黎曼曲面與代數曲線

典範除子(canonical divisor)

函數並非曲面上唯一的亞純對象;亞純「微分」——像 f(z) dz 那樣的東西——也有零點與極點。值得注意的事實是:雖然一個曲面有許多這樣的微分,但任何一個的「除子」在差一個無害調整下都是被確定的。那個特出的除子類,內蘊於曲面本身,就是典範除子——曲面與生俱來的簽名。

精確地說,在緊黎曼曲面 X 上取任一非零亞純 1 形式 omega。局部上 omega = f(z) dz,其除子 div(omega) = sum over p of ord_p(omega) [p] 有良好定義:在全純座標變換下 dz 帶一個不為零的因子變換,故諸階不動。任兩個非零亞純 1 形式相差一個亞純函數(其比值是函數),故它們的除子「線性等價」。那單一個線性等價類就是典範除子 K(或典範類 K_X)。其次數由拓樸強制:deg(K) = 2g - 2,g 為虧格。於是球面上 deg K = -2、環面上 deg K = 0(一個無零點無極點的全純 1 形式,如 dz)、而 g >= 2 時 deg K = 2g - 2 > 0。

為何重要:K 是黎曼-羅赫各處看不見的配重,其對稱形式把 L(D) 與 L(K - D) 配對。全純 1 形式空間的維數等於 g,而這些對應於典範類中的有效除子。由全純 1 形式的基所建造的典範「映射」,把每條虧格 >= 3 的非超橢圓曲線嵌入射影空間,把抽象曲面實現為明確的代數曲線。誠實要點:K 是一個「類」,僅在差一個線性等價下被定義——不存在單一的典範除子,只有典範類,要指名一個具體代表需選取一個微分。另外,次數公式 deg K = 2g - 2 是解析對象(微分)與拓樸不變量(虧格)之間的精確聯繫。

在虧格 2 的超橢圓曲線 y^2 = f(x)(deg f = 6)上,微分 dx/y 與 x dx/y 全純(無極點),給出 2 維的全純 1 形式空間——恰為 g = 2 個。dx/y 的除子是一個次數 2g - 2 = 2 的有效典範除子,支撐在韋爾斯特拉斯點上。

虧格 2 曲線上的全純 1 形式 dx/y、x dx/y 張成 g 維空間;其除子實現典範類。

不存在單一的典範除子——只有一個典範「類」,在差一個線性等價下良好定義。選一個代表意味著選一個亞純 1 形式。其次數 2g - 2 是被強制的;類本身所編碼的曲面幾何遠不止這個數。

又称
canonical classdivisor of a differentialKK_X典範類