ホモロジー代数における構成
数学 において 、 コシュル複体は 、リー代数 の コホモロジー理論を 定義するために、 ジャン=ルイ・コシュル によって初めて導入されました ( リー代数のコホモロジーを参照)。これは、 ホモロジー代数 における有用な一般構成であることが判明しました 。ツールとして、そのホモロジーは、(局所)環の要素の集合が M 正則列であるかどうかを判断するために使用でき、したがって、 クルル次元 という幾何学的概念と関連しているが異なる代数的次元の概念であるモジュールまたはイデアルの 深さ に関する基本的事実を証明するために使用できます。さらに、特定の状況では、この複体は シジジー の複体であり 、つまり、モジュールの生成元間の関係、これらの関係間の関係などを示します。
意味
A を 可換環とし、 s: A r → A を A 線型写像と する 。その コシュル複体 K s は
⋀
r
A
r
→
⋀
r
−
1
A
r
→
⋯
→
⋀
1
A
r
→
⋀
0
A
r
≃
A
{\displaystyle \bigwedge ^{r}A^{r}\ \to \ \bigwedge ^{r-1}A^{r}\ \to \ \cdots \ \to \ \bigwedge ^{1}A^{r}\ \to \ \bigwedge ^{0}A^{r}\simeq A}
地図が送られる場所
α
1
∧
⋯
∧
α
k
↦
∑
i
=
1
k
(
−
1
)
i
+
1
s
(
α
i
)
α
1
∧
⋯
∧
α
^
i
∧
⋯
∧
α
k
{\displaystyle \alpha _{1}\wedge \cdots \wedge \alpha _{k}\ \mapsto \ \sum _{i=1}^{k}(-1)^{i+1}s(\alpha _{i})\ \alpha _{1}\wedge \cdots \wedge {\hat {\alpha }}_{i}\wedge \cdots \wedge \alpha _{k}}
ここで、 は 項が省略されていることを意味し、 は ウェッジ積 を意味します 。 は任意の A モジュールに置き換えることができます 。
^
{\displaystyle {\hat {\ }}}
∧
{\displaystyle \wedge }
A
r
{\displaystyle A^{r}}
動機付けの例
M を 多様体、多様体、スキーム、... とし 、 A を その上の関数の環 ( と表記) とします 。
O
(
M
)
{\displaystyle {\mathcal {O}}(M)}
この写像は r 個の関数 を選択することに対応する 。r = 1 のとき、Koszul複体は
s
:
A
r
→
A
{\displaystyle s\colon A^{r}\to A}
f
1
,
.
.
.
,
f
r
{\displaystyle f_{1},...,f_{r}}
O
(
M
)
→
⋅
f
O
(
M
)
{\displaystyle {\mathcal {O}}(M)\ {\stackrel {\cdot f}{\to }}\ {\mathcal {O}}(M)}
その 余核は零点 f = 0 上の関数の環である 。一般に、コシュル複体は
O
(
M
)
→
⋅
(
f
1
,
.
.
.
,
f
r
)
O
(
M
)
r
→
⋯
→
O
(
M
)
r
→
⋅
(
f
1
,
…
,
f
r
)
O
(
M
)
.
{\displaystyle {\mathcal {O}}(M)\ {\stackrel {\cdot (f_{1},...,f_{r})}{\to }}\ {\mathcal {O}}(M)^{r}\ \to \ \cdots \ \to \ {\mathcal {O}}(M)^{r}\ {\stackrel {\cdot (f_{1},\dots ,f_{r})}{\to }}\ {\mathcal {O}}(M).}
最後の写像の余核は、再び零点上の関数です。これは、 の r 個のKoszul 複体 のテンソル積であるため 、その次元は二項係数で与えられます。
f
1
=
⋯
=
f
r
=
0
{\displaystyle f_{1}=\cdots =f_{r}=0}
f
i
=
0
{\displaystyle f_{i}=0}
図で見る: 関数が与えられた場合 、それらすべてが消える軌跡をどのように定義するのでしょうか?
s
i
{\displaystyle s_{i}}
代数幾何学では、零軌跡の関数の環は です 。 導来 代数幾何学 では、関数の dg 環は Koszul 複体です。軌跡 が で横に交差する 場合、これらは同値です。
A
/
(
s
1
,
…
,
s
r
)
{\displaystyle A/(s_{1},\dots ,s_{r})}
s
i
=
0
{\displaystyle s_{i}=0}
したがって、Koszul 複合体は ゼロ座の
派生交差です。
プロパティ
代数構造
まず、 (A,s) の コシュル複体 K sは 鎖複体 であり 、任意の2つの写像の合成はゼロである。次に、写像
K
s
⊗
K
s
→
K
s
(
α
1
∧
⋯
∧
α
k
)
⊗
(
β
1
∧
⋯
∧
β
ℓ
)
↦
α
1
∧
⋯
∧
α
k
∧
β
1
∧
⋯
∧
β
ℓ
{\displaystyle K_{s}\otimes K_{s}\ \to \ K_{s}\ \ \ \,\ \ \ \,\ \ \ \,\ \ \ (\alpha _{1}\wedge \cdots \wedge \alpha _{k})\otimes (\beta _{1}\wedge \cdots \wedge \beta _{\ell })\ \mapsto \ \alpha _{1}\wedge \cdots \wedge \alpha _{k}\wedge \beta _{1}\wedge \cdots \wedge \beta _{\ell }}
これをdg代数 にする 。 [1]
テンソル積として
コシュル複体はテンソル積である 。
s
=
(
s
1
,
…
,
s
r
)
{\displaystyle s=(s_{1},\dots ,s_{r})}
K
s
≃
K
s
1
⊗
⋯
⊗
K
s
r
{\displaystyle K_{s}\ \simeq \ K_{s_{1}}\otimes \cdots \otimes K_{s_{r}}}
ここで、は A- モジュールの連鎖複体の 導来テンソル積 を表す 。 [2]
⊗
{\displaystyle \otimes }
通常の場合の消失
が正規列 を形成する とき 、写像は 準同型である、すなわち
s
1
,
…
,
s
r
{\displaystyle s_{1},\dots ,s_{r}}
K
s
→
A
/
(
s
1
,
…
,
s
r
)
{\displaystyle K_{s}\to A/(s_{1},\dots ,s_{r})}
H
i
(
K
s
)
=
0
,
i
≠
0
,
{\displaystyle \operatorname {H} ^{i}(K_{s})\ =\ 0,\qquad i\neq 0,}
任意のs については 、 .
H
0
(
K
s
)
=
A
/
(
s
1
,
…
,
s
r
)
{\displaystyle H^{0}(K_{s})=A/(s_{1},\dots ,s_{r})}
歴史
コシュル複体は、 リー代数 の コホモロジー理論を 定義するために、 ジャン=ルイ・コシュル によって初めて導入されました( リー代数のコホモロジーを参照)。これは、 ホモロジー代数 における有用な一般構成であることが判明しました 。ツールとして、そのホモロジーは、(局所)環の要素の集合が M 正則列 であるかどうかを判断するために使用でき、したがって、 クルル次元 という幾何学的概念と関連しているが異なる代数的次元の概念であるモジュールまたはイデアルの 深さに関する基本的事実を証明するために使用できます。さらに、特定の状況では、この複体は シジジー の複体であり 、つまり、モジュールの生成元間の関係、これらの関係間の関係などを示します。
詳細な定義
R を 可換環とし、 E を R 上の有限階 r の自由加群と する。 E の i 番目の 外冪 について次のように 書く 。 R 線型写像 が与えられたとき、 s に関連付けられた Koszul 複体は R 加群の 鎖複体 である 。
⋀
i
E
{\displaystyle \bigwedge ^{i}E}
s
:
E
→
R
{\displaystyle s\colon E\to R}
K
∙
(
s
)
:
0
→
⋀
r
E
→
d
r
⋀
r
−
1
E
→
⋯
→
⋀
1
E
→
d
1
R
→
0
{\displaystyle K_{\bullet }(s)\colon 0\to \bigwedge ^{r}E{\overset {d_{r}}{\to }}\bigwedge ^{r-1}E\to \cdots \to \bigwedge ^{1}E{\overset {d_{1}}{\to }}R\to 0}
、
ここで微分は 次のように与えられる: E 内の任意の値に対して 、
d
k
{\displaystyle d_{k}}
e
i
{\displaystyle e_{i}}
d
k
(
e
1
∧
⋯
∧
e
k
)
=
∑
i
=
1
k
(
−
1
)
i
+
1
s
(
e
i
)
e
1
∧
⋯
∧
e
i
^
∧
⋯
∧
e
k
{\displaystyle d_{k}(e_{1}\wedge \dots \wedge e_{k})=\sum _{i=1}^{k}(-1)^{i+1}s(e_{i})e_{1}\wedge \cdots \wedge {\widehat {e_{i}}}\wedge \cdots \wedge e_{k}}
。
上付き文字は 項が省略されていることを意味します。 を示すには 、Koszul 複体の自己双対性を使用します。
⋅
^
{\displaystyle {\widehat {\cdot }}}
d
k
∘
d
k
+
1
=
0
{\displaystyle d_{k}\circ d_{k+1}=0}
および であることに注意してください 。また、 であることに注意してください。 この 同型は標準的ではありません (たとえば、微分幾何学における 体積形式 の選択は、このような同型の例を提供します)。
⋀
1
E
=
E
{\displaystyle \bigwedge ^{1}E=E}
d
1
=
s
{\displaystyle d_{1}=s}
⋀
r
E
≃
R
{\displaystyle \bigwedge ^{r}E\simeq R}
(つまり、順序付き基底が選ばれる) 場合、 R 線型写像を与えることは、 R の要素の 有限列 (つまり、行ベクトル)を与えることに等しく、
E
=
R
r
{\displaystyle E=R^{r}}
s
:
R
r
→
R
{\displaystyle s\colon R^{r}\to R}
s
1
,
…
,
s
r
{\displaystyle s_{1},\dots ,s_{r}}
K
∙
(
s
1
,
…
,
s
r
)
=
K
∙
(
s
)
.
{\displaystyle K_{\bullet }(s_{1},\dots ,s_{r})=K_{\bullet }(s).}
M が 有限生成 R モジュールである場合 、次のようになります。
K
∙
(
s
,
M
)
=
K
∙
(
s
)
⊗
R
M
{\displaystyle K_{\bullet }(s,M)=K_{\bullet }(s)\otimes _{R}M}
、
これも誘導微分を持つ連鎖複素数です 。
(
d
⊗
1
M
)
(
v
⊗
m
)
=
d
(
v
)
⊗
m
{\displaystyle (d\otimes 1_{M})(v\otimes m)=d(v)\otimes m}
コシュル複体の i 番目
の ホモロジー
H
i
(
K
∙
(
s
,
M
)
)
=
ker
(
d
i
⊗
1
M
)
/
im
(
d
i
+
1
⊗
1
M
)
{\displaystyle \operatorname {H} _{i}(K_{\bullet }(s,M))=\operatorname {ker} (d_{i}\otimes 1_{M})/\operatorname {im} (d_{i+1}\otimes 1_{M})}
はi 番目の Koszul ホモロジー と呼ばれます 。たとえば、 と が R の要素を持つ行ベクトルである場合 、 は
E
=
R
r
{\displaystyle E=R^{r}}
s
=
[
s
1
⋯
s
r
]
{\displaystyle s=[s_{1}\cdots s_{r}]}
d
1
⊗
1
M
{\displaystyle d_{1}\otimes 1_{M}}
s
:
M
r
→
M
,
(
m
1
,
…
,
m
r
)
↦
s
1
m
1
+
⋯
+
s
r
m
r
{\displaystyle s\colon M^{r}\to M,\,(m_{1},\dots ,m_{r})\mapsto s_{1}m_{1}+\dots +s_{r}m_{r}}
など
H
0
(
K
∙
(
s
,
M
)
)
=
M
/
(
s
1
,
…
,
s
r
)
M
=
R
/
(
s
1
,
…
,
s
r
)
⊗
R
M
.
{\displaystyle \operatorname {H} _{0}(K_{\bullet }(s,M))=M/(s_{1},\dots ,s_{r})M=R/(s_{1},\dots ,s_{r})\otimes _{R}M.}
同様に、
H
r
(
K
∙
(
s
,
M
)
)
=
{
m
∈
M
:
s
1
m
=
s
2
m
=
⋯
=
s
r
m
=
0
}
=
Hom
R
(
R
/
(
s
1
,
…
,
s
r
)
,
M
)
.
{\displaystyle \operatorname {H} _{r}(K_{\bullet }(s,M))=\{m\in M:s_{1}m=s_{2}m=\dots =s_{r}m=0\}=\operatorname {Hom} _{R}(R/(s_{1},\dots ,s_{r}),M).}
低次元のコズル複体
可換環 R 、 R の 元 x 、 R 加 群 Mが与えられたとき、 x による乗算は R 加群の 準同型を 与える 。
M
→
M
.
{\displaystyle M\to M.}
これを鎖状複体 として考えると (1次と0次に配置し、他の場所にゼロを追加する)、 と表記されます 。構築により、ホモロジーは次のようになります。
K
(
x
,
M
)
{\displaystyle K(x,M)}
H
0
(
K
(
x
,
M
)
)
=
M
/
x
M
,
H
1
(
K
(
x
,
M
)
)
=
Ann
M
(
x
)
=
{
m
∈
M
,
x
m
=
0
}
,
{\displaystyle H_{0}(K(x,M))=M/xM,H_{1}(K(x,M))=\operatorname {Ann} _{M}(x)=\{m\in M,xm=0\},}
M における x の消滅 。したがって、Koszul複体とそのホモロジーは、 x による乗算の基本的な特性をエンコードします 。この連鎖複体は、 #定義にあるように、 x に関する R の Koszul 複体 と呼ばれます 。
K
∙
(
x
)
{\displaystyle K_{\bullet }(x)}
ペアのコズル複合体 は
(
x
,
y
)
∈
R
2
{\displaystyle (x,y)\in R^{2}}
0
→
R
→
d
2
R
2
→
d
1
R
→
0
,
{\displaystyle 0\to R{\xrightarrow {\ d_{2}\ }}R^{2}{\xrightarrow {\ d_{1}\ }}R\to 0,}
行列は 次 のように表される
。
d
1
{\displaystyle d_{1}}
d
2
{\displaystyle d_{2}}
d
1
=
[
x
y
]
{\displaystyle d_{1}={\begin{bmatrix}x\\y\end{bmatrix}}}
そして
d
2
=
[
−
y
x
]
.
{\displaystyle d_{2}={\begin{bmatrix}-y&x\end{bmatrix}}.}
が右側に適用されることに注意してください 。1 次におけるサイクルは、要素 x と y 上の線形関係とまったく同じですが、境界は自明な関係です。したがって、最初の Koszul ホモロジーは、 自明な関係を法とする関係とまったく同じです。要素が増えると、高次元の Koszul ホモロジーは、これの高レベル バージョンを測定します。
d
i
{\displaystyle d_{i}}
H
1
(
K
∙
(
x
,
y
)
)
{\displaystyle H_{1}(K_{\bullet }(x,y))}
要素が規則的なシーケンス を形成する 場合 、Koszul 複合体の高次ホモロジー モジュールはすべてゼロになります。
x
1
,
x
2
,
…
,
x
n
{\displaystyle x_{1},x_{2},\dots ,x_{n}}
例
k が体であり 不定値であり、 R が 多項式環である 場合、 の Koszul 複体は k の 具体的な自由 R 分解を形成します。
X
1
,
X
2
,
…
,
X
d
{\displaystyle X_{1},X_{2},\dots ,X_{d}}
k
[
X
1
,
X
2
,
…
,
X
d
]
{\displaystyle k[X_{1},X_{2},\dots ,X_{d}]}
K
∙
(
X
i
)
{\displaystyle K_{\bullet }(X_{i})}
X
i
{\displaystyle X_{i}}
コズルホモロジーの性質
E を R 上の有限階数自由加群 、 を R 線型写像 、 t を R の元とする 。 を の Koszul 複体とする 。
s
:
E
→
R
{\displaystyle s\colon E\to R}
K
(
s
,
t
)
{\displaystyle K(s,t)}
(
s
,
t
)
:
E
⊕
R
→
R
{\displaystyle (s,t)\colon E\oplus R\to R}
を使用すると 、正確な複素数列が得られます。
⋀
k
(
E
⊕
R
)
=
⊕
i
=
0
k
⋀
k
−
i
E
⊗
⋀
i
R
=
⋀
k
E
⊕
⋀
k
−
1
E
{\displaystyle \bigwedge ^{k}(E\oplus R)=\oplus _{i=0}^{k}\bigwedge ^{k-i}E\otimes \bigwedge ^{i}R=\bigwedge ^{k}E\oplus \bigwedge ^{k-1}E}
0
→
K
(
s
)
→
K
(
s
,
t
)
→
K
(
s
)
[
−
1
]
→
0
{\displaystyle 0\to K(s)\to K(s,t)\to K(s)[-1]\to 0}
、
ここで は および による次数シフトを表す 。注意: [3] における については 、
[
−
1
]
{\displaystyle [-1]}
−
1
{\displaystyle -1}
d
K
(
s
)
[
−
1
]
=
−
d
K
(
s
)
{\displaystyle d_{K(s)[-1]}=-d_{K(s)}}
(
x
,
y
)
{\displaystyle (x,y)}
⋀
k
E
⊕
⋀
k
−
1
E
{\displaystyle \bigwedge ^{k}E\oplus \bigwedge ^{k-1}E}
d
K
(
s
,
t
)
(
(
x
,
y
)
)
=
(
d
K
(
s
)
x
+
t
y
,
d
K
(
s
)
[
−
1
]
y
)
.
{\displaystyle d_{K(s,t)}((x,y))=(d_{K(s)}x+ty,d_{K(s)[-1]}y).}
ホモロジー代数 の言語では 、上記は が の 写像円錐 であることを意味します 。
K
(
s
,
t
)
{\displaystyle K(s,t)}
t
:
K
(
s
)
→
K
(
s
)
{\displaystyle t\colon K(s)\to K(s)}
長い正確なホモロジー列をとると、次のようになります。
⋯
→
H
i
(
K
(
s
)
)
→
t
H
i
(
K
(
s
)
)
→
H
i
(
K
(
s
,
t
)
)
→
H
i
−
1
(
K
(
s
)
)
→
t
⋯
.
{\displaystyle \cdots \to \operatorname {H} _{i}(K(s)){\overset {t}{\to }}\operatorname {H} _{i}(K(s))\to \operatorname {H} _{i}(K(s,t))\to \operatorname {H} _{i-1}(K(s)){\overset {t}{\to }}\cdots .}
ここで、接続準同型
δ
:
H
i
+
1
(
K
(
s
)
[
−
1
]
)
=
H
i
(
K
(
s
)
)
→
H
i
(
K
(
s
)
)
{\displaystyle \delta :\operatorname {H} _{i+1}(K(s)[-1])=\operatorname {H} _{i}(K(s))\to \operatorname {H} _{i}(K(s))}
は次のように計算されます。定義により、 y は x にマップされる の要素です 。 は 直和なので、 を(0, x )とすることができます 。すると、 の初期の式は となります 。
δ
(
[
x
]
)
=
[
d
K
(
s
,
t
)
(
y
)
]
{\displaystyle \delta ([x])=[d_{K(s,t)}(y)]}
K
(
s
,
t
)
{\displaystyle K(s,t)}
K
(
s
,
t
)
{\displaystyle K(s,t)}
d
K
(
s
,
t
)
{\displaystyle d_{K(s,t)}}
δ
(
[
x
]
)
=
t
[
x
]
{\displaystyle \delta ([x])=t[x]}
上記の正確なシーケンスを使用して、次のことを証明できます。
定理 — [4] R を 環とし、 M を その加群とする。R の元の 列が M 上の 正則 列 である場合 、
x
1
,
x
2
,
⋯
,
x
r
{\displaystyle x_{1},x_{2},\cdots ,x_{r}}
H
i
(
K
(
x
1
,
…
,
x
r
)
⊗
M
)
=
0
{\displaystyle \operatorname {H} _{i}(K(x_{1},\dots ,x_{r})\otimes M)=0}
全ての に対して成り立つ 。特に、 M = R のとき、これは次のことを意味する。
i
≥
1
{\displaystyle i\geq 1}
0
→
⋀
r
R
r
→
d
r
⋀
r
−
1
R
r
→
⋯
→
⋀
2
R
r
→
d
2
R
r
→
[
x
1
⋯
x
r
]
R
→
R
/
(
x
1
,
⋯
,
x
r
)
→
0
{\displaystyle 0\to \bigwedge ^{r}R^{r}{\overset {d_{r}}{\to }}\bigwedge ^{r-1}R^{r}\to \cdots \to \bigwedge ^{2}R^{r}{\overset {d_{2}}{\to }}R^{r}{\overset {[x_{1}\cdots x_{r}]}{\to }}R\to R/(x_{1},\cdots ,x_{r})\to 0}
は正確です。つまり、 はの R フリー の解像度 です 。
K
(
x
1
,
…
,
x
r
)
{\displaystyle K(x_{1},\dots ,x_{r})}
R
/
(
x
1
,
…
,
x
r
)
{\displaystyle R/(x_{1},\dots ,x_{r})}
r 上の帰納法による証明 。 ならば 。次に、 r - 1に対して主張が真であると仮定する。 すると、上記の正確なシーケンスを使用すると、 任意の に対して が成立することがわかる。 は の非零因子である ため、 に対して も が成立する。
r
=
1
{\displaystyle r=1}
H
1
(
K
(
x
1
;
M
)
)
=
Ann
M
(
x
1
)
=
0
{\displaystyle \operatorname {H} _{1}(K(x_{1};M))=\operatorname {Ann} _{M}(x_{1})=0}
H
i
(
K
(
x
1
,
…
,
x
r
;
M
)
)
=
0
{\displaystyle \operatorname {H} _{i}(K(x_{1},\dots ,x_{r};M))=0}
i
≥
2
{\displaystyle i\geq 2}
i
=
1
{\displaystyle i=1}
x
r
{\displaystyle x_{r}}
H
0
(
K
(
x
1
,
…
,
x
r
−
1
;
M
)
)
=
M
/
(
x
1
,
…
,
x
r
−
1
)
M
.
{\displaystyle \operatorname {H} _{0}(K(x_{1},\dots ,x_{r-1};M))=M/(x_{1},\dots ,x_{r-1})M.}
◻
{\displaystyle \square }
系 — [5] R 、 M を 上記とし、 R の要素の列と する 。環 S 、 S 内の S -正則列、および に 写像される 環準同型 S → R があるとする。(例えば を取ることができる 。)すると
x
1
,
x
2
,
⋯
,
x
n
{\displaystyle x_{1},x_{2},\cdots ,x_{n}}
y
1
,
y
2
,
⋯
,
y
n
{\displaystyle y_{1},y_{2},\cdots ,y_{n}}
y
i
{\displaystyle y_{i}}
x
i
{\displaystyle x_{i}}
S
=
Z
[
y
1
,
⋯
,
y
n
]
{\displaystyle S=\mathbb {Z} [y_{1},\cdots ,y_{n}]}
H
i
(
K
(
x
1
,
…
,
x
n
)
⊗
R
M
)
=
Tor
i
S
(
S
/
(
y
1
,
…
,
y
n
)
,
M
)
.
{\displaystyle \operatorname {H} _{i}(K(x_{1},\dots ,x_{n})\otimes _{R}M)=\operatorname {Tor} _{i}^{S}(S/(y_{1},\dots ,y_{n}),M).}
ここで Tor はTor 関手 を表し 、 M は を介した S 加群です 。
S
→
R
{\displaystyle S\to R}
証明: 定理を S と S を S 加群として適用すると、 は の S なしの解析で ある ことがわかります 。したがって、定義により、の i 番目のホモロジーは 上記の右側の項になります。一方、 M上の S 加群構造 の定義により、 となります 。
K
(
y
1
,
…
,
y
n
)
{\displaystyle K(y_{1},\dots ,y_{n})}
S
/
(
y
1
,
…
,
y
n
)
{\displaystyle S/(y_{1},\dots ,y_{n})}
K
(
y
1
,
…
,
y
n
)
⊗
S
M
{\displaystyle K(y_{1},\dots ,y_{n})\otimes _{S}M}
K
(
y
1
,
…
,
y
n
)
⊗
S
M
=
K
(
x
1
,
…
,
x
n
)
⊗
R
M
{\displaystyle K(y_{1},\dots ,y_{n})\otimes _{S}M=K(x_{1},\dots ,x_{n})\otimes _{R}M}
◻
{\displaystyle \square }
系 — [6] R 、 M を 上記とし、 R の要素の列と する。すると、 M のイデアル と消滅子は両方とも 消滅する。
x
1
,
x
2
,
⋯
,
x
n
{\displaystyle x_{1},x_{2},\cdots ,x_{n}}
I
=
(
x
1
,
x
2
,
⋯
,
x
n
)
{\displaystyle I=(x_{1},x_{2},\cdots ,x_{n})}
H
i
(
K
(
x
1
,
…
,
x
n
)
⊗
M
)
{\displaystyle \operatorname {H} _{i}(K(x_{1},\dots ,x_{n})\otimes M)}
すべての私 に対して 。
証明: S = R [ y 1 , ..., y n ]とする。 環準同型 S → R , y i → x i によりM を S 加群に変換し 、 y i → 0により R を S 加 群に変換する 。前述の系により 、
H
i
(
K
(
x
1
,
…
,
x
n
)
⊗
M
)
=
Tor
i
S
(
R
,
M
)
{\displaystyle \operatorname {H} _{i}(K(x_{1},\dots ,x_{n})\otimes M)=\operatorname {Tor} _{i}^{S}(R,M)}
Ann
S
(
Tor
i
S
(
R
,
M
)
)
⊃
Ann
S
(
R
)
+
Ann
S
(
M
)
⊃
(
y
1
,
…
,
y
n
)
+
Ann
R
(
M
)
+
(
y
1
−
x
1
,
.
.
.
,
y
n
−
x
n
)
.
{\displaystyle \operatorname {Ann} _{S}\left(\operatorname {Tor} _{i}^{S}(R,M)\right)\supset \operatorname {Ann} _{S}(R)+\operatorname {Ann} _{S}(M)\supset (y_{1},\dots ,y_{n})+\operatorname {Ann} _{R}(M)+(y_{1}-x_{1},...,y_{n}-x_{n}).}
◻
{\displaystyle \square }
局所環 については 、定理の逆が成り立つ。より一般的には、
定理 — [7] R を 環とし、 M を R 上の非零の有限生成加群と する 。が R の ヤコブソン根基 の元である場合 、以下は同値である。
x
1
,
x
2
,
…
,
x
r
{\displaystyle x_{1},x_{2},\dots ,x_{r}}
この数列は M 上の 正規数列 であり 、
x
1
,
…
,
x
r
{\displaystyle x_{1},\dots ,x_{r}}
H
1
(
K
(
x
1
,
…
,
x
r
)
⊗
M
)
=
0
{\displaystyle \operatorname {H} _{1}(K(x_{1},\dots ,x_{r})\otimes M)=0}
、
H
i
(
K
(
x
1
,
…
,
x
r
)
⊗
M
)
=
0
{\displaystyle \operatorname {H} _{i}(K(x_{1},\dots ,x_{r})\otimes M)=0}
すべてのi ≥ 1 に対して。
証明: 2. が 1. を意味することを示すだけで、残りは明らかです。r に関する帰納法で論じます 。r = 1 の 場合は 既にわかっています。x ' を x 1 , ..., x r -1 とします 。
⋯
→
H
1
(
K
(
x
′
;
M
)
)
→
x
r
H
1
(
K
(
x
′
;
M
)
)
→
H
1
(
K
(
x
1
,
…
,
x
r
;
M
)
)
=
0
→
M
/
x
′
M
→
x
r
⋯
.
{\displaystyle \cdots \to \operatorname {H} _{1}(K(x';M)){\overset {x_{r}}{\to }}\operatorname {H} _{1}(K(x';M))\to \operatorname {H} _{1}(K(x_{1},\dots ,x_{r};M))=0\to M/x'M{\overset {x_{r}}{\to }}\cdots .}
最初のものはで 射影的 であるため 。 中山の補題 により、 したがって x ' は 帰納的仮定により正則な数列になります。2 番目 は入射的 (つまり、 は非零因子) であるため、 は正則な数列です。(注: 中山の補題により、この要件は 自動的に満たされます。)
x
r
{\displaystyle x_{r}}
N
=
x
r
N
{\displaystyle N=x_{r}N}
N
=
H
1
(
K
(
x
′
;
M
)
)
{\displaystyle N=\operatorname {H} _{1}(K(x';M))}
N
=
0
{\displaystyle N=0}
x
r
{\displaystyle x_{r}}
x
1
,
…
,
x
r
{\displaystyle x_{1},\dots ,x_{r}}
M
/
(
x
1
,
…
,
x
r
)
M
≠
0
{\displaystyle M/(x_{1},\dots ,x_{r})M\neq 0}
◻
{\displaystyle \square }
コズル複体のテンソル積
一般に、 C 、 Dが 鎖複体である場合、それらのテンソル積は 次式で与えられる鎖複体である。
C
⊗
D
{\displaystyle C\otimes D}
(
C
⊗
D
)
n
=
∑
i
+
j
=
n
C
i
⊗
D
j
{\displaystyle (C\otimes D)_{n}=\sum _{i+j=n}C_{i}\otimes D_{j}}
微分:任意の同次元 x 、 y に対して、
d
C
⊗
D
(
x
⊗
y
)
=
d
C
(
x
)
⊗
y
+
(
−
1
)
|
x
|
x
⊗
d
D
(
y
)
{\displaystyle d_{C\otimes D}(x\otimes y)=d_{C}(x)\otimes y+(-1)^{|x|}x\otimes d_{D}(y)}
ここで | x | は x の次数です 。
この構成は特にコシュル複体に適用される。E 、 F を 有限階数の自由加群とし、および を 2つの R 線型写像とする。を 線型写像のコシュル複体とする 。すると、複体として、
s
:
E
→
R
{\displaystyle s\colon E\to R}
t
:
F
→
R
{\displaystyle t\colon F\to R}
K
(
s
,
t
)
{\displaystyle K(s,t)}
(
s
,
t
)
:
E
⊕
F
→
R
{\displaystyle (s,t)\colon E\oplus F\to R}
K
(
s
,
t
)
≃
K
(
s
)
⊗
K
(
t
)
.
{\displaystyle K(s,t)\simeq K(s)\otimes K(t).}
これを理解するには、外積代数 (外積ではなく)を扱う方が便利です 。次数の階乗微分を定義します。
−
1
{\displaystyle -1}
d
s
:
∧
E
→
∧
E
{\displaystyle d_{s}:\wedge E\to \wedge E}
Λ E 内の任意の同次元 x 、 y に対して、
d
s
(
x
)
=
s
(
x
)
{\displaystyle d_{s}(x)=s(x)}
いつ
|
x
|
=
1
{\displaystyle |x|=1}
d
s
(
x
∧
y
)
=
d
s
(
x
)
∧
y
+
(
−
1
)
|
x
|
x
∧
d
s
(
y
)
{\displaystyle d_{s}(x\wedge y)=d_{s}(x)\wedge y+(-1)^{|x|}x\wedge d_{s}(y)}
(次数に関する帰納法) と同次元への の作用が #定義 の微分と一致する
こと が容易にわかります。
d
s
∘
d
s
=
0
{\displaystyle d_{s}\circ d_{s}=0}
d
s
{\displaystyle d_{s}}
さて、 R 加群は次数付きで ある 。また、冒頭で述べたテンソル積の定義により、
∧
(
E
⊕
F
)
=
∧
E
⊗
∧
F
{\displaystyle \wedge (E\oplus F)=\wedge E\otimes \wedge F}
d
K
(
s
)
⊗
K
(
t
)
(
e
⊗
1
+
1
⊗
f
)
=
d
K
(
s
)
(
e
)
⊗
1
+
1
⊗
d
K
(
t
)
(
f
)
=
s
(
e
)
+
t
(
f
)
=
d
K
(
s
,
t
)
(
e
+
f
)
.
{\displaystyle d_{K(s)\otimes K(t)}(e\otimes 1+1\otimes f)=d_{K(s)}(e)\otimes 1+1\otimes d_{K(t)}(f)=s(e)+t(f)=d_{K(s,t)}(e+f).}
とは 同じ型の導出な ので、これは次のことを意味する。
d
K
(
s
)
⊗
K
(
t
)
{\displaystyle d_{K(s)\otimes K(t)}}
d
K
(
s
,
t
)
{\displaystyle d_{K(s,t)}}
d
K
(
s
)
⊗
K
(
t
)
=
d
K
(
s
,
t
)
.
{\displaystyle d_{K(s)\otimes K(t)}=d_{K(s,t)}.}
特に、
K
(
x
1
,
x
2
,
…
,
x
r
)
≃
K
(
x
1
)
⊗
K
(
x
2
)
⊗
⋯
⊗
K
(
x
r
)
{\displaystyle K(x_{1},x_{2},\dots ,x_{r})\simeq K(x_{1})\otimes K(x_{2})\otimes \cdots \otimes K(x_{r})}
。
次の命題は、コスルの元の複合体が、それらによって生成されるイデアル内のシーケンスに関する情報をどのようにエンコードするかを示しています。
命題 — R を 環とし、 I = ( x 1 , ..., x n ) をn 元によって生成されるイデアルと する 。すると、任意の R 加群 Mと I の任意の元 y 1 , ..., y r に対して 、
H
i
(
K
(
x
1
,
…
,
x
n
,
y
1
,
…
,
y
r
;
M
)
)
≃
⨁
i
=
j
+
k
H
j
(
K
(
x
1
,
…
,
x
n
;
M
)
)
⊗
∧
k
R
r
.
{\displaystyle \operatorname {H} _{i}(K(x_{1},\dots ,x_{n},y_{1},\dots ,y_{r};M))\simeq \bigoplus _{i=j+k}\operatorname {H} _{j}(K(x_{1},\dots ,x_{n};M))\otimes \wedge ^{k}R^{r}.}
ここで、 は微分ゼロの複素数として扱われます。(実際、分解は連鎖レベルで成立します)。
∧
k
R
r
{\displaystyle \wedge ^{k}R^{r}}
証明: (簡単ですが今は省略)
応用として、Koszulホモロジーの深さ感度を示すことができます。 環 R上の有限生成モジュール M が与えられた場合、(1つの)定義により、イデアル I に関する M の 深さは、 M 上の I の元のすべての正規列の長さの上限です 。これは と表記されます 。イデアル I の M 正規列 x 1 , ..., x n が最大となるのは、 Iが 上に非零因子を含まない 場合であることを思い出してください 。
depth
(
I
,
M
)
{\displaystyle \operatorname {depth} (I,M)}
M
/
(
x
1
,
…
,
x
n
)
M
{\displaystyle M/(x_{1},\dots ,x_{n})M}
Koszul ホモロジーは深さの非常に便利な特徴付けを提供します。
定理 (深さ感度) — R を ネーター環とし、 x 1 , ..., x n を R の元と し、 I = ( x 1 , ..., x n ) をそれらによって生成されるイデアルと する。 R 上の有限生成加群 M について、ある整数 m に対して、
H
i
(
K
(
x
1
,
…
,
x
n
)
⊗
M
)
=
0
{\displaystyle \operatorname {H} _{i}(K(x_{1},\dots ,x_{n})\otimes M)=0}
すべてのi > m に対して 、
その間
H
m
(
K
(
x
1
,
…
,
x
n
)
⊗
M
)
≠
0
,
{\displaystyle \operatorname {H} _{m}(K(x_{1},\dots ,x_{n})\otimes M)\neq 0,}
すると、 I 内のあらゆる最大 M 正則列の長さは n - m となる (特に、それらはすべて同じ長さである)。結果として、
depth
(
I
,
M
)
=
n
−
m
{\displaystyle \operatorname {depth} (I,M)=n-m}
。
証明: 表記を簡略化するため、H( K (-)) を H(-) と書きます。y 1 , ..., y s をイデアル I の最大 M 正則列とし ます 。 この 列 を と 表記 し ます 。まず、 の帰納法によって、 の場合には で あり 、 の場合には 0 で ある こと を 示す。基本的なケースは、 #Koszul ホモロジーの特性から明らかです。Koszul ホモロジーの長完全列と帰納的仮説から、
y
_
{\displaystyle {\underline {y}}}
l
{\displaystyle l}
H
i
(
y
_
,
x
1
,
…
,
x
l
;
M
)
{\displaystyle \operatorname {H} _{i}({\underline {y}},x_{1},\dots ,x_{l};M)}
Ann
M
/
y
_
M
(
x
1
,
…
,
x
l
)
{\displaystyle \operatorname {Ann} _{M/{\underline {y}}M}(x_{1},\dots ,x_{l})}
i
=
l
{\displaystyle i=l}
i
>
l
{\displaystyle i>l}
l
=
0
{\displaystyle l=0}
H
l
(
y
_
,
x
1
,
…
,
x
l
;
M
)
=
ker
(
x
l
:
Ann
M
/
y
_
M
(
x
1
,
…
,
x
l
−
1
)
→
Ann
M
/
y
_
M
(
x
1
,
…
,
x
l
−
1
)
)
{\displaystyle \operatorname {H} _{l}\left({\underline {y}},x_{1},\dots ,x_{l};M\right)=\operatorname {ker} \left(x_{l}:\operatorname {Ann} _{M/{\underline {y}}M}(x_{1},\dots ,x_{l-1})\to \operatorname {Ann} _{M/{\underline {y}}M}(x_{1},\dots ,x_{l-1})\right)}
、
これは
また、同じ議論により、 の消失は に対しても成り立ちます 。これで主張の証明が完了します。
Ann
M
/
y
_
M
(
x
1
,
…
,
x
l
)
.
{\displaystyle \operatorname {Ann} _{M/{\underline {y}}M}(x_{1},\dots ,x_{l}).}
i
>
l
{\displaystyle i>l}
さて、主張と以前の命題から、すべての i > n - s に対して となることがわかります 。n - s = m と結論付けるには、 i = n - s の場合に非ゼロであることを示す必要があります 。は I の最大 M 正則列であるため 、イデアル I は 、加群の関連する素数の有限和である のすべてのゼロ因子の集合に含まれます。したがって、素数回避により、 となる非ゼロの v が存在し 、これは次のように
なります。
H
i
(
x
1
,
…
,
x
n
;
M
)
=
0
{\displaystyle \operatorname {H} _{i}(x_{1},\dots ,x_{n};M)=0}
y
_
{\displaystyle {\underline {y}}}
M
/
y
_
M
{\displaystyle M/{\underline {y}}M}
M
/
y
_
M
{\displaystyle M/{\underline {y}}M}
I
⊂
p
=
Ann
R
(
v
)
{\displaystyle I\subset {\mathfrak {p}}=\operatorname {Ann} _{R}(v)}
0
≠
v
∈
Ann
M
/
y
_
M
(
I
)
≃
H
n
(
x
1
,
…
,
x
n
,
y
_
;
M
)
=
H
n
−
s
(
x
1
,
…
,
x
n
;
M
)
⊗
∧
s
R
s
.
{\displaystyle 0\neq v\in \operatorname {Ann} _{M/{\underline {y}}M}(I)\simeq \operatorname {H} _{n}\left(x_{1},\dots ,x_{n},{\underline {y}};M\right)=\operatorname {H} _{n-s}(x_{1},\dots ,x_{n};M)\otimes \wedge ^{s}R^{s}.}
◻
{\displaystyle \square }
自己二重性
Koszul 複合体へのアプローチとして、チェーン複合体の代わりにコチェーン複合体 を使用する方法があります 。 結局のところ、これは本質的に同じ複合体になります (Koszul 複合体の自己双対性として知られている事実)。
E を 環 R上の有限階数 r の自由加群と する。このとき、 E の 各元 e は e による外積左乗算を生じる 。
l
e
:
∧
k
E
→
∧
k
+
1
E
,
x
↦
e
∧
x
.
{\displaystyle l_{e}:\wedge ^{k}E\to \wedge ^{k+1}E,\,x\mapsto e\wedge x.}
なので 、次の式が成り立ちます 。つまり
、
e
∧
e
=
0
{\displaystyle e\wedge e=0}
l
e
∘
l
e
=
0
{\displaystyle l_{e}\circ l_{e}=0}
0
→
R
→
1
↦
e
∧
1
E
→
l
e
∧
2
E
→
⋯
→
∧
r
E
→
0
{\displaystyle 0\to R{\overset {1\mapsto e}{\to }}\wedge ^{1}E{\overset {l_{e}}{\to }}\wedge ^{2}E\to \cdots \to \wedge ^{r}E\to 0}
は自由モジュールの共鎖複合体です。この複合体は Koszul 複合体とも呼ばれ、(Eisenbud 1995) で使用される複合体です。双対をとると、複合体は次のようになります。
0
→
(
∧
r
E
)
∗
→
(
∧
r
−
1
E
)
∗
→
⋯
→
(
∧
2
E
)
∗
→
(
∧
1
E
)
∗
→
R
→
0
{\displaystyle 0\to (\wedge ^{r}E)^{*}\to (\wedge ^{r-1}E)^{*}\to \cdots \to (\wedge ^{2}E)^{*}\to (\wedge ^{1}E)^{*}\to R\to 0}
。
同型を使用すると 、複体は 定義内の Koszul 複体と一致します。
∧
k
E
≃
(
∧
r
−
k
E
)
∗
≃
∧
r
−
k
(
E
∗
)
{\displaystyle \wedge ^{k}E\simeq (\wedge ^{r-k}E)^{*}\simeq \wedge ^{r-k}(E^{*})}
(
∧
E
,
l
e
)
{\displaystyle (\wedge E,l_{e})}
使用
コシュル複体は、 バナッハ空間 における可換な 有界線形作用素 の組の結合スペクトルを定義する上で不可欠である。 [ 要出典 ]
参照
注記
^ スタックス プロジェクト、セクション 0601
^ スタックス プロジェクト、セクション 0601、補題 15.28.12
^ 実際、線形性により、 と仮定することができます 。 すると、
(
x
,
y
)
=
(
e
1
+
ϵ
)
∧
e
2
∧
⋯
∧
e
k
∈
∧
k
(
E
⊕
R
)
{\displaystyle (x,y)=(e_{1}+\epsilon )\wedge e_{2}\wedge \cdots \wedge e_{k}\in \wedge ^{k}(E\oplus R)}
R
≃
R
ϵ
⊂
E
⊕
R
{\displaystyle R\simeq R\epsilon \subset E\oplus R}
d
K
(
s
,
t
)
(
(
x
,
y
)
)
=
(
s
(
e
1
)
+
t
)
e
2
∧
⋯
∧
e
k
+
∑
i
=
2
k
(
−
1
)
i
+
1
s
(
e
i
)
(
e
1
+
ϵ
)
∧
e
2
∧
⋯
e
i
^
⋯
∧
e
k
{\displaystyle d_{K(s,t)}((x,y))=(s(e_{1})+t)e_{2}\wedge \cdots \wedge e_{k}+\sum _{i=2}^{k}(-1)^{i+1}s(e_{i})(e_{1}+\epsilon )\wedge e_{2}\wedge \cdots {\widehat {e_{i}}}\cdots \wedge e_{k}}
、
それは です 。
(
d
K
(
s
)
x
+
t
y
,
−
d
K
(
s
)
y
)
{\displaystyle (d_{K(s)}x+ty,-d_{K(s)}y)}
^ 松村 1989、定理16.5. (i)
^ アイゼンバッド 1995、演習17.10。
^ Serre 1975、Ch IV、A § 2、提案 4。
^ 松村 1989、定理16.5. (ii)
参考文献
外部リンク