מרחב מחויג

במתמטיקה, מרחב מחויג (Ringed Space) הוא, מבחינה אינטואיטיבית, מרחב ביחד עם אוסף של חוגים קומוטטיבים, אשר איבריהם מהווים "פונקציות" על הקבוצות הפתוחות של המרחב. מרחבים מחויגים מופיעים רבות באנליזה, ובגאומטריה אלגברית, שם הם משמשים להגדרה של סכמות.

הגדרה פורמלית

מרחב מחויג הוא מרחב טופולוגי X ביחד עם אלומה של חוגים קומוטטיביים הפענוח נכשל (SVG (אפשר להפעיל MathML בעזרת הרחבת דפדפן): תשובה בלתי־תקינה ("Math extension cannot connect to Restbase.") מהשרת "https://wikimedia.org/api/rest_v1/":): {\displaystyle \mathcal{O}_X} על X. האלומה הפענוח נכשל (SVG (אפשר להפעיל MathML בעזרת הרחבת דפדפן): תשובה בלתי־תקינה ("Math extension cannot connect to Restbase.") מהשרת "https://wikimedia.org/api/rest_v1/":): {\displaystyle \mathcal{O}_X} נקראת אלומת המבנה של X.

מרחב מחויג מקומית (locally ringed space) הוא מרחב מחויג הפענוח נכשל (SVG (אפשר להפעיל MathML בעזרת הרחבת דפדפן): תשובה בלתי־תקינה ("Math extension cannot connect to Restbase.") מהשרת "https://wikimedia.org/api/rest_v1/":): {\displaystyle (X,\mathcal{O}_X)} כך שלכל הפענוח נכשל (SVG (אפשר להפעיל MathML בעזרת הרחבת דפדפן): תשובה בלתי־תקינה ("Math extension cannot connect to Restbase.") מהשרת "https://wikimedia.org/api/rest_v1/":): {\displaystyle x \in X} , הנבט הפענוח נכשל (SVG (אפשר להפעיל MathML בעזרת הרחבת דפדפן): תשובה בלתי־תקינה ("Math extension cannot connect to Restbase.") מהשרת "https://wikimedia.org/api/rest_v1/":): {\displaystyle \mathcal{O}_{X,x}} הוא חוג מקומי. במילים אחרות, החוג הפענוח נכשל (SVG (אפשר להפעיל MathML בעזרת הרחבת דפדפן): תשובה בלתי־תקינה ("Math extension cannot connect to Restbase.") מהשרת "https://wikimedia.org/api/rest_v1/":): {\displaystyle \mathcal{O}_{X,x}} מכיל אידיאל מקסימלי יחיד.

דוגמאות

• יהי X מרחב טופולוגי, ותהי הפענוח נכשל (SVG (אפשר להפעיל MathML בעזרת הרחבת דפדפן): תשובה בלתי־תקינה ("Math extension cannot connect to Restbase.") מהשרת "https://wikimedia.org/api/rest_v1/":): {\displaystyle \mathcal{O}_X} אלומת הפונקציות הממשיות הרציפות על X. במילים אחרות, לכל קבוצה פתוחה הפענוח נכשל (SVG (אפשר להפעיל MathML בעזרת הרחבת דפדפן): תשובה בלתי־תקינה ("Math extension cannot connect to Restbase.") מהשרת "https://wikimedia.org/api/rest_v1/":): {\displaystyle U \subseteq X} , החוג ${\mathcal {O}}_{X}(U)$ מכיל את כל הפונקציות הרציפות הפענוח נכשל (SVG (אפשר להפעיל MathML בעזרת הרחבת דפדפן): תשובה בלתי־תקינה ("Math extension cannot connect to Restbase.") מהשרת "https://wikimedia.org/api/rest_v1/":): {\displaystyle f:U \rightarrow \mathbb{R}} . נשים לב שאם הפענוח נכשל (SVG (אפשר להפעיל MathML בעזרת הרחבת דפדפן): תשובה בלתי־תקינה ("Math extension cannot connect to Restbase.") מהשרת "https://wikimedia.org/api/rest_v1/":): {\displaystyle f \in \mathcal{O}_{X,x}} היא פונקציה רציפה המקיימת הפענוח נכשל (SVG (אפשר להפעיל MathML בעזרת הרחבת דפדפן): תשובה בלתי־תקינה ("Math extension cannot connect to Restbase.") מהשרת "https://wikimedia.org/api/rest_v1/":): {\displaystyle \,f(x) \ne 0} , אז יש סביבה של x בה f אינה מתאפסת, ולפיכך f הפיכה בחוג הפענוח נכשל (SVG (אפשר להפעיל MathML בעזרת הרחבת דפדפן): תשובה בלתי־תקינה ("Math extension cannot connect to Restbase.") מהשרת "https://wikimedia.org/api/rest_v1/":): {\displaystyle \mathcal{O}_{X,x}} . מכיוון שהקבוצה הפענוח נכשל (SVG (אפשר להפעיל MathML בעזרת הרחבת דפדפן): תשובה בלתי־תקינה ("Math extension cannot connect to Restbase.") מהשרת "https://wikimedia.org/api/rest_v1/":): {\displaystyle \{f \in \mathcal{O}_{X,x}:f(x) =0 \}} מהווה אידיאל של חוג זה, הרי שזהו אידיאל מקסימלי יחיד, ולפיכך הפענוח נכשל (SVG (אפשר להפעיל MathML בעזרת הרחבת דפדפן): תשובה בלתי־תקינה ("Math extension cannot connect to Restbase.") מהשרת "https://wikimedia.org/api/rest_v1/":): {\displaystyle \mathcal{O}_{X,x}} הוא חוג מקומי. לפיכך הפענוח נכשל (SVG (אפשר להפעיל MathML בעזרת הרחבת דפדפן): תשובה בלתי־תקינה ("Math extension cannot connect to Restbase.") מהשרת "https://wikimedia.org/api/rest_v1/":): {\displaystyle (X,\mathcal{O}_{X})} הוא מרחב מחויג מקומית.
• באופן דומה, אם X יריעה חלקה, ו${\mathcal {O}}_{X}$ היא האלומה המתאימה לכל קבוצה פתוחה הפענוח נכשל (SVG (אפשר להפעיל MathML בעזרת הרחבת דפדפן): תשובה בלתי־תקינה ("Math extension cannot connect to Restbase.") מהשרת "https://wikimedia.org/api/rest_v1/":): {\displaystyle U \subseteq X} את חוג הפונקציות החלקות על U, אז הפענוח נכשל (SVG (אפשר להפעיל MathML בעזרת הרחבת דפדפן): תשובה בלתי־תקינה ("Math extension cannot connect to Restbase.") מהשרת "https://wikimedia.org/api/rest_v1/":): {\displaystyle (X,\mathcal{O}_X)} הוא מרחב מחויג, כאשר טיעון דומה יראה שכמו בדוגמה הקודמת, זהו למעשה מרחב מחויג מקומית.

מורפיזמים

בהינתן שני מרחבים מחויגים הפענוח נכשל (SVG (אפשר להפעיל MathML בעזרת הרחבת דפדפן): תשובה בלתי־תקינה ("Math extension cannot connect to Restbase.") מהשרת "https://wikimedia.org/api/rest_v1/":): {\displaystyle (X,\mathcal{O}_X)} ו-הפענוח נכשל (SVG (אפשר להפעיל MathML בעזרת הרחבת דפדפן): תשובה בלתי־תקינה ("Math extension cannot connect to Restbase.") מהשרת "https://wikimedia.org/api/rest_v1/":): {\displaystyle (Y,\mathcal{O}_Y)} , מורפיזם של מרחבים מחויגים נתון על ידי המידע הבא:

• פונקציה רציפה הפענוח נכשל (SVG (אפשר להפעיל MathML בעזרת הרחבת דפדפן): תשובה בלתי־תקינה ("Math extension cannot connect to Restbase.") מהשרת "https://wikimedia.org/api/rest_v1/":): {\displaystyle \,f:X \rightarrow Y}
• בהינתן קבוצה פתוחה הפענוח נכשל (SVG (אפשר להפעיל MathML בעזרת הרחבת דפדפן): תשובה בלתי־תקינה ("Math extension cannot connect to Restbase.") מהשרת "https://wikimedia.org/api/rest_v1/":): {\displaystyle V \subseteq Y} , הומומורפיזם של חוגים הפענוח נכשל (SVG (אפשר להפעיל MathML בעזרת הרחבת דפדפן): תשובה בלתי־תקינה ("Math extension cannot connect to Restbase.") מהשרת "https://wikimedia.org/api/rest_v1/":): {\displaystyle \phi_Y:\mathcal{O}_Y(V) \rightarrow \mathcal{O}_X(f^{-1}(V))} , כך שהומומורפיזמים אלו מתחלפים עם פונקציות הצמצום. במילים אחרות, אם הפענוח נכשל (SVG (אפשר להפעיל MathML בעזרת הרחבת דפדפן): תשובה בלתי־תקינה ("Math extension cannot connect to Restbase.") מהשרת "https://wikimedia.org/api/rest_v1/":): {\displaystyle V_1 \subseteq V_2 \subseteq Y} הן קבוצות פתוחות, אז הדיאגרמה הבאה (הפונקציות האנכיות הן הומומורפיזמי הצמצום של האלומות) קומוטטיבית:

על מנת שמורפיזם של מרחבים מחויגים יהיה מורפיזם של מרחבים מחויגים מקומית, נדרוש בנוסף שההומורפיזם $\phi _{f}(x):{\mathcal {O}}_{Y,f(x)}\rightarrow {\mathcal {O}}_{X,x}$ המושרה על הנבטים על ידי הפענוח נכשל (SVG (אפשר להפעיל MathML בעזרת הרחבת דפדפן): תשובה בלתי־תקינה ("Math extension cannot connect to Restbase.") מהשרת "https://wikimedia.org/api/rest_v1/":): {\displaystyle \phi} יהיה הומומורפיזם מקומי, כלומר שהאידיאל המקסימלי (היחיד) של החוג הפענוח נכשל (SVG (אפשר להפעיל MathML בעזרת הרחבת דפדפן): תשובה בלתי־תקינה ("Math extension cannot connect to Restbase.") מהשרת "https://wikimedia.org/api/rest_v1/":): {\displaystyle \mathcal{O}_{Y,f(x)}} יועתק לאידיאל המקסימלי (היחיד) של הפענוח נכשל (SVG (אפשר להפעיל MathML בעזרת הרחבת דפדפן): תשובה בלתי־תקינה ("Math extension cannot connect to Restbase.") מהשרת "https://wikimedia.org/api/rest_v1/":): {\displaystyle \mathcal{O}_{X,x}} .

המרחב המשיק

מרחבים מחויגים מקומית מכילים מספיק מבנה על מנת שניתן יהיה להגדיר את המרחב המשיק בכל נקודה במרחב. נניח כי הפענוח נכשל (SVG (אפשר להפעיל MathML בעזרת הרחבת דפדפן): תשובה בלתי־תקינה ("Math extension cannot connect to Restbase.") מהשרת "https://wikimedia.org/api/rest_v1/":): {\displaystyle (X,\mathcal{O}_X)} הוא מרחב מחויג מקומית, ותהי הפענוח נכשל (SVG (אפשר להפעיל MathML בעזרת הרחבת דפדפן): תשובה בלתי־תקינה ("Math extension cannot connect to Restbase.") מהשרת "https://wikimedia.org/api/rest_v1/":): {\displaystyle x \in X} . נרצה להגדיר את המרחב המשיק הפענוח נכשל (SVG (אפשר להפעיל MathML בעזרת הרחבת דפדפן): תשובה בלתי־תקינה ("Math extension cannot connect to Restbase.") מהשרת "https://wikimedia.org/api/rest_v1/":): {\displaystyle T_x} בנקודה x. יהי הפענוח נכשל (SVG (אפשר להפעיל MathML בעזרת הרחבת דפדפן): תשובה בלתי־תקינה ("Math extension cannot connect to Restbase.") מהשרת "https://wikimedia.org/api/rest_v1/":): {\displaystyle R_x} הנבט של אלומת המבנה של X, ויהי $m_{x}$ האידיאל המקסימלי (היחיד) בחוג זה. אז חוג המנה הפענוח נכשל (SVG (אפשר להפעיל MathML בעזרת הרחבת דפדפן): תשובה בלתי־תקינה ("Math extension cannot connect to Restbase.") מהשרת "https://wikimedia.org/api/rest_v1/":): {\displaystyle k_x = R_x / {m_x}} הוא שדה, וחוג המנה הפענוח נכשל (SVG (אפשר להפעיל MathML בעזרת הרחבת דפדפן): תשובה בלתי־תקינה ("Math extension cannot connect to Restbase.") מהשרת "https://wikimedia.org/api/rest_v1/":): {\displaystyle m_x / {m_x}^2} הוא מרחב וקטורי מעל הפענוח נכשל (SVG (אפשר להפעיל MathML בעזרת הרחבת דפדפן): תשובה בלתי־תקינה ("Math extension cannot connect to Restbase.") מהשרת "https://wikimedia.org/api/rest_v1/":): {\displaystyle k_x} . המרחב הדואלי הפענוח נכשל (SVG (אפשר להפעיל MathML בעזרת הרחבת דפדפן): תשובה בלתי־תקינה ("Math extension cannot connect to Restbase.") מהשרת "https://wikimedia.org/api/rest_v1/":): {\displaystyle (m_x / {m_x}^2)^*} יקרא המרחב המשיק בנקודה x.

רעיון הבניה הוא שאיברי המרחב המשיק אמורים להכיל מידע לגבי האופן בו "גוזרים" פונקציות המוגדרת בנקודה x, כלומר איברים של הפענוח נכשל (SVG (אפשר להפעיל MathML בעזרת הרחבת דפדפן): תשובה בלתי־תקינה ("Math extension cannot connect to Restbase.") מהשרת "https://wikimedia.org/api/rest_v1/":): {\displaystyle R_x} . לשם כך מספיק לדעת כיצד גוזרים פונקציות שערכן ב x הוא אפס (משום שכל פונקציה אחרת שונה מפונקציה כזאת בקבוע, והנגזרת של פונקציה קבועה היא אפס). לפיכך, נתבונן באיברי הפענוח נכשל (SVG (אפשר להפעיל MathML בעזרת הרחבת דפדפן): תשובה בלתי־תקינה ("Math extension cannot connect to Restbase.") מהשרת "https://wikimedia.org/api/rest_v1/":): {\displaystyle m_x} (שברוב המקרים הצצים בגאומטריה הם בדיוק אוסף של פונקציות המתאפסת ב x). מכלל לייבניץ (נגזרת של מכפלה) ידוע כי הנגזרת של מכפלה של שתי פונקציות המתאפסות בx שווה ל-0, ולפיכך מחלקים את האידיאל הפענוח נכשל (SVG (אפשר להפעיל MathML בעזרת הרחבת דפדפן): תשובה בלתי־תקינה ("Math extension cannot connect to Restbase.") מהשרת "https://wikimedia.org/api/rest_v1/":): {\displaystyle m_x} בריבועו הפענוח נכשל (SVG (אפשר להפעיל MathML בעזרת הרחבת דפדפן): תשובה בלתי־תקינה ("Math extension cannot connect to Restbase.") מהשרת "https://wikimedia.org/api/rest_v1/":): {\displaystyle {m_x}^2} . לבסוף, מכיוון שנגזרת היא פונקציונל ליניארי, הרי שנעבור למרחב הדואלי, ובכך נקבל את "מרחב כל הגזירות" של פונקציות בנקודה x, הוא המרחב המשיק בנקודה x.

ראו גם

• גאומטריה אלגברית
• סכמה (מתמטיקה)
• סכמה אפינית וספקטרום של חוג

לקריאה נוספת

• Robin Hartshorne (1997). Algebraic Geometry. Springer-Verlag. מסת"ב 0-387-90244-9.

הערך באדיבות ויקיפדיה העברית, קרדיט,
רשימת התורמים
רישיון cc-by-sa 3.0

מרחב מחויג25814392Q168344