الفئة المشتقة

في الرياضيات ، تُعدّ الفئة المشتقة D ( A ) للفئة الأبيلية A بناءً من الجبر الهومولوجي، أُدخل لتحسين وتبسيط نظرية الدوال المشتقة المعرفة على A. ويستند هذا البناء إلى أن عناصر D ( A ) يجب أن تكون سلاسل مركبة في A ، حيث تُعتبر سلسلتان مركبتان متماثلتين عندما توجد دالة سلسلة تُحدث تماثلاً على مستوى هومولوجيتهما . ويمكن بعد ذلك تعريف الدوال المشتقة للسلاسل المركبة، مما يُحسّن مفهوم التماثل الفائق . وتؤدي هذه التعريفات إلى تبسيط كبير للصيغ التي تُوصف (بشكل غير دقيق تمامًا) بمتتاليات طيفية معقدة .

يُعدّ تطوير الفئة المشتقة، على يد ألكسندر غروتينديك وتلميذه جان لويس فيردييه بعد عام 1960 بقليل، بمثابة نقطة تحول في التطور الهائل للجبر التماثلي في خمسينيات القرن العشرين، وهو عقد شهد فيه تقدماً ملحوظاً. وقد دُوّنت النظرية الأساسية لفيردييه في أطروحته، التي نُشرت أخيراً عام 1996 في مجلة أستيريسك (بعد أن نُشر ملخص لها سابقاً في مجلة SGA 4½ ). تطلّبت البديهيات ابتكاراً، وهو مفهوم الفئة المثلثية ، ويستند البناء على توطين الفئة ، وهو تعميم لتوطين الحلقة . وقد انبثق الدافع الأصلي لتطوير الشكلية "المشتقة" من الحاجة إلى إيجاد صياغة مناسبة لنظرية الازدواجية المتماسكة لغروتينديك . ومنذ ذلك الحين، أصبحت الفئات المشتقة ضرورية حتى خارج نطاق الهندسة الجبرية ، على سبيل المثال في صياغة نظرية الوحدات-D والتحليل الميكرولوكالي . أصبحت الفئات المشتقة حديثًا مهمة أيضًا في مجالات أقرب إلى الفيزياء، مثل الأغشية D والتناظر المرآوي .

تم تقديم الفئات المشتقة غير المحدودة بواسطة سبالتنشتاين في عام 1988.

الدوافع

في نظرية الحزم المتماسكة ، عند تجاوز حدود ما يمكن فعله بازدواجية سير دون افتراض مخطط غير شاذ ، برزت الحاجة إلى استخدام مجموعة كاملة من الحزم بدلًا من حزمة ثنائية واحدة. في الواقع، يتوافق شرط حلقة كوهين-ماكولي ، وهو إضعاف لعدم الشذوذ، مع وجود حزمة ثنائية واحدة؛ وهذا بعيد كل البعد عن الحالة العامة. من منظور التفكير التنازلي، الذي تبناه غروتينديك دائمًا، دلّ هذا على ضرورة إعادة الصياغة. وبرزت معه فكرة أن جداء الموتر "الحقيقي" ودوال Hom ستكون تلك الموجودة على المستوى المشتق؛ وبالنسبة لتلك الدوال، يصبح كل من Tor و Ext أشبه بأجهزة حسابية.

على الرغم من مستوى التجريد، حظيت الفئات المشتقة بقبول واسع خلال العقود اللاحقة، لا سيما باعتبارها إطارًا ملائمًا لعلم التماثل الحزمي . ولعلّ أبرز إنجازاتها صياغة تطابق ريمان-هيلبرت في الأبعاد الأكبر من 1 باستخدام المصطلحات المشتقة، حوالي عام 1980. وقد تبنّت مدرسة ساتو لغة الفئات المشتقة، وكان تاريخ وحدات D اللاحق بمثابة نظرية مُعبَّر عنها بهذه المصطلحات.

كان هناك تطور موازٍ يتمثل في فئة الأطياف في نظرية التماثل . وتُعد فئة التماثل للأطياف والفئة المشتقة للحلقة مثالين على الفئات المثلثية .

تعريف

يتركأ{\displaystyle {\mathcal {A}}}أن تكون فئة تبديلية . (تشمل الأمثلة فئة الوحدات فوق حلقة وفئة حزم الزمر التبديلية على فضاء طوبولوجي). الفئة المشتقةد(أ){\displaystyle D({\mathcal {A}})}يتم تعريفها بواسطة خاصية شاملة فيما يتعلق بالفئةكوم(أ){\displaystyle \operatorname {Kom} ({\mathcal {A}})}من مركبات السلسلة المشتركة ذات المصطلحات فيأ{\displaystyle {\mathcal {A}}}أغراضكوم(أ){\displaystyle \operatorname {Kom} ({\mathcal {A}})}وهي على شكل

X-1د-1X0د0X1د1X2،{\displaystyle \cdots \to X^{-1}\xrightarrow {d^{-1}} X^{0}\xrightarrow {d^{0}} X^{1}\xrightarrow {d^{1}} X^{2}\to \cdots ,}

حيث يمثل كل X i كائنًا منأ{\displaystyle {\mathcal {A}}}وكل من المركباتدأنا+1دأنا{\displaystyle d^{i+1}\circ d^{i}}يساوي صفرًا. مجموعة التماثل i للمركب هيحأنا(X)=كيردأنا/أنادأنا-1{\displaystyle H^{i}(X^{\bullet })=\operatorname {ker} d^{i}/\operatorname {im} d^{i-1}}. لو(X،دX){\displaystyle (X^{\bullet },d_{X}^{\bullet })}و(Y،دY){\displaystyle (Y^{\bullet },d_{Y}^{\bullet })}إذا كان هناك كائنان في هذه الفئة، فإنهما يشكلان تشاكلاً.و:(X،دX)(Y،دY){\displaystyle f^{\bullet }\colon (X^{\bullet },d_{X}^{\bullet })\to (Y^{\bullet },d_{Y}^{\bullet })}يُعرَّف بأنه عائلة من التشكلاتوأنا:XأناYأنا{\displaystyle f_{i}\colon X^{i}\to Y^{i}}بحيثوأنا+1دXأنا=دYأناوأنا{\displaystyle f_{i+1}\circ d_{X}^{i}=d_{Y}^{i}\circ f_{i}}يُحفز هذا النوع من التشاكل تشاكلات على مجموعات التماثل.حأنا(و):حأنا(X)حأنا(Y){\displaystyle H^{i}(f^{\bullet })\colon H^{i}(X^{\bullet })\to H^{i}(Y^{\bullet })}، وو{\displaystyle f^{\bullet }}يُطلق عليه اسم شبه تماثل إذا كان كل من هذه التشكلات تماثلًا فيأ{\displaystyle {\mathcal {A}}}.

الخاصية العامة للفئة المشتقة هي أنها تمثل توطينًا لفئة المركبات بالنسبة إلى التشاكلات شبهية. على وجه التحديد، الفئة المشتقةد(أ){\displaystyle D({\mathcal {A}})}هي فئة، بالإضافة إلى دالةسؤال:كوم(أ)د(أ){\displaystyle Q\colon \operatorname {Kom} ({\mathcal {A}})\to D({\mathcal {A}})}، ولها الخاصية العامة التالية: لنفترضج{\displaystyle {\mathcal {C}}}وهي فئة أخرى (ليست بالضرورة أبيلية) وF:كوم(أ)ج{\displaystyle F\colon \operatorname {Kom} ({\mathcal {A}})\to {\mathcal {C}}}هو دالة بحيث، كلماو{\displaystyle f^{\bullet }}هو شبه تماثل فيكوم(أ){\displaystyle \operatorname {Kom} ({\mathcal {A}})}صورتهاF(و){\displaystyle F(f^{\bullet })}هو تماثل فيج{\displaystyle {\mathcal {C}}}؛ ثمF{\displaystyle F}العوامل من خلالسؤال{\displaystyle Q}أي فئتين تمتلكان هذه الخاصية العامة تكونان متكافئتين.

العلاقة بفئة التماثل

لوو{\displaystyle f}وز{\displaystyle g}هما شكلانXY{\displaystyle X^{\bullet }\to Y^{\bullet }}فيكوم(أ){\displaystyle \operatorname {Kom} ({\mathcal {A}})}ثم سلسلة متماثلة أو ببساطة متماثلةح:وز{\displaystyle h\colon f\to g}هي مجموعة من التشكلاتحأنا:XأناYأنا-1{\displaystyle h^{i}\colon X^{i}\to Y^{i-1}}بحيثوأنا-زأنا=دYأنا-1حأنا+حأنا+1دXأنا{\displaystyle f^{i}-g^{i}=d_{Y}^{i-1}\circ h^{i}+h^{i+1}\circ d_{X}^{i}}لكل i . من السهل إثبات أن اثنين من التشاكلات المتماثلة يُنتجان تشاكلات متطابقة على مجموعات التماثل. نقول إنو:XY{\displaystyle f\colon X^{\bullet }\to Y^{\bullet }}تكون سلسلة التكافؤ التماثلي إذا وُجدز:YX{\displaystyle g\colon Y^{\bullet }\to X^{\bullet }}بحيثزو{\displaystyle g\circ f}ووز{\displaystyle f\circ g}تكون متماثلة السلسلة مع التشكلات المطابقة علىX{\displaystyle X^{\bullet }}وY{\displaystyle Y^{\bullet }}على التوالي. فئة التماثل لمركبات السلسلة المشتركةك(أ){\displaystyle K({\mathcal {A}})}هي الفئة التي تحتوي على نفس العناصر مثلكوم(أ){\displaystyle \operatorname {Kom} ({\mathcal {A}})}لكنّها تُشكّل فئات تكافؤ لتشكلات المركبات فيما يتعلق بعلاقة التماثل السلسلي. يوجد مُؤثّر طبيعيكوم(أ)ك(أ){\displaystyle \operatorname {Kom} ({\mathcal {A}})\to K({\mathcal {A}})}وهي الدالة المطابقة للكائنات والتي تُرسل كل تشاكل إلى فئة التكافؤ التماثلي المتسلسل الخاصة به . وبما أن كل تكافؤ تماثلي متسلسل هو شبه تشاكل،سؤال{\displaystyle Q}العوامل التي تمر عبر هذه الدالة. وبالتالي،د(أ){\displaystyle D({\mathcal {A}})}ويمكن اعتبارها بنفس القدر بمثابة توطين لفئة التماثل.

من وجهة نظر فئات النموذج ، فإن الفئة المشتقة D ( A ) هي "فئة التماثل" الحقيقية لفئة المركبات، في حين يمكن تسمية K ( A ) بـ "فئة التماثل الساذجة".

بناء الفئة المشتقة

توجد عدة تركيبات ممكنة للفئة المشتقة. عندماأ{\displaystyle {\mathcal {A}}}إذا كانت الفئة صغيرة، فإنه يمكن بناء الفئة المشتقة مباشرةً عن طريق ضم معكوسات شبه التشاكلات شكليًا. وهذا مثال على البناء العام للفئة بواسطة المولدات والعلاقات. [ 1 ]

متىأ{\displaystyle {\mathcal {A}}}إذا كانت فئة كبيرة، فإن هذا البناء لا يصلح لأسباب نظرية المجموعات. يبني هذا البناء التشكلات كفئات تكافؤ للمسارات.أ{\displaystyle {\mathcal {A}}}إذا كان لدينا فئة حقيقية من الكائنات، جميعها متماثلة، فإنه يوجد فئة حقيقية من المسارات بين أي كائنين من هذه الكائنات. وبالتالي، فإن بناء المولدات والعلاقات يضمن فقط أن التشاكلات بين كائنين تُشكل فئة حقيقية. مع ذلك، عادةً ما يُشترط أن تكون التشاكلات بين كائنين في فئة ما مجموعات، ولذلك يفشل هذا البناء في إنتاج فئة فعلية.

حتى عندماأ{\displaystyle {\mathcal {A}}}على الرغم من صغر حجمها، فإن البناء باستخدام المولدات والعلاقات ينتج عنه عمومًا فئة ذات بنية مبهمة، حيث تكون التشكلات عبارة عن مسارات طويلة بشكل تعسفي تخضع لعلاقة تكافؤ غامضة. لهذا السبب، من المتعارف عليه بناء الفئة المشتقة بشكل أكثر واقعية حتى عندما لا تكون نظرية المجموعات مطروحة.

تخضع هذه البنى الأخرى لفئة التماثل. مجموعة شبه التماثلات فيك(أ){\displaystyle K({\mathcal {A}})}يشكل نظامًا ضربيًا . وهو عبارة عن مجموعة من الشروط التي تسمح بإعادة كتابة المسارات المعقدة على شكل مسارات أبسط. تنص نظرية غابرييل-زيسمان على أن التموضع في نظام ضربي له وصف بسيط من حيث السقوف . [ 2 ] تشاكلXY{\displaystyle X^{\bullet }\to Y^{\bullet }}فيد(أ){\displaystyle D({\mathcal {A}})}يمكن وصفها بأنها زوج(s،و){\displaystyle (s,f)}، حيث بالنسبة لبعض التعقيدZ{\displaystyle Z^{\bullet }}،s:ZX{\displaystyle s\colon Z^{\bullet }\to X^{\bullet }}هو شبه تماثل وو:ZY{\displaystyle f\colon Z^{\bullet }\to Y^{\bullet }}هي فئة تكافؤ التماثل المتسلسل للتشاكلات. من الناحية المفاهيمية، يمثل هذاوs-1{\displaystyle f\circ s^{-1}}. السقفان متكافئان إذا كان لهما سقف مشترك.

يُتيح استبدال سلاسل التشكلات بالأسقف أيضًا حل المشكلات المتعلقة بنظرية المجموعات في الفئات المشتقة للفئات الكبيرة. ثبّت مجموعة معقدةX{\displaystyle X^{\bullet }}وخذ في الاعتبار الفئةأناX{\displaystyle I_{X^{\bullet }}}التي تكون كائناتها شبه متماثلة فيك(أ){\displaystyle K({\mathcal {A}})}مع نطاق مشتركX{\displaystyle X^{\bullet }}والتي تكون تشاكلاتها عبارة عن مخططات تبديلية. أو بصورة مكافئة، هذه هي فئة الكائنات علىX{\displaystyle X^{\bullet }}والتي تكون خرائط بنيتها شبه متماثلة. عندئذٍ، فإن شرط النظام الضربي يعني أن التشكلات فيد(أ){\displaystyle D({\mathcal {A}})}منX{\displaystyle X^{\bullet }}لY{\displaystyle Y^{\bullet }}نكون

ليمأناXهومك(أ)((X)،Y)،{\displaystyle \varinjlim _{I_{X^{\bullet }}}\operatorname {Hom} _{K({\mathcal {A}})}((X')^{\bullet },Y^{\bullet }),}

بافتراض أن هذه النهاية المشتركة هي في الواقع مجموعة. بينماأناX{\displaystyle I_{X^{\bullet }}}قد تكون فئة كبيرة، وفي بعض الحالات تخضع لسيطرة فئة صغيرة. هذا هو الحال، على سبيل المثال، إذاأ{\displaystyle {\mathcal {A}}}هي فئة غروتينديك الأبيلية (أي أنها تحقق AB5 ولها مجموعة مولدات)، والنقطة الأساسية هي أن الكائنات ذات العدد المحدود فقط هي ذات صلة. [ 3 ] في هذه الحالات، يمكن حساب النهاية على فئة فرعية صغيرة، وهذا يضمن أن تكون النتيجة مجموعة.د(أ){\displaystyle D({\mathcal {A}})}يمكن تعريفها بحيث تحتوي على هذه المجموعات كـهوم{\displaystyle \operatorname {Hom} }مجموعات.

هناك منهج مختلف يعتمد على استبدال التشكلات في الفئة المشتقة بتشكلات في فئة التماثل. التشكل في الفئة المشتقة، الذي يكون مجاله المقابل عبارة عن مُركب محدود من الأسفل من كائنات حقنية، هو نفسه التشكل إلى هذا المُركب في فئة التماثل؛ وهذا ناتج عن الحقنية الحدية. باستبدال الحقنية الحدية بشرط أقوى، نحصل على خاصية مماثلة تنطبق حتى على المُركبات غير المحدودة.أنا{\displaystyle I^{\bullet }}يكون K- حقني إذا، لكل مركب غير دوريX{\displaystyle X^{\bullet }}لديناهومك(أ)(X،أنا)=0{\displaystyle \operatorname {Hom} _{K({\mathcal {A}})}(X^{\bullet },I^{\bullet })=0}ومن النتائج المباشرة لذلك أنه بالنسبة لكل مركبX{\displaystyle X^{\bullet }}، التشكلاتXأنا{\displaystyle X^{\bullet }\to I^{\bullet }}فيك(أ){\displaystyle K({\mathcal {A}})}وهي مماثلة لتلك التشكلات فيد(أ){\displaystyle D({\mathcal {A}})}تنص نظرية سيربي، التي تعمم أعمال غروتينديك وسبالتنشتاين، على أنه في فئة غروتينديك الأبيلية، يكون كل مركب شبه متماثل مع مركب K-حقني ذي حدود حقنية، وعلاوة على ذلك، فإن هذه النظرية دالة. [ 4 ] على وجه الخصوص، يمكننا تعريف التشكلات في الفئة المشتقة بالانتقال إلى حلول K-حقنية وحساب التشكلات في فئة التماثل. تضمن الخاصية الدالةية لبناء سيربي أن تركيب التشكلات مُعرَّف جيدًا. ومثل البناء باستخدام الأسقف، يضمن هذا البناء أيضًا خصائص نظرية مجموعات مناسبة للفئة المشتقة، وذلك لأن هذه الخصائص مُحققة بالفعل بواسطة فئة التماثل.

مجموعات متجانسة مشتقة

كما ذكرنا سابقاً، في الفئة المشتقة، يتم التعبير عن مجموعات hom من خلال الأسقف أو الوديانXYY{\displaystyle X\rightarrow Y'\leftarrow Y}، أينYY{\displaystyle Y\to Y'}هو شبه تماثل. للحصول على صورة أوضح لشكل العناصر، انظر إلى متتالية تامة.

0هـنϕن،ن-1هـن-1ϕن-1،ن-2ϕ1،0هـ00{\displaystyle 0\to {\mathcal {E}}_{n}{\overset {\phi _{n,n-1}}{\rightarrow }}{\mathcal {E}}_{n-1}{\overset {\phi _{n-1,n-2}}{\rightarrow }}\cdots {\overset {\phi _{1,0}}{\rightarrow }}{\mathcal {E}}_{0}\to 0}

يمكننا استخدام هذا لإنشاء تشاكلϕ:هـ0هـن[+(ن-1)]{\displaystyle \phi :{\mathcal {E}}_{0}\to {\mathcal {E}}_{n}[+(n-1)]} عن طريق اقتطاع المركب أعلاه، وإزاحته، واستخدام التشكلات الواضحة أعلاه. على وجه الخصوص، لدينا الصورة

0هـن0000هـنهـن-1هـ10000هـ00{\displaystyle {\begin{matrix}0&\to &{\mathcal {E}}_{n}&\to &0&\to &\cdots &\to &0&\to &0\\\uparrow &&\uparrow &&\uparrow &&\cdots &&\uparrow &&\uparrow \\0&\to &{\mathcal {E}}_{n}&\to &{\mathcal {E}}_{n-1}&\to &\cdots &\to &{\mathcal {E}}_{1}&\to &0\\\downarrow &&\downarrow &&\downarrow &&\cdots &&\downarrow &&\downarrow \\0&\to &0&\to &0&\to &\cdots &\to &{\mathcal {E}}_{0}&\to &0\end{matrix}}}

حيث يحتوي المجمع السفليهـ0{\displaystyle {\mathcal {E}}_{0}}مركزة في الدرجة0{\displaystyle 0}السهم الوحيد غير التافه المتجه للأعلى هو تشاكل المساواة، والسهم الوحيد غير التافه المتجه للأسفل هوϕ1،0:هـ1هـ0{\displaystyle \phi _{1,0}:{\mathcal {E}}_{1}\to {\mathcal {E}}_{0}}يُعرّف هذا المخطط للمركبات التشكل الهندسي.

ϕRحoم(هـ0،هـن[+(ن-1)]){\displaystyle \phi \in \mathbf {RHom} ({\mathcal {E}}_{0},{\mathcal {E}}_{n}[+(n-1)])}

في الفئة المشتقة. أحد تطبيقات هذه الملاحظة هو بناء فئة أتيياه. [ 5 ]

ملاحظات

لأغراض معينة (انظر أدناه) يتم استخدام المحدود من الأسفل (Xن=0{\displaystyle X^{n}=0}لن0{\displaystyle n\ll 0}), محدود من الأعلى (Xن=0{\displaystyle X^{n}=0}لن0{\displaystyle n\gg 0}) أو محدودة (Xن=0{\displaystyle X^{n}=0}ل|ن|0{\displaystyle |n|\gg 0}) مركبات بدلاً من المركبات غير المحدودة. وعادة ما يُشار إلى الفئات المشتقة المقابلة بـ D + (A) و D (A) و D b (A) على التوالي.

إذا اعتمدنا المنظور الكلاسيكي للفئات، القائل بوجود مجموعة من التشكلات من كائن إلى آخر (وليس مجرد فئة )، فسيتعين علينا تقديم حجة إضافية لإثبات ذلك. على سبيل المثال، إذا كانت الفئة الأبيلية A صغيرة، أي تحتوي فقط على مجموعة من الكائنات، فلن تُشكل هذه المسألة عائقًا. كذلك، إذا كانت A فئة غروتينديك أبيلية ، فإن الفئة المشتقة D ( A ) تُكافئ فئة فرعية كاملة من فئة التماثل K ( A )، وبالتالي تحتوي فقط على مجموعة من التشكلات من كائن إلى آخر. [ 6 ] تشمل فئات غروتينديك الأبيلية فئة الوحدات النمطية فوق حلقة، وفئة حزم الزمر الأبيلية على فضاء طوبولوجي، والعديد من الأمثلة الأخرى.

يتم تركيب التشكلات، أي الأسقف، في الفئة المشتقة بإيجاد سقف ثالث فوق السقفين المراد تركيبهما. ويمكن التحقق من إمكانية ذلك، مما ينتج عنه تركيب ترابطي محدد جيدًا.

بما أن K(A) فئة مثلثية ، فإن موضعها D(A) مثلثي أيضًا. بالنسبة لعدد صحيح n وعدد مركب X ، نُعرّف [ 7 ] العدد المركب X [ n ] بأنه X مُزاح لأسفل بمقدار n ، بحيث

X[ن]أنا=Xن+أنا،{\displaystyle X[n]^{i}=X^{n+i},}

مع تفاضلي

دX[ن]=(-1)ندX.{\displaystyle d_{X[n]}=(-1)^{n}d_{X}.}

بحسب التعريف، المثلث المميز في D(A) هو مثلث متماثل في D(A) مع المثلث XY → Cone( f ) → X [1] لبعض الدوال المركبة f : XY. هنا، يرمز Cone( f ) إلى مخروط الدالة f . على وجه الخصوص، بالنسبة لمتتالية تامة قصيرة

0XYZ0{\displaystyle 0\rightarrow X\rightarrow Y\rightarrow Z\rightarrow 0}

في A ، يتم تمييز المثلث XYZX [1] في D(A) . أوضح فيردييه أن تعريف الإزاحة X [1] مفروض باشتراط أن يكون X [1] مخروط التشكل X → 0. [ 8 ]

باعتبار أي عنصر من A مجموعة مركبة مركزة في الدرجة الصفرية، فإن الفئة المشتقة D(A) تحتوي على A كفئة فرعية كاملة . تتضمن التشكلات في الفئة المشتقة معلومات حول جميع مجموعات Ext : لأي عنصرين X و Y في A وأي عدد صحيح j ،

هومد(أ)(X،Y[ج])=خارجيأج(X،Y).{\displaystyle {\text{Hom}}_{D({\mathcal {A}})}(X,Y[j])={\text{Ext}}_{\mathcal {A}}^{j}(X,Y).}

الحلول الإسقاطية والحقنية

يمكن إثبات أن التكافؤ التشاكلي هو شبه تماثل بسهولة ، لذا يمكن حذف الخطوة الثانية في البناء المذكور أعلاه. عادةً ما يُعطى التعريف بهذه الطريقة لأنه يكشف عن وجود دالة قانونية.

ك(أ)د(أ).{\displaystyle K({\mathcal {A}})\rightarrow D({\mathcal {A}}).}

في الحالات العملية، يصعب أو يستحيل التعامل مع التشكلات في الفئة المشتقة مباشرةً. لذا، يُبحث عن فئة أسهل في التعامل تُكافئ الفئة المشتقة. تقليديًا، يوجد منهجان (مزدوجان) لهذا الغرض: الحلول الإسقاطية والحلول الحقنية . في كلتا الحالتين، يُؤدي تقييد الدالة الأساسية المذكورة أعلاه على فئة فرعية مناسبة إلى تكافؤ الفئات .

فيما يلي سنصف دور الحلول الحقنية في سياق الفئة المشتقة، والتي تشكل الأساس لتعريف الدوال المشتقة اليمنى ، والتي بدورها لها تطبيقات مهمة في علم التماثل للحزم على الفضاءات الطوبولوجية أو نظريات علم التماثل الأكثر تقدمًا مثل علم التماثل الإيتالي أو علم التماثل الجماعي .

لتطبيق هذه التقنية، يجب افتراض أن الفئة الأبيلية المعنية تحتوي على عدد كافٍ من العناصر الحقنية ، أي أن كل عنصر X في هذه الفئة يقبل تماثلًا أحاديًا مع عنصر حقني I. (لا يشترط تحديد كل من الدالة والعنصر الحقني بشكل فريد). على سبيل المثال، تحتوي كل فئة أبيلية من نوع غروتينديك على عدد كافٍ من العناصر الحقنية. بتضمين X في عنصر حقني I₀ ، ثم تضمين نواة هذه الدالة في عنصر حقني I₁ ، وهكذا، نحصل على تحليل حقني لـ X ، أي متتالية تامة (غير منتهية عمومًا).

0Xأنا0أنا1،{\displaystyle 0\rightarrow X\rightarrow I^{0}\rightarrow I^{1}\rightarrow \cdots ,\,}

حيث تمثل I * كائنات أحادية. تُعمم هذه الفكرة لإعطاء حلول للمجمعات المحدودة من الأسفل X ، أي X <sub>n</sub> = 0 لقيم n صغيرة بما فيه الكفاية . وكما ذُكر سابقًا، فإن الحلول الأحادية ليست مُعرّفة بشكل فريد، ولكن من المؤكد أن أي حلين متكافئان تماثليًا، أي متماثلان في فئة التماثل. علاوة على ذلك، تمتد تشاكلات المجمعات بشكل فريد إلى تشاكل لحلين أحاديين مُعطيين.

هنا تبرز أهمية فئة التماثل مرة أخرى: إن ربط كائن X من A بأي تحليل حقني I * من A يمتد إلى دالة.

د+(أ)ك+(أنانج(أ)){\displaystyle D^{+}({\mathcal {A}})\rightarrow K^{+}(\mathrm {Inj} ({\mathcal {A}}))}

من الفئة المشتقة المحدودة من الأسفل إلى فئة التماثل المحدودة من الأسفل للمركبات التي تكون حدودها كائنات حقنية في A.

ليس من الصعب إدراك أن هذا المؤثر هو في الواقع معكوس لتقييد مؤثر التموضع المتعارف عليه المذكور في البداية. بعبارة أخرى، يمكن حساب التشكلات Hom( X , Y ) في الفئة المشتقة عن طريق تحليل كل من X و Y وحساب التشكلات في فئة التماثل، وهو أمر أسهل نظريًا على الأقل. في الواقع، يكفي تحليل Y : لأي مجموعة مركبة X وأي مجموعة مركبة Y محدودة من الأسفل من الدوال الحقنية،

حoمد(أ)(X،Y)=حoمك(أ)(X،Y).{\displaystyle \mathrm {Hom} _{D(A)}(X,Y)=\mathrm {Hom} _{K(A)}(X,Y).}

وبالمثل، بافتراض أن A لديها عدد كافٍ من الإسقاطات ، أي لكل كائن X يوجد تشاكل شامل من كائن إسقاطي P إلى X ، يمكن للمرء استخدام الحلول الإسقاطية بدلاً من الحلول الحقنية.

في عام 1988، عرّف سبالتنشتاين فئة مشتقة غير محدودة ( سبالتنشتاين (1988) )، والتي أثبتت فائدتها الفورية في دراسة الفضاءات الشاذة؛ انظر، على سبيل المثال، كتاب كاشيوارا وشابيرا (الفئات والحزم) حول تطبيقات متنوعة للفئة المشتقة غير المحدودة. استخدم سبالتنشتاين ما يُسمى بالتحليلات K-الحقنية و K-الإسقاطية .

يصف كيلر (1994) وماي (2006) الفئة المشتقة من الوحدات النمطية على جبر DG. كما يقدم كيلر تطبيقات على ازدواجية كوزول ، وتماثل جبر لي، وتماثل هوتشيلد .

وبشكل أكثر عمومية، من خلال تكييف التعريفات بعناية، يمكن تعريف الفئة المشتقة من فئة محددة ( كيلر 1996 ) .

العلاقة بالدوال المشتقة

تُعدّ الفئة المشتقة إطارًا طبيعيًا لتعريف ودراسة الدوال المشتقة . فيما يلي، لنفترض أن F : AB دالة للفئات الأبيلية. يوجد مفهومان ثنائيان:

  • تُشتق الدوال المشتقة من اليمين من الدوال الدقيقة من اليسار، ويتم حسابها عبر التحليلات الحقنية.
  • تُشتق الدوال المشتقة من اليسار من الدوال الدقيقة من اليمين ويتم حسابها عبر التحليلات الإسقاطية.

سنشرح فيما يلي الدوال المشتقة من اليمين. لنفترض أن F دالة تامة من اليسار. من الأمثلة الشائعة F : A → Ab المعطاة بـ X ↦ Hom( X , A ) أو X ↦ Hom( A , X ) لكائن ثابت A ، أو دالة المقاطع العامة على الحزم ، أو دالة الصورة المباشرة . دوالها المشتقة من اليمين هي Ext n ( , A ) و Ext n ( A , ) و H n ( X , F ) و R n f ( F ) ، على التوالي.

تتيح لنا الفئة المشتقة تغليف جميع الدوال المشتقة RⁿF في دالة واحدة، وهي ما يُسمى بالدالة المشتقة الكلية RF : D⁺ ( A ) → D⁺ ( B ) . وهي التركيب التالي: D⁺ ( A )K⁺ ( Inj( A ) ) → K⁺ ( B ) → D⁺ ( B ) ، حيث تم وصف التكافؤ الأول للفئات أعلاه . ترتبط الدوال المشتقة الكلاسيكية بالدالة الكلية عبر RⁿF ( X ) = Hⁿ ( RF ( X ) ) . يمكن القول إن RⁿF تتجاهل مُركب السلسلة وتحتفظ فقط بالتماثلات، بينما تحتفظ RF بالمُركبات .

تُعدّ الفئات المشتقة، بمعنى ما، المكان "المناسب" لدراسة هذه الدوال. على سبيل المثال، التسلسل الطيفي لغروتينديك لتركيب دالتين

أFبجيج،{\displaystyle {\mathcal {A}}{\stackrel {F}{\rightarrow }}{\mathcal {B}}{\stackrel {G}{\rightarrow }}{\mathcal {C}},\,}

بحيث أن F تُسقط الكائنات الحقنية في A على G- اللا دورية (أي R i G ( F ( I ))  =  0 لجميع i  >  0 و I الحقنية )، هو تعبير عن هوية الدوال المشتقة الكلية التالية.

R(جيF)RجيRF.{\displaystyle R(G\circ F)\cong RG\circ RF.}

أظهر جيه-إل. فيردييه كيف يمكن اعتبار الدوال المشتقة المرتبطة بفئة أبيلية A بمثابة امتدادات كان على طول تضمينات A في فئات مشتقة مناسبة [ماك لين].

التكافؤ المشتق

قد يحدث أن لا تكون فئتان أبيليتان A و B متكافئتين، لكن الفئتين المشتقتين منهما D( A ) وD( B ) متكافئتين. غالبًا ما تكون هذه علاقة مثيرة للاهتمام بين A و B. ترتبط هذه التكافؤات بنظرية البنى المثلثية في الفئات المثلثية . فيما يلي بعض الأمثلة. [ 9 ]

  • يتركجoح(P1){\displaystyle \mathrm {Coh} (\mathbb {P} ^{1})}لتكن K فئة أبيلية للحزم المتماسكة على الخط الإسقاطي فوق حقل k . ولتكن K 2 -Rep فئة أبيلية لتمثيلات مخطط كرونكر ذي رأسين. هاتان فئتان أبيليتان مختلفتان تمامًا، لكن فئاتهما المشتقة (المحدودة) متكافئة.
  • ليكن Q أي رسم بياني متجهي ، وليكن P رسمًا بيانيًا متجهيًا مُشتقًا من Q بعكس اتجاه بعض الأسهم. عمومًا، تختلف فئات تمثيلات Q و P ، لكن D b ( Q -Rep) مكافئ دائمًا لـ D b ( P -Rep).
  • ليكن X صنفًا أبيليًا ، وY صنفه الأبلي الثنائي . عندئذٍ، يكون D b (Coh( X )) مكافئًا لـ D b (Coh( Y )) وفقًا لنظرية تحويلات فورييه-موكاي . تُسمى الأصناف ذات الفئات المشتقة المتكافئة من الحزم المتماسكة أحيانًا بشركاء فورييه-موكاي .

انظر أيضاً

ملحوظات

  1. إس. ماك لين ، فئات للرياضي العامل .
  2. غابرييل، بيتر؛ زيسمان، م. (6 ديسمبر 2012). "1.2 حساب الكسور: القضية 2.4". حساب الكسور ونظرية التماثل . سبرينغر. ص  14. ISBN 978-3-642-85844-4.
  3. ويبل 1994 ، الملاحظة 10.4.5 والأخطاء
  4. مشروع Stacks، الوسم 079P.
  5. ماركاريان، نيكيتا (2009). "فئة أتياس، وتماثل هوخشيلد، ونظرية ريمان-روخ". مجلة جمعية لندن الرياضية . 79 : 129-143 . arXiv : math/0610553 . doi : 10.1112/jlms/jdn064 . S2CID 16236000 . 
  6. ^ كاشيوارا وشابيرا 2006 ، النظرية 14.3.1
  7. ^ جلفاند ومانين 2003 ، III.3.2
  8. ^ فيردير 1996 ، ملحق للفصل. 1
  9. كيلر، برنارد (2003). "الفئات المشتقة والإمالة" (PDF) .

مراجع

أربعة كتب دراسية تتناول الفئات المشتقة هي: