« Home

具體的 Sheaf 以及如何得到 ringed 與 locally ringed space 的定義 [UXEP]

Sheaf 的定義是

Definition. Sheaf [math-PPAW]

我們說一個 presheaf F:Open(X)opSetsF : \text{Open}(X)^{op} \to \text{Sets} 是 sheaf 是指:對所有 open sets UU in XX 與所有 UU 的 open covering (Ui)iI(U_i)_{i\in I},以下兩個條件成立

  1. Let s1,s2F(U)s_1, s_2 \in F(U) with s1Ui=s2Ui{s_1}_{\mid U_i} = {s_2}_{\mid U_i} for all ii. Then s1=s2s_1 = s_2.
  2. Given siF(Ui)s_i \in F(U_i) for all ii such that siUiUj=sjUiUj{s_i}_{\mid U_i \cap U_j} = {s_j}_{\mid U_i \cap U_j} for all i,ji,j. Then there exists an sF(U)s \in F(U) such that sUi=sis_{\mid U_i} = s_i (注意,根據條件一這個 ss 是唯一的)

對我個人比較有意義的案例是

Example. MM 上的可微分函數 C(M)C^\infty(M) [local-0]

假設 XX 是一個 CrC^r-manifold(0r0 \le r \le \infty),我們通常用 CXr(U)C^r_X(U) 表示集合

{f:URf is Cr-differentiable}\{ f : U \to \mathbb{R} \mid f \text{ is } C^r\text{-differentiable} \}

,而 UUXX 的一個開集。這時候 CXrC^r_X 是一個 sheaf of R\mathbb{R}-algebras on XX

  1. 這本身也是一個 Ring
  2. 在這個案例中,stalk 也就變成經典的 function germs(用重合定義的函數局部等價類)。

所以 ringed space 也就定義成了

Definition. Ringed space [math-9M06]

Ringed space 是一個 pair (X,OX)(X, \mathcal{O}_X)

  1. 一個 topological space XX
  2. 一個 sheaf of (commutative) rings OX\mathcal{O}_X

注意到如果 RR 是一個 commutative ring,那 RR-algebra AA 也能視為一個 ring (with unit),所以這確實是 manifold (M,Cr)(M, C^r) 的推廣。

如果進一步要求 OX\mathcal{O}_X 的每個 stalk 都是 local ring,那就得到了 locally ringed space:

Definition. Locally Ringed space [math-AYGI]

Locally ringed space 是 ringed space (X,OX)(X, \mathcal{O}_X) 加上條件:for all pXp \in X

OX,p\mathcal{O}_{X, p}

是一個 local ring(i.e. 有 maximal ideal