代数曲线
在代数几何中,一条代数曲线是一维的代数簇。最典型的例子是射影平面上由一个齐次多项式
定义的零点。
仿射曲线
定义在域上的仿射代数曲线可以看作是
中由若干个
-元多项式
定义的公共零点,使得其维数为一。
利用结式,我们可以将变数消至两个,并化约到与之双有理等价的平面代数曲线,其中
,因此在探讨曲线的双有理几何时仅须考虑平面曲线。
射影曲线
射影空间中的曲线可视作仿射曲线的紧化,它们带有更好的几何性质。在以上考虑的方程(
)中,我们作代换:
遂得到个齐次多项式,它们在射影空间
中定义一条曲线,此射影曲线与开集
的交集同构于原曲线。射影曲线的例子包括
中的费马曲线
,其上的有理点对应到费马方程
的互素整数解。
代数函数域
代数曲线之研究可化约为不可约代数曲线之研究,后者的范畴在双有理等价之意义下等价于代数函数域范畴。域上的函数域
是超越次数为一的有限型域扩张,换言之:存在元素
使得
在
上超越,而且
是有限扩张。
以复数域为例,我们可以定义复系数有理函数域
。变元
对代数关系
生成的域
是一个椭圆函数域,代数曲线
给出它的一个几何模型。
若基域非代数封闭域,则函数域无法只由多项式的零点描述,因为此时存在无点的曲线。例如可取实数域
并考虑其上的代数曲线
,此方程定义了一个
的有限扩张,因而定义了一个函数域,然而
代数封闭域上的代数曲线可以用代数簇完整地描述,对于一般的基域或者环上的曲线论,概形论能提供较合适的框架。
复代数曲线与黎曼曲面
复射影曲线可以嵌入维复射影空间
。复射影曲线在拓扑上为二维的对象,当曲线光滑时,它是个紧黎曼曲面,即一维的紧复流形,因而是可定向的二维紧流形。这时该曲面的拓扑亏格(直观说就是曲面有几个洞或把手)等同于曲线上由代数几何学定义的亏格。视这类曲线为黎曼曲面,则可以采复分析手法加以研究。另一方面,黎曼则证明了任何紧黎曼曲面都同构于一条复射影曲线。
于是我们有三个相互等价的范畴:复数域上的不可约平滑射影曲线、紧黎曼曲面与上的函数域。因此一维复分析(包括位势论)、代数几何与域论的方法此时能相互为用,这是高等数学里很常见的现象。
奇点
判断方式
曲线在一点的平滑性可以用雅可比矩阵判断。以下考虑嵌于
中的曲线:设该曲线由
个
个变元的齐次多项式
定义,若其雅可比矩阵
在区线上一点
满秩,则称它
点光滑;反之则称为奇点。在一点的平滑性与多项式
的选取无关,也与曲线的嵌入方式无关。