数学において、非特異代数多様体の標準束寸法フィールドには線束がありますこれはコタンジェント束の外部パワーの上。
複素数体上では、正則余接束の行列式束である。言い換えれば、それは正則な線束である。-フォームこれは、Serre双対性に対する双対化対象です。。これは可逆層とみなすこともできる。
正準クラスはカルティエ因子の因子クラスである。の上正準束を生み出す――それは線形同値性に対する同値類である、そしてその中の任意の約数は正準約数と呼ばれる。反正準約数は、任意の約数である。と正典。
仮に滑らかな品種で、は滑らかな除数である随伴式は、そしてこれは自然な同型写像です
正準クラスの観点から言えば、
この公式は代数幾何学において最も強力な公式の一つです。現代の双有理幾何学の重要なツールは随伴の反転であり、これによって特異点に関する結果を導き出すことができます。特異点から。
させて法線面である。種数線維化のは適切な平坦射である滑らかな曲線にそしてすべての繊維算術種数を持つ。 もしは滑らかな投影面であり、繊維は自己交差する有理曲線を含まないの場合、ファイブレーションは最小ファイブレーションと呼ばれます。たとえば、(最小)種数0のファイブレーションを許容するならば、双有理的に支配されている、つまり双有理的である。
最小種数1のファイブレーション(楕円ファイブレーションとも呼ばれる)の場合有限個の繊維を除くすべてのは幾何学的に完全であり、すべての繊維は幾何学的に連結している(ザリスキの連結性定理による)。特に、繊維の場合の我々はそれを持っているどこは、の標準約数である;だからもし、は幾何学的に完全であり、それ以外の場合は多重繊維である。
最小種数1のファイブレーションを考える。 させて幾何学的に完全ではない有限個のファイバーを記述するどこは、展開の係数の最大公約数です。整数成分に分割される。これらは多重ファイバーと呼ばれる。コホモロジーと基底変換により、次のようになる。どこは可逆層であり、ねじり束(サポートされているのはそのため)すると、
どこ各そして[ 1 ] 注目すべきは、
例えば、アルバネーゼ射によって誘導される(準)双楕円曲面の最小種数1ファイブレーションの場合、標準束公式によれば、このファイブレーションには多重ファイバーが存在しないことがわかります。同様の推論は、 K3曲面の任意の最小種数1ファイブレーションに対しても行うことができます。一方、エンリケス曲面の最小種数1ファイブレーションは常に多重ファイバーを持つため、そのような曲面は切断を持ちません。
特異な品種について、標準因子を定義する方法はいくつかあります。多様体が正規であれば、余次元1で滑らかになります。特に、滑らかな軌跡上で標準因子を定義できます。これにより、上で一意のワイル因子クラスが得られます。これは、で示されるクラスです。これは、
あるいは、通常の品種で考えることができる、正規化された双対化複体の' 番目のコホモロジーこの層はワイル因子類に対応し、それは因子類に等しい。上記で定義したとおりである。正規性仮説がない場合、以下の場合にも同じ結果が成り立つ。S2とゴレンシュタインは次元1に存在する。
標準クラスが有効である場合、それはVから射影空間への有理写像を決定します。この写像は標準写像と呼ばれます。標準クラスのn倍数によって決定される有理写像はn標準写像です。n標準写像は、 V を標準クラスのn倍数のグローバルセクションの次元より 1 小さい次元の射影空間に送ります。n標準写像は基点を持つ可能性があり、つまり、それらは至る所で定義されるわけではありません (つまり、多様体の射ではない可能性があります)。それらは正の次元のファイバーを持つ可能性があり、たとえゼロ次元のファイバーを持っていたとしても、局所解析的同型である必要はありません。
最もよく研究されているケースは射影曲線の場合である。ここでは、標準束は(正則)余接束と同じである。したがって、標準束のグローバル切断は、至るところで正則な微分形式と同じである。古典的には、これらは第一種の微分と呼ばれていた。種数gの曲線の場合、標準クラスの次数は 2 g − 2 である。[ 2 ]
C を種数gの滑らかな代数曲線とします。g がゼロの場合、 CはP 1であり、標準クラスは− 2 Pのクラスです。ここでPはCの任意の点です。これは、例えばリーマン球面上の原点に二重極を持つ有理型微分である微積分公式d (1/ t ) = − dt / t 2から導かれます。特に、K Cとその倍数は有効ではありません。g が 1 の場合、 Cは楕円曲線であり、K Cは自明な束です。自明な束のグローバル切断は 1 次元ベクトル空間を形成するため、任意のnに対するn標準写像は点への写像です。
Cの種数が 2 以上の場合、標準クラスは大きいので、任意のn標準写像の像は曲線になります。1 標準写像の像は標準曲線と呼ばれます。種数gの標準曲線は常に次元g − 1の射影空間に存在します。[ 3 ] Cが超楕円曲線の場合、標準曲線は有理正規曲線であり、C はその標準曲線の二重被覆です。たとえば、Pが次数 6 の多項式 (重複根なし) の場合、
は種数2の曲線のアフィン曲線表現であり、必然的に超楕円曲線であり、第一種微分法の基底は同じ記法で次のように与えられる。
これは、正準写像が射影直線への射として同次座標[1: x ]で与えられることを意味します。高種数超楕円曲線の有理正規曲線は、 xの高次の単項式を用いて同様の方法で生じます。
それ以外の場合、非超楕円C(つまりgが 3 以上)の場合、射影はCとその像との同型であり、その像の次数は 2 g − 2 です。したがって、g = 3 の場合、標準曲線(非超楕円の場合)は4 次平面曲線です。すべての非特異平面 4 次曲線はこのようにして生じます。標準曲線が2 次曲面と3 次曲面の交点であるg = 4 の場合、およびそれが 3 つの 2 次曲面の交点であるg = 5 の場合については明示的な情報があります。 [ 3 ]逆があり、これはリーマン・ロッホの定理の系です。次元g − 1 の射影空間に次数2 g − 2 の線形正規曲線として埋め込まれた種数gの非特異曲線Cは、その線形スパンが全空間である場合、標準曲線です。実際、正準曲線C ( gが少なくとも 3 の 非超楕円の場合)、リーマン・ロッホ、および特殊因子の理論の関係はかなり密接です。C上の異なる点からなる有効因子D は、正準埋め込みにおいて、それらが移動する線形システムの次元に直接関係する次元を持つ線形スパンを持ちます。さらに議論すると、これは多重度を持つ点の場合にも適用されます。[ 4 ] [ 5 ]
gの値が大きい場合、より詳細な情報が得られますが、これらの場合、正準曲線は一般に完全な交点ではなく、記述には可換代数のより詳細な検討が必要です。この分野はマックス・ネーターの定理から始まりました。正準曲線として埋め込まれたCを通過する二次曲面の空間の次元は( g − 2)( g − 3)/2 です。[ 6 ]ペトリの定理は、この名前でよく引用され、1923 年にカール ペトリ (1881–1955) によって発表されたもので、g が4 以上の場合、正準曲線を定義する同次イデアルは、(a)三角曲線と (b) g = 6 の場合の非特異平面 5 次曲線の場合を除き、次数 2 の要素によって生成されると述べています。例外的な場合、イデアルは次数 2 と 3 の要素によって生成されます。歴史的に言えば、この結果はペトリより前に広く知られており、バベッジ-チシーニ-エンリケスの定理 (証明を完成させたデニス バベッジ、オスカー チシーニ、フェデリゴ エンリケスにちなんで) と呼ばれています。この結果はノーター-エンリケスの定理とも呼ばれるため、用語が混乱しています。超楕円の場合を除いて、ネーターは(現代の言葉で)正準束が正規に生成されることを証明した。すなわち、正準束の切断空間の対称冪は、そのテンソル冪の切断に写像される。[ 7 ] [ 8 ]これは、例えば、このような曲線上の二次微分が第一種微分によって生成されることを意味し、局所トレリの定理に影響を与える。[ 9 ]ペトリの研究は実際にイデアルの明示的な二次および三次生成子を提供し、例外を除いて三次が二次で表現できることを示した。例外の場合、正準曲線を通る二次曲面の交点は、それぞれ線織面とヴェロネーゼ曲面である。
これらの古典的な結果は複素数上で証明されたものだが、現代の議論では、これらの手法は任意の標数の体上でも有効であることが示されている。[ 10 ]
Vの標準環は次数付き環である
If the canonical class of V is an ample line bundle, then the canonical ring is the homogeneous coordinate ring of the image of the canonical map. This can be true even when the canonical class of V is not ample. For instance, if V is a hyperelliptic curve, then the canonical ring is again the homogeneous coordinate ring of the image of the canonical map. In general, if the ring above is finitely generated, then it is elementary to see that it is the homogeneous coordinate ring of the image of a k-canonical map, where k is any sufficiently divisible positive integer.
The minimal model program proposed that the canonical ring of every smooth or mildly singular projective variety was finitely generated. In particular, this was known to imply the existence of a canonical model, a particular birational model of V with mild singularities that could be constructed by blowing down V. When the canonical ring is finitely generated, the canonical model is Proj of the canonical ring. If the canonical ring is not finitely generated, then Proj R is not a variety, and so it cannot be birational to V; in particular, V admits no canonical model. One can show that if the canonical divisor K of V is a nef divisor and the self intersection of K is greater than zero, then V will admit a canonical model (more generally, this is true for normal complete Gorenstein algebraic spaces[11]).[12]
A fundamental theorem of Birkar–Cascini–Hacon–McKernan from 2006[13] is that the canonical ring of a smooth or mildly singular projective algebraic variety is finitely generated.
The Kodaira dimension of V is the dimension of the canonical ring minus one. Here the dimension of the canonical ring may be taken to mean Krull dimension or transcendence degree.