代數幾何一:代數簇

不可約分量(irreducible component)

有些形狀明顯由分開的片組成:平面上的方程 xy = 0 是 x 軸與 y 軸的聯集,是兩條真正不同、在原點相交的直線。一個代數集的不可約分量是它最大的不可分割的片——把它分解成「本身無法再被拆成更小代數集」的部分的自然方式。對 xy = 0 而言,兩條軸就是兩個分量。

代數集 X 若無法寫成兩個真閉子集的聯集 X = X_1 聯 X_2,則為不可約;否則為可約。分解定理說:每個代數集 X 都唯一地是有限多個不可約閉子集的聯集 X = Y_1 聯 ... 聯 Y_r,其中沒有任何 Y_i 包含於另一個。這些極大不可約閉子集就是不可約分量,而「互不包含」條件使這份清單唯一。代數上,這對應理想的準素分解:V(I) 的分量對應包含 I 的極小素理想,因為依零點定理辭典,不可約閉集恰好對應素理想。清單的有限性由 k[x_1, ..., x_n] 為諾特環所保證。

分解成分量是你對任何新簇做的第一件事,因為大多數定理都針對不可約簇陳述,而你會化約到那種情形。它的麻煩之處:一個簇可以黏合著不同維數的分量——例如 A^3 中的 V(xz, yz) 是平面 z = 0(一個曲面)與 z 軸(一條直線)的聯集——故維數是各分量上的最大值,而「X 的維數」可能掩蓋了 X 並非純維數的事實。此外,不可約性嚴格強於連通性:兩條相交直線連通但可約,而單一不可約簇則自動連通。

在 A^3 中,理想 (xz, yz) 的零集是 V(xz) 與 V(yz) 的交。因式分解顯示 V = {z = 0} 聯 {x = y = 0}:一整個平面沿原點黏上 z 軸。這兩個不可約分量的維數分別為 2 與 1,故此簇並非純維數。

分量可以有不同維數;「維數」取最大值,這可能掩蓋了非純維數的結構。

不可約嚴格強於連通:兩條相交直線 xy = 0 構成一個連通但可約的集合。每個不可約簇都連通,但反之不然。

又稱
irreducible piece不可約分支極大不可約子集