MathLabs
Định lýĐã chứng minh

Định lý Bézout

Phát biểu

Cho C1C_1 và C2C_2 là hai đường cong phẳng xạ ảnh trong P2(k)\mathbb{P}^2(k) trên một trường đóng đại số kk, có bậc deg⁡(C1)\deg(C_1) và deg⁡(C2)\deg(C_2), không có thành phần bất khả quy chung. Tính cả bội giao, chúng cắt nhau tại đúng ∣C1∩C2∣=deg⁡(C1)⋅deg⁡(C2)\left| C_1 \cap C_2 \right| = \deg(C_1) \cdot \deg(C_2) điểm.

Vì sao đúng?

Trong mặt phẳng thực thông thường, hai đường cong có thể không gặp nhau khi các nghiệm trở thành số phức hoặc khi các giao điểm trôi ra vô cực. Làm việc trên một trường đóng đại số kk trong không gian xạ ảnh P2(k)\mathbb{P}^2(k) và đếm các tiếp xúc theo bội đại số tự nhiên của chúng giúp khôi phục tính đồng nhất hoàn toàn: số giao điểm chỉ phụ thuộc vào bậc deg⁡(C1)\deg(C_1) và deg⁡(C2)\deg(C_2).

Phác thảo chứng minh

Gọi F(x,y,z)F(x,y,z) và G(x,y,z)G(x,y,z) là các đa thức thuần nhất bậc d1=deg⁡(C1)d_1 = \deg(C_1) và d2=deg⁡(C2)d_2 = \deg(C_2) xác định C1C_1 và C2C_2. Chọn tọa độ xạ ảnh sao cho điểm [0:1:0][0:1:0] không nằm trên đường cong nào và không có hai giao điểm nào nằm trên cùng một đường thẳng [x:z][x:z] đi qua [0:1:0][0:1:0].

Xem FF và GG như các đa thức theo một biến yy với hệ số là các đa thức thuần nhất theo (x,z)(x,z). Kết thức Sylvester của chúng R(x,z)=Res⁡y(F,G)R(x,z) = \operatorname{Res}_y(F, G) là một đa thức thuần nhất khác không theo (x,z)(x,z) (khác không vì FF và GG không có nhân tử chung), và tính bậc thuần nhất trên ma trận Sylvester cho thấy R(x,z)R(x,z) có bậc đúng bằng d1d2d_1 d_2.

Trên trường đóng đại số kk, mọi đa thức thuần nhất hai biến bậc d1d2d_1 d_2 đều phân tích hoàn toàn thành d1d2d_1 d_2 dạng tuyến tính, tính cả bội. Mỗi nhân tử tuyến tính tương ứng với một đường thẳng qua [0:1:0][0:1:0] chứa một nghiệm chung của FF và GG, và bội của nhân tử đó khớp với bội giao địa phương dim⁡kOP(C1∩C2)\dim_k \mathcal{O}_{P}(C_1 \cap C_2) tại điểm đó, cho tổng đúng bằng ∣C1∩C2∣=deg⁡(C1)⋅deg⁡(C2)\left| C_1 \cap C_2 \right| = \deg(C_1) \cdot \deg(C_2).

Chủ đề chứa định lý này

Chứng minh từng bước

Chưa có chứng minh từng bước cho định lý này.

Tài liệu tham khảo

  1. Robin Hartshorne (1977). Algebraic Geometry (Graduate Texts in Mathematics, Vol. 52) · DOI:10.1007/978-1-4757-3849-0
  2. David Mumford (1999). The Red Book of Varieties and Schemes (Lecture Notes in Mathematics, Vol. 1358) · DOI:10.1007/b62130