偏極対合付き格子とその分類 | K3 surfaces with involutions

K3 surfaces with involutions

Local and global Torelli theorems for complex K3 surfaces, periods of K3 surfaces, non-symplectic holomorphic involutions, anti-holomorphic involutions, Hilbert schemes of K3 surfaces, Nikulin's lattice theory, lattice-polarized K3 surfaces. . .

定義

まず,格子(lattice)とは,non-degenerate integral symmetric bilinear form のことをいう.

格子上のhomomorphismとは,群準同型かつformを保つものとし,

格子上の同型写像(isometry)とは,群の同型かつformを保つものとする.


φが格子L上の対合であるとは,homomorphismであって,φoφ=id_Lなること.

格子Lとその上の対合φの対(L, φ)を対合付き格子と呼ぶ.



定義(Nikulin)

偏極対合付き格子 (polarized integral involution) とは,triple


              (L, φ, h)


で,L はunimodular lattice,φは格子L上の対合, h ∈ L, φ(h)=±h

なるものである.



p.136

Example 3.1.2

A を nonsingular projective algebraic variety of even dim k over R とする(曲面,4-folds など).

A(C) をそのcomplex point の集合とし,

         H_k(A(C)) = H_k(A(C) ; Z)/tor

とおく.intersection form により, H_k(A(C)) はunimodular latticeである.(unimodularであることは,Poincare dualityより)


簡単のため,k=2 とする.

h ∈ H_2(A(C)) をhyperplane section のhomology class とすると,

             conj_*(h) = -h

である.また,h^2 > 0 である. (ここで,h はprimitiveとは限らない)


すると, 偏極対合付き格子(polarized integral involution)


             (H_2(A(C)), conj_*, h)


を得る.



p.137

さて,以後,polarized integral involutions (L, φ, h) の分類を考えていくが,

h^2 > 0,φ(h) = -h であるものを分類すれば十分である.

また,h を適当な自然数 k(h) で割ると,primitive in L となる.

この自然数 k(h) は (L, φ, h) のgenus invariant (""の不変量) である.


polarized integral involutions (L, φ, h) に対して,

    L_+ = {x ∈ L | φ(x) = x },

    L_- = {x ∈ L | φ(x) = -x },

とおく.(これらは,互いに直交補空間であることに注意)


L_+上のsignatureを (t_(+), t_(-)) とおく.



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以後,polarized integral involutions (L, φ, h) に対して,

L はunimodularかつevenで,signature (3, 19),

h^2 > 0, φ(h) = -h, h は Lの中でprimitive, t_(+)=1   (RSK3)

と仮定する.

(注 Nikulinの原論文よりも,強い条件を課した)

(明らかに,L_-上のsignatureは,(2, 19-t_(-)) となる)



さて,以下のように,polarized integral involution (L, φ, h) のgenus invariants を導入する:


n := h^2 (positive even integer),


L_+ のdiscriminant group は Z/2Z のいくつかの直和に同型となるが,

a 個の直和だとする.



δ_h = 0 if h・x ≡ 0 (mod 2) for ∀x ∈ L_-

     1 otherwise


δ_φ = 0 if x ・φ(x) ≡ 0 (mod 2) for ∀x ∈ L

     1 otherwise


δ_{φh} = 0 if x ・φ(x) ≡ x ・ h (mod 2) for ∀x ∈ L

       1 otherwise


と定める.




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定理3.3.1

polarized integral involutions (L, φ, h) で (RSK3) を満たすものに対し,


 (n, t_(-), a, δ_h, δ_φ, δ_{φh})


は, (L, φ, h) のgenusを決める.

ある場合(原論文参照)には,isomorphism class も決める.

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定理3.4.3

polarized integral involutions (L, φ, h) で (RSK3) を満たすし,不変量


 (n, t_(-), a, δ_h, δ_φ, δ_{φh})


を持つものが存在するための必要十分条件は,

次のすべての条件:


I. Parity relation on L

n は偶数である.

II. Basic inequalities:

t_(-) ≦19

a ≦ min {1+t_(-), 21-t_(-)}

III. ・・・・・・不等式,合同式など(原論文を参照のこと)

IV. ・・・・・

V. ・・・・・・

VI. ・・・・・・

VII. ・・・・・・


を満たすことであるビックリマーク

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注意:

●定理3.4.3を用いて,polarized integral involutions (L, φ, h) で(RSK3)

h^2 =n を満たすものに対して,不変量

           (t_(-), a, δ_h, δ_φ, δ_{φh})

の取り得る値がすべてわかることになる!

すなわち,すべてのgenera (同型類より少し広い同値類) を数え上げることができる.そして,少しの例外を除いて,多くのgenus は同型類と一致している.


●定理3.10.1 のbijectiveな対応によれば,

Μ_{n,k}(R)に属する偏極実K3曲面に対して,そのassociated polarized integral involution の不変量 (t_(-), a, δ_h, δ_φ, δ_{φh}) の取り得る値がすべてわかることになる.

すると,不変量 t_(-), a, δ_h, δ_φ, δ_{φh} それぞれの位相的解釈がわかっていることから,

Μ_{n,k}(R)に属する偏極実K3曲面の位相的性質がわかることになる!