Формула следа Берендса - Википедия - Behrends trace formula

В алгебраическая геометрия, Формула следа Беренда является обобщением Формула следа Гротендика – Лефшеца к гладкий алгебраический стек над конечным полем, высказанная в 1993 г. ^[1] и доказано в 2003 году ^[2] к Кай Беренд. В отличие от классической, формула подсчитывает очки в "сложный путь "; он учитывает наличие нетривиальных автоморфизмов.

Желание формулы исходит из того факта, что она применима к стек модулей главных расслоений на кривой над конечным полем (в некоторых случаях косвенно через Стратификация сложнее – Нарасимхана, поскольку стек модулей не конечного типа.^[3][4]) См. стек модулей главных расслоений и ссылки в нем для точной формулировки в этом случае.

Пьер Делинь нашел пример^[5] который показывает, что формулу можно интерпретировать как своего рода Формула следа Сельберга.

Доказательство формулы в контексте шесть операций формализм, разработанный Ивом Ласло и Мартином Олссоном^[6] предоставлено Shenghao Sun.^[7]

Формулировка

По определению, если C - категория, в которой каждый объект имеет конечное число автоморфизмов, количество точек в ${ displaystyle C}$ обозначается

${ displaystyle # C = sum _ {p} {1 over # operatorname {Aut} (p)},}$

с суммой переходящих представителей п всех классов изоморфизма в C. (В общем, ряды могут расходиться.) Формула утверждает: для гладкого алгебраического стека Икс конечного типа над конечным полем ${ displaystyle mathbb {F} _ {q}}$ и «арифметика» Фробениуса ${ displaystyle phi ^ {- 1}: от X до X}$, т.е. инверсия обычного геометрического Фробениуса ${ displaystyle phi}$ в формуле Гротендика,^[8][9]

${ displaystyle #X ( mathbb {F} _ {q}) = q ^ { dim X} sum _ {i = 0} ^ { infty} (- 1) ^ {i} operatorname {tr } left ( phi ^ {- 1}; H ^ {i} (X, mathbb {Q} _ {l}) right).}$

Здесь очень важно, чтобы когомологии стека по отношению к гладкая топология (не etale).

Когда Икс является многообразием, гладкие когомологии такие же, как этальные, и через Двойственность Пуанкаре, это эквивалентно формуле следа Гротендика. (Но доказательство формулы следа Беренда опирается на формулу Гротендика, поэтому она не включает в себя формулу Гротендика.)

Простой пример

Учитывать ${ displaystyle B mathbb {G} _ {m} = [ operatorname {Spec} mathbb {F} _ {q} / mathbb {G} _ {m}]}$, то классифицирующий стек мультипликативной групповой схемы (т. е. ${ Displaystyle mathbb {G} _ {m} (R) = R ^ { times}}$). По определению, ${ Displaystyle B mathbb {G} _ {m} ( mathbb {F} _ {q})}$ это категория главный ${ displaystyle mathbb {G} _ {m}}$-бутует ${ displaystyle operatorname {Spec} mathbb {F} _ {q}}$, который имеет только один класс изоморфизма (так как все такие расслоения тривиальны по Теорема Лэнга ). Его группа автоморфизмов ${ displaystyle mathbb {G} _ {m}}$, что означает, что количество ${ displaystyle mathbb {F} _ {q}}$-изоморфизмы ${ displaystyle # mathbb {G} _ {m} ( mathbb {F} _ {q}) = # mathbb {F} _ {q} ^ { times} = q-1}$.

С другой стороны, мы можем вычислить л-адические когомологии ${ displaystyle B mathbb {G} _ {m}}$ напрямую. Заметим, что в топологической постановке имеем ${ Displaystyle B mathbb {C} ^ { times} cong mathbb {CP} ^ { infty}}$ (куда ${ Displaystyle B mathbb {C} ^ { times}}$ теперь обозначает обычное классифицирующее пространство топологической группы), кольцо рациональных когомологий которой является кольцом многочленов от одной образующей (Теорема Бореля ), но мы не будем использовать это напрямую. Если мы хотим остаться в мире алгебраической геометрии, мы можем вместо этого «приблизить» ${ displaystyle B mathbb {G} _ {m}}$ проективными пространствами все большей и большей размерности. Таким образом, мы рассматриваем карту ${ Displaystyle B mathbb {G} _ {m} to mathbb {P} ^ {N}}$ вызванный ${ displaystyle mathbb {G} _ {m}}$-бандл, соответствующий ${ displaystyle { mathcal {O}} (1).}$ Это отображение индуцирует изоморфизм когомологий в степенях до 2N. Таким образом, четные (соответственно нечетные) числа Бетти ${ displaystyle B mathbb {G} _ {m}}$ равны 1 (соответственно 0), а л-адическое представление Галуа на (2n)-й группой когомологий является п-я степень кругового характера. Вторая часть является следствием того, что когомологии ${ Displaystyle mathbb {P} ^ {N}}$ порождается классами алгебраических циклов. Это показывает, что

${ displaystyle sum _ {я geq 0} (- 1) ^ {i} operatorname {tr} left ( phi ^ {- 1}; H ^ {i} (B mathbb {G} _ { m}, mathbb {Q} _ {l}) right) = 1 + { frac {1} {q}} + { frac {1} {q ^ {2}}} + cdots = { гидроразрыв {q} {q-1}}.}$

Обратите внимание, что

${ displaystyle dim B mathbb {G} _ {m} = dim operatorname {Spec} mathbb {F} _ {q} - dim mathbb {G} _ {m} = - 1.}$

Умножение на ${ displaystyle q ^ {- 1}}$, получаем предсказанное равенство.

Примечания

Рекомендации

• Шенхао, Солнце (2011). «L-серия стеков Артина над конечными полями». Алгебра и теория чисел. 6: 47–122. arXiv:1008.3689. Дои:10.2140 / ant.2012.6.47.