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如果投影$Y\乘以X\右箭头X$是一个闭合映射(其中$Y$是任何变体),那么我们将变量称为$X$proper。我在Vakil的笔记中读到,properness是代数几何(AG)中的一种版本紧凑性(因此它应该用来补偿Hausdorff条件的失败)。我想了解这一事实的后果。例如,我们在射影空间中有什么样的操作/属性(由于适当性),而在仿射情况下不存在?

$\端组$
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  • $\开始组$ 例如,有限性导致上同调。你可以在任何一本关于代数几何的书中找到更多关于这方面的内容。如果你有电子版,在搜索引擎中输入“正确”。 $\端组$ 评论 2013年12月31日19:47

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$\开始组$

在拓扑学中,我们有紧性的概念和一个适当的映射,其中任何紧集的前像都是紧的。首先,让我们看看是什么让这些概念在拓扑中有用,而不是总是能够使用有限覆盖。紧空间满足一些良好的性质。例如,紧空间的连续映象是紧的,紧空间中的闭子集是紧的以及Hausdorff空间的紧致子空间是闭的。

设$f:X\到Y$是空间的连续映射。如果$X$是紧凑的,$Y$Hausdorff则$f$是关闭的且正确的。如果$f$是适当的,并且$Y$是局部紧的且Hausdorff,则$f$关闭。如果$X$是Hausdorff,$Y$是局部紧的,并且Hausdorvf,那么只有当$f\times\operatorname{id}:X\times Z\ to Y\times Z$对任何$Z$关闭时,$f$才是正确的。特别是,$X$是压缩的,当且仅当$X\to\operatorname{pt}$是正确的,因此如果$X$为Hausdorff,当且只有当投影$X\times Z\到Z$是关闭的或任何$Z$时,它才是压缩的。

可以提出一个论点,即在拓扑中,大多数情况下,当您使用紧凑性或适当性假设时,您可能正在使用上述属性之一。所以在某种意义上,重要的不是紧性或适当性本身,而是紧Hausdorff空间的适当映射和连续映射所具有的这些特殊性质。现在,在代数几何中,由于Hausdorff假设,我们不能期望这些属性在一般情况下是真的,但由于它们是如此有用的属性,我们反而对它们进行了定义。这遵循了代数几何的一般哲学,即重要的不是空间满足的属性,而是形态满足的属性。

我们将一个态射$f:X\称为Y$分开的如果对角态射$X\到X\times_YX$是闭浸入。如果你只是在研究品种,你可能不必担心这个问题。这取代了Hausdorff,实际上是Hausdorvf空间映射满足的条件。我们称之为态射适当的如果它是分开的,并且对于任何$Z$,$f\times\operatorname{id}:X\timesZ\到Y\times Z$是一个闭合映射。正如您所看到的,当$X$和$Y$是Hausdorff和$Y$local compact时,这正是拓扑意义上恰当的等价定义。最后,如果同构$X\to\operatorname{pt}$是正确的(分别分开),我们说$X$是正确(分别分开的),同样,这类似于这样一个事实,即空间是紧的当且仅当指向点的映射是正确的。

现在,利用这些定义,我们得到了紧空间的连续映射和上述真映射的性质的类似物,但对于真态射代替真连续映射并分离代替Hausdorff。也就是说,任何真态射都是封闭的,如果$f:X\到Y$是一个用$X$正确和$Y$分隔的同构,那么$f$是一种正确同构,在这种情况下,$f(X)$也是正确的(请参见在这里). 这与紧致空间的连续映象是紧致的这一事实类似。最后这句话说明了适当性的一个有用之处:如果$f$没有关闭,我们甚至不能将$f(X)$作为一个变量来谈论。性质使我们很好地掌握了态射的象。最后,当我们处理复数时,我们可以给出$X$而不是Zarisk的复杂拓扑。然后我们得到$X$作为簇是恰当的当且仅当它在复拓扑中是紧的,而簇的同构$f:X到Y$是恰当的同构当且仅如果它是复拓扑中的恰当连续映射。所以在复数上,这些概念确实是一致的。

现在我将给出一些正确态射的代数应用,以及为什么我们需要它们。首先,正如我所说,适当性给了我们一个很好的方式来讨论态射的图像,因为它们将是封闭的子变体。特别是,我们需要适当地定义除数的前推(或更一般的代数循环)。因此,Picard群,或者更一般地说,Chow群,一种关于变种的同源理论,只对真态射起作用。

类似地,对于任何从$f:X\到Y$的同构以及$X$上的相干层$\mathcal{f}$,我们可以定义向前推层$f_*\mathcal{f}$。一般来说,这个层是不相干的,但如果$f$是适当的,那么它是适当的。事实上,对于品种$f$,当且仅当向前的$f_*$始终保持相干层时,它才是适当的。

一个更实际的应用是以下关于射影变分的众所周知的定理,它适用于任何适当的变分。如果$X$是正确的,那么$X$上唯一的正则函数就是常量。

最后,适当态射满足的一个非常有用但技术性的定理是真基变换定理例如,这给了你一个非常有用的标准,使一个束的前推是局部自由的:在某些条件下,如果$f:X\toY$是适当的,并且$\mathcal{f}$是$X$上的相干束,那么$f_*\mathcal{f}$是局部自由的,当且仅当$\mathcal{f}$的全局部分的维数在$f$的纤维上是常数。

$\端组$
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    $\开始组$ 这是一个很好的答案。 $\端组$ 评论 2014年11月5日7:31
  • $\开始组$ “可以提出一个论点,在拓扑学中,大多数情况下,当您使用紧凑性或适当性假设时,您可能正在使用上述属性之一。”---是否有任何来源可以证明使用这些定义的通用拓扑结果列表?如果是这样的话,他们的拓扑证明能“很好地”转化为代数几何证明吗? $\端组$ 评论 3月25日4:11

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