Кіріспе

Математикада, әсіресе алгебралық геометрия мен алгебралық топологияда Лефшец гипержапсырма теоремасы – алгебралық түрліліктің пішіні мен оның ішкі түрліліктерінің пішіні арасындағы белгілі бір қатынастардың нақты сипаттамасы. Нақтырақ айтқанда, теорема проективтік кеңістікке енгізілген X түрлілігі және гипержазық қима Y үшін, X-тің гомологиясы, кохомологиясы және гомотопиялық топтары Y-тің гомологиясын анықтайды. Мұндай нәтижені алғаш рет Соломон Лефшец күрделі алгебралық түрліліктердің гомологиялық топтары үшін тұжырымдады. Одан бері гомотопиялық топтар үшін, оң мінездемеде және басқа гомология мен кохомология теорияларында осыған ұқсас нәтижелер табылды. Қатты Лефшец теоремасының кең ауқымды жалпыламасы ыдырау теоремасымен беріледі.

Күрделі проективті түрлер үшін Лефшец гипержапсары теоремасы

Бұл өлшемді күрделі проективті алгебралық түрлік болсын, және оның гипержазықтық қимасы болсын, мұнда жай беті тегіс. Лефшец теоремасы келесі тұжырымдардың кез келгеніне қатысты: Сингулярлық гомологиядағы табиғи бейнелеу үшін изоморфизм болады, ал үшін сюръективті. Сингулярлық когомологиядағы табиғи бейнелеу үшін изоморфизм болады, ал үшін инъективті. Табиғи бейнелеу үшін изоморфизм болады, ал үшін сюръективті. Ұзын дәл тізбек қолданып, осы тұжырымдардың әрқайсысы белгілі бір салыстырмалы топологиялық инварианттар үшін жоғалу теоремасына эквивалентті екенін көрсетуге болады. Олар мына ретпен: Салыстырмалы сингулярлық гомология топтары үшін нөлге тең. Салыстырмалы сингулярлық когомология топтары үшін нөлге тең. Салыстырмалы гомотопия топтары үшін нөлге тең.

Лефшец дәлелі

Соломон Лефшец теореманы дәлелдеу үшін Лефшец қарындашы туралы идеясын пайдаланды. Гипержазықтық қимасын жеке қарастырмастан, ол оны гипержазықтық қималарының отбасына енгізді, мұндайда жалпы гипержазықтық қимасы тегіс болғандықтан, қималардың шекті саны ғана тегіс түрлер болып табылады. Бұл нүктелерді жазықтықтан алып тастап, сондай-ақ шекті сандағы тіліктер жасағаннан кейін, гипержазықтық қималарының нәтижесіндегі отбасы топологиялық тұрғыдан тривиальды болады. Яғни, ол жазықтықтың ашық ішкі жиынымен жалпы қиманың көбейтіндісі болып табылады. Сондықтан, оны түсіну үшін гипержазықтық қималары тіліктер мен ерекше нүктелерде қалай сәйкестендірілетінін түсіну қажет. Ерекше нүктелерден тыс сәйкестендіруді индуктивті түрде сипаттауға болады. Ал ерекше нүктелерде Морс леммасы координаталар жүйесінің ерекше қарапайым түрін таңдауға мүмкіндік береді. Бұл координаталар жүйесі теореманы тікелей дәлелдеу үшін қолданылуы мүмкін.

Андреотти мен Франкель дәлелі

Алдо Андреотти мен Теодор Франкель Лефшец теоремасын Морзе теориясын пайдаланып қайта формулиреуге болатынын байқады. Мұнда параметр Морзе функциясы рөлін атқарады. Осы тәсілдегі негізгі құрал – Андреотти-Франкель теоремасы, ол күрделі өлшемді (және, демек, нақты өлшемді ) күрделі аффиндік алгебралық сорттың (нақты) өлшемді CW-кешенімен гомотопиялық тең екенін көрсетеді. Бұл, -тің -тегі салыстырмалы гомологиялық топтарының дәрежесі -тен төмен болғанда тривиальды екенін білдіреді. Салыстырмалы гомологияның ұзын толық тізбегі осы теореманы береді.

Том мен Ботт дәлелдемелері

Лефшецтің дәлелі де, Андреотти мен Франкельдің дәлелі де гомотопиялық топтар үшін Лефшецтің гипержапсары теоремасын тікелей білдірмейді. Бұл тәсілді Рене Том 1957 жылдан кешіктірмей тапты, ал Рауль Ботт 1959 жылы оны жеңілдетіп жариялады. Том мен Ботт оны сызықтық будаптың қимасының жоғалу орны ретінде түсіндіреді. Осы қимаға Морзе теориясын қолдану, өлшемді немесе одан жоғары өлшемді жапсарлас ұяшықтар қосып салу арқылы құрастырылатынын көрсетеді. Осыдан, -тің салыстырмалы гомологиясы және гомотопиялық топтары дәрежесінен бастап жоғарырақ дәрежелерде шоғырланады, осы арқылы теорема дәлелденеді.

Кодайра мен Спенсердің Ходж топтары үшін дәлелі

Кунихико Кодайра мен Дональд С. Спенсер белгілі бір шектеулер сақталғанда Ходж топтары үшін Лефшец типті теореманы дәлелдеуге болатынын көрсетті. Атап айтқанда, егер жазықтық тегіс болса және түзу шоғыр мол болса, онда шектеулік бейнелеу егер изоморфизм болады, ал егер инъективті болады. Ходж теориясы бойынша, бұл когомологиялық топтар және когомологиялық топтарына тең. Сондықтан теорема Акидзуки-Накано жоғалу теоремасын қолдану және ұзын дәл тізбек пайдалану арқылы шығарылады. Бұл дәлелді әмбебап коэффициент теоремасымен біріктіру, нөлдік сипаттамасы бар кез келген өрістегі коэффициенттері бар когомология үшін стандартты Лефшец теоремасына жақын нәтиже береді. Дегенмен, ол -ға қосымша талаптардың болуына байланысты сәл әлсіз.

Артин мен Гротендиктің құрастырылатын қаптамалар туралы дәлелі

Майкл Артин мен Александр Гротендик кохомология коэффициенттері өрісте емес, құрастырылатын шошқада (sheaf) жатқан жағдайда Лефшец гипержапсары теоремасын жалпылады. Олар аффиналық алгебралық сорттағы (affine variety) құрастырылатын шошқа үшін кохомологиялық топтардың , болғанда жоғалатынын дәлелдейді.

Лефшец теоремасы басқа кохомология теорияларында

Артин мен Гротендиктің құрастырылатын қаптамалар туралы дәлелінің негізгі себебі – эталь және адик кохомологиясы жағдайына бейімделуге болатын дәлел беру еді. Құрастырылатын қаптамаға қатысты белгілі бір шектеулер сақталғанда, Лефшец теоремасы оң мінездемедегі құрастырылатын қаптамалар үшін де сақталады. Теореманы қиылыс гомологиясына да жалпылауға болады. Мұндай жағдайда теорема өте ерекше кеңістіктер үшін де қолданылады. Пикард топтары үшін де Лефшец сияқты теорема дұрыс.

Қатты Лефшец теоремасы

Келіңіздер, өлшемді емес жекеше кешенді проективті алуандық болсын. Онда, кохомология сақинасында, гипержарыстың кохомология класымен еселеу көбейтіндісі мен арасындағы изоморфизмді береді. Бұл – қатты Лефшец теоремасы, Гротендик француз тілінде оны «Théorème de Lefschetz vache» деп атады. Бұл Лефшец гипержапсары теоремасының инъективтілік бөлігін дереу білдіреді. Қатты Лефшец теоремасы, шындығында, кез келген тығыз Кэлер көптүрлілігі үшін де қолданылады, де Рам кохомологиясындағы изоморфизм Кэлер пішінінің класының белгілі бір дәрежесіне көбейту арқылы беріледі. Ол Кэлер емес көптүрліліктер үшін орындалмауы мүмкін: мысалы, Хопф беттерінің екінші кохомология топтары нөлге тең, сондықтан гипержапсырма қимасының екінші кохомология класының аналогы жоқ. Лефшецтің қатты теоремасы оң сипаттағы алгебралық жабық өрістердегі тегіс проективті алуандықтардың адикалық кохомологиясы үшін дәлелденді.