diff --git a/sose2022/galois/handout.pdf b/sose2022/galois/handout.pdf new file mode 100644 index 0000000..ac21514 Binary files /dev/null and b/sose2022/galois/handout.pdf differ diff --git a/sose2022/galois/handout.tex b/sose2022/galois/handout.tex new file mode 100644 index 0000000..f4fa5f0 --- /dev/null +++ b/sose2022/galois/handout.tex @@ -0,0 +1,169 @@ +\documentclass[a4paper, 11pt]{article} +\usepackage[utf8]{inputenc} +\usepackage[T1]{fontenc} +\usepackage{textcomp} +\usepackage[german]{babel} +\usepackage{amsmath, amssymb, amsthm} +\usepackage[a4 paper,margin=1in]{geometry} +\usepackage{fancyhdr} +\usepackage{tikz-cd} +\usepackage{enumerate} +\pagestyle{fancy} +\fancyhead{} +\fancyfoot{} +\rhead{30.6.2022} +\makeatletter +\newcommand{\colim@}[2]{% + \vtop{\m@th\ialign{##\cr + \hfil$#1\operator@font colim$\hfil\cr + \noalign{\nointerlineskip\kern1.5\ex@}#2\cr + \noalign{\nointerlineskip\kern-\ex@}\cr}}% +} +\newcommand{\colim}{% + \mathop{\mathpalette\colim@{\rightarrowfill@\textstyle}}\nmlimits@ +} +\makeatother + +\newcommand{\spec}{\operatorname{Spec }} +\newtheorem{satz}{Satz} +\newtheorem{thm}[satz]{Theorem} +\newtheorem{lemma}[satz]{Lemma} +\newtheorem{definition}[satz]{Definition} +\newtheorem{bem}[satz]{Bemerkung} +\newtheorem{bung}[satz]{Übung} +\newtheorem{rem}[satz]{Erinnerung} +\begin{document} + \section*{Endlich étale Morphismen, Vortrag 9} + +Sei $A$ ein (kommutativer) Ring. + % \begin{rem}[Komposition] + % Sei $B$ endliche, projektive $A$-Algebra und $C$ endliche, projektive $B$-Algebra. Dann + % ist $C$ endliche, projektive $A$-Algebra. + % \label{satz:composition-projective} + %\end{rem} + + \begin{rem}%[Basiswechsel endlich projektive] + Endlich (treu-)projektiv ist stabil unter Basiswechsel und Komposition. Insbesondere + kommutiert für $A \to B$ endlich projektiv und $A \to C$ Ringhomomorphismus das folgende Diagramm: + %Sei $B$ endlich projektive $A$-Algebra und $C$ eine weitere $A$-Algebra. Dann + %ist $B \otimes_A C$ endlich projektive $C$-Algebra. + %Insbesondere kommutiert das folgende Diagramm + \[ + \begin{tikzcd} + \spec C \arrow[swap]{dr}{[B \otimes_A C : C]} \arrow[from=1-1,to=1-3] & & \spec A \arrow{dl}{[B : A]} \\ + & \mathbb{Z} &. + \end{tikzcd} + \] + \label{satz:basischange-projective} +\end{rem} +\begin{bung} + Sei $B$ endliche, projektive $A$-Algebra. Dann ist + \begin{enumerate}[(a)] + \item $B = 0 \iff [B : A] = 0$. + \item $A \to B$ Isomorphismus $\iff [B : A] = 1$. + \item $\spec B \to \spec A$ surjektiv $\iff$ $B$ treuprojektive $A$-Algebra. + \end{enumerate} + \label{satz:degree} +\end{bung} + \begin{definition}[Zariskiüberdeckung] + Wir nennen Elemente $\{f_i\}_{i \in I} \subseteq A$ eine Zariskiüberdeckung von $A$, wenn + $\spec A = \bigcup_{i \in I} D(f_i)$. + \end{definition} + +% \begin{definition} +% Sei $f\colon A \to B$ ein Ringhomomorphismus. +% $f$ ist \emph{endlich und lokal frei}, wenn eine Zariskiüberdeckung existiert, sodass +% $B_{f_i}$ endliche, freie $A_{f_{i}}$ Algebra ist für alle $i \in I$. +% \label{def:finite-locally-free} +%\end{definition} +\begin{satz}[Äquivalente Charakterisierungen von endlich étale] + Sei $A \to B$ ein Ringhomomorphismus. Dann sind äquivalent + \begin{enumerate}[(i)] + \item $A \to B$ endlich étale, das heißt endlich, flach und unverzweigt. + %\item $B$ ist endlich präsentiert und flach als $A$-Modul und $\Omega_{B / A} = 0$. + %\item $B$ ist endliche, projektive und separable $A$-Algebra. + \item $A \to B$ endlich, projektiv und separabel. + %\item $A \to B$ endlich, projektiv und $\Omega_{B / A} = 0$. + \item Es existiert eine Zariskiüberdeckung $\{f_i\}_{i \in I}$ von $A$, sodass + $A_{f_i} \to B_{f_i}$ endlich étale ist für alle $i \in I$. + \item Es existiert eine Zariskiüberdeckung $\{f_i\}_{i \in I}$ von $A$, sodass + $A_{f_i} \to B_{f_i}$ endlich frei und separabel ist für alle $i \in I$. + %\item Es existiert eine treuprojektive $A$-Algebra $C$, sodass $B \otimes_A C$ total zerlegbar ist. + \end{enumerate} +\end{satz} + + \begin{satz}%[Basiswechsel endlich étale] + %Sei $B$ endlich étale $A$-Algebra und $C$ eine weitere $A$-Algebra. Dann ist + %$B \otimes_{A} C$ endlich étale $C$-Algebra. + %\label{satz:basischange} + Endlich étale ist stabil unter Basiswechsel und Komposition. + \end{satz} +% \begin{satz}[Komposition endlich étale] +% Sei $B$ endlich étale $A$-Algebra und $C$ endlich étale $B$-Algebra. Dann ist +% $C$ endlich étale $A$-Algebra. +%\end{satz} +\begin{bung} + Sei $A$ ein Ring und $(B_i)_{i \in I}$ $A$-Algebren mit $I$ endlich. Sei weiter + $B = \prod_{i \in I} B_i$. Dann ist $B$ genau dann endlich étale, wenn + jedes $B_i$ endlich étale ist. In diesem Fall gilt + $[B : A] = \sum_{i \in I} [B_i : A]$. + \label{ex:5.3} +\end{bung} +\begin{bung} + Seien $(A_i)_{i \in I}, (B_i)_{i \in I}$ Ringe mit $I$ endlich und sei $B_i$ endlich étale $A_i$-Algebra + für alle $i \in I$. Dann ist $\prod_{i \in I} B_i$ endlich étale $\prod_{i \in I} A_i$-Algebra. Außerdem + ist jede endlich étale $\prod_{i \in I} A_i$ Algebra von dieser Form. + Weiter ist + \[ + \left[ \prod_{i \in I} B_i : \prod_{i \in I} A_i \right]\Big|_{\spec A_j} = [ B_j : A_j] + .\] + \label{satz:projective-prod} +\end{bung} +\begin{definition}[Total zerlegbare Algebren] + Eine $A$-Algebra $B$ ist \emph{total zerlegbar}, wenn + $A$ ein endliches Produkt von Ringen $A_n$ ist mit $n \ge 0$ und + $B$ isomorph ist zu $\prod_{n \ge 0} A_n^{n}$, sodass + \[ + \begin{tikzcd} + B \arrow{r}{\sim} & \prod_{n \ge 0}^{} A_n^{n} \\ + A \arrow{u} \arrow{r}{\sim} & \prod_{n \ge 0} A_n \arrow{u} + \end{tikzcd} + \] kommutiert. +\end{definition} + +\begin{thm} + Sei $B$ eine $A$-Algebra. Dann ist $A \to B$ genau dann endlich étale, + wenn eine treuprojektive $A$-Algebra $C$ existiert, sodass + $C \to B \otimes_A C$ total zerlegbar ist. + \label{th:5.10} +\end{thm} + +\begin{definition} + Sei $E$ eine endliche Menge. Dann sei $A^{E} = \prod_{e \in E}^{} A$. Für + eine Abbildung endlicher Mengen $\phi\colon D \to E$ bezeichne + mit $\hat{\phi}\colon A^{E}\to A^{D}$ den von $A^{E} \to A$, + $(a_e)_{e \in E} \mapsto a_{\phi(d)}$ für $d \in D$ induzierten $A$-Algebrahomomorphismus. + Ein solches $\hat{\phi}$ ist endlich étale. +\end{definition} + +\begin{lemma} + Seien $A, B, C$ Ringe und $f\colon A \to B$, $g\colon A \to C$ total zerlegbar und $h\colon C \to B$ ein + Ringhomomorphismus mit $f = hg$. Sei weiter $\mathfrak{p} \in \spec A$. Dann + existiert ein $a \in A$, sodass $a \not\in \mathfrak{p}$ und $f, g$ und $h$ trivial über $D(a)$ sind. Das heißt + es existieren endliche Mengen $D$ und $E$ und Isomorphismen $\alpha\colon A_a^{D} \to B_a$ + und $\beta\colon A_a^{E} \to C_a$ und eine Abbildung $\phi\colon D \to E$, sodass das Diagramm + \[ + \begin{tikzcd} + B_a & & & \arrow[from=1-4,to=1-1,swap]{}{h} C_a \\ + & \arrow{ul}{\alpha} A_a^{D} & \arrow[swap]{l}{\hat{\phi}} A_a^{E} \arrow{ur}{\beta} & \\ + A_a \arrow[from=3-1,to=1-1]{}{f} \arrow{ur} & & & \arrow[from=3-4,to=3-1]{}{\operatorname{id}_{A_a}} \arrow{ul} A_a \arrow[from=3-4,to=1-4]{}{g} + \end{tikzcd} + \] kommutiert. + \label{lemma:locally-trivial} +\end{lemma} + +\begin{satz} + Seien $f\colon A \to B$ und $g\colon A \to C$ endlich étale Ringhomomorphismen und + $h\colon C \to B$ ein Ringhomomorphismus mit $f = hg$. Dann ist $h$ endlich étale. +\end{satz} +\end{document} diff --git a/sose2022/galois/vortrag.tex.xopp b/sose2022/galois/vortrag.tex.xopp new file mode 100644 index 0000000..b35b609 Binary files /dev/null and b/sose2022/galois/vortrag.tex.xopp differ diff --git a/sose2022/galois/vortrag_affin_kommentare.xopp b/sose2022/galois/vortrag_affin_kommentare.xopp new file mode 100644 index 0000000..a5b4d98 Binary files /dev/null and b/sose2022/galois/vortrag_affin_kommentare.xopp differ