方程式の本数がぴったり足りる……完全交叉環
正則局所環を正則列で割ってできる環が、完全交叉環です[1]。
方程式の本数 が、落ちた次元とちょうど一致する。 本切るごとに ずつ落ち、余分な落ち方をしません。
正則局所環のすぐ隣にあるクラスで、特異点を持っていても扱いやすさが残る。
正則列
が 正則列であるとは、 が の上で零因子でなく、 が の上で零因子でないことをいいます[3]。
割ったあとが にならないことも要求する[3]。全部消えてしまう列を数えないための条件です。
順番が効く場面があります[3]。 で は正則列ですが、並べかえた は正則列になりません。
ネーター局所環なら順番を気にせずに済む[3]。正則列の並べかえは、また正則列になる。
正則列の長さは、割るたびに次元が ずつ落ちることに対応します。 本で割れば になる。
本数が余次元と一致する、という条件はここから来ています。
方程式の本数と余次元
幾何の言葉に直すと分かりやすくなる。余次元 の図形が、ちょうど 本の方程式で定義されるとき、その図形は完全交叉です[2]。
本数が足りることは超曲面の重なりで保証される。問題は、余分な成分を出さずにぴったり切れるかどうか。
上の行では余次元 に対して方程式が 本で足ります。下の行は余次元 なのに 本要る。
この 本の差が、完全交叉かどうかの差になる。
ねじれ 3 次曲線
はみ出す側の代表例が、 の中のねじれ 次曲線です[2]。次元 、余次元 の滑らかな曲線になる。
それでも定義イデアルは 本では生成できません[2]。 本の 次形式が要る。
局所的には 本で足ります[2]。どのアフィン切片でも 本の式で書けるので、局所完全交叉ではある。
次数を数えると外れる理由が見えます。 で次数 と次数 の曲面を交わらせると、出てくる曲線の次数は になる。
ねじれ 次曲線の次数は なので、、つまり しかありません。 は平面ですが、この曲線は平面に載らない。
大域と局所で答えが分かれるところが要点です。集合として正しく切れることと、イデアルまで一致することも別問題になる[2]。
完備化を使った定義
環論の側では、完備化を通した定義が標準です[1]。ネーター局所環 の完備化 が、正則局所環を正則列で割った形に書けるとき、 を完全交叉と呼ぶ。
完備化を挟む理由は、正則局所環への埋め込みがいつでもあるとは限らないためです。完備な場合には表示が確保される。
内在的な言いかえもあります[1]。埋め込み次元が、次元と第一偏差の和に一致することと同値になる。
は関係式の最小本数を測る量です。関係式が余分に要るかどうかが、そのまま判定になる。
例: 超曲面
正則局所環を 本の元で割ると、いつでも完全交叉になる。長さ の正則列だからです。
がその例です[1]。次元は 、正則ではありませんが、完全交叉ではあります。
も同じ形。 は の零因子ではないので、正則列として使える。
超曲面はすべてこの型に入ります。方程式が 本なので、本数と余次元が自動でそろう。
例: 2 本で切る
をとり、、 と置きます。
は整域なので は零因子ではありません。 は既約なので、割った先 もまた整域になる。
そこで も零因子になりません。 本とも条件を満たすので、これは正則列です。
したがって は完全交叉環になる。次元は で、方程式の本数と落ちた分がそろっています。
整域とは限らない
正則局所環はつねに整域でした。完全交叉環では、その性質が落ちる。
には なのに という冪零元があります。被約ですらない。
割る元を正則列にとっても、割った先の整域性までは保証されません。保証されるのは、深さと次元のそろい方のほうです。
4 つのクラスの入れ子
どの包含も真です[1,4]。外側へ行くほど条件がゆるみ、扱える環が増える。
いちばん外まで広げると、普遍連鎖的な環まで届きます[1,4]。
境目にある環
包含が真であることは、境目の例で確かめられる。
は完全交叉ですが正則ではありません[1]。 つ目の境目にいます。
はゴレンシュタインですが完全交叉ではありません[1,4]。生成元 本に対して関係式が 本要るためです[4]。
はコーエン・マコーレーですがゴレンシュタインではありません[4]。ソクルが と の張る 次元になり、 次元という条件を満たしません[4]。
深さと次元がそろう
コーエン・マコーレー環とは、深さがクルル次元に一致するネーター環のことです[5]。深さは、最長の正則列の長さで測る[5]。
深さはつねに次元以下です[5]。等号が成り立つ場合を切り出した条件が、コーエン・マコーレー性です。
完全交叉環はこの条件を満たす[5]。正則局所環では深さと次元が一致し、正則列で割るとどちらも同じだけ落ちるためです。
ゴレンシュタイン環は、自分自身の上での単射次元が有限な局所環です[4]。次元 なら、 が 次元であることと同値になる[4]。
局所化で保たれる
完全交叉環を素イデアルで局所化しても、完全交叉のままです[6]。
証明は完備化の忠実平坦性で完備な場合に帰着し、そこで表示 を局所化する[6]。正則列は局所化しても正則列のまま残ります。
局所化で崩れないので、すべての局所環が完全交叉である環を考えられるようになる。
幾何での使い道
余次元と方程式の本数がそろっている図形は、次数や種数の計算が素直に進みます。コシュル複体が分解を与えるためです。
コーエン・マコーレー性も自動で付いてくる。次元の落ち方が予測どおりなので、切断や射影の議論が読みやすい。
完全交叉でない図形では、余分な生成元が計算に効いてきます。ねじれ 次曲線のように、見た目が滑らかでも代数の側で手間が増えることがある。










