Алгебраическая кривая
Алгебраи́ческая крива́я, кривая, задаваемая в декартовых координатах алгебраическим уравнением, в общем случае – алгебраическое многообразие размерности 1. Простейшими примерами алгебраической кривой являются аффинные и проективные прямые и кривые 2-го порядка. Плоская алгебраическая кривая задаётся одним алгебраическим уравнением на аффинной плоскости или одним однородным алгебраическим уравнением на проективной плоскости над некоторым полем . Степень многочленов и называется степенью (или порядком) соответствующей алгебраической кривой. Существуют аффинные и проективные кривые в пространствах любой размерности, не изоморфные плоским кривым.
В алгебраической геометрии изучаются в основном неособые проективные алгебраические кривые над алгебраически замкнутым основным полем. Основной задачей для алгебраических кривых является их бирациональная классификация. В каждом бирациональном классе существует единственная (с точностью до изоморфизма) полная неособая кривая. Она может быть изоморфно вложена (различными способами) в проективные пространства. Единственным дискретным бирациональным инвариантом алгебраической кривой является её род . Он равен размерности пространства регулярных дифференциальных форм на и принимает любые неотрицательные целые значения. Значение характеризует рациональные кривые: это кривые, накрываемые проективной прямой . Кривые рода называются эллиптическими кривыми. С точностью до изоморфизма они параметризуются аффинной прямой . Классы изоморфизмов всех кривых фиксированного рода образуют неприводимое алгебраическое многообразие размерности , называемое многообразием модулей.
Для всякой кривой рода определено каноническое отображение её в проективное пространство размерности . В случае, когда оно является изоморфным вложением (и тогда его образ – кривая степени ), алгебраическая кривая называется канонической, в противном случае она называется гиперэллиптической. Гиперэллиптическая кривая рода может быть задана аффинным уравнением вида , где – многочлен степени без кратных корней.
Теория алгебраических кривых возникла в конце 18 в. как теория эллиптических кривых, точнее, эллиптических интегралов над полем комплексных чисел . Н. Х. Абель в 1826 г. рассмотрел более общие интегралы, названные впоследствии абелевыми интегралами, и заложил основы общей теории алгебраических кривых над полем .
Н. Абель и К. Якоби построили также отображение алгебраической кривой в комплексный тор, вложение которого в проективное пространство при помощи тэта-функций задаёт на нём структуру проективного алгебраического многообразия, называемого якобиевым многообразием или якобианом кривой . Теория якобианов алгебраических кривых над произвольными полями была развита в 1940-х гг. в работах А. Вейля.
Изучая алгебраические функции комплексного переменного, Б. Риман в 1851 г. ввёл понятие, называемое теперь римановой поверхностью (одномерным комплексным многообразием), и положил начало изучению топологии комплексных алгебраических кривых. Был выяснен топологический смысл рода как числа ручек соответствующей компактной римановой поверхности. Риманова поверхность для – это сфера Римана, для эллиптической кривой – одномерный комплексный.
О связи алгебраической кривой и автоморфных функций см. в ст. Автоморфная функция. В современной теории изучаются также арифметические свойства алгебраической кривой над конечными и числовыми полями.