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关于Hartshorne《代数几何》习题IV.2.7的困惑与技术问询

关于Hartshorne《代数几何》习题IV.2.7的困惑与技术问询

我最近在做Hartshorne《代数几何》第306页的习题IV.2.7时,遇到了几个绕不开的困惑,想跟大家请教一下:

这道题要求我们证明:给定Hartshorne意义下的曲线$Y$(即代数闭域上的不可约、完备、非奇异曲线),次数为2的有限平展态射$f:X\to Y$与$\mathrm{Pic}(Y)$中的2-挠元之间存在一一对应。但题目里并没有假设$X$是连通的(也就不一定是曲线),这就带来了几个问题:

  • 有限平展态射的次数定义问题:如果$X$不连通,该怎么定义$f$的次数?我自己想到一个合理的方式:通过$f_\flat:\mathscr{O}Y\to f\mathscr{O}X$这个同态,把$\deg f$定义为$f\mathscr{O}_X$作为局部自由$\mathscr{O}_Y$-模的秩。不知道这个定义是不是符合题目的意图?

  • 习题(a)的引用合理性问题:习题(a)里用到了之前的习题IV.2.6(d)来证明$(\det f_*\mathscr{O}_X)^2\simeq\mathscr{O}_Y$,但IV.2.6的结论只针对曲线之间的有限态射。如果$X$不连通,那这个引用是不是不成立?该怎么解决这个问题?

  • 连通$X$情况下的整性矛盾:如果我们假设$X$是连通的曲线,那在做习题(b)时,若取$\mathscr{L}=\mathscr{O}_Y$,则$\mathrm{Spec}(\mathscr{O}_Y\oplus\mathscr{L})$看起来并不是整的——因为这个环层上的乘法定义是:
    $$(a,b)\cdot(a',b')=(aa'+bb',ab'+a'b)$$
    很明显$(1,1)\cdot(1,-1)=(0,0)$,这说明存在零因子。我是不是哪里理解错了题目中的构造?

后来我又想了想,如果$X$不连通的话,这类平展态射其实可以对应到$Y\sqcup Y\to Y$的余对角线态射$\nabla$,也就是所谓的“平凡平展覆盖”。是不是我们其实可以不妨假设$X$是连通的?但即使这样,上面的几个问题还是没完全搞清楚。

备注:内容来源于stack exchange,提问作者ZCC

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