수학에서 K이론은 대략적으로 말하면 위상 공간 또는 스킴에 대한 선형 다발에 의해 생성된 에 대한 연구이다. 대수적 위상수학에서는 위상 K이론으로 알려진 코호몰로지 이론이다. 대수학대수 기하학에서는 대수적 K-이론이라고 한다. 또한 작용소 대수 분야의 기본 도구이다. 큰 행렬의 특정 종류의 불변량에 대한 연구로 볼 수 있다.

K이론은 위상 공간 또는 스킴에서 관련 환으로 사상하는 K함자 계열의 구성을 포함한다. 이 환는 원래 공간이나 스킴의 구조의 일부 측면을 반영한다. 대수적 위상수학에서 에 대한 함자와 마찬가지로 이 함자 사상의 이유는 원래 공간이나 스킴보다 사상된 환에서 일부 위상 성질을 계산하는 것이 더 쉽기 때문이다. K-이론 접근법에서 얻은 결과의 예로는 그로텐디크–리만–로흐 정리, 보트 주기성, 아티야-싱어 지표 정리 및 애덤스 연산이 있다.

고에너지 물리학에서 K-이론과 특히 뒤틀린 K-이론은 유형 II 끈 이론 에 등장하여 D-브레인, 라몬드-라몬드 장 강도일반화 복소 다양체의 특정 스피너를 분류한다고 추측되었다. 응집 물질 물리학 에서 K-이론은 위상 절연체, 초전도체 및 안정적인 페르미 표면을 분류하는 데 사용되었다. 자세한 내용은 물리학에서 K-이론 참조.

그로텐디크 완비화 편집

아벨 모노이드의 그로텐디크 완비화는 K이론을 정의하는 데 필수적인 과정이다. K이론의 모든 정의가 적절한 범주에서 아벨 모노이드를 구성하고 이 보편적인 구성을 통해 이를 아벨 군으로 바꾸는 것으로 시작하기 때문이다. 주어진 아벨 모노이드  에 대해   가 존재하는 경우,   에서 정의된 관계

 

라 하자. 그렇게 그런 다음 집합   구조  를 가지고 있다. 여기서,

 

이 군의 동치류는 아벨 모노이드 원소의 형식적 차(差)로 생각해야 한다. 이 군  은 또한  로 주어진 모노이드 준동형사상  과 관련이 있다. 이는 보편 성질을 가지고 있다.

이 군을 더 잘 이해하려면 아벨 모노이드  의 몇 가지 동치류를 고려하면 된다. 여기서  의 항등원을  으로 적어서  의 항등원이도록 한다. 첫 번째로,  으로 설정할 수 있고 동치 관계에서 방정식을 적용하여  를 얻을 수 있기 때문에  ,  이다. 이것은

 

를 의미한다. 따라서  의 각 원소에 대한 덧셈 역원을 가지고 있다. 이것은 동치류  를 형식적 차  로 생각해야 한다는 힌트를 제공 한다. 또 다른 유용한 관찰은 스케일링에서 동치류의 불변성이다.

   

그로텐디크 완비화는 함자  로 볼 수 있다. 해당 망각 함자  에 인접하게 남겨지는 성질이 있다. 즉, 아벨 모노이드  에서 아벨 군  의 기저 아벨 모노이드로 가는 사상  가 주어졌을 때, 유일한 아벨 군 사상  이 존재한다.

자연수의 예 편집

살펴볼 예가 되는 예는  의 그로텐디크 완비화이다.  을 볼 수 있다. 모든 쌍  에 대해 스케일링에서 불변성을 사용하여 극소 대표원  을 찾을 수 있다. 예를 들어 스케일링 불변성에서 다음을 확인할 수 있다.

 

일반적으로  이다. 그러면,

  형식인 것   또는  

이것은  를 양의 정수로  를 음의 정수로 생각해야 함을 보여준다.

정의 편집

K이론에는 여러 가지 기본 정의가 있다. 두 가지는 위상수학에서, 두 가지는 대수 기하학에서 나온다.

콤팩트 하우스도르프 공간에 대한 그로텐디크 군 편집

주어진 콤팩트 하우스도르프 공간  에 대해   위의 유한 차원 선형 다발의 동치류 집합  을 고려하자. 선형 다발  의 동형사상 동치류  를 보자. 선형 다발의 동치류에 대해 직합이 잘 정의 되므로 동치류에 다음과 같이 연산을 작성할 수 있다.

 

 는 자명한 선형 다발  에 의해 단위가 주어지는 아벨 모노이드이다. 그런 다음 그로텐디크 완비화을 적용하여 이 아벨 모노이드에서 아벨 군 을 얻을 수 있다. 이를  의 K-이론이라하고  로 적는다.

세르-스완 정리와 어떤 대수를 사용하여 연속 복소 함수 환  에 대한 선형 다발의 사영 가군 설명을 얻을 수 있다. 그런 다음 이들은 어떤 행렬환  에서 멱등 행렬로 식별될 수 있다. 멱등 행렬의 동치류를 정의하고 아벨 모노이드  를 형성할 수 있다. 이의 그로텐디크 완비화도  라고 한다. 위상 공간에 대한 그로텐디크 군을 계산하는 주요 기술 중 하나는 아티야–히르체부르흐 스펙트럼 열에서 가져오므로 아주 쉽게 접근할 수 있다. 이 스펙트럼 열를 이해하는 데 필요한 유일한 계산은 구  에 대해 군  을 계산하는 것이다. [1] 페이지 51-110

대수 기하학에서 선형 다발의 그로텐디크 군 편집

대수 기하학에서 선형 다발을 고려하여 유사한 구성이 있다. 뇌터 스킴  에 대해,   위의 대수적 선형 다발의 모든 동치류 집합  가 있다. 그런 다음 이전과 같이 직합  이 선형 다발의 동형사상 동치류는 잘 정의되어 있으며, 아벨 모노이드  를 제공한다. 그런 다음 아벨 모노이드에 그로텐디크 구성을 적용하여 그로텐디크 군  이 정의된다.

대수기하학에서 연접층의 그로텐디크 군 편집

대수기하학에서는 동일한 구성을 매끄러운 스킴를 통해 대수 선형 다발에 적용할 수 있다. 그러나 모든 뇌터 스킴  에 대한 대안적 구성이 있다. 연접층  의 동치류를 보면, 짧은 완전열

 

이 있는 경우 관계  에 의해 수정할 수 있다. 이것은 그로텐디크 군  을 제공한다. 만약에  가 매끄러우면 이는  과 동형이다. 군  에는 환 구조도 있기 때문에 특별하다. 그것을 다음과 같이 정의한다.

 

그로텐디크–리만–로흐 정리를 사용하면

 

는 환 동형사상이다. 따라서 교차 이론에 대해  를 사용할 수 있다. [2]

초기 역사 편집

주제는 그의 그로텐디크-리만-로흐 정리를 공식화하기 위해 그것을 사용한 알렉산더 그로텐디크 (1957)에서 시작한다고 말할 수 있다. "유(類)"를 의미하는 독일어 Klasse에서 이름을 따왔다. [3] 그로텐디크은 대수적 다형체  에서 연접층으로 작업해야 했다. 층와 직접 작업하는 대신, 그는 층의 동치류를 군의 생성원으로 사용하여 군을 정의했으며, 두 층의 확장을 그들의 합으로 식별하는 관계에 따라 달라졌다. 결과 군은 국소 자유 층만 사용되는 경우  로, 모두 연접층인 경우  로 불린다. 이 두 구성 중 하나를 그로텐디크 군이라고 한다.  코호몰로지적 행동을 하고  호몰로지적 행동을 한다.

 매끄러운 다형체인 경우 두 군은 동일하다. 그것이 매끄러운 아핀 다형체이라면, 국소적으로 자유 층의 모든 확장이 분할되므로 군은 대체적 정의를 갖는다.

위상수학에서는 선형 다발에 동일한 구성을 적용하여 1959년에 마이클 아티야프리드리히 히르체부르흐위상 공간  에 대해  를 정의하고 보트 주기성 정리를 사용하여 이를 놀라운 코호몰로지 이론의 기초로 삼았다. 그것은 아티야-싱어 지표 정리 (1962년경)의 두 번째 증명에서 중요한 역할을 했다. 게다가, 이 접근법은 C*-대수에 대한 비가환 K-이론으로 이어졌다.

이미 1955년에 장피에르 세르사영 가군이 있는 선형 다발의 유추를 사용하여 다항식 환 위에 유한하게 생성된 모든 사영 가군이 자유 가군이라는 세르 추측을 공식화했다. 이 주장은 맞지만 20년이 지나도록 해결되지 않았다. (스완 정리는 이 비유의 또 다른 측면이다. )

발전 편집

대수적 K이론의 다른 역사적 기원은 나중에 화이트헤드 비틀림으로 알려지게 된 화이트헤드와 다른 사람들의 작업이다.

고차 K이론 함자에 대한 다양한 부분적 정의가 있었던 기간이 뒤따랐다. 마지막으로 1969년과 1972년에 호모토피 이론을 사용하여 대니얼 퀼런이 두 가지 유용하고 동등한 정의를 제공했다. pseudo-isotopies 연구와 관련된 공간의 대수적 K이론을 연구하기 위해 프리드헬름 발트하우젠이 변형을 제공했다. 더 높은 K이론에 대한 많은 현대 연구는 대수 기하학 및 동기 코호몰로지 연구와 관련이 있다.

보조 이차 형식을 포함하는 해당 구성은 일반 이름 L-이론을 받았다. 그것은 수술 이론의 주요 도구이다.

끈 이론에서 라몬드-라몬드 장 강도와 안정적인 D-막의 전하의 K-이론 분류는 1997년에 처음 제안되었다 [4]

예 및 성질 편집

체의 K0 편집

그로텐디크 군의 가장 쉬운 예는 체  에 대한 점  의 그로텐디크 군이다. 이 공간 위의 선형 다발은 유한 차원 선형 공간이며, 이는 연접층 범주의 자유 대상이므로 사영이므로 동치류의 모노이드는  과 같고 선형 공간의 차원에 해당한다. 이 그로텐디크 군이  이라는 것을 보이는 것은 쉬운 연습이다.

체에 대한 아틴 대수의 K 0 편집

뇌터 스킴  의 그로텐디크 군의 중요한 성질 중 하나는 그것은 축소 하에서 불변이라는 것이다. 즉,  . [5] 따라서 아틴  -대수의 그로텐디크 군은  들의 직합이다. 이때  는 스펙트럼의 연결성분 당 하나씩이다. 예를 들어,

 

사영 공간의 K0 편집

그로텐디크 군의 가장 일반적으로 사용되는 계산 중 하나는 체 위의 사영 공간  에 대한 계산이다. 이것은 사영의 교차수 때문이다.   포함하여 계산할 수 있다.   푸시 풀 공식을 사용하여   . 이렇게 하면  의 원소를 사용하여 구체적인 계산을 수행할 수 있다. 왜냐하면

 
이므로 구조를 명시적으로 알 필요 없기 때문이다[6].  의 그로텐디크 군을 결정하는 한 가지 기법은 다음과 같은 계층화에서 비롯된다.
 
아핀 공간에 대한 연접층의 그로텐디크 군은  와 동형이기 때문에  의 교집합은 일반적으로  에 대해
 

사영 다발의 K0 편집

그로텐디크 군에 대한 또 다른 중요한 공식은 사영 다발 공식이다. [7] 주어진 랭크   선형 다발   뇌터 스킴  을 통해, 사영 다발의 그로텐디크 군  는 기저가 인 랭크   자유  -가군이다. 이 공식을 사용하면  의 그로텐디크 군을 계산할 수 있다. 이렇게 하면   또는 히르체부르흐 곡면을 계산할 수 있다. 또한 이것이 체   위의 사영 다발임을 관찰함으로써 그로텐디크 군  을 계산하는 데 사용할 수 있다.

특이 공간의 K0와 분리된 몫 특이점이 있는 공간 편집

  의 차이를 계산하는데서 오는 사소한 특이점을 가진 공간의 그로텐디크 군을 계산하는 최근 기법 중 하나는, 이는 모든 선형 다발이 연접층으로 동등하게 설명될 수 있다는 사실에서 비롯된다. 이것은 유도된 비가환 대수 기하학 에서 Singularity 범주  의 그로텐디크 군을 사용하여 수행된다.[8] [9]. 다음으로 시작하는 긴 완전열을 제공한다.

 
여기서 고차 항은 고차 K-이론에서 나온다. 매끄러운 영점  들 위의 선형 다발  로 제공된 특이한  의 선형 다발에 유의하자. 이것은 일반적으로 분리된 몫 특이점을 가지기 때문에 가중 사영 공간에서 그로텐디크 군을 계산하는 것을 가능하게 한다. 특히 이러한 특이점에 등방 군  들이 있는 경우, 사상
 
는 단사이고 여핵은   에 의해 소멸된다.[9] 3페이지

매끄러운 사영 곡선의 K 0 편집

매끄러운 사영 곡선  에 대해,  피카르 군의 그로텐디크 군은

 
이는 대수적 K-이론의 브라운-게르스텐-퀼런 스펙트럼 열[10] 72쪽에서 유래한다. 체에 대한 유한 유형의 정규 스킴의 경우, 여차원  인 부분 스킴  들의 집합을 의미하는 여차원  인 점들의 집합  에 대해 수렴 스펙트럼 열이 있다.
 
여기서  는 부분 스킴의 대수적 함수체이다. 이 스펙트럼 열은 성질 [10] pg 80
 
을 가진다.  의 저우 환의 경우, 본질적으로  의 계산을 제공한다. 왜냐하면  가 여차원  인 점을 갖지 않기 때문에, 스펙트럼 열의 유일한 중요하지 않은 부분은  이다. 따라서
 
그런 다음 coniveau 여과를 사용하여  을 완전열
 
을 제공하므로 원하는 명시적 직합으로 결정할 수 있다. 여기서 왼쪽 항은  과 동형이다. 오른쪽 항은  과 동형이다.  이므로, 동형사상을 제공하는 분리 위의 아벨 군의 열를 가진다. 만약    위의 종수  의 매끄러운 사영 곡선이면,
 
또한, 고립된 특이점에 대해 유도된 특이점 범주를 사용하는 위의 기술은 고립된 코언-매콜리 특이점으로 확장되어 모든 특이 대수 곡선의 그로텐디크 군을 계산하는 기술을 제공한다. 축소는 일반적으로 매끄러운 곡선을 제공하고 모든 특이점은 코언-매콜리이기 때문이다.

응용 편집

가상 다발 편집

그로텐디크 군의 유용한 응용 중 하나는 가상 선형 다발을 정의하는 것이다. 예를 들어 매끄러운 공간을 삽입한 경우   짧은 완전열이 있다

 

여기서   에서  의 여법 다발이다. 특이 공간  이 있다면 매끄러운 공간  에 묻힌 가상 여법 다발을 다음과 같이 정의한다.

 

가상 다발의 또 다른 유용한 적용은 공간 교차점의 가상 접다발의 정의이다.  를 매끄러운 사영 다형체의 사영 부분 다형체이라 하자. 그런 다음 교집합  의 가상 접다발을 정의할 수 있다.

 

콘세비치는 그의 논문 중 하나에서 이 구성을 사용한다. [11]

천 특성 편집

천 특성류는 공간의 위상 K-이론에서 유리 코호몰로지(의 완비)로 가는 환의 동형사상을 구성하는 데 사용할 수 있다. 선다발  의 경우 천 특성 ch는 다음과 같이 정의된다.

 

더 일반적으로, 만약   첫 번째 천 특성류  가 있는 선다발의 직합이다. 천 특성은 가법적으로 정의된다.

 

천 특성은 텐서 곱의 천 특성류 계산을 용이하게 하기 때문에 부분적으로 유용하다. 천 특성는 히르체부르흐-리만-로흐 정리에서 사용된다.

등변 K-이론 편집

등변 대수적 K-이론은 범주와 관련된 대수적 K-이론 이다.   대수적 스킴에서 등변 연접층   선형 대수 군  의 작용으로, 퀼런의 Q-구성을 통해; 따라서 정의에 따라

 

특히,   그로텐디크 군이다. 이 이론은 1980년대에 토마슨에 의해 개발되었다.[12] 구체적으로 그는 국소화 정리와 같은 기본 정리의 등변적으로 유사한 명제를 증명했다.

같이보기 편집

각주 편집

  1. Park, Efton. (2008). 《Complex topological K-theory》. Cambridge: Cambridge University Press. ISBN 978-0-511-38869-9. OCLC 227161674. 
  2. Grothendieck. “SGA 6 - Formalisme des intersections sur les schema algebriques propres”. 
  3. Karoubi, 2006
  4. by Ruben Minasian (http://string.lpthe.jussieu.fr/members.pl?key=7), and Gregory Moore in K-theory and Ramond–Ramond Charge.
  5. “Grothendieck group for projective space over the dual numbers”. 《mathoverflow.net》. 2017년 4월 16일에 확인함. 
  6. “kt.k theory and homology - Grothendieck group for projective space over the dual numbers”. 《MathOverflow》. 2020년 10월 20일에 확인함. 
  7. Manin, Yuri I (1969년 1월 1일). “Lectures on the K-functor in algebraic geometry”. 《Russian Mathematical Surveys》 (영어) 24 (5): 1–89. Bibcode:1969RuMaS..24....1M. doi:10.1070/rm1969v024n05abeh001357. ISSN 0036-0279. 
  8. “ag.algebraic geometry - Is the algebraic Grothendieck group of a weighted projective space finitely generated ?”. 《MathOverflow》. 2020년 10월 20일에 확인함. 
  9. Pavic, Nebojsa; Shinder, Evgeny (2021). “K-theory and the singularity category of quotient singularities”. 《Annals of K-Theory》 6 (3): 381–424. arXiv:1809.10919. doi:10.2140/akt.2021.6.381.  인용 오류: 잘못된 <ref> 태그; ":0"이 다른 콘텐츠로 여러 번 정의되었습니다
  10. Srinivas, V. (1991). 《Algebraic K-theory》. Boston: Birkhäuser. ISBN 978-1-4899-6735-0. OCLC 624583210.  인용 오류: 잘못된 <ref> 태그; ":1"이 다른 콘텐츠로 여러 번 정의되었습니다
  11. , Birkhäuser Boston [Maxim Kontsevich Maxim Kontsevich] |url= 값 확인 필요 (도움말)  |제목=이(가) 없거나 비었음 (도움말)
  12. Charles A. Weibel, Robert W. Thomason (1952–1995).

참조 편집

외부 환크 편집

틀:Topology [[분류:K이론]] [[분류:번역이 검토되지 않은 문서]]