Kurs:Algebraische Kurven (Osnabrück 2017-2018)/Liste der Hauptsätze
Es sei eine ebene affin-algebraische Kurve und sei eine Gerade in . Dann ist der Durchschnitt die ganze Gerade, oder er besteht nur aus endlich vielen Punkten.
Es sei ein Körper, der Polynomring in Variablen und sei der zugehörige affine Raum. Dann gelten folgende Eigenschaften.
- Es ist , d.h. der ganze affine Raum ist eine affin-algebraische Menge.
- Es ist , d.h. die leere Menge ist eine affin-algebraische Menge.
- Es seien affin-algebraische Mengen mit
.
Dann gilt
Insbesondere ist die Vereinigung von endlich vielen affin-algebraischen Mengen wieder eine affin-algebraische Menge.
- Es seien
, ,
affin-algebraische Mengen mit
.
Dann gilt
Sei eine Teilmenge. Dann ist der Zariski-Abschluss von gleich
Es sei eine affin-algebraische Menge mit Verschwindungsideal .
Dann ist genau dann irreduzibel, wenn ein Primideal ist.
Es sei ein algebraisch abgeschlossener Körper und sei ein nichtkonstantes Polynom vom Grad , das die algebraische Kurve definiert.
Dann gibt es eine lineare Koordinatentransformation derart, dass in den neuen Koordinaten das transformierte Polynom die Form
besitzt.
Es sei ein algebraisch abgeschlossener Körper und sei ein nicht-konstantes Polynom, das die algebraische Kurve definiert. Dann besitzt unendlich viele Elemente.
Es sei ein Körper und seien zwei affin-algebraische Teilmengen, die affin-linear äquivalent seien. Es seien die zugehörigen Verschwindungsideale.
Dann sind die Restklassenringe (als -Algebren) isomorph, also
Es sei ein unendlicher Körper und
sei eine durch Polynome in Variablen gegebene Abbildung.
Dann ist der Zariski-Abschluss des Bildes der Abbildung irreduzibel.
Es sei ein Körper und seien zwei Polynome ohne gemeinsamen nichtkonstanten Faktor.
Dann gibt es nur endlich viele Punkte mit .
Es sei ein Körper und seien zwei Polynome.
Dann gibt es ein Polynom , , mit . D.h. das Bild einer polynomial parametrisierten Kurve liegt in einer ebenen algebraischen Kurve .
Wenn unendlich ist und nicht beide konstant sind, so ist der Zariski-Abschluss des Bildes eine irreduzible Kurve .
Es seien zwei rationale Funktionen und mit , , gegeben, die nicht beide konstant seien.
Dann gibt es ein nichtkonstantes Polynom mit
Das bedeutet, dass und eine rationale Parametrisierung definieren.
Es sei eine Quadrik in zwei Variablen, also
(mit , , nicht alle ). Es sei vorausgesetzt, dass es mindestens einen Punkt auf der Quadrik gibt.
Dann gibt es Polynome , , derart, dass das Bild der rationalen Abbildung
in liegt.
Besitzt zumindest zwei Punkte, so ist die Abbildung nicht konstant und bis auf endlich viele Ausnahmen injektiv.
Ist zusätzlich irreduzibel, so ist die Abbildung bis auf endlich viele Ausnahmen surjektiv. Insbesondere ist eine irreduzible Quadrik mit mindestens zwei Punkten eine rationale Kurve.
Für einen kommutativen Ring sind folgende Aussagen äquivalent.
- ist noethersch.
- Jede aufsteigende Idealkette
wird stationär, d.h. es gibt ein mit .
Es sei ein noetherscher Ring.
Dann ist auch der Polynomring noethersch.
Sei eine affin-algebraische Menge.
Dann gibt es eine eindeutige Zerlegung mit irreduziblen Mengen mit für .
Es sei ein kommutativer Ring und
eine kurze exakte Sequenz von -Moduln.
Dann ist genau dann noethersch, wenn sowohl als auch noethersch sind.
Es sei ein noetherscher kommutativer Ring und ein endlich erzeugter - Modul.
Dann ist ein noetherscher Modul.
Es sei ein Körper und sei eine Körpererweiterung, die (als -Algebra) endlich erzeugt sei.
Dann ist endlich über .
Es sei ein Körper und seien und zwei -Algebren von endlichem Typ. Es sei ein - Algebrahomomorphismus.
Dann ist für jedes maximale Ideal aus auch das Urbild ein maximales Ideal.
Es sei ein Körper und sei eine -Algebra von endlichem Typ.
Dann ist jedes Radikal in der Durchschnitt von maximalen Idealen.
Es sei ein algebraisch abgeschlossener Körper und sei eine endlich erzeugte - Algebra.
Dann ist jeder Restklassenkörper von isomorph zu .
Anders formuliert: Jedes maximale Ideal in ist ein Punktideal.
Es sei ein algebraisch abgeschlossener Körper und sei eine affin-algebraische Menge, die durch das Ideal beschrieben werde. Es sei ein Polynom, das auf verschwindet.
Dann gehört zum Radikal von , d.h. es gibt ein mit .
Es sei ein algebraisch abgeschlossener Körper mit dem Polynomring und dem affinen Raum .
Dann gibt es eine natürliche Korrespondenz zwischen affin-algebraischen Mengen in und Radikalidealen in .
Dabei gehen Radikale auf ihre Nullstellengebilde und affin-algebraische Mengen auf ihre Verschwindungsideale.
Es sei ein algebraisch abgeschlossener Körper und seien , , Polynome mit
Dann erzeugen die das Einheitsideal in .
Es sei ein unendlicher Körper.
Dann ist das Verschwindungsideal des affinen Raumes das Nullideal und der zugehörige Koordinatenring ist der Polynomring .
Es sei ein Körper und sei der Polynomring in Variablen.
Dann stehen die - Algebrahomomorphismen von nach in natürlicher Weise in Bijektion mit den Punkten aus dem affinen Raum ,
und zwar entspricht dem Punkt der Einsetzungshomomorphismus . Mit anderen Worten,
Es sei ein Körper und sei eine endlich erzeugte kommutative - Algebra mit - Spektrum . Es sei eine Restklassendarstellung von mit dem zugehörigen Restklassenhomomorphismus
und dem Nullstellengebilde .
Dann stiftet die Abbildung
eine Bijektion zwischen und , die bezüglich der Zariski-Topologie ein Homöomorphismus ist.
Es sei ein Körper und seien und kommutative - Algebren von endlichem Typ. Es sei ein - Algebrahomomorphismus.
Dann induziert dies eine Abbildung
Diese Abbildung ist stetig bezüglich der Zariski-Topologie.
Es sei ein Körper und sei eine endlich erzeugte - Algebra, .
Dann ist die Zariski-offene Menge in natürlicher Weise homöomorph zu .
Es sei ein algebraisch abgeschlossener Körper, eine reduzierte - Algebra von endlichem Typ und sei das - Spektrum von .
Dann ist
Es sei ein algebraisch abgeschlossener Körper, eine reduzierte - Algebra von endlichem Typ und sei das - Spektrum von . Es sei mit zugehöriger offener Menge .
Dann ist
Es sei eine reduzierte kommutative Algebra von endlichem Typ über einem algebraisch abgeschlossenen Körper . Es sei ein Punkt im - Spektrum mit zugehörigem maximalen Ideal .
Dann gibt es eine natürliche Isomorphie (von -Algebren)
Es sei ein algebraisch abgeschlossener Körper und sei eine integre - Algebra von endlichem Typ. Sei eine offene Teilmenge.
Dann ist
(dabei wird der Durchschnitt im Quotientenkörper genommen).
Es sei ein algebraisch abgeschlossener Körper, eine integre - Algebra von endlichem Typ, und sei eine offene nicht-leere Teilmenge.
Dann gibt es einen eindeutig bestimmten injektiven - Algebrahomomorphismus
Insbesondere ist jede auf einer nicht-leeren offenen Menge definierte algebraische Funktion ein Element im Quotientenkörper .
Es sei ein algebraisch abgeschlossener Körper und seien und kommutative - Algebren vom endlichen Typ mit zugehörigen - Spektren und .
Dann ist die durch einen - Algebrahomomorphismus induzierte Spektrumsabbildung
ein Morphismus.
Es sei eine quasiaffine Varietät über einem algebraisch abgeschlossenen Körper und sei eine algebraische Funktion.
Dann definiert einen Morphismus
Es sei eine quasiaffine Varietät, und zwar sei , wobei eine kommutative -Algebra von endlichem Typ über einem algebraisch abgeschlossener Körper sei. Es sei eine weitere kommutative -Algebra von endlichem Typ.
Dann gibt es eine natürliche Bijektion
wobei den zu gehörigen globalen Ringhomomorphismus bezeichnet.
Es sei ein kommutativer Ring und sei ein kommutatives Monoid. Es sei eine kommutative -Algebra und
ein Monoidhomomorphismus (bezüglich der multiplikativen Struktur von ).
Dann gibt es einen eindeutig bestimmten - Algebrahomomorphismus
derart, dass das Diagramm
kommutiert.
Es sei ein kommutativer Ring. Es seien und kommutative Monoide und sei
ein Monoidhomomorphismus.
Dann induziert dies einen - Algebrahomomorphismus zwischen den zugehörigen Monoidringen
Es sei ein von verschiedener kommutativer Ring. Es seien und kommutative Monoide und sei ein Monoidhomomorphismus.
Dann ist genau dann injektiv (surjektiv), wenn der zugehörige - Algebrahomomorphismus injektiv (surjektiv) ist.
Es sei ein von verschiedener kommutativer Ring. Es sei ein kommutatives Monoid und , eine Familie von Elementen aus .
Dann bilden die genau dann ein Monoid-Erzeugendensystem für , wenn die , ein -Algebra-Erzeugendensystem für den Monoidring bilden.
Es sei ein kommutativer Ring und eine - Algebra. Es sei ein kommutatives Monoid.
Dann gibt es einen natürlichen - Algebrahomomorphismus
(die Koeffizienten aus werden also einfach in aufgefasst).
Es sei ein numerisches Monoid, das von teilerfremden natürlichen Zahlen erzeugt sei.
Dann gibt es zu jedem eine Darstellung
Für hinreichend groß kann man zusätzlich noch erreichen, sodass es dann eine Darstellung mit nichtnegativen Koeffizienten gibt.
Sei ein durch teilerfremde natürliche Zahlen erzeugtes Untermonoid.
Dann ist die monomiale Abbildung
eine Bijektion.
Sei ein numerisches Monoid mit teilerfremden Erzeugern, und es sei und .
Dann ist
ein Erzeugendensystem für , und jedes andere Erzeugendensystem enthält dieses.
Es sei ein durch teilerfremde Elemente erzeugtes Untermonoid und sei die zugehörige surjektive Abbildung mit dem zugehörigen Restklassenhomomorphismus .
Dann wird das Kernideal durch
(mit ) beschrieben.
Es seien und kommutative Ringe und eine Ringerweiterung. Für ein Element sind folgende Aussagen äquivalent.
- ist ganz über .
- Es gibt eine -Unteralgebra von mit und die ein endlicher -Modul ist.
- Es gibt einen endlichen -Untermodul von , der einen Nichtnullteiler aus enthält, mit .
Es seien und kommutative Ringe und sei eine Ringerweiterung.
Dann ist der ganze Abschluss von in eine -Unteralgebra von .
Es sei ein faktorieller Integritätsbereich.
Dann ist normal.
Es sei ein Integritätsbereich und sei ein torsionsfreies kommutatives Monoid, das die Kürzungsregel erfüllt.
Dann ist der Monoidring ein Integritätsbereich.
Es sei ein torsionsfreies kommutatives Monoid mit Kürzungsregel und mit zugehöriger Differenzengruppe und mit Normalisierung , . Es sei ein normaler Integritätsbereich.
Dann ist die Normalisierung des Monoidringes der Monoidring .
Insbesondere ist der Monoidring zu einem normalen Monoid über einem normalen Ring selbst wieder normal.
Sei ein durch teilerfremde erzeugtes Untermonoid, und die zugehörige Ringerweiterung von Monoidringen.
Dann ist die Normalisierung von .
Mit anderen Worten: Die monomiale Abbildung
ist eine Normalisierung.
Es sei ein noetherscher lokaler Integritätsbereich mit der Eigenschaft, dass es genau zwei Primideale gibt. Dann sind folgende Aussagen äquivalent.
- ist ein diskreter Bewertungsring.
- ist ein Hauptidealbereich.
- ist faktoriell.
- ist normal.
- ist ein Hauptideal.
Es sei ein lokaler Ring und sei ein endlich erzeugter - Modul. Es sei vorausgesetzt.
Dann ist .
Es sei ein lokaler Ring und sei ein endlich erzeugter - Modul.
Dann stimmt die minimale Erzeugendenzahl mit der Dimension des - Vektorraums überein.
Es sei ein Körper und ein numerisches Monoid, das von teilerfremden natürlichen Zahlen erzeugt sei. Es sei der zugehörige Monoidring mit dem maximalen Ideal und der Lokalisierung .
Dann ist die numerische Einbettungsdimension von (bzw. ) gleich der Einbettungsdimension des lokalen Rings .
Sei ein Punkt auf einer ebenen affinen Kurve. Es sei der zugehörige lokale Ring mit maximalem Ideal .
Dann gilt für die Multiplizität von die Gleichung
Es sei ein Körper und sei nichtkonstant ohne mehrfachen Faktor mit zugehöriger algebraischer Kurve . Es sei ein Punkt der Kurve mit maximalem Ideal und mit lokalem Ring .
Dann sind folgende Aussagen äquivalent.
- ist ein glatter Punkt der Kurve.
- Die Multiplizität von ist eins.
- ist ein diskreter Bewertungsring.
- ist ein normaler Integritätsbereich.
Es sei ein von teilerfremden Zahlen erzeugtes numerisches Monoid mit numerischer Multiplizität . Es sei das maximale Ideal des Monoidringes , das dem Nullpunkt entspricht.
Dann gilt
Das heißt, dass die numerische Multiplizität mit der Hilbert-Samuel Multiplizität übereinstimmt.
Es sei ein unendlicher Körper und
eine durch Polynome in einer Variablen gegebene Abbildung, deren Bild in der Kurve liege. Es sei .
Dann liegt der (Ableitungs)-Vektor im Kern der durch die Jacobi-Matrix
definierten linearen Tangentialabbildung
Ist und verschwinden nicht beide partiellen Ableitungen von und ist ein glatter Punkt von , so definiert der Vektor die Richtung der Tangente von in .
Es sei ein Körper und sei der Ring der formalen Potenzreihen in einer Variablen.
Dann ist eine formale Potenzreihe genau dann eine Einheit, wenn der konstante Term ist.
Es sei ein Körper und der Potenzreihenring in einer Variablen.
Dann ist ein diskreter Bewertungsring.
Es sei ein Körper mit dem Potenzreihenring . Es sei eine Potenzreihe mit konstantem Term .
Dann definiert durch Einsetzen einen - Algebrahomomorphismus
Es sei ein Körper, der Potenzreihenring über und mit und .
Dann definiert der durch definierte Einsetzungshomomorpismus einen - Algebraautomorphismus auf .
Es sei ein algebraisch abgeschlossener Körper und sei ein Polynom mit homogener Zerlegung mit und . Es sei
die Faktorzerlegung in Linearfaktoren (diese Linearfaktoren definieren also die Tangenten von an ). Es seien
Potenzreihen, die eine Lösung der Kurvengleichung durch den Nullpunkt beschreiben (d.h. ).
Dann ist für ein , d.h. der lineare Term der Potenzreihen ist durch eine der Tangenten vorgegeben.
Es sei ein Körper und sei ein Polynom mit und sei die homogene Zerlegung von mit und mit . Es sei ein einfacher Linearfaktor von (also ein lineares Polynom, das eine Tangente mit Multiplizität definiert).
Dann gibt es Potenzreihen
und mit konstantem Term und mit .
Dabei kann eine der Potenzreihen als ein lineares Polynom gewählt werden.
Es sei ein algebraisch abgeschlossener Körper, sei , , ein Polynom in homogener Zerlegung und eine Gerade durch den Nullpunkt , die keine Komponente von sei.
Dann ist
d.h. die Schnittmultiplizität einer Kurve mit einer Geraden ist mindestens so groß wie die Multiplizität der Kurve im Schnittpunkt.
Wenn keine Tangente der Kurve ist, so gilt hierbei Gleichheit.
Es sei ein Körper und seien Polynome ohne gemeinsame Komponente. Es sei
ein Schnittpunkt.
Dann schneiden sich und in genau dann transversal, wenn die Schnittmultiplizität ist.
Es sei ein algebraisch abgeschlossener Körper und seien Polynome ohne gemeinsamen Primteiler. Es seien die endlich vielen Punkte aus mit den zugehörigen maximalen Idealen in .
Dann gibt es eine kanonische Isomorphie
Es sei ein algebraisch abgeschlossener Körper und seien Polynome ohne gemeinsamen Primteiler.
Dann ist
Es sei ein algebraisch abgeschlossener Körper und sei eine affine Varietät.
Dann wird der projektive Abschluss von in durch beschrieben,
wobei die Homogenisierung von in bezeichnet.
Es sei ein algebraisch abgeschlossener Körper und sei eine ebene projektive Kurve vom Grad .
Dann gibt es einen surjektiven Morphismus
derart, dass alle Fasern aus maximal Punkten bestehen.
Es sei ein Körper und eine glatte irreduzible ebene projektive Kurve. Es sei ein affines Teilstück davon. Es sei eine rationale Funktion (mit ).
Dann gibt es einen eindeutigen Morphismus
derart, dass das Diagramm
kommutiert.
Es sei
eine rationale Parametrisierung in gekürzter (d.h. die haben keinen gemeinsamen Teiler) Darstellung. Es sei der maximale Grad der beteiligten Polynome und es seien die Homogenisierungen (bezüglich der neuen Variablen ) davon. Es seien die Produkte dieser Homogenisierungen mit einer Potenz von derart, dass alle den Grad besitzen.
Dann definieren die einen Morphismus
derart, dass das Diagramm
kommutativ ist.
Dabei liegt das Bild unter auf dem projektiven Abschluss der affinen Bildkurve.
Es sei ein algebraisch abgeschlossener Körper und seien homogene Polynome vom Grad und ohne gemeinsame Komponente mit zugehörigen Kurven .
Dann gilt