有理曲面

有理曲面

在代數幾何里,有理曲面(rational surface)是指一個雙有理等價於投影平面的曲面。

定義

在代數幾何里, 有理曲面(rational surface)是指一個雙有理等價於投影平面的曲面;換句話說,即為一個二維有理簇。有理曲面是復曲面的十餘種恩里克斯-小平分類中最簡單的一類,且是第一個被研究的曲面。

結構

每個非奇異曲面均可透過重複拉開最小有理曲面而取得。最小有理曲面可為投影平面,或希策布魯赫平面Σ,其中 r= 0 或 r≥ 2。

不變數:有理曲面的正則虧格均為0,其基本群均是平凡的。

霍奇鑽石:

1
00
01+n0
00
1

其中, n等於 0 時為投影平面,等於 1 時為希策布魯赫曲面,大於 1 時則為其他有理曲面。

除了希策布魯赫曲面Σ為偶么模格II之外,皮卡群均為奇么模格 I。

定理

卡斯特爾諾沃定理

吉多·卡斯特爾諾沃證明,任一復曲面,若使得 q 及 P(不規則點及第二正則虧格)均消失,則該曲面為有理曲面。該定理被用於恩里克斯-小平分類中,以識別有理曲面。扎里斯基於1958年證明,卡斯特爾諾沃定理在特徵為正的體上亦成立。

卡斯特爾諾沃定理也意指任一單有理復曲面都是有理曲面,因為若一復曲面為單有理曲面,則其不規則點與正則虧格會小於有理曲面的不規則點與正則虧格,因此均為 0,所以該曲面為有理曲面。大多數三維以上的單有理復簇都不是有理曲面。在特徵 p > 0 時,扎里斯基於1958年發現,不是有理曲面,但為單有理曲面(扎里斯基曲面)之例子。

曾有一段時間不知道 q 及 P均消失的復曲面是否均為有理曲面,直到費德瑞格·恩里克斯找到一個反例(稱為恩里克斯曲面)為止。

例子

•博爾迪加曲面:投影平面於P之6次嵌入。

•沙德烈曲面。

•科布爾曲面。

•立方曲面:非奇異立方曲面同構於6個點拉開的投影平面,且為法諾曲面。有名的例子包括費馬立方、凱萊立方曲面及克萊布希對角曲面。

•法諾曲面。

•Enneper曲面。

•希策布魯赫曲面Σ

•兩個投影線的積P×P為希策布魯赫曲面 Σ。該曲面是唯一具有兩種不同直紋之曲面。

•投影平面。

•塞格雷曲面:兩個二次曲面的相交,同構於5個點拉開的投影平面。

•羅馬曲面:在P內,具奇異點,且雙有理等價於投影平面之曲面。

•White surfaces, a generalization of Bordiga surfaces.

•白曲面,博爾迪加曲面的廣義化。

•維羅納曲面:投影平面於P之嵌入。

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