Flexibility Properties in Complex Analysis and Affine Algebraic Geometry

In the last decades affine algebraic varieties and Stein manifolds with big (infinite-dimensional) automorphism groups have been intensively studied. Several notions expressing that the automorphisms group is big have been proposed. All of them imply that the manifold in question is an Oka–Forstnerič manifold. This important notion has also recently merged from the intensive studies around the homotopy principle in Complex Analysis. This homotopy principle, which goes back to the 1930s, has had an enormous impact on the development of the area of Several Complex Variables and the number of its applications is constantly growing. In this overview chapter we present three classes of properties: (1) density property, (2) flexibility, and (3) Oka–Forstnerič. For each class we give the relevant definitions, its most significant features and explain the known implications between all these properties. Many difficult mathematical problems could be solved by applying the developed theory, we indicate some of the most spectacular ones.

Selected topics in algebraic geometry; report of the Committee on rational transformations:

Bibliography at end of each chapter.

Selected topics in algebraic geometry

Cover-title.

Introduction to algebraic geometry.

Includes bibliography.

Introduction to algebraic geometry.

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An elementary treatise on conic sections and algebraic geometry : with numerous examples and hints for their solution, especially designed for the use of beginners /

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An algebraic proof of Iitaka's conjecture C2,1

We give a proof of Iitaka's conjecture C2,1 using only elementary methods from algebraic geometry.

Problems in Algebraic Vision

Thesis (Ph.D.)--University of Washington, 2016-08

Algebraic geometric codes over rings

The techniques of algebraic geometry have been widely and successfully applied to the study of linear codes over finite fields since the early 1980's. Recently, there has been an increased interest in the study of linear codes over finite rings. In this thesis, we combine these two approaches to coding theory by introducing and studying algebraic geometric codes over rings.

Some constructions, related to noncommutative tori; Fredholm modules and the Beilinson-Bloch regulator

A noncommutative 2-torus is one of the main toy models of noncommutative geometry, and a noncommutative n-torus is a straightforward generalization of it. In 1980, Pimsner and Voiculescu in [17] described a 6-term exact sequence, which allows for the computation of the K-theory of noncommutative tori. It follows that both even and odd K-groups of n-dimensional noncommutative tori are free abelian groups on 2^n-1 generators. In 1981, the Powers-Rieffel projector was described [19], which, together with the class of identity, generates the even K-theory of noncommutative 2-tori. In 1984, Elliott [10] computed trace and Chern character on these K-groups. According to Rieffel [20], the odd K-theory of a noncommutative n-torus coincides with the group of connected components of the elements of the algebra. In particular, generators of K-theory can be chosen to be invertible elements of the algebra. In Chapter 1, we derive an explicit formula for the First nontrivial generator of the odd K-theory of noncommutative tori. This gives the full set of generators for the odd K-theory of noncommutative 3-tori and 4-tori.

In Chapter 2, we apply the graded-commutative framework of differential geometry to the polynomial subalgebra of the noncommutative torus algebra. We use the framework of differential geometry described in [27], [14], [25], [26]. In order to apply this framework to noncommutative torus, the notion of the graded-commutative algebra has to be generalized: the "signs" should be allowed to take values in U(1), rather than just {-1,1}. Such generalization is well-known (see, e.g., [8] in the context of linear algebra). We reformulate relevant results of [27], [14], [25], [26] using this extended notion of sign. We show how this framework can be used to construct differential operators, differential forms, and jet spaces on noncommutative tori. Then, we compare the constructed differential forms to the ones, obtained from the spectral triple of the noncommutative torus. Sections 2.1-2.3 recall the basic notions from [27], [14], [25], [26], with the required change of the notion of "sign". In Section 2.4, we apply these notions to the polynomial subalgebra of the noncommutative torus algebra. This polynomial subalgebra is similar to a free graded-commutative algebra. We show that, when restricted to the polynomial subalgebra, Connes construction of differential forms gives the same answer as the one obtained from the graded-commutative differential geometry. One may try to extend these notions to the smooth noncommutative torus algebra, but this was not done in this work.

A reconstruction of the Beilinson-Bloch regulator (for curves) via Fredholm modules was given by Eugene Ha in [12]. However, the proof in [12] contains a critical gap; in Chapter 3, we close this gap. More specifically, we do this by obtaining some technical results, and by proving Property 4 of Section 3.7 (see Theorem 3.9.4), which implies that such reformulation is, indeed, possible. The main motivation for this reformulation is the longer-term goal of finding possible analogs of the second K-group (in the context of algebraic geometry and K-theory of rings) and of the regulators for noncommutative spaces. This work should be seen as a necessary preliminary step for that purpose.

For the convenience of the reader, we also give a short description of the results from [12], as well as some background material on central extensions and Connes-Karoubi character.

Quotients d'une variété algébrique par un groupe algébrique linéairement réductif et ses sous-groupes maximaux unipotents

La construction d'un quotient, en topologie, est relativement simple; si $G$ est un groupe topologique agissant sur un espace topologique $X$, on peut considérer l'application naturelle de $X$ dans $X/G$, l'espace d'orbites muni de la topologie quotient. En géométrie algébrique, malheureusement, il n'est généralement pas possible de munir l'espace d'orbites d'une structure de variété. Dans le cas de l'action d'un groupe linéairement réductif $G$ sur une variété projective $X$, la théorie géométrique des invariants nous permet toutefois de construire un morphisme de variété d'un ouvert $U$ de $X$ vers une variété projective $X//U$, se rapprochant autant que possible d'une application quotient, au sens topologique du terme. Considérons par exemple $X\subseteq P^{n}$, une $k$-variété projective sur laquelle agit un groupe linéairement réductif $G$ et supposons que cette action soit induite par une action linéaire de $G$ sur $A^{n+1}$. Soit $\widehat{X}\subseteq A^{n+1}$, le cône affine au dessus de $\X$. Par un théorème de la théorie classique des invariants, il existe alors des invariants homogènes $f_{1},...,f_{r}\in C[\widehat{X}]^{G}$ tels que $$C[\widehat{X}]^{G}= C[f_{1},...,f_{r}].$$ On appellera le nilcone, que l'on notera $N$, la sous-variété de $\X$ définie par le locus des invariants $f_{1},...,f_{r}$. Soit $Proj(C[\widehat{X}]^{G})$, le spectre projectif de l'anneau des invariants. L'application rationnelle $$\pi:X\dashrightarrow Proj(C[f_{1},...,f_{r}])$$ induite par l'inclusion de $C[\widehat{X}]^{G}$ dans $C[\widehat{X}]$ est alors surjective, constante sur les orbites et sépare les orbites autant qu'il est possible de le faire; plus précisément, chaque fibre contient exactement une orbite fermée. Pour obtenir une application régulière satisfaisant les mêmes propriétés, il est nécessaire de jeter les points du nilcone. On obtient alors l'application quotient $$\pi:X\backslash N\rightarrow Proj(C[f_{1},...,f_{r}]).$$ Le critère de Hilbert-Mumford, dû à Hilbert et repris par Mumford près d'un demi-siècle plus tard, permet de décrire $N$ sans connaître les $f_{1},...,f_{r}$. Ce critère est d'autant plus utile que les générateurs de l'anneau des invariants ne sont connus que dans certains cas particuliers. Malgré les applications concrètes de ce théorème en géométrie algébrique classique, les démonstrations que l'on en trouve dans la littérature sont généralement données dans le cadre peu accessible des schémas. L'objectif de ce mémoire sera, entre autres, de donner une démonstration de ce critère en utilisant autant que possible les outils de la géométrie algébrique classique et de l'algèbre commutative. La version que nous démontrerons est un peu plus générale que la version originale de Hilbert \cite{hilbert} et se retrouve, par exemple, dans \cite{kempf}. Notre preuve est valide sur $C$ mais pourrait être généralisée à un corps $k$ de caractéristique nulle, pas nécessairement algébriquement clos. Dans la seconde partie de ce mémoire, nous étudierons la relation entre la construction précédente et celle obtenue en incluant les covariants en plus des invariants. Nous démontrerons dans ce cas un critère analogue au critère de Hilbert-Mumford (Théorème 6.3.2). C'est un théorème de Brion pour lequel nous donnerons une version un peu plus générale. Cette version, de même qu'une preuve simplifiée d'un théorème de Grosshans (Théorème 6.1.7), sont les éléments de ce mémoire que l'on ne retrouve pas dans la littérature.

Aspects géométriques et intégrables des modèles de matrices aléatoires

Travail réalisé en cotutelle avec l'université Paris-Diderot et le Commissariat à l'Energie Atomique sous la direction de John Harnad et Bertrand Eynard.

Grothendieck et les topos : rupture et continuité dans les modes d'analyse du concept d'espace topologique

La thèse présente une analyse conceptuelle de l'évolution du concept d'espace topologique. En particulier, elle se concentre sur la transition des espaces topologiques hérités de Hausdorff aux topos de Grothendieck. Il en ressort que, par rapport aux espaces topologiques traditionnels, les topos transforment radicalement la conceptualisation topologique de l'espace. Alors qu'un espace topologique est un ensemble de points muni d'une structure induite par certains sous-ensembles appelés ouverts, un topos est plutôt une catégorie satisfaisant certaines propriétés d'exactitude. L'aspect le plus important de cette transformation tient à un renversement de la relation dialectique unissant un espace à ses points. Un espace topologique est entièrement déterminé par ses points, ceux-ci étant compris comme des unités indivisibles et sans structure. L'identité de l'espace est donc celle que lui insufflent ses points. À l'opposé, les points et les ouverts d'un topos sont déterminés par la structure de celui-ci. Qui plus est, la nature des points change: ils ne sont plus premiers et indivisibles. En effet, les points d'un topos disposent eux-mêmes d'une structure. L'analyse met également en évidence que le concept d'espace topologique évolua selon une dynamique de rupture et de continuité. Entre 1945 et 1957, la topologie algébrique et, dans une certaine mesure, la géométrie algébrique furent l'objet de changements fondamentaux. Les livres Foundations of Algebraic Topology de Eilenberg et Steenrod et Homological Algebra de Cartan et Eilenberg de même que la théorie des faisceaux modifièrent profondément l'étude des espaces topologiques. En contrepartie, ces ruptures ne furent pas assez profondes pour altérer la conceptualisation topologique de l'espace elle-même. Ces ruptures doivent donc être considérées comme des microfractures dans la perspective de l'évolution du concept d'espace topologique. La rupture définitive ne survint qu'au début des années 1960 avec l'avènement des topos dans le cadre de la vaste refonte de la géométrie algébrique entreprise par Grothendieck. La clé fut l'utilisation novatrice que fit Grothendieck de la théorie des catégories. Alors que ses prédécesseurs n'y voyaient qu'un langage utile pour exprimer certaines idées mathématiques, Grothendieck l'emploie comme un outil de clarification conceptuelle. Ce faisant, il se trouve à mettre de l'avant une approche axiomatico-catégorielle des mathématiques. Or, cette rupture était tributaire des innovations associées à Foundations of Algebraic Topology, Homological Algebra et la théorie des faisceaux. La théorie des catégories permit à Grothendieck d'exploiter le plein potentiel des idées introduites par ces ruptures partielles. D'un point de vue épistémologique, la transition des espaces topologiques aux topos doit alors être vue comme s'inscrivant dans un changement de position normative en mathématiques, soit celui des mathématiques modernes vers les mathématiques contemporaines.

L'éclatement en géométrie algébrique, différentielle et symplectique

L'éclatement est une transformation jouant un rôle important en géométrie, car il permet de résoudre des singularités, de relier des variétés birationnellement équivalentes, et de construire des variétés possédant des propriétés inédites. Ce mémoire présente d'abord l'éclatement tel que développé en géométrie algébrique classique. Nous l'étudierons pour le cas des variétés affines et (quasi-)projectives, en un point, et le long d'un idéal et d'une sous-variété. Nous poursuivrons en étudiant l'extension de cette construction à la catégorie différentiable, sur les corps réels et complexes, en un point et le long d'une sous-variété. Nous conclurons cette section en explorant un exemple de résolution de singularité. Ensuite nous passerons à la catégorie symplectique, où nous ferons la même chose que pour le cas différentiable complexe, en portant une attention particulière à la forme symplectique définie sur la variété. Nous terminerons en étudiant un théorème dû à François Lalonde, où l'éclatement joue un rôle clé dans la démonstration. Ce théorème affirme que toute 4-variété fibrée par des 2-sphères sur une surface de Riemann, et différente du produit cartésien de deux 2-sphères, peut être équipée d'une 2-forme qui lui confère une structure symplectique réglée par des courbes holomorphes par rapport à sa structure presque complexe, et telle que l'aire symplectique de la base est inférieure à la capacité de la variété. La preuve repose sur l'utilisation de l'éclatement symplectique. En effet, en éclatant symplectiquement une boule contenue dans la 4-variété, il est possible d'obtenir une fibration contenant deux sphères d'auto-intersection -1 distinctes: la pré-image du point où est fait l'éclatement complexe usuel, et la transformation propre de la fibre. Ces dernières sont dites exceptionnelles, et donc il est possible de procéder à l'inverse de l'éclatement - la contraction - sur chacune d'elles. En l'accomplissant sur la deuxième, nous obtenons une variété minimale, et en combinant les informations sur les aires symplectiques de ses classes d'homologies et de celles de la variété originale nous obtenons le résultat.