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#22 Re: Sheaf and Functor demystified
发表于 : 2024年 11月 4日 17:07
由 FoxMe
代数几何里的有些术语的单词很简单,除了上面几个,还有functor, place, spectrum等等。
而代数里的单词往往很复杂,比如cohomology, homomorphism等等。
不知道是什么原因?
FoxMe 写了: 2024年 11月 1日 18:32
sheaf是解析函数的解析延拓概念的推广,它只能局部定义。代数几何的问题是概念太多。这里有几个概念:
sheaf, 束。把一些麦秆捆起来得到一束。
stalk, 秆。一束麦子的其中一根秆,很形象。
germ, 胚。胚芽发育成麦秆?两个函数局部相同,叫作同胚?
还有纤维从finer bundle,这里bundle也是捆,不知道和sheaf有关吗?
#23 Re: Sheaf and Functor demystified
发表于 : 2024年 11月 4日 17:13
由 TheMatrix
FoxMe 写了: 2024年 11月 1日 18:32
sheaf是解析函数的解析延拓概念的推广,它只能局部定义。代数几何的问题是概念太多。这里有几个概念:
sheaf, 束。把一些麦秆捆起来得到一束。
stalk, 秆。一束麦子的其中一根秆,很形象。
germ, 胚。胚芽发育成麦秆?两个函数局部相同,叫作同胚?
还有纤维从finer bundle,这里bundle也是捆,不知道和sheaf有关吗?
sheaf是“束”,一束麦秆的束,我觉得不怎么形象。我把它想象成草席的“席”。
#24 Re: Sheaf and Functor demystified
发表于 : 2024年 11月 5日 17:11
由 FoxMe
把Sheaf看成functor有啥好处?
代数几何中,sheaf似乎是用来研究variety的,基本上是代数簇上的性质好的函数的集合,它们可能形成环,也可能是模。好像没看出有啥把Sheaf看成functor的必要。
TheMatrix 写了: 2024年 10月 30日 13:41
Sheaf就是functor。Sheaf是 contravariant functor on a topological space。一个空间X的拓扑可以看作是一个category T:object是开集,morphism是开集之间的inclusion关系。
Sheaf是T上的functor。但是它没说这个functor的target是哪。Target可以是module of functions,这是一个category。也就是每一个开集上的全部function,这是一个module。这种情况可以说sheaf of module,或者sheaf of function。Target还可以是group。还可以是ring。可以说Sheaf of group, sheaf of ring。
为什么要有sheaf这个概念呢?我觉得是为了研究每个点local的性质:一个点“附近”有多少种函数。所以就有了stalk的概念:一个点 x ∈ X,找到一个sequence of open sets:x ∈ ... U
3 ⊆ U
2 ⊆ U
1 ⊆ U
0=X。每一个开集都对应一个module of functions,然后求极限,这跟函数的极限也很像,就得到 sheaf stalk at x。
Sheaf就是为了研究stalk,意思是说sheaf之间的关系是从stalk来定义的。比如两个sheaf S
1 --> S
2,它的injection定义为在所有stalk上为injection。
#25 Re: Sheaf and Functor demystified
发表于 : 2024年 11月 5日 17:16
由 FoxMe
此话怎讲?“席”和秆是什么关系?“席”和“层”意义相近。翻译成“层”是什么理由?
TheMatrix 写了: 2024年 11月 4日 17:13
sheaf是“束”,一束麦秆的束,我觉得不怎么形象。我把它想象成草席的“席”。
#26 Re: Sheaf and Functor demystified
发表于 : 2024年 11月 5日 20:16
由 TheMatrix
FoxMe 写了: 2024年 11月 5日 17:11
把Sheaf看成functor有啥好处?
代数几何中,sheaf似乎是用来研究variety的,基本上是代数簇上的性质好的函数的集合,它们可能形成环,也可能是模。好像没看出有啥把Sheaf看成functor的必要。
sheaf看成functor是一种扩展,因为sheaf是拓扑上的functor,而functor不一定都是拓扑上的functor。
etale cohomology,说是一种sheaf cohomology,但实际上是sheaf的一种扩展,广义sheaf,是一种functor。
不过我没有打通。只是在大的步骤上了解了。
#27 Re: Sheaf and Functor demystified
发表于 : 2024年 11月 5日 20:38
由 TheMatrix
FoxMe 写了: 2024年 11月 5日 17:16
此话怎讲?“席”和秆是什么关系?“席”和“层”意义相近。翻译成“层”是什么理由?
搜了一下sheaf的翻译,应该是“层”,不是“束”。我说的“席”和“层”可能比较接近。
这是我想象中的sheaf:

#28 Re: Sheaf and Functor demystified
发表于 : 2024年 11月 6日 13:46
由 FoxMe
“席”和“层”是什么意思?不懂。
我的理解是这样的:sheaf是一捆水稻(函数),它包括很多株水稻; stalk是一株水稻,但是你仔细看,一株水稻有好几棵;germ是一棵水稻,有好几片叶子,但只有一根茎(stalk),它们都是由一粒种子的胚胎(germ)发育出来的。
发明这些术语的人肯定是个农民
TheMatrix 写了: 2024年 11月 5日 20:38
搜了一下sheaf的翻译,应该是“层”,不是“束”。我说的“席”和“层”可能比较接近。
这是我想象中的sheaf:
#29 Re: Sheaf and Functor demystified
发表于 : 2024年 11月 6日 15:07
由 TheMatrix
FoxMe 写了: 2024年 11月 6日 13:46
“席”和“层”是什么意思?不懂。
我的理解是这样的:sheaf是一捆水稻(函数),它包括很多株水稻; stalk是一株水稻,但是你仔细看,一株水稻有好几棵;germ是一棵水稻,有好几片叶子,但只有一根茎(stalk),它们都是由一粒种子的胚胎(germ)发育出来的。
发明这些术语的人肯定是个农民
又查了一下germ,看来它相当于stalk。sheaf/stalk是比germ稍微新一点的名词。形象化理解我也说不清楚。
#30 Re: Sheaf and Functor demystified
发表于 : 2024年 11月 6日 17:11
由 FoxMe
Sheaf (of rings)的例子:
1. 代数簇上的sheaf of regular functions,这个稍好理解;
2. sheaf over Spec(A),这里Spec(A)是环A的spectrum,这个很难理解。
Spec(A) = {prime ideals}, 它可以构成拓扑空间。这里还没有打通,但它又是定义scheme的关键:spectrum -> sheaf -> scheme.
spectrum翻译成素谱,很糟糕。sheaf翻译成为层,scheme翻译为概型,狗屁不通。
#31 Re: Sheaf and Functor demystified
发表于 : 2024年 11月 6日 17:30
由 TheMatrix
FoxMe 写了: 2024年 11月 6日 17:11
Sheaf (of rings)的例子:
1. 代数簇上的sheaf of regular functions,这个稍好理解;
2. sheaf over Spec(A),这里Spec(A)是环A的spectrum,这个很难理解。
Spec(A) = {prime ideals}, 它可以构成拓扑空间。这里还没有打通,但它又是定义scheme的关键:spectrum -> sheaf -> scheme.
spectrum翻译成素谱,很糟糕。sheaf翻译成为层,scheme翻译为概型,狗屁不通。
Spec(A) = {prime ideals} 这个集合上可以定义拓扑,也就是可以定义开集或者闭集。这个不难理解吧。这个怎么定义来的?
spectrum就翻译成“谱”,光谱的谱,应该是形象的,但是我也没有仔细想。
prime ideal能够成为拓扑空间,这还是挺神奇的。
我感觉这些概念本来是一种收纳,把事情tidy up的一种容器。但是收纳到这么优美,还有自己的结构,还能有发展的空间,这不容易。
我也没打通,还只是在抽象的层面理解。
#32 Re: Sheaf and Functor demystified
发表于 : 2024年 11月 7日 04:59
由 forecasting
你们讨论一下sheaf在算术几何/数论里,微分几何/拓扑里的简单应用实例,就会很快弄明白啥是sheaf吧。本来这个概念就是从代数几何里来的,与其猜测是啥意思,不如直接看其简单应用。多少句说明,也不如一个简单实例。
可考虑实现如下思路
转:以下代数方程:
𝑦^2=𝑥^3+𝑎𝑥+𝑏, 其中 𝑎 和𝑏 是整数,并且曲线光滑无奇点。这个方程定义了一个椭圆曲线,则不仅可以在复数域上考虑它,还可以在不同的数域(如有理数域或有限域)上考虑它。
通过在整数环 𝑍上构造的椭圆曲线概形,能够在不同模数下系统地研究方程的性质。这种概形方法能够将代数几何的方法应用于数论问题中,如研究整除性、同余问题、有理点的计数等,从而帮助分析椭圆曲线在不同数域上的行为。这种方法不仅应用于椭圆曲线,也适用于其他更复杂的代数方程,因此概形理论是算术几何的一个基本工具
#33 Re: Sheaf and Functor demystified
发表于 : 2024年 11月 7日 08:50
由 forecasting
#34 Re: Sheaf and Functor demystified
发表于 : 2024年 11月 7日 15:34
由 TheMatrix
你说的这些我感觉自己都“懂”。但是“懂”和懂还不一样。你能不能就这个例子,说一说概型(scheme)和sheaf在这里的用途?
forecasting 写了: 2024年 11月 7日 04:59
𝑦^2=𝑥^3+𝑎𝑥+𝑏, 其中 𝑎 和𝑏 是整数。
通过在整数环 𝑍上构造的椭圆曲线概形,能够在不同模数下系统地研究方程的性质。
#35 Re: Sheaf and Functor demystified
发表于 : 2024年 11月 7日 17:30
由 FoxMe
Spec(R)的闭集为有限个prime ideal的集合,反之为开集,其拓扑空间为Zariski拓扑。
Sheaf在开集上定义为R_f, 这里f属于R对应于开集D_f。R_f说是环R的局部化,我没见过。
Stalk就比较好理解了:在素理想p的stalk就是局部环R_p, 这个我知道。但是和代数簇上的函数已经差十万八千里了。
TheMatrix 写了: 2024年 11月 6日 17:30
Spec(A) = {prime ideals} 这个集合上可以定义拓扑,也就是可以定义开集或者闭集。这个不难理解吧。这个怎么定义来的?
spectrum就翻译成“谱”,光谱的谱,应该是形象的,但是我也没有仔细想。
prime ideal能够成为拓扑空间,这还是挺神奇的。
我感觉这些概念本来是一种收纳,把事情tidy up的一种容器。但是收纳到这么优美,还有自己的结构,还能有发展的空间,这不容易。
我也没打通,还只是在抽象的层面理解。
#36 Re: Sheaf and Functor demystified
发表于 : 2024年 11月 7日 21:11
由 TheMatrix
FoxMe 写了: 2024年 11月 7日 17:30
Spec(R)的闭集为有限个prime ideal的集合,反之为开集,其拓扑空间为Zariski拓扑。
Sheaf在开集上定义为R_f, 这里f属于R对应于开集D_f。R_f说是环R的局部化,我没见过。
Stalk就比较好理解了:在素理想p的stalk就是局部环R_p, 这个我知道。但是和代数簇上的函数已经差十万八千里了。
Spec(R)我查了一下,是对所有ideal I,取闭集 V(I) = {p | I ⊆ p}。
这个还不能说是有限个prime ideal的集合。只有在一维的情况下,才是有限个prime ideal的集合。
闭集 V(I)的取法,是从k
n空间中,I 对应的variety V(I)中来的。
#37 Re: Sheaf and Functor demystified
发表于 : 2024年 11月 7日 21:27
由 forecasting
TheMatrix 写了: 2024年 11月 7日 15:34
你说的这些我感觉自己都“懂”。但是“懂”和懂还不一样。你能不能就这个例子,说一说概型(scheme)和sheaf在这里的用途?
你一脚把问题踢给我,你知道我上这里来就是图个随心所欲,不愿意太细致克制或者太动脑子,岂不是为难人也么哥?
而且你们的讨论,成了我们的讨论。
还是随心所欲地说两句:
第一步,找出整数环Z的素理想, 素理想就是素数了。即是其素谱Spec[Z],赋予其Zariski拓扑。问题有二,为啥用素理想做点构造点集,二,什么是Zariski拓扑。
Zariski拓扑:
https://en.wikipedia.org/wiki/Zariski_topology
https://math.uchicago.edu/~may/REU2019/ ... Michel.pdf
为啥选素理想做点?一起来思考。
第二步,构造交换环层(sheaf of commutative ring),在此Zariski拓扑空间上给出拓扑开集与环之间的映射或对应。综合第一步,即构造概形(scheme)
如何将交换对应于拓扑空间开集,或者反过来,将拓扑空间开集对应于交换环?就是如何将交换环和拓扑开集关联起来。什么交换环?目的是什么?
这里,概形是层,一种特殊的层。其特殊之处是,1,拓扑空间是Zariski拓扑,而且以素理想为元素构造,2,层为交换环。
然后,第三步,第四步........,结合上面那个小纲要,大家考虑下面做什么?
此乃拍砖,请以玉石接之。

#38 Re: Sheaf and Functor demystified
发表于 : 2024年 11月 7日 21:48
由 TheMatrix
forecasting 写了: 2024年 11月 7日 21:27
你一脚把问题踢给我,你知道我上这里来就是图个随心所欲,不愿意太细致克制或者太动脑子,岂不是为难人也么哥?
而且你们的讨论,成了我们的讨论。
还是随心所欲地说两句:
第一步,找出整数环Z的素理想, 素理想就是素数了。即是其素谱Spec[Z],赋予其Zariski拓扑。问题有二,为啥用素理想做点构造点集,二,什么是Zariski拓扑。
Zariski拓扑:
https://en.wikipedia.org/wiki/Zariski_topology
https://math.uchicago.edu/~may/REU2019/ ... Michel.pdf
为啥选素理想做点?一起来思考。
第二步,构造交换环层(sheaf of commutative ring),在此Zariski拓扑空间上给出拓扑开集与环之间的映射或对应。综合第一步,即构造概形(scheme)
如何将交换对应于拓扑空间开集,或者反过来,将拓扑空间开集对应于交换环?就是如何将交换环和拓扑开集关联起来。什么交换环?目的是什么?
这里,概形是层,一种特殊的层。其特殊之处是,1,拓扑空间是Zariski拓扑,而且以素理想为元素构造,2,层为交换环。
然后,第三步,第四步........,结合上面那个小纲要,大家考虑下面做什么?
不错。是要这么思考。其实任何学科,站在门前,只要开始认真思考,就已经站在学科的前沿了 - 两三步就不仅入门,而且是深入,应该已经有很多前沿暴露出来了。
整数环Z中,素理想等于素数。Spec(Z)是素理想做点,也就是以素数做点。。。
不对,应该是研究R=Z[X],或者R=Z[X,Y,...],的spectrum,Spec(R)。
#40 Re: Sheaf and Functor demystified
发表于 : 2024年 11月 8日 09:48
由 FoxMe
我对二维情况不熟。有例子说明在二维情况下会是无穷多个prime ideal的集合吗?
TheMatrix 写了: 2024年 11月 7日 21:11
Spec(R)我查了一下,是对所有ideal I,取闭集 V(I) = {p | I ⊆ p}。
这个还不能说是有限个prime ideal的集合。只有在一维的情况下,才是有限个prime ideal的集合。
闭集 V(I)的取法,是从k
n空间中,I 对应的variety V(I)中来的。
#41 Re: Sheaf and Functor demystified
发表于 : 2024年 11月 8日 10:41
由 TheMatrix
FoxMe 写了: 2024年 11月 8日 09:48
我对二维情况不熟。有例子说明在二维情况下会是无穷多个prime ideal的集合吗?
我也记得Zariski拓扑是finite complement。你这么说应该也可以。
二维的情况就是R=k[X,Y],二元变量,k是algebraic closed field。
这里的prime ideal对应的variety有两种,一种是k
2空间中的点,一种是代数曲线,比如y
2=x
3+x+2。这些在Zariski拓扑中都是闭集。
如果考虑Spec(R)的话,比如 f = x
3+x+2-y
2,I = Rf,由f产生的ideal,这是一个prime ideal,但不是maximal ideal。这个曲线上的点,对应maximal ideal,比如 ideal m
1= {x-1,y-2}。有无穷多个这样的maximal ideal。
那么有闭集 V(I) = {f,m
1,...}。
当然它们从variety来看,都包含在f产生的variety之内。所以直观上看,也可以说是finite prime ideal。
#42 Re: Sheaf and Functor demystified
发表于 : 2024年 11月 8日 12:05
由 forecasting
发现有一些概念稍微具体一点,那例子就太特殊了,不符合通例,没法多说。
Riemann的一个思想就是用函数的零点,奇点描述函数而不是用解析形式。
用这想法看多项式,就是零点集合,或者代数集,也就是理想对应于代数集。
用素理想构造Zariski拓扑,也就相当于用素理想对应的集合的补集(闭集的补集是开集)构造拓扑。这些开集一一对应于代表素理想的集合(一个开集对应于一个闭集,即闭集对应于其补集-开集,不考虑闭开集)。再往下说就觉得这地方不容易说得简单严密明白。
整数环Z的素理想有无数个,没问题,就是素数。