ชีฟ (คณิตศาสตร์)
ในทางคณิตศาสตร์ชีฟ( พหูพจน์ : ชีฟส์ ) คือเครื่องมือสำหรับติดตามข้อมูล ( เช่นเซตกลุ่มอาเบเลียนวงแหวน) อย่างเป็นระบบ ซึ่งเชื่อมโยงกับเซตเปิดของปริภูมิเชิงทอพอโลยีและถูกกำหนดขึ้นในระดับท้องถิ่นโดยสัมพันธ์กับเซตเปิดเหล่านั้น ตัวอย่างเช่น สำหรับแต่ละเซตเปิด ข้อมูลอาจเป็นวงแหวนของฟังก์ชันต่อเนื่องที่กำหนดบนเซตเปิดนั้น ข้อมูลดังกล่าวมีคุณสมบัติที่ดี กล่าวคือ สามารถจำกัดให้อยู่ในเซตเปิดที่เล็กกว่าได้ และข้อมูลที่กำหนดให้กับเซตเปิดนั้นเทียบเท่ากับชุดข้อมูลที่เข้ากันได้ทั้งหมดที่กำหนดให้กับชุดของเซตเปิดที่เล็กกว่าซึ่งครอบคลุมเซตเปิดเดิม (โดยสัญชาตญาณ ข้อมูลแต่ละอย่างคือผลรวมของข้อมูลที่ประกอบขึ้นเป็นข้อมูลนั้น)
สาขาคณิตศาสตร์ที่ศึกษาเกี่ยวกับชีฟเรียกว่าทฤษฎีชีฟ
โดยทั่วไปแล้ว ชีฟ (Sheaves) ถูกเข้าใจว่าเป็นวัตถุ ทั่วไปและนามธรรม คำจำกัดความที่แม่นยำของมันค่อนข้างเป็นเรื่องทางเทคนิค โดยเฉพาะอย่างยิ่ง ชีฟจะถูกกำหนดให้เป็นชีฟของเซตหรือชีฟของวงแหวนขึ้นอยู่กับประเภทของข้อมูลที่กำหนดให้กับเซตเปิดเหล่านั้น
นอกจากนี้ยังมีแผนที่ (หรือมอร์ฟิซึม ) จากชีฟหนึ่งไปยังอีกชีฟหนึ่ง ชีฟ (ประเภทเฉพาะ เช่น ชีฟของกลุ่มอาเบเลียน ) พร้อมกับมอร์ฟิซึมของพวกมันบนปริภูมิเชิงทอพอโลยีที่กำหนดไว้จะก่อให้เกิดหมวดหมู่ ในทางกลับกัน สำหรับแต่ละแผนที่ต่อเนื่องจะมีทั้งฟังก์ชันภาพโดยตรงซึ่งแปลงชีฟและมอร์ฟิซึมของพวกมันบนโดเมนไปเป็นชีฟและมอร์ฟิซึมบนโคโดเมนและฟังก์ชันภาพผกผันที่ทำงานในทิศทางตรงกันข้ามฟังก์ชัน เหล่านี้ และรูปแบบต่างๆ ของพวกมันเป็นส่วนสำคัญของทฤษฎีชีฟ
เนื่องจากลักษณะทั่วไปและความสามารถรอบด้าน ชีฟจึงมีแอปพลิเคชันหลายอย่างในทางโทโพโลยี โดยเฉพาะอย่างยิ่งในเรขาคณิตเชิงพีชคณิตและเชิงอนุพันธ์ประการแรก โครงสร้างทางเรขาคณิต เช่น โครงสร้างของแมนิโฟลด์ที่หาอนุพันธ์ได้หรือสกีมสามารถแสดงได้ในรูปของชีฟของวงแหวนบนปริภูมิ ในบริบทดังกล่าว การสร้างทางเรขาคณิตหลายอย่าง เช่นเวกเตอร์บันเดิลหรือตัวหาร จะถูกกำหนดโดยธรรมชาติในรูปของชีฟ ประการที่สอง ชีฟเป็นกรอบสำหรับ ทฤษฎีโคฮอโมโลยีทั่วไปซึ่งครอบคลุมถึงทฤษฎีโคฮอโมโลยีทางโทโพโลยี "ทั่วไป" เช่นโคฮอโมโลยี เอกฐาน โดยเฉพาะอย่างยิ่งในเรขาคณิตเชิงพีชคณิตและทฤษฎีของแมนิโฟลด์เชิงซ้อนโคฮอโมโลยีของชีฟเป็นตัวเชื่อมโยงที่ทรงพลังระหว่างคุณสมบัติทางโทโพโลยีและเรขาคณิตของปริภูมิ ชีฟยังเป็นพื้นฐานสำหรับทฤษฎีของD-โมดูลซึ่งให้แอปพลิเคชันในทฤษฎี สมการ เชิงอนุพันธ์นอกจากนี้ การขยายแนวคิดของชีฟไปยังบริบทที่กว้างกว่าปริภูมิเชิงทอพอโลยี เช่น แนวคิดของชีฟบนหมวดหมู่ที่เกี่ยวข้องกับทอพอโลยี Grothendieck บางอย่าง ได้ก่อให้เกิดการประยุกต์ใช้ในตรรกศาสตร์ทางคณิตศาสตร์และทฤษฎีจำนวน
คำจำกัดความและตัวอย่าง
ในสาขาคณิตศาสตร์หลายสาขา มีโครงสร้างหลายอย่างที่ถูกกำหนดขึ้นบนปริภูมิเชิงทอพอโลยี(เช่นแมนิโฟลด์ที่หาอนุพันธ์ได้ ) สามารถถูกจำกัดหรือระบุ ตำแหน่งได้อย่างเป็นธรรมชาติ ในเซตย่อยแบบเปิดตัวอย่างทั่วไปได้แก่ฟังก์ชันต่อเนื่อง ที่มีค่าเป็น จำนวนจริงหรือจำนวนเชิงซ้อนฟังก์ชัน ที่หาอนุพันธ์ได้ n ครั้ง(ทั้งค่าจริงและค่าเชิงซ้อน) ฟังก์ชันค่าจริงที่มีขอบเขตฟิลด์เวกเตอร์และส่วนต่างๆของบันเดิลเวกเตอร์ ใดๆ บนปริภูมิ ความสามารถในการจำกัดข้อมูลให้อยู่ในเซตเปิดย่อยที่เล็กลง ทำให้เกิดแนวคิดของพรีชีฟ โดยคร่าวๆ แล้ว ชีฟก็คือพรีชีฟเหล่านั้น ที่ซึ่งข้อมูลเฉพาะที่สามารถเชื่อมต่อกับข้อมูลโดยรวมได้
พรีชีฟส์
อนุญาตเป็นปริภูมิเชิงทอพอ โลยี พรีชีฟของชุดบนประกอบด้วยข้อมูลดังต่อไปนี้:
- สำหรับแต่ละชุดเปิดมีเซตอยู่เซตนี้ยังถูกกำหนดด้วยสัญลักษณ์อื่นอีกด้วยองค์ประกอบในเซตนี้เรียกว่าส่วนต่างๆของ เซตเกินส่วนต่างๆ ของเกินเรียกว่าส่วนต่างๆ ทั่วโลกของ.
- สำหรับการรวมเซตเปิดแต่ละครั้งฟังก์ชันจากตัวอย่างมากมายด้านล่างนี้ มอร์ฟิซึมเรียกว่ามอร์ฟิซึมแบบจำกัด (restriction morphisms ) ถ้าจากนั้นจึงมีข้อจำกัดมักจะถูกระบุว่าโดยเปรียบเทียบกับการจำกัดฟังก์ชัน
มอร์ฟิซึมการจำกัดจะต้องมีคุณสมบัติเพิ่มเติมอีกสองประการ ( เชิงฟังก์ชัน ):
- สำหรับชุดเปิดทุกชุดของมอร์ฟิซึมการจำกัดคือมอร์ฟิซึมเอกลักษณ์บน.
- ถ้าเรามีเซตเปิดสามเซตจากนั้นจึงประกอบเป็นวัสดุผสม.
โดยคร่าวๆ แล้ว สัจพจน์ข้อที่สองกล่าวว่า ไม่สำคัญว่าเราจะจำกัดขอบเขตไว้หรือไม่ในขั้นตอนเดียวหรือจำกัดก่อนเป็นอันดับแรกจากนั้นไปยังการกำหนดนิยามนี้ใหม่ในเชิงฟังก์ชันอย่างกระชับจะกล่าวถึงในส่วนถัดไป
ตัวอย่างของพรีชีฟจำนวนมากมาจากฟังก์ชันประเภทต่างๆ เช่น ฟังก์ชันใดๆ ก็ตามสามารถกำหนดชุดได้ของฟังก์ชันค่าจริงต่อเนื่องบนแผนที่การจำกัดจะถูกกำหนดโดยการจำกัดฟังก์ชันต่อเนื่องบนไปยังเซตย่อยแบบเปิดที่เล็กลงซึ่งก็คือฟังก์ชันต่อเนื่องอีกตัวหนึ่ง เงื่อนไขสองข้อของพรีชีฟจะถูกตรวจสอบทันที ทำให้ได้ตัวอย่างของพรีชีฟ ซึ่งสามารถขยายไปสู่พรีชีฟของฟังก์ชันโฮโลมอร์ฟิกได้และกลุ่มฟังก์ชันที่ราบรื่น.
ตัวอย่างที่พบได้ทั่วไปอีกประเภทหนึ่งคือการกำหนดค่าให้กับเซตของฟังก์ชันค่าจริงคงที่บนพรีชีฟนี้เรียกว่าพรีชีฟคงที่ที่เกี่ยวข้องกับและถูกกำหนดให้เป็น.
มัด
เมื่อกำหนดพรีชีฟแล้ว คำถามที่เกิดขึ้นตามธรรมชาติคือ พรีชีฟนั้นสามารถแบ่งส่วนเหนือเซตเปิดได้มากน้อยเพียงใดถูกกำหนดโดยข้อจำกัดของเซตย่อยแบบเปิดของฟ่อนข้าวคือฟ่อนข้าวที่ยังไม่ได้มัด ซึ่งส่วนต่างๆ ของฟ่อนนั้น ในเชิงเทคนิคแล้ว จะถูกกำหนดอย่างเฉพาะเจาะจงโดยข้อจำกัดของฟ่อนนั้นๆ
ตามหลักการพื้นฐานแล้วชีฟ (sheaf)คือพรีชีฟ (presheaf) ที่ตรงตามสัจพจน์ทั้งสองข้อต่อไปนี้:
- ( สถานที่ตั้ง ) สมมติว่าเป็นเซตแบบเปิดเป็นฝาครอบที่เปิดอยู่ของกับสำหรับทุกคน, และเป็นส่วนต่างๆ ถ้าสำหรับทุกคน, แล้ว.
- ( การติดกาว ) สมมติว่าเป็นเซตแบบเปิดเป็นฝาครอบที่เปิดอยู่ของกับสำหรับทุกคน, และเป็นกลุ่มของส่วนต่างๆ หากส่วนทุกคู่เห็นพ้องต้องกันเกี่ยวกับการทับซ้อนของขอบเขต นั่นคือ ถ้าสำหรับทุกคนจากนั้นก็จะมีส่วนหนึ่งอยู่โดยที่สำหรับทุกคน[ 1 ]
- ส่วนต่างๆ เหนือช่องเปิดสองช่องของพื้นที่สองจุด
- การติดกาวชิ้นส่วนที่เข้ากันได้เข้ากับชิ้นส่วนหลักเหนือจุดเชื่อมต่อ
ในสัจพจน์ทั้งสองนี้ สมมติฐานเกี่ยวกับฝาครอบแบบเปิดนั้นเทียบเท่ากับสมมติฐานที่ว่า.
ส่วนนั้นการมีอยู่ของสิ่งนี้ได้รับการรับประกันโดยสัจพจน์ข้อที่ 2 เรียกว่าการเชื่อมต่อการต่อกันหรือการเรียงลำดับของส่วนต่างๆตามสัจพจน์ข้อที่ 1 มันจึงมีเอกลักษณ์เฉพาะตัว ส่วนต่างๆและส่วนที่ตรงตามเงื่อนไขเบื้องต้นของข้อตกลงในสัจพจน์ข้อ 2 มักเรียกว่าเข้ากันได้ ดังนั้นสัจพจน์ข้อ 1 และข้อ 2 จึงระบุว่าส่วนต่างๆ ที่เข้ากันได้เป็นคู่ๆ สามารถเชื่อมต่อกันได้โดยไม่ซ้ำ กัน พรีชีฟที่แยกออกจากกันหรือโมโนพรีชีฟคือพรีชีฟที่ตรงตามสัจพจน์ข้อ 1 [ 2 ]
พรีชีฟที่ประกอบด้วยฟังก์ชันต่อเนื่องที่กล่าวถึงข้างต้นคือชีฟ ข้อความนี้ลดลงเหลือเพียงการตรวจสอบว่า เมื่อกำหนดฟังก์ชันต่อเนื่องแล้วซึ่งเห็นพ้องกันในจุดตัดมีฟังก์ชันต่อเนื่องที่ไม่ซ้ำกันเพียงหนึ่งเดียวซึ่งข้อจำกัดนั้นเท่ากับในทางตรงกันข้าม พรีชีฟคงที่มักจะไม่ใช่ชีฟ เนื่องจากไม่เป็นไปตามสัจพจน์ความเป็นท้องถิ่นบนเซตว่าง (รายละเอียดเพิ่มเติมอธิบายไว้ในหัวข้อชีฟคงที่ )
โดยทั่วไปแล้ว มัดฟางและมัดฟางจะใช้ตัวอักษรพิมพ์ใหญ่ในการแสดงโดยเฉพาะอย่างยิ่งพบได้บ่อยใน คำภาษา ฝรั่งเศสที่แปลว่าฟ่อนข้าว คือfaisceauการใช้ตัวอักษรวิจิตรศิลป์ เช่นก็พบได้ทั่วไปเช่นกัน
สามารถแสดงได้ว่า การระบุชีฟนั้น เพียงพอแล้วที่จะระบุข้อจำกัดของชีฟนั้นบนเซตเปิดของฐานสำหรับโทโพโลยีของปริภูมิพื้นฐาน ยิ่งไปกว่านั้น ยังสามารถแสดงได้ว่า เพียงพอแล้วที่จะตรวจสอบสัจพจน์ของชีฟข้างต้นที่สัมพันธ์กับเซตเปิดของการคลุม การสังเกตนี้ใช้ในการสร้างตัวอย่างอีกตัวอย่างหนึ่งซึ่งมีความสำคัญในเรขาคณิตเชิงพีชคณิต นั่นคือชีฟกึ่งสอดคล้องกันในที่นี้ ปริภูมิโทโพโลยีที่กล่าวถึงคือสเปกตรัมของวงแหวนสลับที่ซึ่งจุดต่างๆ เหล่านั้นคืออุดมคติหลักในเซตเปิดสร้างพื้นฐานสำหรับโทโพโลยี Zariskiบนปริภูมินี้ กำหนดให้-โมดูลมีมัดฟางอยู่มัดหนึ่ง ซึ่งแสดงด้วยบนซึ่งเป็นที่น่าพอใจ ที่ไหนคือการกำหนดตำแหน่งของที่.
มีการกำหนดลักษณะของมัดเชือกอีกแบบหนึ่งที่เทียบเท่ากับที่ได้กล่าวถึงไปก่อนหน้านี้ นั่นคือ มัดเชือกก่อน (presheaf)จะเป็นมัดก็ต่อเมื่อสำหรับการเปิดใดๆและฝาครอบที่เปิดอยู่ใดๆของ,เป็นผลิตภัณฑ์เส้นใยลักษณะเฉพาะนี้มีประโยชน์ในการสร้างชีฟ ตัวอย่างเช่น ถ้าถ้าชีฟเป็นแบบอาเบเลียนแล้วเคอร์เนลของมอร์ฟิซึมชีฟจะเป็นแบบนั้นโคเคอร์เนลเป็นชีฟ เนื่องจากลิมิตเชิงโปรเจกทีฟสามารถสลับที่กับลิมิตเชิงโปรเจกทีฟได้ ในทางกลับกัน โคเคอร์เนลไม่จำเป็นต้องเป็นชีฟเสมอไป เพราะลิมิตเชิงอุปนัยไม่จำเป็นต้องสลับที่กับลิมิตเชิงโปรเจกทีฟ วิธีหนึ่งในการแก้ไขปัญหานี้คือการพิจารณาปริภูมิเชิงทอพอโลยีแบบโนเธอร์เรียน เซตเปิดทั้งหมดเป็นเซตกระชับ ดังนั้นโคเคอร์เนลจึงเป็นชีฟ เนื่องจากลิมิตเชิงโปรเจกทีฟจำกัดสามารถสลับที่กับลิมิตเชิงอุปนัยได้
ตัวอย่างเพิ่มเติม
กลุ่มของส่วนต่างๆ ของแผนที่ต่อเนื่อง
แผนที่ต่อเนื่องใดๆของปริภูมิเชิงทอพอโลยีกำหนดชีฟบนโดยการตั้งค่า
เช่นนั้นโดยทั่วไปเรียกว่าส่วนหนึ่งของและตัวอย่างนี้เป็นเหตุผลว่าทำไมองค์ประกอบต่างๆ ในโดยทั่วไปเรียกว่าส่วนต่างๆ โครงสร้างนี้มีความสำคัญเป็นพิเศษเมื่อคือการฉายภาพของกลุ่มเส้นใยลงบนปริภูมิฐานของมัน ตัวอย่างเช่น กลุ่มเส้นใยของฟังก์ชันเรียบคือกลุ่มเส้นใยของส่วนต่างๆ ของกลุ่มเส้นใยที่ไม่สำคัญ
อีกตัวอย่างหนึ่ง: มัดของส่วนต่างๆ ของ
คือกลุ่มที่กำหนดให้กับสิ่งใดๆเซตของสาขาของลอการิทึมเชิงซ้อนบน.
เมื่อกำหนดจุดหนึ่งแล้วและกลุ่มอาเบเลียนมัดตึกระฟ้ามีนิยามดังนี้: ถ้าเป็นเซตเปิดที่ประกอบด้วย, แล้ว. ถ้าไม่มี, แล้วกลุ่มที่ไม่สำคัญแผนที่การจำกัดจะเป็นเอกลักษณ์บนถ้าเซตเปิดทั้งสองเซตมีหรือแผนที่ศูนย์ในกรณีอื่นๆ
รอกบนท่อร่วม
บนมิติ-ท่อร่วมมีมัดฟางที่สำคัญอยู่หลายมัด เช่น มัดฟางของฟังก์ชันที่หาอนุพันธ์ได้อย่างต่อเนื่อง - ครั้ง(กับส่วนต่างๆ ของเอกสารนี้เกี่ยวกับประเด็นเปิดบางประการคือ-ฟังก์ชัน. สำหรับชีฟนี้เรียกว่าชีฟโครงสร้างและใช้สัญลักษณ์ แทนค่าที่ไม่เป็นศูนย์ฟังก์ชันต่างๆ ยังก่อตัวเป็นกลุ่ม (sheaf) ซึ่งแสดงด้วยสัญลักษณ์รูปแบบเชิงอนุพันธ์ ( ของระดับ)) ยังก่อตัวเป็นมัดอีกด้วยในตัวอย่างทั้งหมดนี้ มอร์ฟิซึมการจำกัดจะถูกกำหนดโดยฟังก์ชันหรือรูปแบบการจำกัด
การส่งงานที่ได้รับมอบหมายไปยังฟังก์ชันที่รองรับอย่างกะทัดรัดบนไม่ใช่ชีฟ เนื่องจากโดยทั่วไปแล้วไม่มีวิธีใดที่จะรักษาสมบัตินี้ไว้ได้โดยการเปลี่ยนไปใช้เซตย่อยเปิดที่เล็กกว่า แต่สิ่งนี้จะสร้างโคชีฟซึ่งเป็น แนวคิด คู่ขนานที่แผนที่การจำกัดจะไปในทิศทางตรงกันข้ามกับชีฟ[ 3 ]อย่างไรก็ตาม การหาคู่ขนานของปริภูมิเวกเตอร์เหล่านี้จะทำให้ได้ชีฟ ซึ่งก็คือชีฟของการกระจาย
พรีชีฟที่ไม่ใช่ชีฟ
นอกเหนือจากพรีชีฟคงที่ที่กล่าวถึงข้างต้น ซึ่งโดยปกติแล้วไม่ใช่ชีฟแล้ว ยังมีตัวอย่างอื่นๆ ของพรีชีฟที่ไม่ใช่ชีฟอีกด้วย:
- อนุญาตเป็นปริภูมิเชิงทอพอโลยีสองจุดด้วยโทโพโลยีแบบไม่ต่อเนื่อง กำหนดพรีชีฟดังต่อไปนี้:แผนที่ข้อจำกัดคือการฉายภาพของไปยังพิกัดแรก และแผนที่ข้อจำกัดคือการฉายภาพของไปยังพิกัดที่สองของมันเป็นพรีชีฟที่ไม่แยกออกจากกัน: ส่วนทั่วโลกถูกกำหนดโดยตัวเลขสามตัว แต่ค่าของส่วนนั้นโดยรวมและกำหนดตัวเลขเพียงสองตัวจากจำนวนเหล่านั้น ดังนั้นในขณะที่เราสามารถติดส่วนใดๆ สองส่วนเข้าด้วยกันได้และเราไม่สามารถติดกาวพวกมันด้วยวิธีเฉพาะเจาะจงได้
- อนุญาตเป็นเส้นแบ่งที่แท้จริงและปล่อยให้เป็นเซตของฟังก์ชันต่อเนื่องที่มีขอบเขต บนนี่ไม่ใช่มัดฟาง เพราะการติดกาวนั้นไม่ใช่เรื่องที่ทำได้เสมอไป ตัวอย่างเช่น สมมติว่าเป็นเซตของทั้งหมดโดยที่ฟังก์ชันเอกลักษณ์มีขอบเขตในแต่ละดังนั้น เราจึงได้ส่วนหนึ่งบนอย่างไรก็ตาม ส่วนเหล่านี้ไม่ได้ยึดติดกัน เนื่องจากหน้าที่การทำงานไม่ถูกจำกัดบนเส้นจำนวนจริง ดังนั้นเป็นมัดรวงข้าวที่ยังไม่สมบูรณ์ แต่ไม่ใช่มัดรวงข้าวที่สมบูรณ์ อันที่จริงแล้วแยกออกมาเนื่องจากเป็นซับพรีชีฟของชีฟฟังก์ชันต่อเนื่อง
แรงจูงใจในการสร้างชีฟจากปริภูมิวิเคราะห์เชิงซ้อนและเรขาคณิตเชิงพีชคณิต
หนึ่งในแรงจูงใจทางประวัติศาสตร์สำหรับชีฟมาจากการศึกษา แม นิโฟลด์เชิงซ้อน [ 4 ]เรขาคณิตเชิงวิเคราะห์เชิงซ้อน [ 5 ]และทฤษฎีสกีมจากเรขาคณิตพีชคณิตนี่เป็นเพราะในทุกกรณีที่กล่าวมาข้างต้น เราพิจารณาพื้นที่โทโพโลยีพร้อมกับโครงสร้างมัดโดยมอบโครงสร้างแบบแมนิโฟลด์เชิงซ้อน ปริภูมิเชิงวิเคราะห์เชิงซ้อน หรือสกีมให้แก่ปริภูมิเชิงทอพอโลยี มุมมองนี้ในการมอบชีฟให้แก่ปริภูมิเชิงทอพอโลยีมีความสำคัญอย่างยิ่งต่อทฤษฎีของปริภูมิที่มีวงแหวนเฉพาะที่ (ดูด้านล่าง)
ความท้าทายทางเทคนิคเกี่ยวกับท่อร่วมที่ซับซ้อน
หนึ่งในแรงจูงใจทางประวัติศาสตร์ที่สำคัญในการนำชีฟมาใช้คือการสร้างอุปกรณ์ที่ใช้ติดตามฟังก์ชันโฮโลมอร์ฟิกบนแมนิโฟลด์เชิงซ้อนตัวอย่างเช่น บนแมนิโฟลด์เชิงซ้อนแบบกระชับ(เช่นปริภูมิเชิงซ้อนเชิงโปรเจกทีฟหรือตำแหน่งที่หายไปในปริภูมิเชิงโปรเจกทีฟของพหุนามเอกพันธุ์ ) ฟังก์ชันโฮโลมอร์ฟิกเพียงอย่างเดียว
เป็นฟังก์ชันคงที่[ 6 ] [ 7 ]ซึ่งหมายความว่ามีแมนิโฟลด์เชิงซ้อนขนาดกะทัดรัดสองอันซึ่งไม่สมมาตรกัน แต่ถึงกระนั้นก็เป็นวงแหวนของฟังก์ชันโฮโลมอร์ฟิกทั่วโลก ซึ่งแสดงด้วยสัญลักษณ์นั้นเป็นไอโซมอร์ฟิกกัน แตกต่างจาก แมนิโฟลด์เรียบ ที่แมนิโฟลด์ทุกอันเป็นไอโซมอร์ฟิกกันสามารถฝังอยู่ภายในบางสิ่งได้ดังนั้นจึงมีวงแหวนของฟังก์ชันเรียบมาจากการจำกัดฟังก์ชันเรียบจากซึ่งมีอยู่มากมาย
ความซับซ้อนอีกประการหนึ่งเมื่อพิจารณาถึงวงแหวนของฟังก์ชันโฮโลมอร์ฟิกบนแมนิโฟลด์เชิงซ้อนได้รับเซตเปิดที่มีขนาดเล็กพอฟังก์ชันโฮโลมอร์ฟิกจะเป็นไอโซมอร์ฟิกกับชีฟเป็นเครื่องมือโดยตรงในการจัดการกับความซับซ้อนนี้ เนื่องจากทำให้สามารถติดตามโครงสร้างโฮโลมอร์ฟิกบนปริภูมิเชิงทอพอโลยีพื้นฐานได้บนเซตย่อยเปิดใดๆซึ่งหมายความว่าวงแหวนจะมีความซับซ้อนทางโทโพโลยีมากขึ้นสามารถแสดงออกมาได้จากการติดกาวโปรดทราบว่าบางครั้งมัดนี้จะถูกแสดงด้วยสัญลักษณ์หรือเพียงแค่หรือแม้กระทั่งเมื่อเราต้องการเน้นพื้นที่ที่โครงสร้างมัดนั้นเกี่ยวข้องอยู่
การติดตามซับแมนิโฟลด์ด้วยชีฟ
อีกตัวอย่างหนึ่งที่พบได้ทั่วไปของชีฟ (sheaves) สามารถสร้างขึ้นได้โดยการพิจารณาซับแมนิโฟลด์เชิงซ้อนมีมัดที่เกี่ยวข้องอยู่ด้วยซึ่งใช้เซตย่อยแบบเปิดและให้วงแหวนของฟังก์ชันโฮโลมอร์ฟิกบนรูปแบบเชิงรูปธรรมแบบนี้ได้รับการพิสูจน์แล้วว่ามีประสิทธิภาพอย่างยิ่งและเป็นแรงบันดาลใจให้กับ พีชคณิตเชิงโฮโมโลยีมากมายเช่นโคโฮโมโลยีของชีฟเนื่องจากสามารถสร้างทฤษฎีการตัดกันได้ โดยใช้ชีฟประเภทนี้ จากสูตรการตัดกันของแซร์
การทำงานกับรอก
มอร์ฟิซึม
โดยคร่าวๆ แล้ว มอร์ฟิซึมของชีฟนั้นคล้ายคลึงกับฟังก์ชันระหว่างชีฟเหล่านั้น แต่ต่างจากฟังก์ชันระหว่างเซตซึ่งเป็นเพียงการกำหนดค่าเอาต์พุตให้กับอินพุตเท่านั้น มอร์ฟิซึมของชีฟยังต้องเข้ากันได้กับโครงสร้างระดับท้องถิ่นและระดับสากลของชีฟพื้นฐานด้วย แนวคิดนี้ได้รับการอธิบายให้ชัดเจนยิ่งขึ้นในคำจำกัดความต่อไปนี้
อนุญาตและเป็นชีฟของเซตสองชีฟ (หรือกลุ่มอาเบเลียน วงแหวน ฯลฯ ตามลำดับ) บนมอ ร์ฟิซึม :{\mathcal {F}}\to {\mathcal {G}}} ประกอบด้วยมอร์ฟิซึมของเซต (หรือกลุ่มอาเบเลียน วงแหวน ฯลฯ) สำหรับแต่ละเซตเปิดของโดยมีเงื่อนไขว่าการแปลงนี้ต้องเข้ากันได้กับข้อจำกัด กล่าวอีกนัยหนึ่งคือ สำหรับทุกเซตย่อยเปิดของเซตเปิดแผนภาพต่อไปนี้เป็นแบบสลับที่ได้
ตัวอย่างเช่น การหาอนุพันธ์จะให้มอร์ฟิซึมของชีฟบน,
อันที่จริง เมื่อพิจารณาจาก (ฟังก์ชัน (อนุพันธ์ต่อเนื่อง)(กับในเปิด) ข้อจำกัด (ไปยังเซตย่อยที่เปิดเล็กกว่า)) ของอนุพันธ์ของมันเท่ากับอนุพันธ์ของ.
ด้วยแนวคิดเรื่องมอร์ฟิซึมนี้ ชีฟของเซต (หรือกลุ่มอาเบเลียน วงแหวน ฯลฯ) บนปริภูมิเชิงทอพอโลยีที่กำหนดไว้ก่อให้เกิดหมวดหมู่ดังนั้นแนวคิดเชิงหมวดหมู่ทั่วไปของโมโนมอร์ ฟิซึม เอ พิมอร์ฟิซึมและไอโซมอร์ฟิซึมจึงสามารถนำไปใช้กับชีฟได้
อันที่จริง จากมุมมองของทฤษฎีหมวดหมู่ หมวดหมู่ของชีฟเหนือหมวดหมู่ (ขนาดเล็ก)โดยมีค่าอยู่ในหมวดหมู่อื่นเป็นหมวดหมู่ย่อยเต็มรูปแบบของหมวดหมู่ของพรีชีฟเหนือโดยมีค่าอยู่ในซึ่งก็คือหมวดหมู่นั่นเองของฟังก์ชันคอนทราแวเรียนต์จากถึงโดยมีการเปลี่ยนแปลงตามธรรมชาติระหว่างกันในรูปแบบของมอร์ฟิซึม: แนวคิดของมอร์ฟิซึมที่นิยามไว้ข้างต้นสามารถกล่าวได้ง่ายๆ ว่าเป็นการแปลงตามธรรมชาติระหว่างชีฟทั้งสองที่มองว่าเป็นฟังก์ชัน
มอร์ฟิซึมของมัดฟ่อนบนเป็นการสมสัณฐาน (หรือเอกสัณฐาน) ก็ต่อเมื่อ สำหรับทุกเซตเปิดเรามีไอโซมอร์ฟิซึมซึ่งเป็นเรื่องธรรมชาติเมื่อพิจารณาจากแผนที่การจำกัด ข้อความเหล่านี้ให้ตัวอย่างวิธีการทำงานกับชีฟโดยใช้ข้อมูลเฉพาะที่ แต่สิ่งสำคัญที่ควรทราบคือเราไม่สามารถตรวจสอบว่ามอร์ฟิซึมของชีฟเป็นเอพิโมร์ฟิซึมในลักษณะเดียวกันได้หรือไม่ อันที่จริง ข้อความที่แมปในระดับของเซตเปิดการที่เอพิโมฟิซึมของชีฟไม่ได้เป็นฟังก์ชันทั่วถึงเสมอไปนั้น เทียบเท่ากับการที่ฟังก์ชันภาคตัดทั่วโลกไม่มีความแม่นยำ หรือเทียบเท่ากับการที่โคฮอโมโลยีของชีฟไม่เป็นฟังก์ชันศูนย์
ก้านของมัดฟาง

ลำต้นของมัดบันทึกคุณสมบัติของมัด "รอบ" จุดหนึ่งโดยสรุปแนวคิดพื้นฐานของฟังก์ชันในที่นี้ "รอบๆ" หมายความว่า ในเชิงแนวคิดแล้ว เราจะพิจารณาบริเวณรอบๆจุดนั้นที่เล็กลงเรื่อยๆ แน่นอนว่า ไม่มีบริเวณรอบๆ ใดที่จะเล็กพอ ซึ่งจำเป็นต้องพิจารณาขีดจำกัดบางอย่าง กล่าวโดยละเอียดแล้ว ก้าน (stalk) ถูกกำหนดโดย
ขีดจำกัดโดยตรง นั้น ครอบคลุมเซตย่อยเปิดทั้งหมดของประกอบด้วยจุดที่กำหนดกล่าวอีกนัยหนึ่ง องค์ประกอบของลำต้นนั้นได้มาจากส่วนตัดเหนือบริเวณใกล้เคียงแบบเปิดบางส่วนของและส่วนสองส่วนดังกล่าวจะถือว่าเทียบเท่ากันหากข้อจำกัดของทั้งสองส่วนนั้นสอดคล้องกันในพื้นที่ใกล้เคียงที่มีขนาดเล็กกว่า
การเปลี่ยนแปลงรูปร่างตามธรรมชาติใช้ส่วนหนึ่งในถึงเชื้อ ของมันที่นี่เป็นการขยายความหมายของเชื้อโรคตาม แบบฉบับทั่วไป
ในหลายสถานการณ์ การรู้ข้อมูลเกี่ยวกับก้านของชีฟก็เพียงพอที่จะควบคุมชีฟนั้นได้แล้ว ตัวอย่างเช่น การทดสอบว่ามอร์ฟิซึมของชีฟเป็นโมโนมอร์ฟิซึม เอพิโมร์ฟิซึม หรือไอโซมอร์ฟิซึม สามารถทำได้โดยพิจารณาจากก้าน ในแง่นี้ ชีฟถูกกำหนดโดยก้านของมัน ซึ่งเป็นข้อมูลเฉพาะที่ ในทางตรงกันข้าม ข้อมูลโดยรวมที่มีอยู่ในชีฟ เช่นส่วนโดยรวมหรือส่วนต่างๆ นั้นในพื้นที่ทั้งหมดโดยทั่วไปจะบรรจุข้อมูลน้อยกว่า ตัวอย่างเช่น สำหรับแมนิโฟลด์เชิงซ้อนขนาดกะทัดรัดส่วนทั่วโลกของชีฟของฟังก์ชันโฮโลมอร์ฟิกก็คือเนื่องจากฟังก์ชันโฮโลมอร์ฟิกใดๆคงที่ตามทฤษฎีบทของ Liouville [ 6 ]
เปลี่ยนมัดก่อนมัดให้เป็นมัด
การนำข้อมูลที่อยู่ในพรีชีฟมาแสดงผลในรูปแบบชีฟนั้นมักมีประโยชน์ และปรากฏว่ามีวิธีที่ดีที่สุดในการทำเช่นนี้ โดยวิธีนั้นจะใช้พรีชีฟเป็นตัวแปรและผลิตฟ่อนใหม่เรียกว่าการมัดเป็นมัดหรือมัดที่เกี่ยวข้องกับมัดก่อนตัวอย่างเช่น การแปลงพรีชีฟคงที่ (ดูด้านบน) ให้เป็นชีฟคงที่ เรียกว่า ชีฟคงที่ แม้จะมีชื่อเช่นนั้น แต่ส่วนต่าง ๆ ของชีฟคงที่นั้นเป็นฟังก์ชันคงที่เฉพาะที่
มัดฟางสามารถสร้างได้โดยใช้พื้นที่ étaléของกล่าวคือ เป็นกลุ่มของส่วนต่างๆ ของแผนที่
โครงสร้างมัดฟ่อนข้าวอีกแบบหนึ่งดำเนินการโดยใช้ฟังก์ชันจากมัดรวงข้าวสำเร็จรูปไปจนถึงมัดรวงข้าวสำเร็จรูปที่ค่อยๆ ปรับปรุงคุณสมบัติของมัดรวงข้าวสำเร็จรูปให้ดีขึ้น: สำหรับมัดรวงข้าวสำเร็จรูปใดๆ,เป็นมัดฟ่อนที่แยกออก และสำหรับมัดฟ่อนที่แยกออกใดๆ,เป็นมัด มัดที่เกี่ยวข้องได้รับจาก[ 8 ]
แนวคิดที่ว่ามัดฟางเป็นการประมาณค่าที่ดีที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้สำหรับโดยชีฟจะถูกทำให้แม่นยำยิ่งขึ้นโดยใช้คุณสมบัติสากล ต่อไปนี้ : มีมอร์ฟิซึมตามธรรมชาติของพรีชีฟดังนั้นสำหรับมัดใด ๆและรูปแบบใด ๆ ของพรีชีฟมีรูปแบบเฉพาะของชีฟอยู่โดยที่. ในความเป็นจริง,คือ ฟังก์ชันผกผันซ้ายของฟังก์ชันการรวม (หรือฟังก์ชันลืม ) จากหมวดหมู่ของชีฟไปยังหมวดหมู่ของพรีชีฟ และคือหน่วยของการเชื่อมโยง ในลักษณะนี้ หมวดหมู่ของชีฟจะกลายเป็นหมวดหมู่ย่อยของจีโรด์ของพรีชีฟ สถานการณ์เชิงหมวดหมู่นี้เป็นเหตุผลว่าทำไมฟังก์ชันชีฟฟิเคชันจึงปรากฏในการสร้างโคเคอร์เนลของมอร์ฟิซึมชีฟหรือผลคูณเทนเซอร์ของชีฟ แต่ไม่ปรากฏสำหรับเคอร์เนล เป็นต้น
ชีฟย่อย, ชีฟผลหาร
ถ้าเป็นมัดย่อยของมัดใหญ่ของกลุ่มอาเบเลียน จากนั้นชีฟผลหารมัดฟางนั้นเกี่ยวข้องกับมัดฟางก่อนหน้าหรือไม่กล่าวอีกนัยหนึ่งคือ ชีฟผลหารนั้นสอดคล้องกับลำดับที่แน่นอนของชีฟของกลุ่มอาเบเลียน
(เรียกอีกอย่างว่าการขยายชีฟ )
อนุญาตเป็นกลุ่มของกลุ่มอาเบเลียน เซตของมอร์ฟิซึมของชีฟจากถึงก่อให้เกิดกลุ่มอาเบเลียน (โดยโครงสร้างกลุ่มอาเบเลียนของ). มัดฟางของและซึ่งแสดงด้วย
คือกลุ่มของกลุ่มอาเบเลียนที่ไหนมัดฟ่อนบนมอบให้โดย(หมายเหตุ ไม่จำเป็นต้องมีการจัดกลุ่มเป็นชีทในที่นี้) ผลรวมโดยตรงของและคือกลุ่มของชีฟที่กำหนดโดยและผลคูณเทนเซอร์ของและมัดฟางนั้นเกี่ยวข้องกับมัดฟางก่อนหน้าหรือไม่.
การดำเนินการทั้งหมดเหล่านี้ขยายไปถึงกลุ่มของโมดูลเหนือกลุ่มของวงแหวน; กรณีข้างต้นเป็นกรณีพิเศษเมื่อคือมัดคงที่.
ฟังก์ชันพื้นฐาน
เนื่องจากข้อมูลของชีฟ (หรือชีฟก่อน) ขึ้นอยู่กับเซตเปิดของปริภูมิฐาน ชีฟบนปริภูมิเชิงทอพอโลยีที่แตกต่างกันจึงไม่มีความสัมพันธ์กันในแง่ที่ว่าไม่มีมอร์ฟิซึมระหว่างกัน อย่างไรก็ตาม เมื่อกำหนดแผนที่ต่อเนื่องแล้วระหว่างปริภูมิเชิงทอพอโลยีสองปริภูมิ การผลักดันไปข้างหน้าและการดึงกลับจะเชื่อมโยงชีฟบนสำหรับผู้ที่อยู่และในทางกลับกัน
ภาพโดยตรง
การผลักไปข้างหน้า (หรือที่เรียกว่าภาพตรง ) ของมัดฟางบนชีฟถูกกำหนดโดย
ที่นี่เป็นเซตย่อยแบบเปิดของดังนั้นภาพต้นฉบับจึงเปิดอยู่ในโดยความต่อเนื่องของโครงสร้างนี้เป็นการฟื้นฟูโครงสร้างของตึกระฟ้าตามที่กล่าวไว้ข้างต้น:
ที่ไหนคือการรวมเข้าด้วยกัน และถือว่าเป็นมัดบนโมโนตันโดย.
สำหรับแผนที่ระหว่างพื้นที่กระชับเฉพาะที่ภาพโดยตรงที่มีการรองรับแบบกระชับคือซับชีฟของภาพโดยตรง[ 9 ]ตามคำนิยามประกอบด้วยสิ่งเหล่านั้นซึ่งการสนับสนุนได้รับการกำหนดไว้อย่างถูกต้องหากมันเหมาะสมในตัวมันเองแล้วแต่โดยทั่วไปแล้วพวกเขามีความเห็นไม่ตรงกัน
ภาพกลับด้าน
ภาพ ดึงกลับหรือภาพผกผันจะทำงานในทิศทางตรงกันข้าม กล่าวคือ มันจะสร้างชีฟบนซึ่งแสดงด้วยจากมัดบน. ถ้าหากเป็นการรวมเซตย่อยแบบเปิด ภาพผกผันก็จะเป็นเพียงข้อจำกัด กล่าวคือ กำหนดโดยสำหรับการเปิดในมัดฟาง(ในพื้นที่บางส่วน)เรียกว่าค่าคงที่เฉพาะที่ถ้าโดยเซตย่อยแบบเปิดบางส่วนเช่นนั้น ข้อจำกัดของสำหรับเซตย่อยเปิดทั้งหมดเหล่านี้ ค่าคงที่ บนพื้นที่เชิงทอพอโลยีที่หลากหลายชีฟดังกล่าวเทียบเท่ากับการแทนกลุ่มพื้นฐาน.
สำหรับแผนที่ทั่วไปนิยามของมีความซับซ้อนมากขึ้น โดยมีรายละเอียดอยู่ที่ฟังก์ชันภาพผกผันก้านเป็นกรณีพิเศษที่สำคัญของการดึงกลับเมื่อพิจารณาจากการระบุตัวตนตามธรรมชาติ โดยที่คือตามข้างต้น:
โดยทั่วไปแล้ว ลำต้นจะตอบสนองความต้องการต่างๆ.
ส่วนขยายโดยศูนย์
เพื่อการรวมของเซตย่อยเปิดการขยายโดยศูนย์(ออกเสียงว่า "เจ โลเวอร์ ชรีคออฟ เอฟ") ของมัดฟ่อนของกลุ่มอาเบเลียนบนการจัดกลุ่มของพรีชีฟถูกกำหนดโดย
สำหรับมัดบนโครงสร้างนี้ในแง่หนึ่งเป็นการเติมเต็มซึ่งกันและกัน, ที่ไหนคือการรวมส่วนเติมเต็มของ:
โดยทั่วไปแล้ว ถ้าถ้า เป็นเซตย่อยที่ปิดเฉพาะที่ก็จะมีเซตเปิดอยู่ของประกอบด้วยโดยที่ปิดทำการแล้ว. อนุญาตและให้เป็นการรวมตามธรรมชาติ จากนั้นการขยายด้วยศูนย์ของชีฟบนถูกกำหนดโดย.
เนื่องจากการทำงานที่ดีบนสตอล์ก การขยายโดยฟังก์ชันศูนย์จึงมีประโยชน์สำหรับการลดคำถามเกี่ยวกับทฤษฎีชีฟบนไปยังชั้นต่างๆ ของการแบ่งชั้นกล่าวคือ การแยกย่อยของแบ่งออกเป็นกลุ่มย่อยที่เล็กลงและปิดตัวลงภายในบริเวณนั้น
ส่วนประกอบเพิ่มเติม
มัดข้าวในหมวดหมู่ทั่วไป
นอกเหนือจาก (พรี)ชีฟตามที่ได้แนะนำไปข้างต้นแล้ว ในกรณีที่ถึงแม้จะเป็นเพียงเซต แต่ในหลายกรณี การติดตามโครงสร้างเพิ่มเติมในส่วนต่างๆ เหล่านั้นมีความสำคัญ ตัวอย่างเช่น ส่วนต่างๆ ของชีฟของฟังก์ชันต่อเนื่องจะก่อตัวเป็นปริภูมิเวกเตอร์ จริงโดยธรรมชาติ และการจำกัดขอบเขตคือแผนที่เชิงเส้นระหว่างปริภูมิเวกเตอร์เหล่านี้
พรีชีฟที่มีค่าอยู่ในหมวดหมู่ใดๆถูกกำหนดโดยพิจารณาจากหมวดหมู่ของเซตเปิดก่อนเป็นอันดับแรกเพื่อเป็นหมวดหมู่ท่าทางซึ่งวัตถุคือเซตเปิดของและมอร์ฟิซึมของพวกมันคือการรวมเข้าด้วยกัน จากนั้น aพรีชีฟที่มีค่าบนเหมือนกับฟังก์ชันคอนทราแวเรียนต์จากถึงมอร์ฟิซึมในหมวดหมู่ของฟังก์ชันนี้ หรือที่เรียกว่าการแปลงธรรมชาตินั้นเหมือนกับมอร์ฟิซึมที่นิยามไว้ข้างต้น ดังที่จะเห็นได้จากการวิเคราะห์นิยามเหล่านั้น
หากเป็นหมวดหมู่เป้าหมายยอมรับข้อจำกัดทั้งหมด-ค่าพรีชีฟจะเป็นชีฟก็ต่อเมื่อแผนภาพต่อไปนี้เป็นตัวปรับสมดุลสำหรับฝาครอบเปิดทุกอัน ของชุดเปิดใดๆ:
ในที่นี้ แผนที่แรกเป็นผลผลิตจากแผนที่ข้อจำกัด
และลูกศรทั้งสองเป็นผลคูณของข้อจำกัดทั้งสองชุด
และ
ถ้าเป็นหมวดหมู่แบบอาเบเลียนเงื่อนไขนี้สามารถเขียนใหม่ได้โดยกำหนดให้มีลำดับที่แน่นอน
กรณีเฉพาะของอาการมัดฟางแบบนี้เกิดขึ้นได้ดังนี้โดยที่เซตว่างและเซตดัชนีนอกจากนี้ยังว่างเปล่า ในกรณีนี้ เงื่อนไขของชีทกำหนดให้เพื่อเป็นวัตถุปลายทางใน.
พื้นที่วงแหวนและกลุ่มโมดูล
ในสาขาเรขาคณิตหลายสาขา รวมถึงเรขาคณิตเชิงพีชคณิตและเรขาคณิตเชิงอนุพันธ์ปริภูมิจะมาพร้อมกับชีฟของวงแหวนตามธรรมชาติ ซึ่งมักเรียกว่าชีฟโครงสร้างและใช้สัญลักษณ์ แทนคู่รักเช่นนี้เรียกว่าพื้นที่วงแหวนพื้นที่หลายประเภทสามารถนิยามได้ว่าเป็นพื้นที่วงแหวนประเภทใดประเภทหนึ่ง โดยทั่วไปแล้ว ก้านทั้งหมดโครงสร้างชีฟประกอบด้วยวงแหวนเฉพาะที่ซึ่งในกรณีนี้คู่ดังกล่าวเรียกว่า ปริภูมิ ที่มีวงแหวนเฉพาะที่
ตัวอย่างเช่นมิติท่อร่วมเป็นพื้นที่วงแหวนเฉพาะที่ซึ่งชีฟโครงสร้างประกอบด้วย-ฟังก์ชันบนเซตย่อยเปิดของคุณสมบัติของการเป็น ปริภูมิที่มีวงแหวน เฉพาะที่นั้นหมายความว่าฟังก์ชันดังกล่าว ซึ่งมีค่าไม่เป็นศูนย์ ณ จุดใดจุดหนึ่งนอกจากนี้ ยังมีค่าไม่เป็นศูนย์ในบริเวณใกล้เคียงแบบเปิดที่มีขนาดเล็กพอสมควรของนักเขียนบางคนนิยามแมนิโฟลด์จริง (หรือแมนิโฟลด์เชิงซ้อน) ว่าเป็นปริภูมิที่มีวงแหวนเฉพาะที่ ซึ่งมีสมมาตรเฉพาะที่กับคู่ที่ประกอบด้วยเซตย่อยเปิดของ(ตามลำดับ)) พร้อมกับมัดฟางฟังก์ชัน (ตามลำดับโฮโลมอร์ฟิก) [ 10 ] ใน ทำนองเดียวกัน สกี มซึ่งเป็นแนวคิดพื้นฐานของพื้นที่ในเรขาคณิตพีชคณิต เป็นพื้นที่วงแหวนเฉพาะที่ซึ่งสมมาตรเฉพาะที่กับสเปกตรัมของวงแหวน
เมื่อกำหนดปริภูมิวงแหวนแล้วชีฟของโมดูลจะเป็นชีฟโดยที่บนเซตเปิดทุกเซตของ,เป็น-โมดูลและสำหรับการรวมชุดเปิดทุกครั้งแผนที่ข้อจำกัดเข้ากันได้กับแผนผังข้อจำกัด: ข้อจำกัดของคือข้อจำกัดของคูณด้วยจำนวนครั้งของสำหรับใดๆในและใน.
วัตถุทางเรขาคณิตที่สำคัญที่สุดคือชีฟของโมดูล ตัวอย่างเช่น มีความสัมพันธ์แบบหนึ่งต่อหนึ่งระหว่างบันเดิลเวกเตอร์และชีฟอิสระเฉพาะที่ของ-โมดูล รูปแบบนี้ใช้ได้กับกลุ่มเวกเตอร์จริง กลุ่มเวกเตอร์เชิงซ้อน หรือกลุ่มเวกเตอร์ในเรขาคณิตเชิงพีชคณิต (โดยที่ประกอบด้วยฟังก์ชันเรียบ ฟังก์ชันโฮโลมอร์ฟิก หรือฟังก์ชันปกติ ตามลำดับ) ชีฟของคำตอบของสมการเชิงอนุพันธ์คือ-โมดูลนั่นคือ โมดูลเหนือชีฟของตัวดำเนินการเชิงอนุพันธ์บนปริภูมิเชิงทอพอโลยีใดๆ โมดูลเหนือชีฟคงที่เหมือนกับชีฟของกลุ่มอาเบเลียนในความหมายข้างต้น
สำหรับชีฟของโมดูลเหนือชีฟของริง จะมีฟังก์ชันภาพผกผันที่แตกต่างกัน ฟังก์ชันนี้มักจะใช้สัญลักษณ์ แทนด้วยและมันแตกต่างจากดูฟังก์ชันภาพผกผัน
เงื่อนไขความจำกัดสำหรับชีฟของโมดูล
เงื่อนไขความจำกัดสำหรับโมดูลเหนือวงแหวนสลับที่ก่อให้เกิดเงื่อนไขความจำกัดที่คล้ายกันสำหรับชีฟของโมดูล:เรียกว่าถูกสร้างขึ้นอย่างจำกัด (หรือถูกนำเสนออย่างจำกัด ) ถ้าสำหรับทุกจุดของมีพื้นที่ชุมชนเปิดโล่งอยู่แห่งหนึ่งของจำนวนธรรมชาติ(อาจขึ้นอยู่กับ...)) และมอร์ฟิซึมแบบทั่วถึงของชีฟ(ตามลำดับ นอกจากนี้ จำนวนธรรมชาติ)และลำดับที่แน่นอน.) ในลักษณะที่คล้ายคลึงกับแนวคิดของโมดูลที่สอดคล้องกันเรียกว่าชีฟที่สอดคล้องกัน (coherent sheaf)ถ้าชีฟนั้นมีประเภทจำกัด (finite type) และถ้าสำหรับทุกเซตเปิดและมอร์ฟิซึมทุกรูปแบบของชีฟ :{\mathcal {O}}_{X}^{n}\to {\mathcal {M}}} (ไม่จำเป็นต้องเป็นการส่งทั่วถึง) เคอร์เนลของเป็นประเภทจำกัดจะถือว่าสอดคล้องกันก็ต่อเมื่อมันสอดคล้องกันในฐานะโมดูลเหนือตัวมันเอง เช่นเดียวกับโมดูล ความสอดคล้องกันโดยทั่วไปเป็นเงื่อนไขที่เข้มงวดกว่าการนำเสนอแบบจำกัดทฤษฎีบทความสอดคล้องกันของโอกะกล่าวว่าชีฟของฟังก์ชันโฮโลมอร์ฟิกบนแมนิโฟลด์เชิงซ้อนมีความสอดคล้องกัน
พื้นที่เอตาเล่ของมัดฟาง
ในตัวอย่างข้างต้น สังเกตได้ว่าชีฟบางประเภทเกิดขึ้นเองตามธรรมชาติในรูปของชีฟของส่วนตัด อันที่จริง ชีฟของเซตทั้งหมดสามารถแสดงได้ในรูปของชีฟของส่วนตัดของปริภูมิเชิงทอพอโลยีที่เรียกว่า ปริภูมิ เอตาเล (étalé space)ซึ่งมาจากคำภาษาฝรั่งเศส (ออกเสียงว่า[ étalé ])ที่มีความหมายโดยประมาณว่า "แผ่ขยายออกไป" ถ้าเป็นมัดฟางทับจากนั้นพื้นที่ étalé (บางครั้งเรียกว่าพื้นที่ étale ) ของเป็นปริภูมิเชิงทอพอโลยีพร้อมกับโฮโมมอร์ฟิซึมในท้องถิ่นโดยที่กลุ่มของส่วนต่างๆของเป็นพื้นที่โดยปกติแล้วจะแปลกมาก และถึงแม้ว่ามัดฟางจะเป็นอย่างไรก็ตามเกิดขึ้นจากสถานการณ์ทางโทโพโลยีตามธรรมชาติอาจไม่มีการตีความเชิงโทโพโลยีที่ชัดเจน ตัวอย่างเช่น ถ้าคือกลุ่มของส่วนต่างๆ ของฟังก์ชันต่อเนื่อง, แล้วก็ต่อเมื่อเป็น โฮมีโอเมอร์ฟิ ซึมเฉพาะที่
พื้นที่เอตาเล่สร้างขึ้นจากลำต้นของเกินในฐานะเซต มันคือการรวมกันที่ไม่ทับซ้อนกัน ของพวกมัน และเป็นแผนที่ที่ชัดเจนซึ่งรับค่าบนก้านของเกินโทโพโลยีของกำหนดไว้ดังนี้ สำหรับแต่ละองค์ประกอบและแต่ละเราจึงได้รับเชื้อโรคชนิดหนึ่งที่ซึ่งแสดงด้วยหรือเชื้อโรคเหล่านี้เป็นตัวกำหนดจุดต่างๆสำหรับกรณีใดๆและการรวมกันของจุดเหล่านี้ (สำหรับทุก ๆ) ได้รับการประกาศให้เปิดทำการในโปรดสังเกตว่าก้านแต่ละก้านมีโทโพโลยีแบบไม่ต่อเนื่องเป็นโทโพโลยีของปริภูมิย่อยการแปลงระหว่างชีฟสองชีฟจะกำหนดแผนที่ต่อเนื่องของปริภูมิเอตาเล่ที่สอดคล้องกัน ซึ่งเข้ากันได้กับแผนที่การฉายภาพ (ในแง่ที่ว่าเจิร์มทุกตัวถูกแมปไปยังเจิร์มเหนือจุดเดียวกัน) สิ่งนี้ทำให้โครงสร้างกลายเป็นฟังก์ชัน
โครงสร้างข้างต้นกำหนดความเท่าเทียมกันของหมวดหมู่ระหว่างหมวดหมู่ของชีฟของเซตบนและหมวดหมู่ของพื้นที่ étalé เหนือการสร้างพื้นที่เอตาเล่ยังสามารถนำไปใช้กับพรีชีฟได้เช่นกัน ในกรณีนี้ ชีฟของส่วนต่างๆ ของพื้นที่เอตาเล่จะคืนค่าชีฟที่เชื่อมโยงกับพรีชีฟที่กำหนดให้
โครงสร้างนี้ทำให้ชีฟทั้งหมดกลายเป็นฟังก์ชันที่สามารถแทนได้บนหมวดหมู่บางอย่างของปริภูมิเชิงทอพอโลยี ดังที่กล่าวมาข้างต้น ให้เป็นมัดบน, อนุญาตเป็นพื้นที่ชั้นลอย และปล่อยให้เป็นการฉายภาพตามธรรมชาติ พิจารณาหมวดหมู่ที่มากเกินไปของปริภูมิเชิงทอพอโลยีเหนือนั่นคือหมวดหมู่ของปริภูมิเชิงทอพอโลยีพร้อมกับแผนที่ต่อเนื่องคงที่ไปยังวัตถุทุกชิ้นในหมวดหมู่นี้เป็นแผนที่ต่อเนื่องและมอร์ฟิซึมจากถึงเป็นแผนที่ต่อเนื่องที่เดินทางไปทำงานโดยใช้แผนที่สองแผ่นมีฟังก์ชันเตอร์อยู่
:{\text{Top}}/X\to {\text{Sets}}}
การส่งวัตถุถึงตัวอย่างเช่น ถ้าคือการรวมเซตย่อยแบบเปิดใช่หรือไม่
และสำหรับการรวมจุดหนึ่งเข้าไปด้วย, แล้ว
คือลำต้นของที่มีไอโซมอร์ฟิซึมตามธรรมชาติ
,
ซึ่งแสดงให้เห็นว่า(สำหรับปริภูมิเอตาเล่) แสดงถึงฟังก์ชันเตอร์.
ถูกสร้างขึ้นเพื่อให้แผนที่ฉายภาพเป็นแผนที่ปกคลุม ในเรขาคณิตเชิงพีชคณิต สิ่งที่เทียบเคียงได้ตามธรรมชาติของแผนที่ปกคลุมเรียกว่า มอร์ฟิซึมเอตาเล (étale morphism ) แม้จะคล้ายกับคำว่า "étalé" แต่คำว่า étale [ etal ]มีความหมายต่างกันในภาษาฝรั่งเศส เป็นไปได้ที่จะเปลี่ยนเข้าสู่แผนการและเปลี่ยนเป็นมอร์ฟิซึมของแผนผังในลักษณะที่ว่ายังคงคุณสมบัติสากลเดิมไว้ แต่โดยทั่วไปแล้ว ไม่ใช่ การแปลงแบบเอตาล (étale morphism )เพราะไม่ใช่แบบกึ่งจำกัด (quasi-finite) อย่างไรก็ตาม ในเชิงรูปแบบแล้วมันเป็นการแปลงแบบเอตาล
นิยามของชีฟโดยใช้ปริภูมิเอตาเลนั้นเก่าแก่กว่านิยามที่กล่าวไว้ก่อนหน้านี้ในบทความ และยังคงใช้กันทั่วไปในบางสาขาของคณิตศาสตร์ เช่นการวิเคราะห์ทางคณิตศาสตร์
โคฮอโมโลยีชีฟ
ในบริบทที่เซตเปิดถูกกำหนดไว้ตายตัว และชีฟถือเป็นตัวแปร เซตมักถูกระบุด้วยเช่นกัน
ดังที่กล่าวไว้ข้างต้น ฟังก์ชันนี้ไม่รักษาเอพิโมร์ฟิซึมไว้ แต่เอพิโมร์ฟิซึมของชีฟส์นั้นเป็นแผนที่ที่มีคุณสมบัติดังต่อไปนี้: สำหรับทุกส่วนมีสิ่งปกคลุมอยู่ที่ไหน
ของเซตย่อยเปิด โดยที่ข้อจำกัดอยู่ในภาพของ. อย่างไรก็ตาม,ตัวมันเองไม่จำเป็นต้องอยู่ในภาพลักษณ์ของตัวอย่างที่เป็นรูปธรรมของปรากฏการณ์นี้คือแผนที่เลขชี้กำลัง
ระหว่างชีฟของฟังก์ชันโฮโลมอร์ฟิกและฟังก์ชันโฮโลมอร์ฟิกที่ไม่เป็นศูนย์ แผนที่นี้เป็นเอพิโมฟิซึม ซึ่งหมายความว่าฟังก์ชันโฮโลมอร์ฟิกที่ไม่เป็นศูนย์ใดๆ(บนเซตย่อยเปิดบางส่วนในตัวอย่างเช่น ยอมรับลอการิทึมเชิงซ้อนในระดับท้องถิ่น กล่าว คือ หลังจากจำกัดแล้วเพื่อให้ได้ชุดย่อยแบบเปิดที่เหมาะสม อย่างไรก็ตามไม่จำเป็นต้องใช้ลอการิทึมในระดับสากล
โคฮอโมโลยีของชีฟสามารถอธิบายปรากฏการณ์นี้ได้ กล่าวให้แม่นยำยิ่งขึ้น สำหรับลำดับที่แน่นอนของชีฟของกลุ่มอาเบเลียน (เช่น เอพิโมฟิซึม)ซึ่งแกนกลางคือ) มีลำดับที่แน่นอนยาวมากโดยอาศัยลำดับนี้ กลุ่มโคฮอโมโลยีแรกเป็นการวัดว่าแผนที่ระหว่างส่วนต่างๆ นั้นไม่ใช่ฟังก์ชันทั่วถึงหรือไม่และ.
มีวิธีการสร้างโคฮอโมโลยีชีฟหลายวิธีGrothendieck (1957)เป็นผู้แนะนำวิธีการเหล่านี้โดยนิยามโคฮอโมโลยีชีฟว่าเป็นฟังก์ชันอนุพันธ์ของวิธีนี้ในทางทฤษฎีแล้วถือว่าใช้ได้ดี แต่เนื่องจากอาศัย การแก้ ปัญหาแบบฉีด (injective resolutions ) จึงไม่ค่อยมีประโยชน์ในการคำนวณจริงการแก้ปัญหาแบบ Godement resolutionsก็เป็นอีกแนวทางหนึ่งที่ทั่วไป แต่ในทางปฏิบัติแล้วเข้าถึงได้ยาก
โคฮอโมโลยีชีฟในการคำนวณ
โดยเฉพาะอย่างยิ่งในบริบทของชีฟบนแมนิโฟลด์ โคฮอโมโลยีของชีฟมักคำนวณได้โดยใช้การแก้ปัญหาโดยชีฟอ่อนชีฟละเอียดและชีฟหย่อนยาน (หรือที่รู้จักกันในชื่อชีฟแฟลสค์จากภาษาฝรั่งเศสflasqueซึ่งหมายถึงหย่อนยาน) ตัวอย่างเช่น การอ้างเหตุผล แบบพาร์ทิชันออฟยูนิตี้แสดงให้เห็นว่าชีฟของฟังก์ชันเรียบบนแมนิโฟลด์เป็นชีฟอ่อน กลุ่มโคฮอโมโลยีระดับสูงสำหรับค่าจะหายไปสำหรับชีฟแบบอ่อน ซึ่งเป็นวิธีหนึ่งในการคำนวณโคฮอโมโลยีของชีฟอื่นๆ ตัวอย่างเช่นคอมเพล็กซ์เดอแรมเป็นผลเฉลยของชีฟคงที่บนแมนิโฟลด์เรียบใดๆ ดังนั้นโคฮอโมโลยีชีฟของเท่ากับค่าโคฮอโมโลยีเดอแรม ของ มัน
อีกแนวทางหนึ่งคือการใช้โคฮอโมโลยีของเช็ก โคฮอโมโลยีของเช็กเป็นทฤษฎีโคฮอโมโลยีแรกที่พัฒนาขึ้นสำหรับชีฟ และเหมาะสมอย่างยิ่งสำหรับการคำนวณที่เป็นรูปธรรม เช่น การคำนวณโคฮอโมโลยีชีฟแบบสอดคล้องกันของปริภูมิเชิงโปรเจกทีฟเชิงซ้อน[ 11 ] มันเชื่อมโยงส่วนต่างๆ บนเซตย่อยเปิดของปริภูมิกับคลาสโคฮอโมโล ยีบนปริภูมิ ในกรณีส่วนใหญ่ โคฮอโมโลยีของ Čech จะคำนวณกลุ่มโคฮอโมโลยีเดียวกันกับโคฮอโมโลยีของฟังก์ชันอนุพันธ์ อย่างไรก็ตาม สำหรับปริภูมิที่ผิดปกติบางปริภูมิ โคฮอโมโลยีของ Čech จะให้ค่าที่ถูกต้องแต่กลุ่มโคฮอโมโลยีระดับสูงนั้นไม่ถูกต้อง เพื่อแก้ไขปัญหานี้ฌอง-หลุยส์ แวร์ดิเยร์ จึงได้พัฒนาไฮเปอร์คัฟเวอร์ริ่ง ขึ้นมา ไฮเปอร์คั ฟเวอร์ริ่งไม่เพียงแต่ให้กลุ่มโคฮอโมโลยีระดับสูงที่ถูกต้องเท่านั้น แต่ยังอนุญาตให้แทนที่เซตเปิดที่กล่าวถึงข้างต้นด้วยมอร์ฟิซึมบางอย่างจากปริภูมิอื่นได้ ความยืดหยุ่นนี้จำเป็นในบางแอปพลิเคชัน เช่น การสร้างโครงสร้างฮอดจ์แบบผสมของปิแอร์ เดลิญ
พบกลุ่มโคฮอโมโลยีชีฟที่สอดคล้องกันอื่นๆ อีกมากมายโดยใช้การฝังตัวของพื้นที่เข้าไปในพื้นที่ที่มีโคฮอโมโลยีที่ทราบแล้ว เช่นหรือปริภูมิเชิงฉายที่มีน้ำหนัก บางอย่าง ด้วยวิธีนี้ กลุ่มโคฮอโมโลยีชีฟที่รู้จักบนปริภูมิแวดล้อมเหล่านี้สามารถเชื่อมโยงกับชีฟได้การให้ตัวอย่างเช่น การคำนวณโคฮอโมโลยีชีฟที่สอดคล้องกันของเส้นโค้งระนาบเชิงโปรเจกทีฟนั้นหาได้ง่าย ทฤษฎีบทสำคัญข้อหนึ่งในปริภูมินี้คือการแยกส่วน Hodgeที่พบโดยใช้ลำดับสเปกตรัมที่เกี่ยวข้องกับกลุ่มโคฮอโมโลยีชีฟซึ่งพิสูจน์โดย Deligne [ 12 ] [ 13 ]โดยพื้นฐานแล้ว-หน้าที่มีข้อกำหนด
โคฮอโมโลยีชีฟของวาไรตี้เชิงโปรเจกทีฟเรียบเสื่อมทราม หมายความว่าซึ่งทำให้ได้โครงสร้าง Hodge แบบมาตรฐานบนกลุ่มโคฮอโมโลยีต่อมาพบว่ากลุ่มโคฮอโมโลยีเหล่านี้สามารถคำนวณได้อย่างชัดเจนโดยใช้เศษเหลือของกริฟฟิธส์ดูที่ไอเดียลของจาโคเบียนทฤษฎีบทประเภทนี้ นำไปสู่ทฤษฎีบทที่ลึกซึ้งที่สุดทฤษฎีหนึ่งเกี่ยวกับโคฮอโมโลยีของวาไร ตีพีชคณิต นั่นคือ ทฤษฎีบทการแยกส่วนซึ่งปูทางไปสู่ โมดูลฮอดจ์ แบบผสม
อีกแนวทางที่สะอาดตาในการคำนวณกลุ่มโคฮอโมโลยีบางกลุ่มคือทฤษฎีบทโบเรล-บอตต์-ไวล์ซึ่งระบุกลุ่มโคฮอโมโลยีของบัน เดิ ลเส้น บางกลุ่ม บนแมนิโฟลด์แฟลกด้วยการแสดงแทนที่ลดทอนไม่ได้ของกลุ่มลี ทฤษฎีบทนี้สามารถนำมาใช้ได้ เช่น เพื่อคำนวณกลุ่มโคฮอโมโลยีของบันเดิลเส้นทั้งหมดบนปริภูมิเชิงโปรเจกทีฟและ แมนิโฟลด์กราสแมนได้อย่างง่ายดาย
ในหลายกรณี มีทฤษฎีทวิภาวะสำหรับชีฟที่ขยายความทฤษฎีทวิภาวะของปวงกาเรดูทฤษฎีทวิภาวะของโกรเทนดิคและทฤษฎีทวิภาวะของเวอร์ดิเยร์
หมวดหมู่อนุพันธ์ของชีฟ
หมวดหมู่อนุพันธ์ของหมวดหมู่ชีฟของกลุ่มอาเบเลียนบนปริภูมิX บางแห่ง ซึ่งในที่นี้ใช้สัญลักษณ์แทนด้วยเป็นแหล่งรวมแนวคิดสำหรับโคฮอโมโลจีของชีฟ โดยอาศัยความสัมพันธ์ดังต่อไปนี้: การเชื่อมต่อระหว่างซึ่งเป็นตัวผกผันซ้ายของ(ซึ่งอยู่ในระดับเดียวกับกลุ่มอาเบเลียนอยู่แล้ว) ก่อให้เกิดการเชื่อมโยง (สำหรับ), ที่ไหนคือฟังก์ชันอนุพันธ์ ฟังก์ชันอนุพันธ์นี้ครอบคลุมแนวคิดของโคฮอโมโลยีชีฟตั้งแต่สำหรับ.
| ฟังก์ชันภาพสำหรับชีฟ |
|---|
| ภาพโดยตรง |
| ภาพกลับด้าน |
| ภาพโดยตรงพร้อมการรองรับขนาดกะทัดรัด |
| ภาพกลับด้านที่ยอดเยี่ยม |
| ทฤษฎีบทการเปลี่ยนฐาน |
ชอบภาพโดยตรงพร้อมการรองรับขนาดกะทัดรัดนอกจากนี้ยังสามารถอนุมานได้ โดยอาศัยความเหมือนกันดังต่อไปนี้กำหนดพารามิเตอร์โคฮอโมโลยีด้วยการรองรับแบบกระชับของไฟเบอร์ของ: [ 14 ] ไอโซมอร์ฟิซึมนี้เป็นตัวอย่างของทฤษฎีบทการเปลี่ยนฐานนอกจากนี้ยังมีการเชื่อมโยงอีกแบบหนึ่งด้วย แตกต่างจากฟังก์ชันเนอร์ทั้งหมดที่กล่าวถึงข้างต้น ฟังก์ชันเนอร์ภาพผกผันแบบบิดเบี้ยว (หรือแบบพิเศษ)โดยทั่วไปแล้วจะถูกกำหนดไว้เฉพาะในระดับของหมวดหมู่ที่ได้มา เท่านั้น กล่าวคือ ฟังก์ชันนั้นไม่ได้มาจากฟังก์ชันที่ได้มาของฟังก์ชันบางตัวระหว่างหมวดหมู่แบบอาเบเลียนหากและXเป็นแมนิโฟลด์เรียบที่สามารถกำหนดทิศทางได้ซึ่งมีมิติnดังนั้น[ 15 ] การคำนวณนี้และความเข้ากันได้ของฟังก์ชันกับความเป็นคู่ (ดูความเป็นคู่ของ Verdier ) สามารถนำมาใช้เพื่อให้ได้คำอธิบายเชิงลึก เกี่ยวกับ ความเป็นคู่ของ Poincaré ได้ ในบริบทของชีฟกึ่งสอดคล้องบนสกีม มีความเป็นคู่ที่คล้ายกันซึ่งเรียกว่าความเป็นคู่ที่สอดคล้องกัน
มัดข้าวที่ผิดรูปคือวัตถุบางอย่างในกล่าวคือ คอมเพล็กซ์ของชีฟ (แต่ไม่ใช่ชีฟทั่วไป) เป็นเครื่องมือสำคัญในการศึกษาเรขาคณิตของเอกลักษณ์[ 16 ]
หมวดหมู่อนุพันธ์ของชีฟที่สอดคล้องกันและกลุ่มโกรเทนดีค
อีกหนึ่งการประยุกต์ใช้ที่สำคัญของหมวดหมู่อนุพันธ์ของชีฟ คือการนำไปใช้กับหมวดหมู่อนุพันธ์ของชีฟที่สอดคล้อง กัน บนสกีมระบุสิ่งนี้ถูกใช้โดย Grothendieck ในการพัฒนาทฤษฎีการตัดกัน[ 17 ]โดยใช้หมวดหมู่ที่ได้มาและทฤษฎี Kซึ่งผลคูณการตัดกันของโครงร่างย่อยแสดงอยู่ในทฤษฎี Kดังนี้
ที่ไหนชีฟที่ สอดคล้องกัน ซึ่งกำหนดโดย-โมดูลที่กำหนดโดยชีฟโครงสร้าง ของพวก มัน
ไซต์และภูมิประเทศ
ข้อสันนิษฐานของAndré Weilระบุว่ามีทฤษฎีโคฮอโมโลยีสำหรับวาไรตี้เชิงพีชคณิตบนฟิลด์จำกัดซึ่งจะให้สิ่งที่เทียบเคียงได้กับสมมติฐานของRiemannโคฮอโมโลยีของแมนิโฟลด์เชิงซ้อนสามารถนิยามได้ว่าเป็นโคฮอโมโลยีของชีฟที่มีค่าคงที่เฉพาะที่ในโทโพโลยีแบบยุคลิด ซึ่งเสนอให้กำหนดทฤษฎีโคฮอโมโลยีของไวล์ในลักษณะเฉพาะที่เป็นบวกว่าเป็นโคฮอโมโลยีของชีฟคงที่ แต่โทโพโลยีแบบคลาสสิกเพียงอย่างเดียวบนวาไรตีดังกล่าวคือโทโพโลยีซาริสกีและโทโพโลยีซาริสกีมีเซตเปิดน้อยมาก น้อยเสียจนโคฮอโมโลยีของชีฟคงที่ซาริสกีใดๆ บนวาไรตีที่ไม่สามารถลดทอนได้จะเป็นศูนย์ (ยกเว้นในระดับศูนย์) อเล็กซานเดอร์ โกรเทนดีคแก้ปัญหานี้โดยการแนะนำโทโพโลยีโกร เทนดีค ซึ่งกำหนดสัจพจน์ของแนวคิดการครอบคลุมความเข้าใจของโกรเทนดีคคือ นิยามของชีฟขึ้นอยู่กับเซตเปิดของปริภูมิโทโพโลยีเท่านั้น ไม่ได้ขึ้นอยู่กับจุดแต่ละจุด เมื่อเขากำหนดสัจพจน์ของแนวคิดการครอบคลุมแล้ว เซตเปิดสามารถถูกแทนที่ด้วยวัตถุอื่นๆ ได้ พรีชีฟนำวัตถุแต่ละอย่างเหล่านี้ไปเป็นข้อมูล เช่นเดียวกับก่อนหน้านี้ และชีฟคือพรีชีฟที่สอดคล้องกับสัจพจน์การเชื่อมต่อโดยสัมพันธ์กับแนวคิดการครอบคลุมใหม่ของเรา สิ่งนี้ทำให้ Grothendieck สามารถกำหนดนิยามของ étale cohomologyและℓ-adic cohomologyซึ่งในที่สุดก็ถูกนำไปใช้ในการพิสูจน์ข้อสันนิษฐานของ Weil
หมวดหมู่ที่มีโทโพโลยีแบบ Grothendieck เรียกว่าไซต์หมวดหมู่ของชีฟบนไซต์เรียกว่าโทโพสหรือโทโพสแบบ Grothendieckแนวคิดของโทโพสได้รับการพัฒนาต่อยอดโดยWilliam Lawvereและ Miles Tierney เพื่อกำหนดโทโพสพื้นฐานซึ่งมีความเชื่อมโยงกับตรรกศาสตร์ทางคณิตศาสตร์
ประวัติศาสตร์
จุดเริ่มต้นแรกของทฤษฎีชีฟนั้นยากที่จะระบุได้อย่างแน่ชัด อาจมีต้นกำเนิดพร้อมๆ กับแนวคิดเรื่องการต่อยอดเชิงวิเคราะห์ต้องใช้เวลาประมาณ 15 ปี กว่าที่ทฤษฎีชีฟที่สามารถยืนหยัดได้อย่างอิสระจะถือกำเนิดขึ้นจากงานพื้นฐานเกี่ยวกับโคฮอโมโลจี
- ในปี ค.ศ. 1936 Eduard Čechได้นำเสนอ โครงสร้าง เส้นประสาทเพื่อเชื่อมโยงคอมเพล็กซ์ซิมพลิเชียลเข้ากับเยื่อหุ้มแบบเปิด
- ในปี 1938 แฮสเลอร์ วิทนีย์ได้ให้คำจำกัดความ "สมัยใหม่" ของโคฮอโมโลจี โดยสรุปผลงานตั้งแต่ที่เจ.ดับบลิว. อเล็กซานเดอร์และโคลโมโกโรฟได้นิยามโคเชนเป็น ครั้งแรก
- 1943 Norman Steenrodเผยแพร่ผลงานเกี่ยวกับโฮโมโลยีที่มีสัมประสิทธิ์เฉพาะที่[ 18 ]
- ในปี พ.ศ. 2488 Jean Lerayได้เผยแพร่ผลงานที่ดำเนินการขณะเป็นเชลยศึก โดย มีแรงจูงใจในการพิสูจน์ทฤษฎีบทจุดตรึง เพื่อนำไปประยุกต์ใช้กับทฤษฎี PDEซึ่งถือเป็นจุดเริ่มต้นของทฤษฎีชีฟและลำดับสเปกตรัม [ 19 ]
- ในปี 1947 อองรี การ์ตองพิสูจน์หักล้างทฤษฎีบทเดอ แรมโดยใช้วิธีการชีฟ ในการติดต่อกับอังเดร ไวล์ (ดูทฤษฎีบทเดอ แรม-ไวล์ ) เลอเรย์ได้ให้นิยามของชีฟในหลักสูตรของเขาผ่านทางเซตปิด (ซึ่งต่อมาเรียกว่าคาร์ราเพซ )
- ปี 1948 การสัมมนาของคาร์ตันได้เขียนทฤษฎีชีฟขึ้นเป็นครั้งแรก
- ปี 1950 ทฤษฎีชีฟฉบับ "ที่สอง" จากสัมมนาของคาร์ตัน: มีการใช้คำจำกัดความของปริภูมิชีฟ ( espace étalé ) พร้อมโครงสร้างแบบสตอล์กไวส์ มีการแนะนำ ส่วนรองรับและโคฮอโมโลยีพร้อมส่วนรองรับ การแมปแบบต่อเนื่องก่อให้เกิดลำดับสเปกตรัม ในขณะเดียวกันคิโยชิ โอกะได้นำเสนอแนวคิด (ที่อยู่ใกล้เคียงกัน) เกี่ยวกับชีฟของไอเดียล ในตัวแปรเชิงซ้อนหลายตัว
- ปี 1951 การสัมมนาของคาร์ตันพิสูจน์ทฤษฎีบท A และ Bโดยอิงจากงานของโอกะ
- 1953 ทฤษฎีบทความจำกัดสำหรับชีฟที่สอดคล้องกันในทฤษฎีวิเคราะห์ได้รับการพิสูจน์โดย Cartan และJean-Pierre Serre [ 20 ] เช่นเดียวกับ ทฤษฎีบทคู่ ของSerre
- บทความของ Serre ในปี 1954 เรื่อง " Faisceaux algébriques cohérents " [ 21 ] (ตีพิมพ์ในปี 1955) ได้นำชีฟมาใช้ในเรขาคณิตเชิงพีชคณิตแนวคิดเหล่านี้ถูกนำไปใช้ทันทีโดยFriedrich Hirzebruchซึ่งเขียนหนังสือสำคัญในปี 1956 เกี่ยวกับวิธีการทางทอพอโลยี
- ในปี 1955 อเล็กซานเดอร์ โกรเทนดีค ได้บรรยายที่รัฐแคนซัส โดย ให้คำจำกัดความของหมวดหมู่แบบอาเบเลียนและพรีชีฟและโดยการใช้การแก้ปัญหาแบบฉีดทำให้สามารถใช้โคฮอโมโลยีชีฟโดยตรงบนปริภูมิเชิงทอพอโลยีทั้งหมด ในฐานะฟังก์ชันอนุพันธ์
- รายงาน ทฤษฎีชีฟพีชคณิตของOscar Zariskiปี 1956 [ 22 ]
- บทความโทโฮคุของ Grothendieck ในปี 1957 [ 23 ] เขียน พีชคณิตเชิงโฮโมโลยีขึ้นใหม่เขาพิสูจน์ความเป็นคู่ของ Grothendieck (เช่น ความเป็นคู่ของ Serre สำหรับวาไรตี้พีชคณิตที่อาจมีความเป็นเอกลักษณ์ )
- ตั้งแต่ปี 1957 เป็นต้นมา: Grothendieck ขยายทฤษฎีชีฟให้สอดคล้องกับความต้องการของเรขาคณิตเชิงพีชคณิต โดยนำเสนอ: สกีมและชีฟทั่วไปบนสกีมเหล่านั้นโคฮอ โมโล ยีเฉพาะที่ หมวดหมู่ที่ได้มา (ร่วมกับ Verdier) และโทโพโลยีของ Grothendieckนอกจากนี้ยังปรากฏแนวคิดเชิงโครงร่างที่มีอิทธิพลของเขาเรื่อง ' การดำเนินการหกอย่าง ' ในพีชคณิตเชิงโฮโมโลยี อีกด้วย
- ปี 1958 หนังสือเกี่ยวกับทฤษฎีชีฟของRoger Godement ได้รับการตีพิมพ์ ในช่วงเวลาเดียวกันนั้น Mikio Satoได้เสนอแนวคิดไฮเปอร์ฟังก์ชันซึ่งต่อมาพิสูจน์ได้ว่ามีลักษณะทางทฤษฎีชีฟ
ในเวลานั้น ชีฟได้กลายเป็นส่วนสำคัญของคณิตศาสตร์ โดยการใช้งานไม่ได้จำกัดอยู่แค่ในโทโพโลยีเชิงพีชคณิตเท่านั้น ต่อมาได้มีการค้นพบว่าตรรกะในหมวดหมู่ของชีฟคือตรรกะแบบสัญชาตญาณนิยม (ข้อสังเกตนี้มักถูกเรียกว่าความหมายแบบคริปเก-จอยัลแต่ควรจะให้เครดิตแก่ผู้เขียนหลายคน)
ดูเพิ่มเติม
หมายเหตุ
- ↑ Eisenbud, David; Harris, Joe (6 เมษายน 2549), The Geometry of Schemes , GTM , นิวยอร์ก, NY: Springer, หน้า11–18 , ISBN 978-0-387-22639-2
- ↑ Tennison, BR (1975), ทฤษฎีชีฟ , สำนักพิมพ์มหาวิทยาลัยเคมบริดจ์ , MR 0404390
- ↑เบรดอน (1997 , บทที่ 5, §1)
- ↑ Demailly, Jean-Pierre. "เรขาคณิตเชิงวิเคราะห์และเชิงอนุพันธ์ที่ซับซ้อน" (PDF) . เก็บถาวร(PDF)จากต้นฉบับเมื่อวันที่ 28 สิงหาคม 2020
- ↑คาร์ตัน, อองรี. "Variétés analytiques complexes และ cohomologie" (PDF ) เก็บถาวร(PDF)จากต้นฉบับเมื่อวันที่ 8 ตุลาคม 2020
- 1 2 "เรขาคณิตเชิงอนุพันธ์ - ฟังก์ชันโฮโลมอร์ฟิกบนแมนิโฟลด์คอมแพ็กต์เชิงซ้อนเป็นเพียงค่าคงที่" Mathematics Stack Exchange สืบค้นเมื่อ2020-10-07
- ↑ Hawley, Newton S. (1950). "ทฤษฎีบทเกี่ยวกับแมนิโฟลด์เชิงซ้อนขนาดกะทัดรัด". Annals of Mathematics . 52 (3): 637– 641. doi : 10.2307/1969438 . JSTOR 1969438 .
- ↑ SGA 4 II 3.0.5
- ↑ไอเวิร์สเซน (1986 , บทที่ 7)
- ↑รามานัน (2005)
- ↑ Hartshorne (1977), ทฤษฎีบท III.5.1.
- ↑ดีลีญ, ปิแอร์ (1971) "เธียรี เดอ ฮ็อดจ์: II " สิ่งตีพิมพ์ Mathématiques de l'IHÉS . 40 : 5– 57. ดอย : 10.1007/BF02684692 . S2CID 118967613 .
- ↑ดีลีญ, ปิแอร์ (1974) "เธียรี เดอ ฮ็อดจ์: III " สิ่งตีพิมพ์ Mathématiques de l'IHÉS . 44 : 5– 77. ดอย : 10.1007/BF02685881 . S2CID 189777706 .
- ↑ไอเวอร์เซน (1986 , บทที่ VII, ทฤษฎีบท 1.4)
- ↑คาชิวาระและชาปิรา (1994 , บทที่ 3, §3.1)
- ↑กาตาลโดและมิกลิโอรินี (2010)
- ↑โกรเธนดิเอค. "Formalisme des intersections sur les schema algebriques propres" .
- ↑ Steenrod, NE (1943). "Homology with Local Coefficients". Annals of Mathematics . 44 (4): 610– 627. doi : 10.2307/1969099 . JSTOR 1969099 .
- ↑ Dieudonné, Jean (1989). ประวัติศาสตร์ของโทโพโลยีเชิงพีชคณิตและเชิงอนุพันธ์ 1900–1960 . Birkhäuser. หน้า123–141 . ISBN 978-0-8176-3388-2.
- ↑คาร์ตัน, อองรี; แซร์, ฌอง-ปิแอร์ (1953) "Un théorème de finitude ที่เกี่ยวข้องกับ les variétés analytiques กระชับ " Comptes Rendus Hebdomadares des Séances de l'Académie des Sciences แห่งปารีส237 : 128– 130. Zbl 0050.17701 .
- ↑ แซร์, ฌอง-ปิแอร์ (1955) "Faisceaux algébriques cohérents" (PDF ) พงศาวดารของคณิตศาสตร์ . 61 (2): 197– 278. จสตอร์1969915 . คุณ0068874 .
- ↑ Zariski, Oscar (1956). "รายงานทางวิทยาศาสตร์เกี่ยวกับสถาบันภาคฤดูร้อนครั้งที่สอง ตัวแปรเชิงซ้อนหลายตัว ตอนที่ 3 ทฤษฎีชีฟพีชคณิต"วารสารของสมาคมคณิตศาสตร์อเมริกัน 62 ( 2): 117– 141. doi : 10.1090/S0002-9904-1956-10018-9 . ISSN 0002-9904 .
- ↑ โกรเธนดิเอค, อเล็กซานเดอร์ (1957) "Sur quelques point d'algèbre homologique" . วารสารคณิตศาสตร์โทโฮกุ ชุดที่สอง. 9 (2): 119– 221. ดอย : 10.2748 / tmj/1178244839 ISSN 0040-8735 . คุณ0102537 .