خاتم ممتاز

في الجبر التبادلي ، تُعرف الحلقة شبه الممتازة بأنها حلقة تبادلية نوثرية تتصرف بشكل جيد فيما يتعلق بعملية الإكمال ، وتُسمى حلقة ممتازة إذا كانت أيضًا سلسلة شاملة . تُعد الحلقات الممتازة أحد الحلول لمشكلة إيجاد فئة طبيعية من الحلقات "الجيدة السلوك" التي تضم معظم الحلقات التي تظهر في نظرية الأعداد والهندسة الجبرية . في وقت من الأوقات، بدا أن فئة الحلقات النوثرية قد تكون حلاً لهذه المشكلة، لكن ماسايوشي ناجاتا وآخرين وجدوا العديد من الأمثلة المضادة الغريبة التي تُظهر أنه بشكل عام، لا يشترط أن تكون الحلقات النوثرية جيدة السلوك: على سبيل المثال، لا يشترط أن تكون الحلقة المحلية النوثرية العادية طبيعية تحليليًا .

عرّف ألكسندر غروتينديك (1965) فئة الحلقات الممتازة كمرشحة لفئة الحلقات ذات السلوك الجيد. ويُفترض أن الحلقات شبه الممتازة هي الحلقات الأساسية التي يمكن حل مشكلة حل النقاط الشاذة فيها ؛ وقد أثبت هيروناكا (1964) ذلك في الخاصية الصفرية ، لكن حالة الخاصية الموجبة لا تزال (حتى عام 2024) مشكلة مفتوحة رئيسية. جميع الحلقات النويثرية التي تظهر بشكل طبيعي في الهندسة الجبرية أو نظرية الأعداد هي حلقات ممتازة؛ في الواقع، من الصعب جدًا إيجاد أمثلة لحلقات نويثرية غير ممتازة.

التعريفات

إن تعريف الحلقات الممتازة معقد نوعًا ما، لذا نستذكر تعريفات الشروط التقنية التي تستوفيها. على الرغم من أن قائمة الشروط تبدو طويلة، إلا أن معظم الحلقات في الواقع العملي ممتازة، مثل الحقول ، وحلقات كثيرات الحدود ، وحلقات نوثر الكاملة ، ومجالات ديديكيند على خاصية صفر (مثل...).Z{\displaystyle \mathbb {Z} }) ، وحلقات القسمة والتوطين لهذه الحلقات.

التعريفات المسترجعة

  • خاتمR{\displaystyle R}يحتوي على حقلك{\displaystyle k}يُطلق عليها اسم منتظمة هندسيًا علىك{\displaystyle k}إذا كان لأي امتداد محدودك{\displaystyle K}لك{\displaystyle k}الخاتمRكك{\displaystyle R\otimes _{k}K}منتظم .
  • تماثل الحلقات منRS{\displaystyle R\to S}يُطلق عليه اسم منتظم إذا كان مسطحًا ولكلصالمواصفات(R){\displaystyle {\mathfrak {p}}\in {\text{Spec}}(R)}الأليافSRκ(ص){\displaystyle S\otimes _{R}\kappa ({\mathfrak {p}})}منتظم هندسيًا على حقل البقاياκ(ص){\displaystyle \kappa ({\mathfrak {p}})}لص{\displaystyle {\mathfrak {p}}}.
  • خاتمR{\displaystyle R}تُسمى حلقة G [ 1 ] (أو حلقة غروتينديك ) إذا كانت نوثرية وأليافها الشكلية منتظمة هندسيًا؛ وهذا يعني أنه لأيصالمواصفات(R){\displaystyle {\mathfrak {p}}\in {\text{Spec}}(R)}الخريطة من الحلقة المحليةRصRص^{\displaystyle R_{\mathfrak {p}}\to {\hat {R_{\mathfrak {p}}}}}إن إتمامها منتظم بالمعنى المذكور أعلاه.
  • وأخيراً، خاتمR{\displaystyle R}J-2 إذا كان أي نوع محدودR{\displaystyle R}-الجبرS{\displaystyle S}J -1 ، أي المخطط الفرعي العاديسجل(المواصفات(S))المواصفات(S){\displaystyle {\text{Reg}}({\text{Spec}}(S))\subset {\text{Spec}}(S)}مفتوح. [ 2 ]

تعريف (شبه) التميز

خاتمR{\displaystyle R}يُطلق عليه اسم شبه ممتاز إذا كان حلقة G وحلقة J-2. ويُطلق عليه اسم ممتاز [ 3 ] صفحة 214 إذا كان شبه ممتاز وسلسلة حلقية شاملة .

يُطلق على المخطط اسم ممتاز أو شبه ممتاز إذا كان له غطاء بواسطة مخططات فرعية مفتوحة ذات خاصية مماثلة، مما يعني أن كل مخطط فرعي مفتوح له هذه الخاصية.

ملكيات

لأن خاتمًا ممتازًاR{\displaystyle R}بما أن الحلقة G هي حلقة من النوع G، [ 1 ] فهي نوثرية بحكم تعريفها. ولأنها سلسلة متصلة شاملة، فإن كل سلسلة قصوى من المُثُل الأولية لها نفس الطول. وهذا مفيد لدراسة نظرية الأبعاد لهذه الحلقات، لأن بُعدها يمكن تحديده بسلسلة قصوى ثابتة. عمليًا، هذا يعني أنه لا يمكن إنشاء حلقات نوثرية لا نهائية الأبعاد [ 4 ] والتي لها تعريف استقرائي للسلاسل القصوى من المُثُل الأولية، مما يُعطي حلقة لا نهائية الأبعاد.

المخططات

في ظل خطة ممتازةX{\displaystyle X}وتشكل من النوع المحدود محليًاو:XX{\displaystyle f:X'\to X}، ثمX{\displaystyle X'}ممتاز [ 3 ] صفحة 217 .

شبه التميز

أي خاتم شبه ممتاز هو خاتم ناجاتا .

أي حلقة محلية مختزلة شبه ممتازة تكون مختزلة تحليليًا .

أي حلقة محلية طبيعية شبه ممتازة تكون طبيعية تحليليًا .

أمثلة

خواتم ممتازة

معظم الحلقات التبادلية التي تظهر بشكل طبيعي في نظرية الأعداد أو الهندسة الجبرية ممتازة. على وجه الخصوص:

  • جميع الحلقات المحلية الكاملة من نوع نوثر، على سبيل المثال جميع الحقول وحلقة Z p للأعداد الصحيحة p -adic ، ممتازة.
  • جميع مجالات ديديكيند ذات الخاصية صفر ممتازة. وعلى وجه الخصوص، فإن حلقة الأعداد الصحيحة Z ممتازة . أما مجالات ديديكيند على الحقول ذات الخاصية الأكبر من صفر فليست بالضرورة ممتازة.
  • تُعد حلقات متسلسلات القوى المتقاربة في عدد محدود من المتغيرات على R أو C ممتازة.
  • أي تحديد لموقع حلقة ممتازة هو أمر ممتاز.
  • أي جبر مولد نهائيًا على حلقة ممتازة هو جبر ممتاز. وهذا يشمل جميع جبر كثيرات الحدودR[x1،...،xن]/(و1،...،وك){\displaystyle R[x_{1},\ldots ,x_{n}]/(f_{1},\ldots ,f_{k})}معR{\displaystyle R}ممتاز. هذا يعني أن معظم الحلقات التي يتم النظر فيها في الهندسة الجبرية ممتازة.

خاتم J-2 ليس خاتم G

فيما يلي مثال على حلقة تقييم منفصلة A ذات بُعد 1 وخاصية p > 0 ، وهي J-2 ولكنها ليست حلقة G، وبالتالي فهي ليست شبه ممتازة. إذا كان k أي حقل ذي خاصية p حيث [ k  : kp ] = ∞ و A هي حلقة متسلسلات القوى Σ a<sub> i </sub> xi بحيث [ kp ( a <sub>0</sub> , a<sub>1</sub>, ...) : kp] منتهية ، فإن الألياف الشكلية لـ A ليست  جميعها منتظمة هندسيًا، لذا فإن A ليست حلقة G. إنها حلقة J-2 لأن جميع الحلقات المحلية النويثرية ذات البُعد 1 على الأكثر هي حلقات J-2 . وهي أيضًا حلقة سلسلة شاملة لأنها مجال ديديكيند. هنا، kp تُشير إلى صورة k تحت تشاكل فروبينيوس aap .

حلقة G ليست حلقة J-2

إليك مثال على حلقة هي حلقة G ولكنها ليست حلقة J-2، وبالتالي فهي ليست شبه ممتازة. إذا كانت R هي الحلقة الفرعية من حلقة كثيرات الحدود k[x₁ , x₂ , ... ] في عدد لا نهائي من المولدات الناتجة عن مربعات ومكعبات جميع المولدات، و S مُشتقة من R بإضافة معكوسات إلى جميع العناصر غير الموجودة في أي من المُثُل المُولدة بواسطة xₙ ، فإن S هي مجال نوثري أحادي البعد، وهي ليست حلقة J-1 لأن S لها نقطة شاذة عند كل نقطة مغلقة ، لذا فإن مجموعة النقاط الشاذة ليست مغلقة، على الرغم من أنها حلقة G. هذه الحلقة أيضًا سلسلة شاملة، لأن موضعها عند كل مُثُل أولية هو خارج قسمة حلقة منتظمة.

خاتم شبه ممتاز ولكنه ليس ممتازاً

يُعد مثال ناجاتا لحلقة محلية نوثرية ثنائية الأبعاد، ذات بنية سلسلة ولكنها ليست سلسلة شاملة، حلقة G، وهي أيضًا حلقة J-2، إذ أن أي حلقة G محلية هي حلقة J-2 ( ماتسومورا 1980 ، ص 88، 260) . لذا فهي حلقة محلية شبه ممتازة ذات بنية سلسلة، وليست ممتازة.

حل التفردات

ترتبط الحلقات شبه الممتازة ارتباطًا وثيقًا بمشكلة حلّ النقاط الشاذة ، ويبدو أن هذا كان الدافع وراء تعريف غروتينديك لها [ 3 صفحة 218. لاحظ غروتينديك (1965) أنه إذا أمكن حلّ النقاط الشاذة لجميع الحلقات النويثرية المحلية التكاملية الكاملة، فإنه من الممكن حلّ النقاط الشاذة لجميع الحلقات شبه الممتازة المختزلة. أثبت هيروناكا (1964) ذلك لجميع الحلقات النويثرية المحلية التكاملية الكاملة على حقل ذي خاصية صفرية، مما يستلزم نظريته القائلة بإمكانية حلّ جميع النقاط الشاذة للمخططات الممتازة على حقل ذي خاصية صفرية. وعلى العكس، إذا أمكن حلّ جميع النقاط الشاذة لأطياف جميع الجبر المنتهي التكاملي على حلقة نويثرية فإن الحلقة R تكون شبه ممتازة.

مراجع

  1. 1 2 "القسم 15.49 (07GG): حلقات G - مشروع Stacks" . stacks.math.columbia.edu . تم الاطلاع عليه بتاريخ 24-07-2020 .
  2. "القسم 15.46 (07P6): الموضع المفرد - مشروع Stacks" . stacks.math.columbia.edu . تم الاطلاع عليه بتاريخ 24 يوليو 2020 .
  3. 1 2 3 جروتينديك ، ألكسندر (1965). "Élements de géométrie algébrique : IV. Étude locale des schémas et des morphismes de schémas, Seconde Partie" . منشورات Mathématiques de l'IHÉS . 24 : 5 – 231. 
  4. "القسم 108.14 (02JC): حلقة نوثرية ذات بُعد لانهائي - مشروع Stacks" . stacks.math.columbia.edu . تم الاطلاع عليه بتاريخ 24 يوليو 2020 .