Неявная функция в алгебраической геометрии
Нея́вная фу́нкция в алгебраи́ческой геоме́трии, функция, задаваемая алгебраическим уравнением. Пусть – многочлен от (например, с комплексными коэффициентами). Тогда многообразие нулей этого многочлена можно рассматривать как график некоторого соответствия . Это соответствие и называют, допуская известную неточность, функцией, неявно заданной уравнением . Вообще говоря, соответствие многозначное и не всюду определённое и поэтому не является функцией в обычном смысле. Имеется 2 способа превратить это соответствие в функцию. Первый, восходящий к Б. Риману, заключается в том, что областью определения неявной функции считают не , а многообразие , конечнолистно накрывающее . Этот приём приводит к очень содержательному понятию римановой поверхности. При таком подходе понятие неявной функции смыкается с понятием алгебраической функции.
Другой способ состоит в том, чтобы представить локально как график однозначной функции. Различные теоремы о неявной функции утверждают существование открытых подмножеств и , для которых является графиком гладкой в том или ином смысле функции (см. в статье Неявная функция). Однако открытые подмножества и , как правило, не являются открытыми в топологии Зариского и лишены смысла в абстрактной алгебраической геометрии. Поэтому указанный способ модифицируется следующим образом. Формальным ростком (или ветвью) в точке неявной функции, заданной уравнением , называется формальный степенной ряд такой, что . Вообще степенной ряд , удовлетворяющий полиномиальному уравнению , называется алгебраическим степенным рядом. Алгебраический степенной ряд сходится в некоторой окрестности точки .
Пусть – локальное нётерово кольцо с максимальным идеалом . Элемент из пополнения локального кольца называется алгебраическим над , если для некоторого многочлена . Множество алгебраических над элементов образует кольцо . Следующий вариант теоремы о неявной функции показывает, что алгебраических функций достаточно много. Пусть
– набор многочленов из и пусть – элементы поля вычетов такие, что:
1) (черта сверху означает редукцию по модулю );
2)
Тогда существуют алгебраические над элементы такие, что и . Другими словами, – гензелево кольцо.
Другой результат того же типа – теорема Артина об аппроксимации (Artin. 1969). Пусть – локальное кольцо, являющееся локализацией алгебры конечного типа над полем. Пусть, далее, задана система полиномиальных уравнений с коэффициентами из (или из ) и – вектор с коэффициентами из пополнения такой, что . Тогда найдётся вектор с коэффициентами из , сколь угодно близкий к и такой, что . Вариант этой теоремы верен (Artin. 1968) и для систем аналитических уравнений.