In der algebraischen Geometrie , insbesondere der Theorie der Schemata , ist ein flacher Morphismus ein Morphismus
f
:
X
→
Y
{\displaystyle f:X\to Y}
von Schemata, sodass für jeden Punkt
x
∈
X
{\displaystyle x\in X}
der induzierte Homomorphismus von lokalen Ringen
O
Y
,
f
(
x
)
→
O
X
,
x
{\displaystyle {\mathcal {O}}_{Y,f(x)}\to {\mathcal {O}}_{X,x}}
flach ist.
Flache Morphismen werden häufig verwendet, um geometrische Objekte in Familien zu setzen.
Beispiele hierfür sind Hilbert-Schemata , reduktive Gruppenschemata und abelsche Schemata .
Ein Morphismus von Schemata
f
:
(
X
,
O
X
)
→
(
Y
,
O
Y
)
{\displaystyle f:(X,{\mathcal {O}}_{X})\to (Y,{\mathcal {O}}_{Y})}
heißt flach , falls für jeden Punkt
x
∈
X
{\displaystyle x\in X}
der induzierte Homomorphismus von lokalen Ringen
O
Y
,
f
(
x
)
→
O
X
,
x
{\displaystyle {\mathcal {O}}_{Y,f(x)}\to {\mathcal {O}}_{X,x}}
flach ist. Das heißt, dass
O
X
,
x
{\displaystyle {\mathcal {O}}_{X,x}}
ein flacher
O
Y
,
f
(
x
)
{\displaystyle {\mathcal {O}}_{Y,f(x)}}
-Modul ist.
Für einen Morphismus von Schemata
f
:
(
X
,
O
X
)
→
(
Y
,
O
Y
)
{\displaystyle f:(X,{\mathcal {O}}_{X})\to (Y,{\mathcal {O}}_{Y})}
sind die folgenden Bedingungen äquivalent:[ 1]
f
{\displaystyle f}
ist flach im Sinne der in diesem Abschnitt gegebenen Definition.
Für jede affine offene Teilmenge
U
⊆
X
{\displaystyle U\subseteq X}
und jede affine offene Teilmenge
V
⊆
Y
{\displaystyle V\subseteq Y}
mit
f
(
U
)
⊆
V
{\displaystyle f(U)\subseteq V}
ist der
O
Y
(
V
)
{\displaystyle {\mathcal {O}}_{Y}(V)}
-Modul
O
X
(
U
)
{\displaystyle {\mathcal {O}}_{X}(U)}
flach.
Es gibt eine offene Überdeckung
Y
=
⋃
j
∈
J
V
j
{\displaystyle Y=\bigcup \nolimits _{j\in J}V_{j}}
und offene Überdeckungen
V
j
=
⋃
i
∈
I
j
U
i
{\displaystyle V_{j}=\bigcup \nolimits _{i\in I_{j}}U_{i}}
, sodass jede Einschränkung
f
|
U
i
:
U
i
→
V
j
{\displaystyle f|_{U_{i}}:U_{i}\to V_{j}}
für
j
∈
J
,
i
∈
I
j
{\displaystyle j\in J,i\in I_{j}}
flach im Sinne obiger Definition ist.
Es gibt eine affine offene Überdeckung
Y
=
⋃
j
∈
J
V
j
{\displaystyle Y=\bigcup \nolimits _{j\in J}V_{j}}
und affine offene Überdeckungen
V
j
=
⋃
i
∈
I
j
U
i
{\displaystyle V_{j}=\bigcup \nolimits _{i\in I_{j}}U_{i}}
, sodass jeder Ringhomomorphismus
O
Y
(
V
j
)
→
O
X
(
U
i
)
{\displaystyle {\mathcal {O}}_{Y}(V_{j})\to {\mathcal {O}}_{X}(U_{i})}
für
j
∈
J
,
i
∈
I
j
{\displaystyle j\in J,i\in I_{j}}
flach ist.
Die Komposition zweier flacher Morphismen von Schemata ist flach.[ 2]
Ist
f
:
X
→
Y
{\displaystyle f:X\to Y}
ein flacher Morphismus von Schemata und
g
:
Z
→
Y
{\displaystyle g:Z\to Y}
ein beliebiger Morphismus, so ist der Basiswechsel
X
×
Y
Z
→
Z
{\displaystyle X\times _{Y}Z\to Z}
flach.[ 3]
Ist
B
→
A
{\displaystyle B\to A}
ein flacher Ringhomomorphismus, so ist der induzierte Homomorphismus affiner Schemata
X
:=
S
p
e
c
(
A
)
→
Y
:=
S
p
e
c
(
B
)
{\displaystyle X:=\mathrm {Spec} (A)\to Y:=\mathrm {Spec} (B)}
flach.
Der Strukturmorphismus des affinen Raums
A
n
→
S
p
e
c
(
Z
)
{\displaystyle \mathbb {A} ^{n}\to \mathrm {Spec} (\mathbb {Z} )}
und des projektiven Raums
P
n
→
S
p
e
c
(
Z
)
{\displaystyle \mathbb {P} ^{n}\to \mathrm {Spec} (\mathbb {Z} )}
ist flach.
S
p
e
c
(
Z
/
n
Z
)
→
S
p
e
c
(
Z
)
{\displaystyle \mathrm {Spec} (\mathbb {Z} /n\mathbb {Z} )\to \mathrm {Spec} (\mathbb {Z} )}
für
n
≥
2
{\displaystyle n\geq 2}
ist nicht flach, da
Z
/
n
Z
{\displaystyle \mathbb {Z} /n\mathbb {Z} }
kein torsionsfreier
Z
{\displaystyle \mathbb {Z} }
-Modul ist.