双线性与二次形式

维特环

为了在一个域上分类二次形式,人们希望有一个单一的代数装置,其元素是形式,其运算映照形式如何组合。维特环正是如此:把域上所有非迷向形式封装成一个环,以正交和为加法、以张量积为乘法,并约定忽略那些不携带非迷向内容的‘平凡’双曲平面。

构造:在特征不为 2 的域 K 上,考虑等距意义下的非退化二次形式。正交和给出一个交换幺半群;维特消去使人能作格罗滕迪克群,再对由双曲平面 H 生成的理想取商。所得 W(K) 是一个交换环:加法是正交和,乘法是张量积,两个形式在 W(K) 中相等当且仅当其非迷向核等距。由维特分解,每个类都有唯一的非迷向代表元。

维特环浓缩了域的算术。W(C) ≅ Z/2Z,W(R) ≅ Z(经由符号差),而对有限域 W(F_q) 小而明确。由偶维形式构成的基本理想 I 给出一个滤过,其分次片 I^n/I^{n+1} 由模 2 的米尔诺 K-理论与伽罗瓦上同调计算——即由沃耶沃茨基证明的米尔诺猜想——使 W(K) 成为二次形式、K-理论与上同调的交汇点。

在 R 上,每个非迷向形式都是 ±(正定形式),故 W(R) ≅ Z,其中符号差为 (p, q) 的 n 维形式之类映到 p − q;符号差为 (1, 1) 的双曲平面 H 映到 0,理应如此。

R 的维特环是 Z,记录着符号差。

微妙之处:有些作者称 W(K) 为二次形式的维特环,而把消去双曲项之前的形式所成的环另称为维特–格罗滕迪克环 GW(K);W(K) = GW(K) 模去双曲理想。

又称
Witt ring of quadratic forms二次形式的维特环二次形式的維特環