योजना (गणित)

गणित में, एक योजना एक गणितीय संरचना है जो कई तरीकों से बीजगणितीय विविधता की धारणा को विस्तृत करती है, जैसे कि गुणनखंडों को ध्यान मे रखते हुए समीकरण x = 0 और x² = 0 एक ही बीजगणितीय विविधता लेकिन विभिन्न योजनाओं को परिभाषित करता है और किसी भी क्रमविनिमेय वलय पर परिभाषित विविधताओ की अनुमति देता है। उदाहरण के लिए, फार्मेट वक्र पूर्णांक पर परिभाषित होते हैं।

योजना सिद्धांत को अलेक्जेंडर ग्रोथेंडिक ने 1960 में अपने ग्रंथ ''एलिमेंट्स डी जियोमेट्री एल्जेब्रिक'' में पेश किया था; इसका एक उद्देश्य बीजगणितीय ज्यामिति की गहरी समस्याओं को हल करने के लिए आवश्यक औपचारिकता विकसित करना था, जैसे कि वेइल अनुमान जिनमें से अंतिम पियरे डेलिग्ने द्वारा सिद्ध किया गया था। क्रमविनिमेय बीजगणित पर दृढ़ता से आधारित, योजना सिद्धांत टोपोलॉजी और होमोलॉजिकल बीजगणित के तरीकों के व्यवस्थित उपयोग की अनुमति देता है। योजना सिद्धांत बीजगणितीय ज्यामिति को बहुत अधिक संख्या सिद्धांत के साथ एकीकृत करता है, जो अंततः विल्स के फ़र्मेट के अंतिम प्रमेय के प्रमाण का नेतृत्व करता है।

औपचारिक रूप से, एक योजना अपने सभी खुले सेटों के लिए कम्यूटेटिव रिंग्स के साथ एक टोपोलॉजिकल स्पेस है, जो उनके खुले सबसेट के साथ कम्यूटेटिव रिंग्स के स्पेक्ट्रा (प्रमुख आदर्श के स्पेस) को एक साथ जोड़ने से उत्पन्न होती है। दूसरे शब्दों में, यह एक वलयाकार स्थान है जो स्थानीय रूप से क्रमविनिमेय वलय का एक वर्णक्रम है।

ग्रोथेंडिक का सापेक्षिक दृष्टिकोण यह है कि अधिकांश बीजगणितीय ज्यामिति को आकारिकी X → Y योजनाओं के लिए विकसित किया जाना चाहिए (जिसे योजना X 'ओवर' Y कहा जाता है), न कि किसी व्यक्तिगत योजना के लिए। उदाहरण के लिए, बीजगणितीय सतह ों का अध्ययन करने में, किसी योजना Y पर बीजगणितीय सतहों के परिवारों पर विचार करना उपयोगी हो सकता है। कई मामलों में, किसी दिए गए प्रकार की सभी किस्मों के परिवार को ही एक किस्म या योजना के रूप में देखा जा सकता है, जिसे मॉड्यूली के रूप में जाना जाता है। अंतरिक्ष।

योजनाओं के सिद्धांत की कुछ विस्तृत परिभाषाओं के लिए, योजना सिद्धांत की शब्दावली देखें।

विकास

बीजगणितीय ज्यामिति की उत्पत्ति ज्यादातर वास्तविक संख्या ओं पर बहुपद समीकरणों के अध्ययन में निहित है। 19वीं शताब्दी तक, यह स्पष्ट हो गया (विशेष रूप से जीन-विक्टर पोंसलेट और बर्नहार्ड रीमैन के काम में) कि बीजगणितीय ज्यामिति को जटिल संख्या ओं के क्षेत्र (गणित) पर काम करके सरल बनाया गया था, जिसका बीजीय रूप से बंद क्षेत्र होने का लाभ है। 20वीं शताब्दी की शुरुआत में दो मुद्दों ने धीरे-धीरे ध्यान आकर्षित किया, संख्या सिद्धांत में समस्याओं से प्रेरित: बीजगणितीय ज्यामिति को किसी भी बीजगणितीय रूप से बंद क्षेत्र में कैसे विकसित किया जा सकता है, विशेष रूप से सकारात्मक विशेषता (बीजगणित) में? (जटिल किस्मों का अध्ययन करने के लिए प्रयुक्त टोपोलॉजी और जटिल विश्लेषण के उपकरण यहां लागू नहीं होते हैं।) और एक मनमाना क्षेत्र पर बीजगणितीय ज्यामिति के बारे में क्या?

हिल्बर्ट के Nullstellensatz किसी भी बीजगणितीय रूप से बंद क्षेत्र k पर बीजगणितीय ज्यामिति के लिए एक दृष्टिकोण का सुझाव देते हैं: बहुपद रिंग में अधिकतम आदर्श k[x₁,...,एक्स_n] सेट k के साथ एक-से-एक पत्राचार में हैंⁿ k के तत्वों के n-tuples, और अभाज्य आदर्श k में इरेड्यूसिबल बीजीय सेट के अनुरूप हैंⁿ, affine किस्मों के रूप में जाना जाता है। इन विचारों से प्रेरित होकर, एमी नोथेर और वोल्फगैंग क्रूली ने 1920 और 1930 के दशक में 'कम्यूटेटिव बीजगणित' का विषय विकसित किया। उनका काम बीजगणितीय ज्यामिति को विशुद्ध रूप से बीजगणितीय दिशा में सामान्यीकृत करता है: एक बहुपद अंगूठी में प्रमुख आदर्शों का अध्ययन करने के बजाय, किसी भी कम्यूटेटिव रिंग में प्रमुख आदर्शों का अध्ययन किया जा सकता है। उदाहरण के लिए, क्रुल ने प्रमुख आदर्शों के संदर्भ में किसी भी कम्यूटेटिव रिंग के क्रुल आयाम को परिभाषित किया। कम से कम जब अंगूठी नोथेरियन रिंग है, तो उन्होंने कई गुणों को सिद्ध किया जो कि आयाम की ज्यामितीय धारणा से चाहते हैं।

नोथेर और क्रुल के क्रमविनिमेय बीजगणित को बीजगणितीय किस्मों को परिशोधित करने के बीजगणितीय दृष्टिकोण के रूप में देखा जा सकता है। हालांकि, बीजगणितीय ज्यामिति में कई तर्क प्रोजेक्टिव किस्मों के लिए बेहतर काम करते हैं, अनिवार्य रूप से क्योंकि प्रोजेक्टिव किस्में कॉम्पैक्ट स्पेस हैं। 1920 के दशक से 1940 के दशक तक, बार्टेल लिंडर्ट वैन डेर वेर्डन | बी। एल वैन डेर वेर्डेन, आंद्रे वेइल और ऑस्कर ज़ारिस्की ने प्रोजेक्टिव (या अर्ध-प्रोजेक्टिव ) किस्मों की समृद्ध सेटिंग में बीजगणितीय ज्यामिति के लिए एक नई नींव के रूप में कम्यूटेटिव बीजगणित लागू किया। विशेष रूप से, ज़ारिस्की टोपोलॉजी किसी भी बीजगणितीय रूप से बंद क्षेत्र पर विविध ता पर एक उपयोगी टोपोलॉजी है, जो कुछ हद तक एक जटिल विविधता (जटिल संख्याओं के टोपोलॉजी के आधार पर) पर क्लासिकल टोपोलॉजी की जगह लेती है।

संख्या सिद्धांत के अनुप्रयोगों के लिए, वैन डेर वेर्डन और वील ने किसी भी क्षेत्र पर बीजगणितीय ज्यामिति तैयार की, जरूरी नहीं कि बीजगणितीय रूप से बंद हो। टोपोलॉजी में मैनिफोल्ड्स के मॉडल पर खुले उपसमुच्चय के साथ एफ़िन किस्मों को चिपकाकर, एक अमूर्त विविधता (प्रक्षेप्य स्थान में एम्बेडेड नहीं) को परिभाषित करने वाला पहला व्यक्ति था। किसी भी क्षेत्र में वक्र की जैकोबियन किस्म के अपने निर्माण के लिए उन्हें इस व्यापकता की आवश्यकता थी। (बाद में, जेकोबियंस को वेइल, वी-एल इयान जीसी कैसे और तेरुहिसा मात्सुजाका द्वारा प्रक्षेपी किस्मों के रूप में दिखाया गया।)

बीजगणितीय रेखागणित के इतालवी स्कूल के बीजगणितीय ज्यामिति अक्सर बीजगणितीय विविधता के सामान्य बिंदु की कुछ धूमिल अवधारणा का उपयोग करते थे। सामान्य बिंदु के लिए जो सत्य है वह विविधता के अधिकांश बिंदुओं के लिए सत्य है। बीजगणितीय ज्यामिति (1946) की वेइल की नींव में, एक बहुत बड़े बीजगणितीय रूप से बंद क्षेत्र में बिंदुओं को लेकर सामान्य बिंदुओं का निर्माण किया जाता है, जिसे एक सार्वभौमिक डोमेन कहा जाता है। हालांकि यह एक नींव के रूप में काम करता था, यह अजीब था: एक ही किस्म के लिए कई अलग-अलग सामान्य बिंदु थे। (योजनाओं के बाद के सिद्धांत में, प्रत्येक बीजीय किस्म का एक सामान्य बिंदु होता है।)

1 9 50 के दशक में, क्लाउड चेवेली , न्यायमूर्ति नागता और जीन पियरे सेरे , संख्या सिद्धांत और बीजगणितीय ज्यामिति से संबंधित वेइल अनुमानों से प्रेरित होकर, बीजीय ज्यामिति की वस्तुओं को आगे बढ़ाया, उदाहरण के लिए आधार के छल्ले को सामान्य बनाने की अनुमति दी गई। स्कीम शब्द का प्रयोग पहली बार 1956 के शेवेली संगोष्ठी में किया गया था, जिसमें शेवेली ज़ारिस्की के विचारों का अनुसरण कर रहे थे। पियरे कार्टियर (गणितज्ञ) के अनुसार, यह आंद्रे मार्टिन्यू थे जिन्होंने सेरे को बीजगणितीय ज्यामिति की नींव के रूप में एक मनमाने ढंग से कम्यूटेटिव रिंग के स्पेक्ट्रम का उपयोग करने की संभावना का सुझाव दिया था।

योजनाओं की उत्पत्ति

ग्रोथेंडिक ने तब एक योजना की निर्णायक परिभाषा दी, जिससे प्रायोगिक सुझावों और आंशिक विकास की एक पीढ़ी का निष्कर्ष निकला। उन्होंने एक प्राकृतिक टोपोलॉजी (ज़ारिस्की टोपोलॉजी के रूप में जाना जाता है) के साथ आर के प्रमुख आदर्शों के स्थान के रूप में एक कम्यूटेटिव रिंग आर के एक रिंग एक्स के स्पेक्ट्रम को परिभाषित किया, लेकिन इसे रिंगों के एक शीफ (गणित) के साथ संवर्धित किया: प्रत्येक खुले उपसमुच्चय यू के लिए उसने क्रमविनिमेय वलय O नियत किया_X(उ). ये ऑब्जेक्ट Spec(R) affine स्कीम हैं; एक सामान्य योजना तब एक साथ मिलकर योजनाओं को जोड़कर प्राप्त की जाती है।

अधिकांश बीजगणितीय ज्यामिति एक क्षेत्र k पर प्रक्षेपी या अर्ध-प्रक्षेपी किस्मों पर केंद्रित है; वास्तव में, k को अक्सर सम्मिश्र संख्या के रूप में लिया जाता है। मनमानी योजनाओं की तुलना में उस तरह की योजनाएं बहुत खास हैं; नीचे दिए गए उदाहरणों की तुलना करें। बहरहाल, यह सुविधाजनक है कि ग्रोथेंडिक ने मनमानी योजनाओं के लिए सिद्धांत का एक बड़ा निकाय विकसित किया। उदाहरण के लिए, एक योजना के रूप में पहले एक मोडुली स्पेस का निर्माण करना आम है, और केवल बाद में अध्ययन करें कि क्या यह एक अधिक ठोस वस्तु है जैसे कि प्रोजेक्टिव वैरायटी। इसके अलावा, संख्या सिद्धांत के लिए आवेदन तेजी से उन पूर्णांकों पर योजनाओं की ओर ले जाते हैं जो किसी भी क्षेत्र में परिभाषित नहीं होते हैं।

परिभाषा

एक affine योजना एक स्थानीय रूप से चक्राकार स्थान isomorphic है जो एक कम्यूटेटिव रिंग R के रिंग स्पेक (R) के स्पेक्ट्रम के लिए है। एक योजना एक स्थानीय रूप से घेरा हुआ स्थान X है जो खुले सेट U द्वारा कवरिंग को स्वीकार करता है_i, ऐसा है कि प्रत्येक यू_i (स्थानीय रूप से रिंग किए गए स्थान के रूप में) एक संबद्ध योजना है। विशेष रूप से, X एक शीफ O . के साथ आता है_X, जो प्रत्येक खुले उपसमुच्चय U को एक क्रमविनिमेय वलय O प्रदान करता है_X(यू) को यू पर 'नियमित कार्यों की अंगूठी' कहा जाता है। एक योजना के बारे में सोच सकता है कि समन्वय चार्ट द्वारा कवर किया जा रहा है जो कि योजनाएं हैं। परिभाषा का ठीक-ठीक मतलब है कि योजनाओं को ज़ारिस्की टोपोलॉजी का उपयोग करके एक साथ जोड़ने वाली योजनाओं को प्राप्त करके प्राप्त किया जाता है।

शुरुआती दिनों में, इसे एक पूर्व योजना कहा जाता था, और एक योजना को एक अलग योजना पूर्व योजना के रूप में परिभाषित किया गया था। प्रीस्कीम शब्द उपयोग से बाहर हो गया है, लेकिन अभी भी पुरानी किताबों में पाया जा सकता है, जैसे कि ग्रोथेंडिक के एलीमेंट्स डे जियोमेट्री अल्जेब्रिक और डेविड ममफोर्ड की रेड बुक। एक affine योजना का एक मूल उदाहरण है affine n - एक फ़ील्ड 'k' पर स्थान, एक प्राकृतिक संख्या n के लिए। परिभाषा के अनुसार, एⁿ
_k बहुपद वलय k[x . का स्पेक्ट्रम है₁,...,एक्स_n]। योजना सिद्धांत की भावना में, affine n-space वास्तव में किसी भी क्रमविनिमेय वलय R पर परिभाषित किया जा सकता है, जिसका अर्थ है Spec(R[x)₁,...,एक्स_n]).

योजनाओं की श्रेणी

योजनाएँ एक श्रेणी सिद्धांत बनाती हैं, जिसमें आकारिकी को स्थानीय रूप से घेरे हुए स्थानों के आकारिकी के रूप में परिभाषित किया जाता है। (यह भी देखें: योजनाओं की रूपरेखा।) एक योजना वाई के लिए, एक योजना एक्स 'ओवर' वाई (या एक वाई-'योजना') का अर्थ है योजनाओं का एक आकारिकी एक्स → वाई। एक स्कीम एक्स 'ओवर' एक कम्यूटेटिव रिंग आर का अर्थ है एक आकारिकी एक्स → स्पेक (आर)।

फ़ील्ड k पर एक बीजगणितीय विविधता को कुछ गुणों के साथ k पर एक योजना के रूप में परिभाषित किया जा सकता है। वास्तव में किन योजनाओं को किस्में कहा जाना चाहिए, इसके बारे में अलग-अलग परंपराएँ हैं। एक मानक विकल्प यह है कि k पर एक 'विविधता' का अर्थ परिमित रूपात्मकता की बीजगणितीय ज्यामिति योजना की शब्दावली है #k पर परिमित प्रकार के आकारिकी। योजनाओं का एक आकारिकी f: X → Y नियमित कार्यों के छल्ले पर एक 'पुलबैक होमोमोर्फिज्म' निर्धारित करता है, f*: O(Y) → O(X)। एफ़िन योजनाओं के मामले में, यह निर्माण योजनाओं के आकारिकी युक्ति (ए) → युक्ति (बी) और अंगूठी समरूपता बी → ए के बीच एक-से-एक पत्राचार देता है। इस अर्थ में, योजना सिद्धांत पूरी तरह से कम्यूटेटिव रिंगों के सिद्धांत को समाहित करता है।

चूंकि Z कम्यूटेटिव रिंगों की श्रेणी में एक प्रारंभिक वस्तु है, योजनाओं की श्रेणी में एक टर्मिनल वस्तु के रूप में Spec(Z) है।

एक योजना X के लिए एक कम्यूटेटिव रिंग R पर, एक R-'X के बिंदु का अर्थ है morphism X का एक सेक्शन (श्रेणी सिद्धांत) → Spec( आर)। एक X(R) R के सेट के लिए लिखता है - X के प्‍वाइंट्स। उदाहरण के लिए, यह परिभाषा 'R' में मानों के साथ 'X के परिभाषित समीकरणों के समाधान के सेट की पुरानी धारणा का पुनर्निर्माण करती है। जब R एक क्षेत्र k हो, X(k) को k का समुच्चय भी कहा जाता है - X के परिमेय बिंदु।

आम तौर पर, एक योजना X के लिए एक कम्यूटेटिव रिंग R पर और किसी भी कम्यूटेटिव R-बीजगणित रिंग S पर, एक S- पॉइंट ऑफ X का अर्थ है एक morphism Spec(S) → X over R। एक X(S) S के सेट के लिए लिखता है - X के प्‍वाइंट्स। (यह पुराने अवलोकन का सामान्यीकरण करता है जिसमें 'k फ़ील्ड पर कुछ समीकरण दिए गए हैं, कोई भी 'k के किसी भी फील्ड एक्सटेंशन E में समीकरणों के समाधान के सेट पर विचार कर सकता है।) एक योजना के लिए ' 'R के ऊपर 'X, असाइनमेंट S X(S) कम्यूटेटिव R-बीजगणित से सेट तक एक फ़नकार है। यह एक महत्वपूर्ण अवलोकन है कि एक योजना X R से अधिक अंक के इस गुणक द्वारा निर्धारित की जाती है। योजनाओं का फाइबर उत्पाद हमेशा मौजूद रहता है। यही है, किसी भी योजना X और Z के लिए एक योजना Y, फाइबर उत्पाद X× के आकारिकी के साथ_YZ (पुलबैक (श्रेणी सिद्धांत) के अर्थ में) योजनाओं की श्रेणी में मौजूद है। यदि X और Z एक क्षेत्र k पर योजनाएँ हैं, तो Spec (k) पर उनके फाइबर उत्पाद को k-योजनाओं की श्रेणी में 'उत्पाद' X × Z कहा जा सकता है। उदाहरण के लिए, एफाइन स्पेस ए का उत्पाद^मी और एⁿ over k, affine space A है^{एम+एन} ओवर के.

चूंकि योजनाओं की श्रेणी में फाइबर उत्पाद हैं और एक टर्मिनल ऑब्जेक्ट स्पेक ('जेड') भी है, इसमें सभी परिमित सीमा (श्रेणी सिद्धांत) हैं।

उदाहरण

• हर affine स्कीम Spec(R) एक स्कीम है। (यहाँ और नीचे, माने गए सभी छल्ले क्रमविनिमेय हैं।)
• फ़ील्ड k पर एक बहुपद f, f ∈ k[x₁, ..., x_n], एक बंद उपयोजना निर्धारित करता है f = 0 एफ़िन स्पेस में एⁿ k के ऊपर, जिसे एफ़िन ऊनविम पृष्ठ कहा जाता है। औपचारिक रूप से, इसे परिभाषित किया जा सकता है
  $$\operatorname {Spec} k[x_{1},\ldots ,x_{n}]/(f).$$
  उदाहरण के लिए, k को सम्मिश्र संख्याएँ, समीकरण के रूप में लेना x² = y²(y+1) affine तल A में एक विलक्षण वक्र को परिभाषित करता है²
  _C, बीजगणितीय किस्म का एक विलक्षण बिंदु#परिभाषा कहलाता है।
• किसी भी क्रमविनिमेय वलय R और प्राकृतिक संख्या n के लिए, 'प्रक्षेपी स्थान' 'P'ⁿ
  _R खुले उपसमुच्चय के साथ R के ऊपर affine n-space की n + 1 प्रतियों को चिपकाकर एक योजना के रूप में निर्मित किया जा सकता है। यह मौलिक उदाहरण है जो एफ़िन योजनाओं से परे जाने के लिए प्रेरित करता है। प्रक्षिप्त स्थान की तुलना में प्रक्षेपी स्थान का मुख्य लाभ यह है कि 'P'ⁿ
  _R आर पर उचित आकारिकी है; यह कॉम्पैक्टनेस का बीजगणित-ज्यामितीय संस्करण है। एक संबंधित प्रेक्षण यह है कि जटिल प्रक्षेपी स्थान 'सीपी'ⁿ शास्त्रीय टोपोलॉजी ('सी' की टोपोलॉजी पर आधारित) में एक कॉम्पैक्ट स्पेस है, जबकि 'सी'ⁿ नहीं है (n > 0 के लिए)।
• बहुपद वलय में सकारात्मक डिग्री का एक सजातीय बहुपद f R[x₀, ..., x_n] एक बंद उपयोजना निर्धारित करता है f = 0 प्रोजेक्टिव स्पेस में पीⁿ ओवर R, जिसे प्रक्षेपी हाइपरसफेस कहा जाता है। परियोजना निर्माण के संदर्भ में, इस उपयोजना को इस प्रकार लिखा जा सकता है
  $$\operatorname {Proj} R[x_{0},\ldots ,x_{n}]/(f).$$
  उदाहरण के लिए, बंद उपयोजना x³ + y³ = z³ पी. का²
  _Q परिमेय संख्या ओं पर एक अण्डाकार वक्र है।
• दो मूल के साथ लाइन (एक क्षेत्र के पर) के पर एफाइन लाइन की दो प्रतियों के साथ शुरू करके परिभाषित योजना है, और दो खुले उपसमुच्चय को एक साथ जोड़कर ए¹ − 0 पहचान मानचित्र द्वारा। यह एक गैर-पृथक योजना का एक सरल उदाहरण है। विशेष रूप से, यह एफ़िन नहीं है।
• एफ़िन योजनाओं से परे जाने का एक सरल कारण यह है कि एक एफ़िन योजना के एक खुले उपसमुच्चय को एफ़िन होने की आवश्यकता नहीं है। उदाहरण के लिए, चलो X = Aⁿ − 0, सम्मिश्र संख्या C पर कहें; तब X n 2 के लिए affine नहीं है। ('n पर प्रतिबंध आवश्यक है: affine रेखा ऋणात्मक मूल affine योजना के लिए समरूप है Spec(C[x, x⁻¹]). यह दिखाने के लिए कि एक्स एफ़िन नहीं है, एक गणना करता है कि एक्स पर प्रत्येक नियमित फ़ंक्शन ए पर एक नियमित फ़ंक्शन तक विस्तारित होता हैⁿ, जब n ≥ 2. (यह जटिल विश्लेषण में हार्टोग्स के लेम्मा के अनुरूप है, हालांकि साबित करना आसान है।) यानी समावेशन f: X → An से एक आइसोमोर्फिज्म प्रेरित करता है O(An) = C[x₁, ...., xn] प्रति O(X). यदि X सजातीय थे, तो यह अनुसरण करेगा कि f एक तुल्याकारिता थी। लेकिन f आच्छादक नहीं है और इसलिए एक तुल्याकारिता नहीं है। इसलिए, योजना X एफ़िन नहीं है।
• मान लीजिए k एक क्षेत्र है। फिर योजना ${\textstyle \operatorname {Spec} \left(\prod _{n=1}^{\infty }k\right)}$ एक एफ़िन योजना है जिसका अंतर्निहित टोपोलॉजिकल स्पेस सकारात्मक पूर्णांकों (असतत टोपोलॉजी के साथ) का स्टोन-ईच कॉम्पैक्टीफिकेशन है। वास्तव में, इस अंगूठी के प्रमुख आदर्श सकारात्मक पूर्णांक पर ultrafilter के साथ एक-से-एक पत्राचार में हैं, आदर्श के साथ ${\textstyle \prod _{m\neq n}k}$ सकारात्मक पूर्णांक n से जुड़े प्रमुख अल्ट्राफिल्टर के अनुरूप। यह टोपोलॉजिकल स्पेस क्रुल डायमेंशन | जीरो-डायमेंशनल है, और विशेष रूप से, प्रत्येक बिंदु एक इरेड्यूसेबल घटक है। चूँकि affine योजनाएँ अर्ध-कॉम्पैक्ट होती हैं, यह एक अर्ध-कॉम्पैक्ट योजना का एक उदाहरण है जिसमें असीम रूप से कई इर्रिड्यूसिबल घटक होते हैं। (इसके विपरीत, एक नोथेरियन योजना में केवल बहुत से अप्रासंगिक घटक होते हैं।)

आकारिकी के उदाहरण

आकारिकी के उदाहरणों पर योजना के उदाहरण के रूप में विचार करना भी उपयोगी है क्योंकि वे बीजगणितीय और अंकगणितीय ज्यामिति में अध्ययन की कई वस्तुओं को समाहित करने के लिए अपनी तकनीकी प्रभावशीलता प्रदर्शित करते हैं।

अंकगणितीय सतह

यदि हम एक बहुपद पर विचार करें $f\in \mathbb {Z} [x,y]$ फिर affine योजना $X=\operatorname {Spec} (\mathbb {Z} [x,y]/(f))$ करने के लिए एक विहित morphism है $\operatorname {Spec} \mathbb {Z}$ और अंकगणितीय सतह कहलाती है। रेशे $X_{p}=X\times _{\operatorname {Spec} (\mathbb {Z} )}\operatorname {Spec} (\mathbb {F} _{p})$ फिर परिमित क्षेत्रों पर बीजीय वक्र हैं $\mathbb {F} _{p}$. यदि $f(x,y)=y^{2}-x^{3}+ax^{2}+bx+c$ एक दीर्घवृत्तीय वक्र है तो उसके द्वारा उत्पन्न विवेचक स्थान पर तंतु $\Delta _{f}$ कहाँ पे

$$\Delta _{f}=-4a^{3}c+a^{2}b^{2}+18abc-4b^{3}-27c^{2}$$

सभी एकवचन योजनाएँ हैं। उदाहरण के लिए, यदि $p$ एक अभाज्य संख्या है और

$$X=\operatorname {Spec} \left({\frac {\mathbb {Z} [x,y]}{(y^{2}-x^{3}-p)}}\right)$$

तो इसका विवेचक है $-27p^{2}$. विशेष रूप से, यह वक्र अभाज्य संख्याओं पर एकवचन है $3,p$.

योजनाओं के लिए प्रेरणा

यहाँ कुछ ऐसे तरीके दिए गए हैं जिनमें योजनाएँ बीजगणितीय किस्मों की पुरानी धारणाओं और उनके महत्व से परे जाती हैं।

• फील्ड एक्सटेंशन। फ़ील्ड k पर n वेरिएबल्स में कुछ बहुपद समीकरणों को देखते हुए, उत्पाद सेट k में समीकरणों के समाधान के सेट X(k) का अध्ययन किया जा सकता है। '^एन. यदि फ़ील्ड k बीजगणितीय रूप से बंद है (उदाहरण के लिए जटिल संख्या), तो कोई भी X(k) जैसे सेट पर बीजगणितीय ज्यामिति को आधार बना सकता है: X(k) पर ज़ारिस्की टोपोलॉजी को परिभाषित करें, इस प्रकार के विभिन्न सेटों के बीच बहुपद मानचित्रण पर विचार करें, और इसी तरह। लेकिन अगर k बीजगणितीय रूप से बंद नहीं है, तो सेट X(k) पर्याप्त समृद्ध नहीं है। वास्तव में, दिए गए समीकरणों के समाधान X(E) का अध्ययन k के किसी भी क्षेत्र विस्तार E में किया जा सकता है, लेकिन ये सेट किसी भी उचित अर्थ में X(k) द्वारा निर्धारित नहीं किए जाते हैं। उदाहरण के लिए, x . द्वारा परिभाषित वास्तविक संख्याओं पर समतल वक्र X² + y² = -1 में X('R') खाली है, लेकिन X('C') खाली नहीं है। (वास्तव में, एक्स ('सी') को 'सी' - 0 के साथ पहचाना जा सकता है।) इसके विपरीत, फ़ील्ड के पर एक योजना एक्स में प्रत्येक विस्तार के लिए ई-तर्कसंगत बिंदुओं के सेट एक्स (ई) को निर्धारित करने के लिए पर्याप्त जानकारी है। कश्मीर के क्षेत्र ई। (विशेष रूप से, ए की बंद उपयोजना²
  _R एक्स द्वारा परिभाषित² + और² = -1 एक गैर-खाली स्थलीय स्थान है।)
• सामान्य बिंदु। एफ़िन लाइन ए के बिंदु¹
  _C, एक योजना के रूप में, इसके जटिल बिंदु हैं (प्रत्येक जटिल संख्या के लिए एक) एक साथ एक सामान्य बिंदु (जिसका समापन पूरी योजना है)। सामान्य बिंदु एक प्राकृतिक आकृतिवाद की छवि है Spec(C(x)) → A¹
  _C, जहाँ C(x) एक चर में तर्कसंगत कार्य ों का क्षेत्र है। यह देखने के लिए कि योजना में वास्तविक सामान्य बिंदु होना क्यों उपयोगी है, निम्नलिखित उदाहरण पर विचार करें।
• मान लें कि X समतल वक्र y है² = x(x−1)(x−5) सम्मिश्र संख्याओं पर। यह A की एक बंद उपयोजना है²
  _C. इसे एफ़िन लाइन ए के डबल कवर को कवर करने वाले एक बड़े आकार के रूप में देखा जा सकता है¹
  _C x-निर्देशांक को प्रक्षेपित करके। आकारिकी का तंतु X → A¹ A . के सामान्य बिंदु पर¹ वास्तव में X का सामान्य बिंदु है, जो आकारिकी प्रदान करता है
  $$\operatorname {Spec} \mathbf {C} (x)\left({\sqrt {x(x-1)(x-5)}}\right)\to \operatorname {Spec} \mathbf {C} (x).$$
  यह बदले में फील्ड एक्सटेंशन -2 फील्ड्स के विस्तार की डिग्री के बराबर है
  $$\mathbf {C} (x)\subset \mathbf {C} (x)\left({\sqrt {x(x-1)(x-5)}}\right).$$
  इस प्रकार, एक किस्म का वास्तविक सामान्य बिंदु होने से बीजगणितीय किस्मों के डिग्री -2 आकारिकी और बीजीय किस्म के कार्य क्षेत्र के संबंधित डिग्री -2 विस्तार के बीच एक ज्यामितीय संबंध उत्पन्न होता है। यह मौलिक समूह (जो टोपोलॉजी में रिक्त स्थान को वर्गीकृत करता है) और गैलोइस समूह (जो कुछ फ़ील्ड एक्सटेंशन को वर्गीकृत करता है) के बीच संबंध को सामान्य करता है। दरअसल, ग्रोथेंडिक का एटले मौलिक समूह का सिद्धांत मौलिक समूह और गैलोइस समूह को एक ही पायदान पर मानता है।

• नीलपोटेंट तत्व। चलो X affine लाइन A . की बंद उपयोजना है¹
  _C एक्स द्वारा परिभाषित² = 0, जिसे कभी-कभी फैट पॉइंट कहा जाता है। X पर नियमित कार्यों की अंगूठी है C[x]/(x²); विशेष रूप से, X पर नियमित फलन x शून्य-शक्ति है लेकिन शून्य नहीं है। इस योजना के अर्थ को इंगित करने के लिए: एफ़िन लाइन पर दो नियमित कार्यों में एक्स के लिए समान प्रतिबंध होता है यदि और केवल तभी उनका मूल्य समान होता है और मूल में पहला व्युत्पन्न होता है। ऐसी गैर-'घटित योजना' योजनाओं को अनुमति देने से गणना और बहुत छोता के विचार बीजगणितीय ज्यामिति में आ जाते हैं।
• एक अधिक विस्तृत उदाहरण के लिए, एक चिकनी योजना जटिल किस्म वाई में डिग्री 2 के सभी शून्य-आयामी बंद उप-योजनाओं का वर्णन कर सकते हैं। इस तरह की एक उप-योजना में वाई के दो अलग-अलग जटिल बिंदु होते हैं, या फिर एक्स = स्पेक के लिए एक उप-योजना आइसोमोर्फिक होती है। 'सी' [एक्स]/(एक्स²) पिछले पैराग्राफ की तरह। बाद वाले प्रकार की उप-योजनाएँ Y के एक जटिल बिंदु y द्वारा स्पर्शरेखा स्थान T में एक रेखा के साथ निर्धारित की जाती हैं_yवाई यह फिर से इंगित करता है कि गैर-कम उप-योजनाओं का ज्यामितीय अर्थ है, डेरिवेटिव और स्पर्शरेखा वैक्टर से संबंधित है।

सुसंगत शीशे

Main article: Coherent sheaf

योजना सिद्धांत का एक केंद्रीय हिस्सा सुसंगत शीफ की धारणा है, जो (बीजीय) वेक्टर बंडल ों की धारणा को सामान्य करता है। एक योजना X के लिए, एक 'मॉड्यूल के शीफ' की एबेलियन श्रेणी पर विचार करके शुरू होता है_X-मॉड्यूल्स, जो X पर एबेलियन समूहों के ढेर हैं जो नियमित कार्यों O के शीफ के ऊपर एक मॉड्यूल (गणित) बनाते हैं_X. विशेष रूप से, एक मॉड्यूल एम एक कम्यूटेटिव रिंग आर पर मॉड्यूल ओ से जुड़े एक शीफ को निर्धारित करता है_X-मापांक ~M एक्स = स्पेक (आर) पर। योजना X पर 'अर्ध-सुसंगत शीफ ' का अर्थ है O_X-मॉड्यूल जो एक्स के प्रत्येक एफाइन ओपन सबसेट पर एक मॉड्यूल से जुड़ा शीफ ​​है। अंत में, एक 'सुसंगत शीफ' (नोथेरियन स्कीम एक्स पर, कहते हैं) एक ओ है_X-मॉड्यूल जो एक्स के प्रत्येक एफ़िन ओपन सबसेट पर एक अंतिम रूप से जेनरेट किए गए मॉड्यूल से जुड़ा शीफ ​​है।

सुसंगत शीव में 'वेक्टर बंडलों' का महत्वपूर्ण वर्ग शामिल है, जो कि वे शीव हैं जो स्थानीय रूप से अंतिम रूप से उत्पन्न मुक्त मॉड्यूल से आते हैं। एक क्षेत्र के ऊपर एक चिकनी किस्म का स्पर्शरेखा बंडल एक उदाहरण है। हालांकि, सुसंगत शीव अधिक समृद्ध हैं; उदाहरण के लिए, एक्स के बंद उप-योजना वाई पर एक वेक्टर बंडल को एक्स पर एक सुसंगत शीफ के रूप में देखा जा सकता है जो वाई के बाहर शून्य है (प्रत्यक्ष छवि निर्माण द्वारा)। इस तरह, स्कीम एक्स पर सुसंगत शीव में एक्स की सभी बंद उप-योजनाओं के बारे में जानकारी शामिल है। इसके अलावा, शेफ कोहोलॉजी में सुसंगत (और अर्ध-सुसंगत) शीव के लिए अच्छे गुण हैं। सुसंगत शीफ कोहोलॉजी का परिणामी सिद्धांत शायद बीजीय ज्यामिति में मुख्य तकनीकी उपकरण है।

सामान्यीकरण

अंक के अपने कारक के रूप में माना जाता है, एक योजना एक मज़ेदार है जो कम्यूटेटिव रिंगों की श्रेणी पर ज़ारिस्की टोपोलॉजी के लिए सेटों का एक समूह है, और जो स्थानीय रूप से ज़ारिस्की टोपोलॉजी में, एक एफ़िन योजना है। इसे कई तरीकों से सामान्यीकृत किया जा सकता है। एक étale टोपोलॉजी का उपयोग करना है। माइकल आर्टिन ने एक बीजगणितीय स्थान को एक फ़नकार के रूप में परिभाषित किया है जो कि एटेल टोपोलॉजी में एक शीफ है और जो स्थानीय रूप से एटल टोपोलॉजी में एक एफ़िन योजना है। समान रूप से, एक बीजगणितीय स्थान एक étale तुल्यता संबंध द्वारा एक योजना का भागफल है। एक शक्तिशाली परिणाम, आर्टिन प्रतिनिधित्व योग्यता प्रमेय, एक फ़नकार के लिए बीजीय स्थान द्वारा प्रतिनिधित्व करने के लिए सरल स्थितियां देता है। एक और सामान्यीकरण एक स्टैक (गणित) का विचार है। क्रूडली बोलते हुए, बीजगणितीय ढेर प्रत्येक बिंदु से जुड़े बीजगणितीय समूह के द्वारा बीजीय रिक्त स्थान को सामान्यीकृत करते हैं, जिसे उस बिंदु के ऑटोमोर्फिज्म समूह के रूप में देखा जाता है। उदाहरण के लिए, बीजगणितीय समूह G की कोई भी समूह क्रिया (गणित) बीजगणितीय किस्म X पर एक भागफल स्टैक [X/G] निर्धारित करती है, जो स्टेबलाइजर उपसमूह ों को याद रखता है 'जी की कार्रवाई के लिए। अधिक सामान्यतः, बीजगणितीय ज्यामिति में मोडुली रिक्त स्थान को अक्सर ढेर के रूप में देखा जाता है, जिससे वस्तुओं के ऑटोमोर्फिज्म समूहों को वर्गीकृत किया जाता है।

ग्रोथेंडिक ने मूल रूप से वंश (गणित) के सिद्धांत के लिए एक उपकरण के रूप में ढेर की शुरुआत की। उस फॉर्मूलेशन में, ढेर (अनौपचारिक रूप से बोल रहे हैं) श्रेणियों के ढेर हैं। इस सामान्य धारणा से, आर्टिन ने बीजगणितीय ढेर (या आर्टिन स्टैक्स) के संकुचित वर्ग को परिभाषित किया, जिसे ज्यामितीय वस्तुएं माना जा सकता है। इनमें डेलिग्ने-ममफोर्ड स्टैक्स (टोपोलॉजी में ऑर्बिफोल्ड ्स के समान) शामिल हैं, जिसके लिए स्टेबलाइजर समूह परिमित हैं, और बीजीय रिक्त स्थान, जिसके लिए स्टेबलाइजर समूह तुच्छ हैं। कील-मोरी प्रमेय का कहना है कि परिमित स्टेबलाइजर समूहों के साथ एक बीजीय स्टैक में एक मोटे मोडुलि स्थान होता है जो एक बीजीय स्थान होता है।

एक अन्य प्रकार का सामान्यीकरण संरचना शीफ ​​को समृद्ध करना है, बीजगणितीय ज्यामिति को समरूप सिद्धांत के करीब लाना। इस सेटिंग में, व्युत्पन्न बीजगणितीय ज्यामिति या वर्णक्रमीय बीजगणितीय ज्यामिति के रूप में जाना जाता है, संरचना शीफ ​​को कम्यूटेटिव रिंगों के एक शीफ के समस्थानिक एनालॉग द्वारा प्रतिस्थापित किया जाता है (उदाहरण के लिए, अत्यधिक संरचित रिंग स्पेक्ट्रम का एक शीफ | ई-इन्फिनिटी रिंग स्पेक्ट्रा)। ये शीव बीजगणितीय संक्रियाओं को स्वीकार करते हैं जो केवल एक तुल्यता संबंध तक ही साहचर्य और क्रमविनिमेय हैं। इस तुल्यता संबंध से भागफल लेने पर एक साधारण योजना का संरचना पुच्छ प्राप्त होता है। हालांकि, भागफल को नहीं लेने से एक सिद्धांत की ओर जाता है जो उच्च जानकारी को याद रख सकता है, उसी तरह जो कि होमोलॉजिकल बीजगणित में व्युत्पन्न फ़ैक्टर टेंसर उत्पाद और मॉड्यूल पर होम फ़नकार जैसे संचालन के बारे में उच्च जानकारी प्राप्त करते हैं।

यह भी देखें

• चपटा रूपवाद, चिकना आकारवाद, उचित आकारवाद, परिमित रूपवाद , कथा रूपवाद
• स्थिर वक्र
• बायरेशनल ज्यामिति
• Éटेल कोहोलॉजी, चाउ ग्रुप , हॉज सिद्धांत
• समूह योजना , एबेलियन किस्म , रैखिक बीजगणितीय समूह , रिडक्टिव समूह
• बीजगणितीय वक्रों का माड्यूल
• चिपकने वाली योजनाएं

संदर्भ

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बाहरी संबंध

• David Mumford, Can one explain schemes to biologists?
• The Stacks Project Authors, The Stacks Project
• https://quomodocumque.wordpress.com/2012/09/03/mochizuki-on-abc/ - the comment section contains some interesting discussion on scheme theory (including the posts from Terence Tao).