• 検索結果がありません。

On the Lyubeznik Number of Local Cohomology Modules

N/A
N/A
Protected

Academic year: 2021

シェア "On the Lyubeznik Number of Local Cohomology Modules"

Copied!
4
0
0

読み込み中.... (全文を見る)

全文

(1)

奈良教育大学学術リポジトリNEAR

On the Lyubeznik Number of Local Cohomology Modules

著者 KAWASAKI Ken‑ichiroh

journal or

publication title

奈良教育大学紀要. 自然科学

volume 49

number 2

page range 5‑7

year 2000‑11‑10

URL http://hdl.handle.net/10105/1415

(2)

奈良教育大学紀要 第49巻 第2号(自然)平成12年

Bull. Nara Univ. Educ, Vol. 49, No. 2 (Nat.), 2000

On the Lyubeznik Number of Local Cohomology Modules

Ken‑ichiroh KAWASAKI '

(Depa血ent of Mathematics, Nara University of Education, Nara, 630‑8528, Japan)

(Received April 6, 2000)

Abstract

In this paper, we decide the heighest Lyubeznik number A 2,2 (A) by the number of the connected components of its punctured spectrum, where A is a complete noetherian local ring of dimension 2 containing a separably closed residue field, using the spectral sequence. This assertion gives a counterexample for Lyubeznik's question (cf. Question 4.5 of

L).

Key Words: local cohomology, spectral sequnce, Lyubeznik number, Bass number.

We assume that all rings are commutative and noetherian with identity throughout this paper.

Lyubeznik defines a numerical invariant of local rings with respect to local cohomology modules [L, Theorem‑Definition 4.1].

Definition 1. LetA be a local ring of dimension d which admits a surjective ring homomorphism n :R → A, where R is a regular local ring of dimension n containing a field. Set / = kerk and let m be the maximal ideal ofR. Then the Bass

number jip (m,畔 ‑(/?)) is finite and depends only onA, / and

p, but neither on R nor on n. We denote this invariant by ら(A), and we call this number the Lyubeznik number (or

the (/J, z)‑Lyubezmk number).

A complete local ring containing a field is always a sur‑

jective image ofa regular local ring containing a field. So, ifA is a local ring containing a field, but not necessarily a surjec‑

tive image of a regular local ring containing a field, one can set A >J(A)‑A v(Aつ, where A" is the completion ol A with respect to the maximal ideal.

Our aim in this paper is to prove the following:

Theorem 1. Let (R, m, K) be a complete regular local ring

containing a sept汀αbly closed residue field, and I an ideal of

dimension 2. Put X ‑ SpecA, where A‑R/I. Suppose that X is

5

equi‑dimensional. If the punctured spectrum ofX has t con‑

nected components, then X 2,2 (A)= t. In particular, the punc‑

tured spectrum ofX is connected if and only ifね2 (A)=l.

We recall some basic properties ofAp.i (cf. [L,(4.4, i, ii, Ill, IV, V印.

Theorem 2 (Lyubeznik). LetA be a local ring of dimension d containing afield, and I an ideal. Put X ‑ Speci? / /. Then the following assertions hold:

(i) Xp.i{A)‑¥)ifi>d;

(ii)ス ・(A)=0(/>>/;

(Ill)最d(A)≠0;

(iv) ifA is analyticallynomal, then X d,d(A) ‑ 1;

(v) ifA is complete intersection, then A <ij (A) = 1.

These results lead Lyubeznik to give the following ques‑

tion [L, Question 4.5],

Question 1 (Lyubeznik). Is it true that Xd.d {A)‑ 1 for allA?

Theorem 1 asserts that there are a lot of examples which yield a negative answer for the above question for a local ring of dimension 2.

Lemma 1. Let (R,m) be a regular local ring containi月g a field

* The author is partially supported by the Grants‑in‑Aid Scientific Research, The Ministry of Education, Science and Culture, Japan.

(3)

6 Ken‑ichiroh KAWASAKI

/an ideal ofR and I a non‑negath‑e integer. IfHj (R) = Oforj

≠Ithenku(R/I)=l.

Proof. Consider the spectral sequence:

HZHfiR) ⇒H,君q(R),

which degenarates by the assumption. Hence we have

irPTjn‑∫(*)‑#r w=o

forp =#/.ThereforeH,!,Hfn (R) ‑H"(R) ‑E時where

E(k) is the injective hull of k. The assertion follows from [L, Lemma 1.4 and Theorem 3.4a].

Proposition 1. Let (A, n) be a local ring containing afield of dimension d. Then thefoil帥・mg a∫sertions hold:

(i) //thedimension ofA is 1, thenれi(A)=l;

(ii) ifA has the embedding codimension 1 (that is, there

is a surjection R ‑*蝣A from a regular loco! ring with

dimR = d+1亡/蝣[HO】), then A dJバA)=l;

(ill) ifA is seトtheoretic complete intersection, then /Ud (A)=l.

Proof. After completing A with respect to n‑adic topology, we may assume that there is a surjection from a regular local ring R ofdimesion n to A. Let I be its kernel. Further we may assume that ∫ is a radical ideal.

(i). Sincethe grade of/is n‑1, Hf(R) = Oforq <n‑l. SinceR is a complete domain, H/ (R) = 0 for q > n‑1 by the local Hartshorne‑Lichtenbaum vanishing theorem. Hence we have Hf(R) = Oforj≠w‑1.

(ii). By the Mayer‑Vietoris sequence, we may assume that / has the intersection of only height one prime. Since R is nor‑

mal, /is principal up to radical. Hence we have /// (/?) = 0 for Kサ

(iii). Since / is generated by a regular sequence for R up to radical, we have Hi (月) = 0 for./≠n‑d.

Therefore the assertion fol一ows from Lemma 1.

ProofofTheorem 1.

(Step 1). We supposethatJ= 1. OnehandH (R)=O fori>2by [L,4.4i)], ontheotherhand,H, (R) =Ofor;>n‑2, since the punctured spectrum of X is connected (cf. [HL.

Theorem 2.9]). Therefore we have HJ(R) = 0 forj^n‑2. It follows from Lemma 1 that A 2,2(A)=l.

(Step 2). We suppose that t > 1. Let Spec/? IJ\ mibe the union of the first (ト1) connected commponents of X\ mt and let SpecR/Q \ mi be the last component. The Mayer‑Vietoris sequence for local cohomology modules gives an isomor‑

phism:

Hf ‑(R) 0 Hf‑(R) ‑ H,n ‑ (R).

Note that H,f,H" ‑(/?) ≠O and H′gHq ¥R) 辛 O by [L, 4.4iii)].

The assertion of Theorem 1 follows from the induction on t applying the additive functor Hm (‑) to the above isomorphism.

Example 1. We can give an example for Theorem 1. For example, let R be the localization ot the polynomial ring k [xi.

x‑2,'‑, X2,} in 2r variables by the irrelevant ideal (jti,九 一r2′),

where A: is a field and x are indetermmates. And let / be an ideal ofR of the following form:

(Jci,Xi,X‑ . X*)nO¥‑i, X2, X‑.ふxs,・蝣・, X‑n)∩ ‑ ∩(Jfl,‑, X‑U‑2,ふ1, x‑i.). Here the notation xi means omit xi. Note that the ideal (.vi, ,xi,X:C‑, Xz) + (Xi‥X>,X¥XiXa, ‑,**)∩ ‑∩(*.,‑‑,X2,‑l,茄,‑ ,‑fe) is the maximal ideal ofR, so it follows from the Mayer‑

Vietons sequence that A 2,2 (/? // ) =? and further we see that the punctured spectrum of SpecR/I has f‑connected compo‑

nents.

Remark 1. Under the condition of the above theorem, we have the value Ap,< (A) as follows:

〝\ヾ 2 1 0

2 t 0 0

1 0 0 0

0 0 f ‑ 1 0

by[HK, Theorem 3.6].

Remark 2. The condition equi‑dimensionalH ofTheorm 1 is

ll

essential. Suppose X is not equidimensional and decompose X to XiUX2, where Xi is pure dimension 1 and X2 is pure dimen‑

sion 2. If the punctured spectrum of X2 has t connected com‑

ponents, then A 2.2 (A) = t. Indeed, it easily follows from the Mayer‑Vietons sequence for local cohomolgy modules with respect to X, Xi, X2.

Acknowledgment. The author would like to thank Professor Gennady Lyubeznik and Doctor Hans Ulnch Walther great ful‑

1y for their comments. Doctor Walther told resent results to the

author as in the note at the end of this paper, and sent his

preprint. And the author would like also to thank Professor

Yukitoshi Hinohara, Professor Sadao Tachibana, Tadashi

Kanzo and Kazufumi Eto for their valuable suggestions and

helpful discussions with them during work on this paper.

(4)

On the Lyubeznik number of local cohomology modules

References

[HO] R.Hartshorne and A. Ogus∴On the factoriality of local rings of small emdcdding codimension , Comm, in Alg. 1(5) (1974) 415‑437.

[HLJ C.Huneke and G.Lyubeznik, On the vanishing of local cohomol‑

ogy modules', Invent, Math. 102(1990)73‑93.

[HK] C. Huneke and J. Koh, Co finiteness and vanishing of local coho‑

mology modules , Math. ProC Cambridge Philos. Soc. 110 (1991) 421‑429.

「L] G. Lyubeznik. Finiteness properties of local cohomology modules (an application of D‑modules to commutative algebra) , Invent.

Math. 102(1993)41‑55.

[M] H. Matsumura. Commutative Algebra. Benjamin / Cummings, Reading, MA, 2nd ed., 1980.

7

Note added in the proof of Theorem 1.

After the author sent this preprint to Professor Lyubeznik, Doctor

Walther sent his comments to the author by the e‑mai一 on dated

November 6 in 1998, a part of which is as follows: 'The results you prove have as far as I can see known for about 3 years.

Besides my preprint (which dates back to the summer of 1995) which I enclose with this email, similar results have been obtained independently by J. Alvarez, a student of Zarzuela, and R. Garcia C. Sabbah.

On the other hand. the method in author's proof is different from that in Walther's. While he uses the Brodmann sequence, we use the spectral sequence and our proof in this paper is sim‑

pier than his.

参照

関連したドキュメント

(The Elliott-Halberstam conjecture does allow one to take B = 2 in (1.39), and therefore leads to small improve- ments in Huxley’s results, which for r ≥ 2 are weaker than the result

There is a robust collection of local existence results, including [7], in which Kato proves the existence of local solutions to the Navier-Stokes equation with initial data in L n (

In this section we state our main theorems concerning the existence of a unique local solution to (SDP) and the continuous dependence on the initial data... τ is the initial time of

This paper will blend well-established ideas of Conner-Floyd, tom Dieck, Atiyah, Segal and Wilson with recent constructions of Greenlees and recent insight of the author to show

0.1. Additive Galois modules and especially the ring of integers of local fields are considered from different viewpoints. Leopoldt [L] the ring of integers is studied as a module

In this paper we focus on the relation existing between a (singular) projective hypersurface and the 0-th local cohomology of its jacobian ring.. Most of the results we will present

We show that two density operators of mixed quantum states are in the same local unitary orbit if and only if they agree on polynomial invariants in a certain Noetherian ring for

Khovanov associated to each local move on a link diagram a homomorphism between the homology groups of its source and target diagrams.. In this section we describe how this