Неф линейный пакет - Nef line bundle

В алгебраическая геометрия, а линейный пакет на проективное разнообразие является неф если он имеет неотрицательную степень на каждом изгиб в разнообразии. Классы линейных nef-расслоений описываются выпуклый конус, а возможные сжатия многообразия соответствуют определенным граням конуса nef. Ввиду соответствия линейных пучков и делители (построен из коразмерность -1 подмногообразия) существует эквивалентное понятие дивизор nef.

Определение

В более общем смысле, линейный пакет L на правильный схема Икс через поле k как говорят неф если он имеет неотрицательную степень на каждом (закрытом несводимый ) кривая в Икс.^[1] (The степень линейного пучка L на правильной кривой C над k - степень дивизора (s) любого ненулевого рационального сечения s из L.) Линейный пучок также можно назвать обратимая связка.

Термин «неф» был введен Майлз Рид в качестве замены старых терминов «арифметически эффективный» (Зарисский 1962, определение 7.6) и «численно эффективный», а также для фразы «численно в конечном итоге свободный».^[2] С учетом приведенных ниже примеров старые термины вводили в заблуждение.

Каждый линейный пакет L на правильной кривой C над k который имеет глобальный раздел не равный тождественно нулю, имеет неотрицательную степень. В результате без базовых точек линейный пучок по правильной схеме Икс над k имеет неотрицательную степень на каждой кривой в Икс; то есть неф.^[3] В более общем смысле, линейный пакет L называется полуобъятный если положительный тензорная мощность ${ displaystyle L ^ { otimes a}}$ не содержит базовых точек. Отсюда следует, что полуобильное линейное расслоение nef. Полуобильные линейные пучки можно считать основным геометрическим источником линейных пучков nef, хотя эти две концепции не эквивалентны; см. примеры ниже.

А Делитель Картье D по правильной схеме Икс над полем называется nef, если связанный линейный пакет О(D) Неф на Икс. Эквивалентно, D Нефть, если номер перекрестка ${ Displaystyle D cdot C}$ неотрицательна для каждой кривой C в Икс.

Чтобы вернуться от линейных пучков к делителям, первый класс Черна является изоморфизмом Группа Пикард линейных связок на множество Икс группе дивизоров Картье по модулю линейная эквивалентность. Явно первый класс Черна ${ displaystyle c_ {1} (L)}$ является делителем (s) любого ненулевого рационального сечения s из L.^[4]

Неф конус

Для работы с неравенствами удобно рассматривать р-дивизоры, то есть конечные линейные комбинации делителей Картье с настоящий коэффициенты. В р-дивизоры по модулю числовая эквивалентность сформировать настоящий векторное пространство ${ Displaystyle N ^ {1} (X)}$ конечной размерности Группа Нерона – Севери натянутый с реальными числами.^[5] (Явно: два р-дивизоры численно эквивалентны, если они имеют одинаковое число пересечения со всеми кривыми в Икс.) An р-дивизор называется nef, если он имеет неотрицательную степень на каждой кривой. Неф р-дивизоры образуют замкнутый выпуклый конус в ${ Displaystyle N ^ {1} (X)}$ , то неф конус Неф (Икс).

В конус кривых определяется как выпуклый конус линейных комбинаций кривых с неотрицательными действительными коэффициентами в вещественном векторном пространстве ${ displaystyle N_ {1} (X)}$ 1-циклов по модулю числовой эквивалентности. Векторные пространства ${ Displaystyle N ^ {1} (X)}$ и ${ displaystyle N_ {1} (X)}$ находятся двойной друг к другу парой пересечений, и nef-конус (по определению) является двойной конус конуса кривых.^[6]

Существенной проблемой алгебраической геометрии является анализ того, какие линейные расслоения обильный, поскольку это сводится к описанию различных способов встраивания разнообразия в проективное пространство. Один ответ Критерий Клеймана (1966): для проективной схемы Икс над полем линейный пучок (или р-divisor) является обильным тогда и только тогда, когда его класс в ${ Displaystyle N ^ {1} (X)}$ лежит внутри нефа конуса.^[7] (An р-дивизор называется обильным, если его можно записать как положительную линейную комбинацию обильных дивизоров Картье.) Из критерия Клеймана следует, что для Икс проективный, каждый неф р-дивизор на Икс это предел достаточного р-дивизоры в ${ Displaystyle N ^ {1} (X)}$ . Действительно, для D неф и А достаточно, D + cA достаточно для всех действительных чисел c > 0.

Метрическое определение линейных пучков nef

Позволять Икс быть компактное комплексное многообразие с фиксированной Эрмитова метрика рассматривается как положительный (1,1) -форма ${ displaystyle omega}$ . Следующий Жан-Пьер Демайли, Томас Петернелл и Майкл Шнайдер, голоморфное линейное расслоение L на Икс как говорят неф если для каждого ${ displaystyle epsilon> 0}$ Существует гладкий Эрмитова метрика ${ displaystyle h _ { epsilon}}$ на L чей кривизна удовлетворяет ${ displaystyle Theta _ {h _ { epsilon}} (L) geq - epsilon omega}$ .Когда Икс проективен над C, это эквивалентно предыдущему определению (что L имеет неотрицательную степень на всех кривых в Икс).^[8]

Даже для Икс проективный над C, линейный пакет nef L не обязательно иметь эрмитову метрику час с кривизной ${ displaystyle Theta _ {h} (L) geq 0}$ , который объясняет только что данное более сложное определение.^[9]

Примеры

Если Икс является гладкой проективной поверхностью и C является (неприводимой) кривой в Икс с числом самопересечения ${ displaystyle C ^ {2} geq 0}$ , тогда C Неф на Икс, потому что любые два отчетливый кривые на поверхности имеют неотрицательное число пересечений. Если ${ displaystyle C ^ {2} <0}$ , тогда C эффективен, но не эффективен Икс. Например, если Икс это Взрывать гладкой проективной поверхности Y в точке, то исключительная кривая E взрыва ${ displaystyle pi двоеточие от X до Y}$ имеет ${ displaystyle E ^ {2} = - 1}$ .
Каждый эффективный делитель на многообразие флагов или же абелева разновидность является nef, используя то, что эти разновидности имеют переходное действие связанного алгебраическая группа.^[10]
Каждый линейный комплект L степени 0 на гладкой комплексной проективной кривой Икс это неф, но L полуобильно тогда и только тогда, когда L является кручение в группе Пикара Икс. За Икс из род грамм по крайней мере 1, большинство линейных расслоений степени 0 не являются торсионными, поскольку Якобиан из Икс является абелевым многообразием размерности грамм.
Каждое полуобильное линейное расслоение является nef-расслоением, но не каждое линейное nef-расслоение даже численно эквивалентно полуобильному линейному расслоению. Например, Дэвид Мамфорд построил линейный пучок L на подходящем линейчатая поверхность Икс такой, что L имеет положительную степень на всех кривых, но число пересечения ${ displaystyle c_ {1} (L) ^ {2}}$ равно нулю.^[11] Следует, что L равен nef, но не кратно ${ displaystyle c_ {1} (L)}$ численно эквивалентен эффективному дивизору. В частности, пространство глобальных разделов ${ displaystyle H ^ {0} (X, L ^ { otimes a})}$ равен нулю для всех натуральных чисел а.

Сокращения и nef конус

А сокращение из нормальный проективное разнообразие Икс над полем k сюръективный морфизм ${ displaystyle f двоеточие от X до Y}$ с Y нормальное проективное многообразие над k такой, что ${ displaystyle f _ {*} O_ {X} = O_ {Y}}$ . (Последнее условие означает, что ж имеет связаны волокна, и это эквивалентно ж соединив волокна, если k имеет характеристика нуль.^[12]) Сжатие называется расслоение если тусклый (Y) <тусклый (Икс). Сокращение с dim (Y) = тусклый (Икс) автоматически является бирациональный морфизм.^[13] (Например, Икс может быть раздутием гладкой проективной поверхности Y в точку.)

А лицо F выпуклого конуса N означает выпуклый подконус такой, что любые две точки N чья сумма в F сами должны быть в F. Сокращение Икс определяет лицо F Неф-конуса Икс, а именно пересечение Nef (Икс) с откат ${ displaystyle f ^ {*} (N ^ {1} (Y)) subset N ^ {1} (X)}$ . И наоборот, учитывая разнообразие Икс, лицо F конуса nef определяет сжатие ${ displaystyle f двоеточие от X до Y}$ с точностью до изоморфизма. Действительно, существует полуобильное линейное расслоение L на Икс чей класс в ${ Displaystyle N ^ {1} (X)}$ находится в интерьере F (например, возьмите L быть откатом к Икс любой обильной линейной связки на Y). Любая такая линейная связка определяет Y посредством Строительство проекта:^[14]

{ displaystyle Y = { text {Proj}} bigoplus _ {a geq 0} H ^ {0} (X, L ^ { otimes a}).}

Описать Y в геометрическом выражении: кривая C в Икс сопоставляется с точкой в Y если и только если L имеет нулевую степень на C.

В результате существует взаимно однозначное соответствие между сокращениями Икс и некоторые грани неф-конуса Икс.^[15] (Это соответствие также можно сформулировать двойственно, в терминах граней конуса кривых.) Зная, какие nef-линейные пучки являются полуобильными, можно определить, какие грани соответствуют сжатию. В теорема о конусе описывает значительный класс лиц, которые соответствуют сокращениям, а гипотеза изобилия дал бы больше.

Пример: пусть Икс - раздутие комплексной проективной плоскости ${ Displaystyle mathbb {P} ^ {2}}$ в какой-то момент п. Позволять ЧАС быть откатом к Икс линии на ${ Displaystyle mathbb {P} ^ {2}}$ , и разреши E - исключительная кривая разрушения ${ displaystyle pi двоеточие X to mathbb {P} ^ {2}}$ . потом Икс имеет число Пикара 2, что означает, что реальное векторное пространство ${ Displaystyle N ^ {1} (X)}$ имеет размерность 2. По геометрии выпуклых конусов размерности 2 конус nef должен быть натянут на два луча; явно, это лучи, натянутые на ЧАС и ЧАС − E.^[16] В этом примере оба луча соответствуют сжатию Икс: ЧАС дает бирациональный морфизм ${ displaystyle X to mathbb {P} ^ {2}}$ , и ЧАС − E дает расслоение ${ displaystyle X to mathbb {P} ^ {1}}$ со волокнами, изоморфными ${ Displaystyle mathbb {P} ^ {1}}$ (соответствует строкам в ${ Displaystyle mathbb {P} ^ {2}}$ через точку п). Поскольку конус nef Икс не имеет других нетривиальных граней, это единственные нетривиальные стягивания Икс; это было бы труднее увидеть без связи с выпуклыми конусами.