el preciso sentido geométrico de todas las anteriores definiciones en términos de esta imagen geométrica.

Mi profesor dijo que se ramifica por encima de los números primos $\mathfrak{p}$ son los puntos de $\mathfrak{q}_{i}\in X$ cuando la fibra a $\mathfrak{p}$ cumple con $X$ en un punto de tangencia (entiendo que por la fibra, se refiere a la línea vertical por encima de $\mathfrak{p}$ cuando nos imaginamos a $Y$ como una línea recta). Traté de coincidir con esta interpretación con el ejemplo de $A=\mathbb{Z}$$B=\mathbb{Z}[i]$, basado en la imagen de $\text{Spec}(\mathbb{Z}[X])$ de Mumford:

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El primer ideales en $\mathbb{Z}[i]=\mathbb{Z}[X]/(X^{2}+1)$ debe corresponder al primer ideales que contienen a $(X^{2}+1)$. Es decir, que deben corresponder a los puntos en la curva de $V(X^{2}+1)$ dibujado en la imagen.

La imagen de arriba, $(2)$ coincide con esta interpretación perfectamente, ya $(2)$ ramifies en $\mathbb{Z}[i]$. Y lo hace de la imagen de arriba $(5)$, ya que el $(5)$ se divide en dos primos en $\mathbb{Z}[i]$. Pero ahora tengo un problema con la imagen de arriba,$(3)$. Sólo debe haber un punto, es decir,$(3,X^{2}+1)\in X$, pero supongo que Mumford simplemente no se dibuja. Pero incluso si lo hizo, ¿cómo iba a dibujar a este punto sin la creación de una singularidad en la curva? Porque, siendo el espectro de un dominio de Dedekind, $X$ debe ser un habitual de la curva, a la derecha? Así que, ¿cómo podemos sacar de este punto?

Pero si usted dibuja este punto en la ingenua manera, la introducción de una singularidad, de repente, el residuo título parece hacer algunos geométricas sentido para mí: parece ser que el número de parámetros que necesitamos para describir la curva alrededor del punto correspondiente. Cuánto de este ingenuo impresión es cierto? Se trata simplemente de una coincidencia? Porque algebraicamente esto no tiene mucho sentido para mí. Uno debe ser capaz de describir la curva de nivel local con un solo parámetro, debido a que todos los locales de anillos de la DVR. Voy a tratar de resumir todas estas dudas en la siguiente pregunta:

¿Cuál es el preciso sentido geométrico de la ramificación índice y el residuo de grado?

Por último, si es posible, me gustaría escuchar algunas aclaraciones comentarios sobre la fuente en la que comenzó a todas estas dudas (que inicialmente estaba ingenuamente feliz con mi profesor de interpretación): Neukirch de la Teoría Algebraica de números. En chpater I, Sección 13 (unidimensional Esquemas) dibuja esta ramificación de la situación:

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Tengo varios problemas con esta imagen.

  • No $X$ ser un habitual de la curva?
  • Por qué no los puntos de ramificación de la tangente, como mi profesor reclamado a ser?
  • Si esta es realmente la imagen, ¿cómo podemos distinguir geométricamente entre inerte y puntos de ramificación de los puntos? Por ejemplo, el punto a la derecha. Es inerte o es ramificado?

Neukirch dice que esta imagen es sólo una feria de representación de la algebraicas situación cuando el residuo de los campos en $A$ son algebraicamente cerrado, pero esto no ayuda mucho a responder a las preguntas anteriores.

Gracias por pasar el tiempo para leer esta pregunta larga. Estoy un poco confundida con este tema y quise expresar mis dudas tan claro como sea posible.

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Roland Puntos 1539

Desde mi punto de vista, la inercia, en realidad no tiene una forma geométrica sabor. En otras palabras, mirando a $\mathbb{Z}[i]$ y su fibra a $(3)$ es difícil de imaginar porque se está muy lejos de nuestro habitual de la intuición de espacios topológicos. Si realmente necesito a imaginar lo que está pasando, yo diría que la fibra tiene dos puntos (de hecho $\mathbb{Z}[i]\otimes_{\mathbb{Z}}\mathbb{F}_3$ es de dimensión 2$\mathbb{F}_3$), pero estos dos puntos se encuentra en una extensión algebraica.

Tal vez una mejor manera de tener cierta intuición geométrica es empezar con más objetos geométricos de $\mathbb{Z}[i]$.

Así que vamos a echar un vistazo a $Y=\operatorname{Spec}A$$A=\mathbb{R}[y]$$X=\operatorname{Spec}B$$B=A[x]/(x^2-y)$. Aquí $Y$ es la línea vertical en nuestro habitual de avión, y $X$ es la parábola $y=x^2$. El mapa de $X\rightarrow Y$ está dado por $(x,y)\mapsto y$. Así, las fibras de más de $y_0$ son todos los puntos de la parábola acostado en la línea horizontal $y=y_0$.

Así que aquí están los diferentes fibras :

  • si $y_0>0$, entonces hay dos puntos de $(\sqrt{y_0},y_0)$$(-\sqrt{y_0},y_0)$. Algebraicamente : el ideal $(y-y_0)$ $B$ se descompone como $(x-\sqrt{y_0})(x+\sqrt{y_0})$. Por lo $(y-y_0)B$ se divide (en particular es unramified).
  • si $y_0=0$, entonces sólo hay un punto de $(0,0)$. Algebraicamente el ideal $(y-0)$ $B$ se descompone como $(x-0)^2$. Este es un ejemplo de ramificación, y como su profesor dijo, usted puede ver que hay una ramificación geométricamente desde entonces, la línea de $y=0$ es tangente a la parábola.
  • si $y_0<0$, entonces no hay puntos reales, pero hay dos complejos: $(i\sqrt{-y_0},y_0)$$(i\sqrt{-y_0},y_0)$. Estos puntos complejos no proviene de dos diferentes ideales en $B$ y, de hecho, el ideal de $(y-0)B$ es el primer y el residuo de campo es una extensión de grado 2 de $A/(y-0)$. Por lo $(y-y_0)$ es inerte en $B$.

A ver, esto no es fácil de imaginar : si nos basamos sólo puntos reales, estos inerte de los números primos deben tener vacío fibras. Si dibujamos los puntos complejos, bien, $\mathbb{C}$ algebraicamente cerrado, no hay inercia...

Aquí el mapa de $X\rightarrow Y$ es de grado 2, por lo que un primer en $Y$ es dividir, ramificado o inerte. Por supuesto, si el grado es mayor que 2, la fibra sobre cada uno de los prime puede ser un poco de todo. Por ejemplo, mirar a $X=\operatorname{Spec}A[x]/(y-P(x))$ donde $P$ es tu favorito polinomio de grado 3 o 4, y dibujar líneas horizontales.


Ahora echemos un vistazo a la segunda imagen. Recuerdo que cuando les conocí por primera vez, me pregunté preguntas similares a la tuya.

  • Sí $X$ debe ser regular, lo que se ve no es $X$.
  • La inercia no está representada en todos, esta es una imagen de los puntos complejos.
  • Lo que parece una singularidad es una representación de un punto en el nivel local el mapa de $X\rightarrow Y$ está dado por $z\mapsto z^e$ donde $e$ es el número de ramas que se extienden a través del punto.

La idea de este diagrama se representa el comportamiento de una solución de una ecuación de $P_{y_0}(x)=0$ donde $y_0$ varía.

A fin de tomar de nuevo la parábola $y=x^2$. Un diagrama de la situación tiene una X en la forma. Deje $y_0\in Y$ ser cualquier punto (excepto el 0). Entonces hay dos soluciones para la ecuación de $x^2=y_0$ (recuerden que los esperamos en el complejo punto y nos olvidamos de la inercia). Elegir uno, decir $x_0=\sqrt{y_0}$. Entonces como $y_0$ varía, $x_0$ varía continuamente, hasta llegar a $y_0=0$. Entonces si $y_0$ sigue moviendo $x_0$ puede optar por dos caminos diferentes. Tenemos una embranchment punto. Y es por eso que queremos dibujar con una singularidad.

Si queremos añadir inercia, podemos imaginar puntos como los de Mumford de la imagen : inerte de los números primos no hacer embranchment puntos, por lo que no debería ser distintas que no se conocen a través de un punto único (single debido a que sólo disponemos de un único primer representar a varios puntos en una extensión algebraica). Esto es lo que se ve por encima de $(3)$ en Mumford de la imagen, por ejemplo.

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