Кіріспе

Алгебралық топ - алгебралық геометриямен үйлесімді топтық құрылыммен жабдықталған алгебралық сорт. Сондықтан алгебралық топтарды зерттеу алгебралық геометрия және топтар теориясы салаларына жатады. Геометриялық түрлендірулердің көптеген топтары алгебралық топтар болып табылады; мысалы, ортогоналды топтар, жалпы сызықтық топтар, проективті топтар, Евклидтік топтар және т.б. Көптеген матрицалық топтар да алгебралық болып табылады. Алгебралық геометрияда эллиптік қисықтар және Якоб сорттары сияқты басқа алгебралық топтар да кездеседі. Алгебралық топтардың маңызды класын аффиндік алгебралық топтар құрайды, олардың негізгі алгебралық сорты аффиндік сорт болып табылады; олар жалпы сызықтық топтың алгебралық кіші топтары болып табылады және сондықтан сызықтық алгебралық топтар деп те аталады. Тағы бір класты абельдік сорттар құрайды, олардың негізгі сорты проективті сорт болып табылатын алгебралық топтар. Шевальдің құрылым теоремасы кез келген алгебралық топты осы екі топтар отбасынан құрастыруға болады деп мәлімдейді.

Анықтамалар

Формальды түрде, өріс үстіндегі алгебралық топ — бұл өріс үстіндегі алгебралық қисық, оның ішінде ерекше элемент (бейтарап элемент) және топ аксиомаларын қанағаттандыратын реттелі функциялар (көбейту операциясы) және (кері операциясы) болады.

Мысалдар

Қосымша топ: қосу және қарама-қарсы операциялармен жабдықталған аффиндік түзу алгебралық топ болып табылады. Ол қосымша топ деп аталады (өйткені оның нүктелері –ның қосымша тобымен топ ретінде изоморфты), және әдетте белгіленеді. Көбейімдік топ: Афиналық жазықтықтағы теңдеумен анықталған аффиндік сан түрленуі болсын. Функциялар және тұрақты, және олар топ аксиомаларын қанағаттандырады (бейтарап элементімен). Алгебралық топты көбейімдік топ деп атайды, өйткені оның нүктелері өрістің көбейімдік тобына изоморфты (изоморфизм мына арқылы беріледі; ескеріңіз, инвертирленетін элементтердің ішкі жиыны алгебралық субвариантты анықтамайды). Арнайы сызықтық топ – алгебралық топ: ол аффиндік кеңістікте (матрицалар кеңістігімен сәйкестендірілген) алгебралық теңдеумен беріледі, матрицаларды көбейту тұрақты, ал адъюгат матрицасы арқылы кері формуласы детерминанты 1-ге тең матрицаларда инверсияның да тұрақты екенін көрсетеді. Өрістегі инвертирленетін матрицалардың жалпы сызықтық тобы алгебралық топ болып табылады. Оны алдыңғы мысалдағы көбейімдік топ сияқты ішкі түрде жүзеге асыруға болады. Проективтік жазықтықтағы ерекше емес кубтық қисық геометриялық түрде анықталған топтық заңмен жабдықталуы мүмкін, ол оны алгебралық топқа айналдырады (эллиптік қисыққа қараңыз).

Қатынасты анықтамалар

Алгебралық топтың алгебралық кіші тобы — бұл сонымен қатар топтың кіші тобы болатын (яғни, топ құрылымын анықтайтын карталар мен , сәйкесінше, кіші топқа өтетін) кіші сорт. Екі алгебралық топ арасындағы морфизм — бұл тұрақты карта, сонымен қатар топтық гомоморфизм. Оның ядросы — алгебралық топтың алгебралық кіші тобы, ал бейнесі — алгебралық топтың алгебралық кіші тобы. Алгебралық топтар санатындағы бөлулермен жұмыс істеу күрделірек. Алгебралық кіші топ, егер ол кез келген ішкі автоморфизм астында (бұл тұрақты карталар) тұрақты болса, қалыпты деп аталады. Егер — алгебралық тобының қалыпты кіші тобы болса, онда алгебралық топ және сюръективті морфизм бар, мұндағы — ядросы. Егер өріс алгебралық жабық болмаса, топтардың морфизмі сюръективті болмауы мүмкін (сюръективтіліктің жоқтығы Галуа когомологиясымен өлшенеді).

Алгебралық топтың Лей алгебрасы

Ли тобы – Ли алгебрасының сәйкестігіне ұқсас, өріс үстіндегі алгебралық топқа Ли алгебрасы сәйкес келеді. Векторлық кеңістік ретінде, Ли алгебрасы сәйкестік элементіндегі жанама кеңістікке изоморфты. Ли жақшасын оны туындылар кеңістігі ретінде қарастыру арқылы құрастыруға болады.

Баламалы анықтамалар

Алгебралық топтың өрістегі толыққанды анықтамасы — бұл схемалық топ (схемалық топтар жалпы коммутативті сақиналар арқылы анықталуы мүмкін). Осы ұғымды анықтаудың тағы бір жолы — алгебралық топты алгебралық сан алуандықтар категориясындағы топтық объекті деп айту.

Абель сорттары

Абельдік түрлер – байланысқан проективті алгебралық топтар, мысалы, эллиптік қисықтар. Олар әрқашан коммутативті болады. Олар алгебралық геометрия және сандар теориясының түрлі жағдайларында табиғи түрде туындайды, мысалы, қисықтың Якобиандық түрі ретінде.

Жалпы алгебралық топтар үшін құрылым теоремасы

Барлық алгебралық топтар сызықтық топтар немесе абельдік түрлері емес, мысалы, арифметикалық геометрияда табиғи түрде кездесетін кейбір топтық схемалар да оларға жатпайды. Шевальдің құрылым теоремасы бойынша, кез келген байланысқан алгебралық топ – абельдік түрлінің сызықтық алгебралық топ арқылы кеңейтілуі болып табылады. Нақтырақ айтқанда, егер K – кемелді өріс болса және G – K өрісі үстіндегі байланысқан алгебралық топ болса, онда G-де бірегей жабық нормальды кіші топ H бар, мұнда H – байланысқан сызықтық алгебралық топ, ал G/H – абельдік түрлі.

Байланыстылық

Алгебралық түрлілік Зариски топологиясын қабылдайды. Бұл, әдетте, топтық топология емес, яғни топтық амалдар осы топология үшін үздіксіз болмауы мүмкін (өйткені көбейтіндідегі Зариски топологиясы факторлардың Зариски топологияларының көбейтіндісі емес). Алгебралық топ, егер оның негізіндегі алгебралық түрлілік Зариски топологиясы бойынша байланысты болса, байланысты деп аталады. Алгебралық топ үшін бұл екі дұрыс алгебралық жиынның бірігісі емес екенін білдіреді. Көбейтуші топтағы біртіндегі түбірлердің алгебралық кіші тобы байланыссыз топтардың мысалы болып табылады (әрбір нүкте Зариски жабық жиыны болып табылады, сондықтан ол үшін байланыссыз). Бұл топ әдетте басқа символда белгіленеді. Тағы бір байланыссыз топ – жұп өлшемді ортогоналды топтар (детерминант сюръективті морфизмді береді). Кез келген шекті топ алгебралық топ болып табылады (оны Кейли теоремасы бойынша, шекті, демек Зариски жабық, кейбір топтың кіші тобы ретінде жүзеге асыруға болады). Одан әрі, ол сонымен қатар аффинді де, проективті де болып табылады. Осылайша, әсіресе жіктеу мақсатында, мәлімдемелерді байланысты алгебралық топтарға шектеу табиғи.

Жергілікті өрістердегі алгебралық топтар және Ли топтары

Егер өріс жергілікті өріс болса (мысалы, нақты немесе кешенді сандар, немесе p-адық өріс) және G – топ болса, онда G тобы проективті кеңістікке квазипроективті сорт ретінде енгізілуден туындайтын аналитикалық топологиямен жабдықталады. Бұл топтық топология, және ол G тобын топологиялық топқа айналдырады. Мұндай топтар топологиялық топтардың жалпы теориясындағы маңызды мысалдар болып табылады. Егер өріс нақты немесе кешенді сандар болса, онда бұл G тобын Ли тобына айналдырады. Алайда, барлық Ли топтарын осы процедура арқылы алуға болмайды, мысалы, SL2(R) тобының жалпы жабыны немесе шексіз нормальды дискретті кіші топқа бөлінген Гейзенберг тобы. Нақты немесе кешенді сандардағы алгебралық топтың аналитикалық топологияда жабық кіші топтары болуы мүмкін, олардың біреулікке қатысты байланысқан компоненті кез келген алгебралық кіші топтың сәйкес компонентінен өзгеше болуы мүмкін.

Коксетерлік топтар және алгебралық топтар

Алгебралық топтар мен Коксетер топтарының арасында бірқатар аналогты нәтижелер бар – мысалы, симметриялық топтың элементтерінің саны , ал шекті өріс үстіндегі жалпы сызықтық топтың элементтерінің саны (кейбір көбейткішке дейін) q-факториалға тең; осылайша симметриялық топ "бір элементі бар өріс" үстіндегі сызықтық топтай қылықтанады. Бұл бір элементі бар өріс арқылы формалданады, ол Коксетер топтарын бір элементі бар өріс үстіндегі жай алгебралық топтар деп қарастырады.