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SCHEMES

 
Introduction and First Examples
      Ambient Spaces
      Schemes
      Rational Points
      Projective Closure
      Maps
      Linear Systems
      Aside: Types of Schemes
 
Schemes
      Introduction
            Affine and Projective Spaces
            Scrolls and Products
            Functions and Homogeneity on Ambient Spaces
      Prelude to Points
      Constructing Schemes
      Different Types of Scheme
      Basic Attributes of Schemes
            Functions of the Ambient Space
            Functions of the Equations
      Rational Points and Point Sets
      Zero-dimensional Schemes
      Local Geometry of Schemes
            Point conditions
            Point computations
      Global Geometry of Schemes
      Base Change for Schemes
      Projective Closure and Affine Patches
 
Maps between Schemes
      Creation of Maps
      Basic Attributes
            Trivial Attributes
            Basic Tests
      Maps and Points
      Maps and Schemes
      Maps and Closure
      Automorphisms
            Affine Automorphisms
            Projective Automorphisms
 
Linear Systems
      Creation of Linear Systems
            Explicit Creation
            Geometrical Restrictions
            Explicit Restrictions
      Basic Algebra of Linear Systems
            Tests for Linear Systems
            Geometrical Properties
            Linear Algebra
      Linear Systems and Maps
 
Advanced Examples
      A Pair of Twisted Cubics
      Curves in Space
 
Bibliography







DETAILS

 
Introduction and First Examples

      Ambient Spaces

      Schemes

      Rational Points

      Projective Closure

      Maps

      Linear Systems

      Aside: Types of Schemes

 
Schemes

      Introduction

            Affine and Projective Spaces
                  AffineSpace(k,n) : Rng,RngIntElt -> Aff
                  ProjectiveSpace(k,n) : Rng,RngIntElt -> Prj
                  AffineSpace(R) : RngMPol -> Aff
                  ProjectiveSpace(R) : RngMPol -> Prj
                  AssignNames(~A,N) : Sch,[MonStgElt] ->
                  A . i : Sch,RngIntElt -> RngMPolElt
                  Example Scheme_affine-space-names (H83E1)
                  A eq B : Sch,Sch -> BoolElt

            Scrolls and Products
                  DirectProduct(A,B) : Sch,Sch -> Sch,SeqEnum
                  RuledSurface(k,a,b) : Rng,RngIntElt,RngIntElt -> PrjScrl
                  RuledSurface(k,n) : Rng,RngIntElt -> PrjScrl
                  AbsoluteRationalScroll(k,N) : Rng,SeqEnum -> PrjScrl
                  ProductProjectiveSpace(k,N) : Rng,SeqEnum -> PrjScrl

            Functions and Homogeneity on Ambient Spaces
                  CoordinateRing(A) : Sch -> Rng
                  FunctionField(A) : Sch -> FldFunG
                  IsAmbientFunction(A,f) : Sch,RngElt -> BoolElt, RngElt
                  IsAmbientRationalFunction(A,f) : Sch,RngElt -> BoolElt
                  Gradings(X) : Sch -> SeqEnum
                  NumberOfGradings(X) : Sch -> RngIntElt
                  NumberOfCoordinates(X) : Sch -> RngIntElt
                  Lengths(X) : Sch -> [RngIntElt]
                  IsHomogeneous(X,f) : Sch,RngMPolElt -> BoolElt
                  Multidegree(X,f) : Sch,RngMPolElt -> SeqEnum

      Prelude to Points
            A ! [a,b,...] : Sch,[RngElt] -> Pt
            Example Scheme_schemes-points-example1 (H83E2)
            Origin(A) : Aff -> Pt
            Simplex(A) : Prj -> SeqEnum
            Coordinates(p) : Pt -> SeqEnum
            p[i] : Pt, RngIntElt -> RngElt
            Evaluate(f,p) : RngElt,Pt -> RngElt
            Example Scheme_evaluate-funfld-example (H83E3)

      Constructing Schemes
            Scheme(X,f) : Sch,RngMPolElt -> Sch
            Example Scheme_schemes-creation (H83E4)
            Spec(R) : RngMPolRes -> Sch,Aff
            Proj(R) : RngMPolRes -> Sch,Prj
            EmptySubscheme(X) : Sch -> Sch, MapSch
            X meet Y : Sch,Sch -> Sch
            X join Y : Sch,Sch -> Sch
            AssignNames(~X,N) : Sch,SeqEnum ->
            X . i : Sch,RngIntElt -> RngMPolElt

      Different Types of Scheme
            IsAffineSpace(X) : Sch -> BoolElt
            IsProjectiveSpace(X) : Sch -> BoolElt
            IsOrdinaryProjectiveSpace(X) : Sch -> BoolElt
            IsCluster(X) : Sch -> BoolElt,Clstr
            IsCurve(X) : Sch -> BoolElt,Crv
            IsConic(X) : Sch -> BoolElt,CrvCon
            IsRationalCurve(X) : Sch -> BoolElt,CrvRat

      Basic Attributes of Schemes

            Functions of the Ambient Space
                  AmbientSpace(X) : Sch -> Sch
                  BaseRing(X) : Sch -> Rng
                  CoefficientRing(X) : Sch -> Fld
                  IsAffine(X) : Sch -> BoolElt
                  IsProjective(X) : Sch -> BoolElt
                  IsOrdinaryProjective(X) : Sch -> BoolElt

            Functions of the Equations
                  DefiningPolynomials(X) : Sch -> SeqEnum
                  DefiningPolynomial(X) : Sch -> RngMPolElt
                  DefiningIdeal(X) : Sch -> RngMPol
                  CoordinateRing(X) : Sch -> RngMPol
                  Curve(X) : Sch -> Crv
                  GroebnerBasis(X) : Sch -> SeqEnum
                  MinimalBasis(X) : Sch -> [ RngMPolElt ]
                  IsHypersurface(X) : Sch -> BoolElt, RngMPolElt
                  JacobianIdeal(X) : Sch -> RngMPol
                  JacobianMatrix(X) : Sch -> ModMatRngElt
                  HessianMatrix(X) : Sch -> ModMatRngElt
                  X eq Y : Sch,Sch -> BoolElt
                  X subset Y : Sch,Sch -> BoolElt
                  Example Scheme_scheme-equality (H83E5)

      Rational Points and Point Sets
            X(L) : Sch,Rng -> SetPt
            P eq Q : SetPt,SetPt -> BoolElt
            Scheme(P) : SetPt -> Sch
            Curve(P) : SetPt -> Crv
            Ring(P) : SetPt -> Rng
            X ! Q : Sch,SeqEnum -> Pt
            p eq q : Pt,Pt -> BoolElt
            p in X : Pt,Sch -> BoolElt
            Scheme(p) : Pt -> Sch
            Curve(p) : Pt -> Crv
            Q in X : SeqEnum,Sch -> BoolElt
            S subset X : Setq,Sch -> BoolElt
            IsCoercible(X,Q) : Sch,SeqEnum -> BoolElt,Pt
            RationalPoints(X) : Sch -> SetIndx
            RationalPoints(X) : Sch -> SetIndx
            HasNonsingularPoint(X) : Sch -> BoolElt,Pt
            Example Scheme_scheme-points (H83E6)

      Zero-dimensional Schemes
            Scheme(p) : Pt -> Sch
            RationalPoints(Z) : Sch -> SetEnum
            PointsOverSplittingField(Z) : Clstr -> SetEnum
            HasPointsOverExtension(X) : Sch -> BoolElt
            Degree(Z) : Clstr -> RngIntElt
            Example Scheme_cluster-degree5 (H83E7)

      Local Geometry of Schemes

            Point conditions
                  IsSingular(p) : Sch,Pt -> BoolElt
                  IsNonsingular(p) : Sch,Pt -> BoolElt
                  IsOrdinarySingularity(p) : Sch,Pt -> BoolElt

            Point computations
                  Multiplicity(p) : Sch,Pt -> RngIntElt
                  TangentSpace(p) : Sch,Pt -> Sch
                  TangentCone(p) : Sch,Pt -> Sch

      Global Geometry of Schemes
            Dimension(X) : Sch -> RngIntElt
            Codimension(X) : Sch -> RngIntElt
            Degree(X) : Sch -> RngIntElt
            IsEmpty(X) : Sch -> BoolElt
            IsNonsingular(X) : Sch -> BoolElt
            IsSingular(X) : Sch -> BoolElt
            SingularSubscheme(X) : Sch -> Sch
            PrimeComponents(X) : Sch -> SeqEnum
            PrimaryComponents(X) : Sch -> SeqEnum
            ReducedSubscheme(X) : Sch -> Sch, MapSch
            IsIrreducible(X) : Sch -> BoolElt
            IsReduced(X) : Sch -> BoolElt
            Example Scheme_schemes-prime-components (H83E8)

      Base Change for Schemes
            BaseChange(A,K) : Sch,Rng -> Sch
            BaseChange(A,m) : Sch, Map -> Sch
            BaseChange(F,K) : SeqEnum,Rng -> SeqEnum
            BaseChange(X,A) : Sch,Sch -> Sch
            BaseChange(X, n) : Sch, RngIntElt -> Sch
            Example Scheme_base-change-schemes (H83E9)

      Projective Closure and Affine Patches
            ProjectiveClosure(X) : Sch -> Sch
            AffinePatch(X,i) : Sch,RngIntElt -> Sch
            AffinePatch(X,p) : Sch,Pt -> Sch,Pt
            Example Scheme_projective-closure (H83E10)
            HyperplaneAtInfinity(X) : Sch -> Sch
            ProjectiveClosureMap(A) : Aff -> MapSch
            AffineDecomposition(P) : Prj -> [MapSch],Pt
            CentredAffinePatch(S, p) : Sch, Pt -> Sch, MapSch

 
Maps between Schemes

      Creation of Maps
            map< X -> Y | F > : Sch,Sch,SeqEnum -> MapSch
            iso< X -> Y | F, G > : Sch,Sch,SeqEnum,SeqEnum -> MapAutSch
            Example Scheme_map-creation (H83E11)
            Example Scheme_map-frobenius (H83E12)
            IdentityMap(X) : Sch -> MapSch
            ConstantMap(X,Y,p) : Sch,Sch,Pt -> MapSch
            Projection(X,Y) : Prj,Prj -> MapSch
            Projection(X, Q) : Sch, Prj -> Sch, MapSch
            ProjectionFromNonsingularPoint(X,p) : Sch,Pt -> Sch,MapSch,Sch
            Elimination(X,V) : Sch,SeqEnum -> Sch
            Inverse(f) : MapSch -> MapSch
            g * f : MapSch,MapSch -> MapSch
            Example Scheme_map-error (H83E13)
            Example Scheme_hom-spaces (H83E14)
            Restriction(f,X,Y) : MapSch,Sch,Sch -> MapSch

      Basic Attributes

            Trivial Attributes
                  Domain(f) : MapSch -> Sch
                  Codomain(f) : MapSch -> Sch
                  DefiningPolynomials(f) : MapSch -> SeqEnum
                  FactoredDefiningPolynomials(f) : MapSch -> SeqEnum
                  InverseDefiningPolynomials(f) : MapSch -> SeqEnum
                  FactoredInverseDefiningPolynomials(f) : MapSch -> SeqEnum
                  AlternateDefiningPolynomials(f) : MapSch -> SeqEnum
                  AlgebraMap(f) : MapSch -> Map
                  FunctionDegree(f) : MapSch -> RngIntElt

            Basic Tests
                  f eq g : MapSch, MapSch -> BoolElt
                  IsRegular(f) : MapSch -> BoolElt
                  IsIsomorphism(f) : MapSch -> BoolElt, IsoSch
                  IsDominant(f) : AmbMap -> BoolElt
                  IsLinear(f) : MapSch -> BoolElt
                  IsAffineLinear(f) : MapSch -> BoolElt

      Maps and Points
            f(p) : MapSch,Pt -> Pt
            p @@ f : Pt,MapSch -> Pt
            f(K) : MapSch,Rng -> Map
            Example Scheme_maps-point-image (H83E15)

      Maps and Schemes
            X @@ f : Sch, MapSch -> Sch
            Image(f) : MapSch -> Sch
            Image(f,X,d) : AmbProjMap,SchProj,RngIntElt -> []
            Example Scheme_map-image1 (H83E16)
            Example Scheme_map-image2 (H83E17)
            BaseScheme(f) : MapSch -> Sch
            BasePoints(f) : MapSch -> SetEnum
            Example Scheme_map-base-points (H83E18)
            Example Scheme_scroll-map-base-points (H83E19)

      Maps and Closure
            ProjectiveClosure(f) : MapSch -> MapSch
            MakeProjectiveClosureMap(A, P, S) : Aff,Prj,SeqEnum ->
            RestrictionToPatch(f,j) : MapSch,RngIntElt -> MapSch
            RestrictionToPatch(f,i,j) : MapSch,RngIntElt,RngIntElt -> MapSch
            Example Scheme_map-patches (H83E20)

      Automorphisms
            Automorphism(X,F) : Sch,SeqEnum -> MapAutSch
            IdentityAutomorphism(X) : Sch -> MapAutSch
            IsEndomorphism(f) : MapSch -> BoolElt
            IsAutomorphism(f) : MapSch -> BoolElt,AutSch
            Example Scheme_automorphism-construction (H83E21)
            Example Scheme_aut-aff-jac (H83E22)

            Affine Automorphisms
                  Automorphism(A,F) : Sch,SeqEnum -> MapSch
                  Automorphism(A,M) : Aff,Mtrx -> IsoSch
                  Translation(A,p) : Sch, Pt -> MapSch
                  PermutationAutomorphism(A,g) : Sch,GrpPermElt -> IsoSch
                  Example Scheme_aut-aff-perm (H83E23)
                  Automorphism(A,p) : Sch, RngMPolElt -> IsoSch
                  AffineDecomposition(f) : MapSch -> MapSch,MapSch
                  Example Scheme_decompose-automorphism (H83E24)
                  NagataAutomorphism(A) : Aff -> MapSch
                  Projectivity(A,M) : Aff,Mtrx -> MapAutSch
                  Example Scheme_projectivity (H83E25)

            Projective Automorphisms
                  Automorphism(P,F) : Prj, SeqEnum -> MapSch
                  Matrix(f) : MapSch -> Mtrx
                  Automorphism(P,M) : Sch,Mtrx -> MapSch
                  Aut(P) : Prj -> PowAutSch
                  AutomorphismGroup(P) : P -> GrpMat,Map
                  Example Scheme_projective-automorphism-group (H83E26)
                  TranslationOfSimplex(P,Q) : Prj, [Pt] -> MapSch
                  Translation(P,Q) : Prj, [Pt] -> MapSch
                  Translation(P,p,q) : Prj, Pt, Pt -> MapSch
                  Translation(X,p) : Sch, Pt -> MapSch
                  Example Scheme_translation (H83E27)
                  QuadraticTransformation(P) : Prj -> MapSch
                  QuadraticTransformation(X) : Sch -> SchMap
                  Example Scheme_cremona-factorisation (H83E28)

 
Linear Systems

      Creation of Linear Systems

            Explicit Creation
                  LinearSystem(P,d) : Prj,RngIntElt -> LinSys
                  LinearSystem(P,F) : Prj,SeqEnum -> LinSys
                  Example Scheme_linsys-construction (H83E29)
                  ImageSystem(f,S,d) : AmbProjMap,SchProj,RngIntElt -> LinSys
                  Example Scheme_image-finder (H83E30)

            Geometrical Restrictions
                  LinearSystem(L,p) : LinSys,Pt -> LinSys
                  LinearSystem(L,p,m) : LinSys,Pt,RngIntElt -> LinSys
                  Example Scheme_subsystems (H83E31)
                  LinearSystem(L,X) : LinSys,Sch -> LinSys
                  LinearSystemTrace(L,X) : LinearSys,Sch -> LinearSys
                  Example Scheme_trace (H83E32)

            Explicit Restrictions
                  LinearSystem(L,F) : LinSys,SeqEnum -> LinSys
                  LinearSystem(L,V) : LinSys,ModTupFld -> LinSys

      Basic Algebra of Linear Systems

            Tests for Linear Systems
                  Ambient(L) : LinSys -> Prj
                  L eq K : LinSys,LinSys -> BoolElt
                  IsComplete(L) : LinSys -> BoolElt
                  IsBasePointFree(L) : LinSys -> BoolElt

            Geometrical Properties
                  Sections(L) : LinSys -> SeqEnum
                  Degree(L) : LinSys -> RngIntElt
                  Dimension(L) : LinSys -> RngIntElt
                  BaseScheme(L) : LinSys -> SchProj
                  BaseComponent(L) : LinSys -> SchProj
                  Reduction(L) : LinSys -> LinSys
                  Example Scheme_ls-reduction (H83E33)
                  BasePoints(L) : LinSys -> SeqEnum
                  Multiplicity(L,p) : LinSys,Pt -> RngIntElt

            Linear Algebra
                  CoefficientSpace(L) : LinSys -> ModTupFld
                  CoefficientMap(L) : LinSys -> ModTupFldElt
                  PolynomialMap(L) : LinSys -> RngMPolElt
                  Complement(L,K) : LinSys,LinSys -> LinSys
                  Complement(L,X) : LinSys,Sch -> LinSys
                  Example Scheme_creation-by-subspace (H83E34)
                  L meet K : LinSys,LinSys -> LinSys
                  X in L : Sch,LinSys -> BoolElt
                  f in L : RngMPolElt,LinSys -> BoolElt
                  K subset L : LinSys,LinSys -> BoolElt

      Linear Systems and Maps
            Pullback(f,L) : AmbProjMap,LinSys -> LinSys

 
Advanced Examples

      A Pair of Twisted Cubics
            Example Scheme_twisted-cubics (H83E35)

      Curves in Space

 
Bibliography