正則函數與有理函數(regular and rational functions)
簇上住著兩種函數,差別在於是否允許相除。正則函數是局部上由真正的多項式給出的——沒有分母,在其開塊上處處有定義,行為像個光滑的量。有理函數則允許分母,故它可能在簇的大部分上是完美的函數,卻在一個薄閉集上爆掉或變得無定義。正則之於有理,猶如多項式之於分式。
把它局部化。簇 X 的開集 U 上的函數 f 在點 p 處正則,若在 p 附近它能寫成環繞空間上正則函數之比 g/h,且 h(p) 不為零;在仿射簇上,整體正則函數恰好就是座標環 k[X] 的元素。有理函數是序對 (U, f) 的等價類,其中 f 在稠密開集 U 上正則,兩序對在重疊處相符時視為同一;這些構成函數域 k(X)。關鍵的微妙之處在定義域:一個有理函數可能有數種 g/h 的表示,而只要其中任一個在 p 處分母不為零,它就在 p 處算正則,這能挽救單一公式看似禁止的點。
這兩個概念合起來精確界定了簇上「函數」之所指,並支撐態射與有理映射。經典的驚奇:在光滑射影曲線上,局部圖景黏合得如此之好,以致一個在每點都正則的有理函數必為常數,更一般地,任何不可約射影簇上唯一的正則函數只有常數。提醒:切勿從單一公式讀出有理函數的定義域。函數 (x^2 - y^2)/(x - y) 在 x = y 上看似無定義,但在兩者皆有定義之處皆等於 x + y,故能跨越那條直線正則地延拓——那表面的奇異性只是所選代表元的假象。
在 A^2 上,有理函數 (x^2 - y^2)/(x - y) 沿 x = y 看似無定義。但它化簡為 x + y,後者處處正則。故此函數實際上在整個 A^2 上正則;直線 x = y 是來自某一代表元的可去表面極點。
在某點正則意味著「存在某個代表元在該處分母不為零」;單一公式可能對定義域說謊。
不可約射影簇上的整體正則函數只有常數。豐富性不在整體函數中,而在有理函數、線叢截面與上同調之中。