代數幾何一:代數簇

交截重數(intersection multiplicity)

當兩條曲線相交時,有時它們乾淨地穿過彼此,有時它們只是輕掠,相觸而未真正穿越。把相切僅算作「一個點」會丟失資訊。交截重數是為每個公共點賦予正確權重的方式,使計數穩定而誠實:橫截相交算一次,單純相切算兩次,更高階接觸算得更多。它正是使貝祖定理化為精確等式的記帳法。

設兩條平面曲線 C = V(f) 與 D = V(g) 相交於點 p。交截重數 I_p(C, D) 在代數上定義為局部環商 O_p / (f, g) 作為 k 上向量空間的維數:你在 p 處局部化座標環,並測量「由兩個方程在該處截出的代數」有多大。具體地它是 dim_k ( k[x, y]_p / (f, g) )。這個數恰好在曲線橫截相交(光滑交點處切線相異)時為 1;單純相切時為 2;它隨接觸階數以及所涉任何奇異點的重數而增長。貝祖的設定還要求計入無窮遠點,這正是為何要在射影平面中工作。

交截重數是交截理論的基礎——代數幾何中計數子簇如何相交的部分——也是貝祖定理的局部輸入。兩個誠實的提醒。第一,天真的維數公式 dim_k O_p / (f, g) 唯有當兩曲線在 p 處不共有公共分量時才給出正確重數(否則商是無窮維的,交截不是有限計數)。第二,對稱而表現良好的理論真正需要射影且正常相交(無共有分量)的設定,而真正一般的定義——對超出餘維數相交的高維子簇——需要塞爾的 Tor 公式,那裡天真的長度計數失效,你要對 Tor 模的長度作交錯求和。

直線 y = 0 與拋物線 y = x^2 相交於原點。代入後在局部環中得 x^2 = 0,故 k[x]/(x^2) 維數為 2:交截重數為 2,反映直線在該處與拋物線相切,而非橫截穿越。

橫截相交算 1;相切算 2。重數是一個局部商環的維數。

局部環維數公式唯有當兩曲線在該點不共有公共分量時才算出正確的交截重數;當它們共有時,計數為無窮,正確工具是塞爾 Tor 公式。

又称
multiplicity of intersectionlocal intersection number局部交截數交點重數