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Degenerations of the complex projective plane with only rational singularities - 한국어 원문 구조 번역

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복소 사영평면의 오직 유리 특이점만을 가진 퇴화들

Marcos Canedo Facultad de Matemáticas, Pontificia Universidad Católica de Chile, Santiago, Chile. mgcanedo@uc.cl Giancarlo Urzúa Facultad de Matemáticas, Pontificia Universidad Católica de Chile, Santiago, Chile. gianurzua@gmail.com
초록.

Wahl의 추측은 rational homology disk smoothing을 허용하는 이차원 특이점들이 weighted homogeneous라고 말한다. 그 추측을 가정하여, 우리는 복소 사영평면의 오직 유리 특이점만을 가진 모든 정규 퇴화들을 분류한다. 그것들은 정확히 Markov 방정식에 의해 제어되는 Manetti 및 Hacking–Prokhorov가 분류한 곡면들과, 네 개의 non-log canonical 특이점을 포함하는 여섯 개의 새로운 퇴화들이다.

1. 서론

에서[1], Bădescu는 다음을 가진 유리곡면의 정규 퇴화들을 연구했다K20K^{2}\geq 0. 더 정확히는, 그는 proper deformations를 고려했다

(W𝒲)(0𝔻)(W\subset\mathcal{W})\to(0\in{\mathbb{D}})

원판 위에서𝔻{\mathbb{D}}, 여기서WtW_{t}는 다음을 가진 비특이 유리곡면이다KWt20K_{W_{t}}^{2}\geq 0에 대해t0t\neq 0, 그리고W:=W0W:=W_{0}는 정규 곡면이다. 그는 (A) 다음 중 하나임을 증명했다WW는 많아야 유리 특이점들을 가진 유리곡면이거나, 또는 (B)WW는 정확히 하나의 비유리 특이점을 가지며 몇몇 특정 성질들을 만족한다 (참조[1, Thm. 1]자세한 내용). 다음일 때Wt=2W_{t}={\mathbb{P}}^{2}, 그는 만약KWK_{W}가 Cartier이면, 그러면WW는 다음 중 하나임을 보였다2{\mathbb{P}}^{2}또는 비특이 평면 삼차곡선 위의 타원 원뿔[1, (4.3) Thm.](이는 다음의 유일한 strictly log canonical 퇴화이다2{\mathbb{P}}_{{\mathbb{C}}}^{2}에 의해[11, Thm. 8.5]). Bădescu는 또한 추가 예들의 원천으로서 비특이 평면곡선 위에서 “원뿔을 쓸어내는” 고전적 구성을 지적했고, 이것들이 다음의 모든 정규 퇴화들인지 물었다2{\mathbb{P}}^{2} [1, (4.8.2)]. 이는 그렇지 않았다. 에서[14], Manetti는 다음의 무한히 많은 퇴화들을 발견했다2{\mathbb{P}}^{2}유형 (A)의. 그는 다음에서 증명했다[14, Thm. 11]유형 (A)에 대해 그러한 퇴화들은WW반드시 (A1) 오직 몫 특이점들만 가지거나 (A2) 많아야 하나의 비몫 특이점을 가져야 한다. (A1)에 대해, 그는 다음의 특이점들이WWWahl 특이점들이며, 많아야 세 개이고, 그 퇴화가{\mathbb{Q}}-Gorenstein[14, Main Thm.](또한 참조[16, III and IV]). 마지막으로, Hacking과 Prokhorov는 다음에서[9]유형 (A1)의 임의의 퇴화가 다음의{\mathbb{Q}}-Gorenstein partial smoothing임을 증명했다(a2,b2,c2){\mathbb{P}}(a^{2},b^{2},c^{2}), 여기서(a,b,c)(a,b,c)는 Markov 방정식을 만족한다

a2+b2+c2=3abc.a^{2}+b^{2}+c^{2}=3abc.

A \mathbb{Q}HD특이점은 rational homology disk smoothing, 즉 Milnor 수가 다음과 같은 smoothing을 허용하는 이차원 정규 특이점이다0. J. Wahl의 잘 알려진 추측은[22, 21]모든\mathbb{Q}HD특이점이 weighted homogeneous라고 말한다[18, 3]. 다음에 의해[20]그리고[4], weighted homogeneous인 다음의 명시적 분류가 있다\mathbb{Q}HD특이점들. 우리는 Figures에 보인 것처럼, 그들의 minimal resolutions의 별 모양 쌍대 그래프들에 의한 그들의 분류를 참조한다2그리고3. Wahl의 추측이 성립한다는 가정하에, 이 논문에서 우리는 유형 (A2)의 모든 퇴화들을 분류하며, 따라서 다음의 정규 퇴화들의 분류를 끝낸다2{\mathbb{P}}_{{\mathbb{C}}}^{2}오직 유리 특이점들만을 가진.

정리 1.1.

모든\mathbb{Q}HD특이점이 weighted homogeneous라고 가정하자. 그러면 다음의 모든 정규 퇴화는2{\mathbb{P}}_{{\mathbb{C}}}^{2}오직 유리 특이점들만을 가지며, 다음의 partial{\mathbb{Q}}-Gorenstein smoothing이거나(a2,b2,c2){\mathbb{P}}(a^{2},b^{2},c^{2}), 여기서a2+b2+c2=3abca^{2}+b^{2}+c^{2}=3abc, 또는 여섯 곡면 중 하나이다WjW_{j}, WfW_{f}, WcW_{c}, Wc5W_{c5}, WbW_{b}, 그리고Wb13W_{b13}Figure에 보인1.

Refer to caption
Figure 1.다음의 여섯 non-log canonical 유리 퇴화들의 minimal resolutions2{\mathbb{P}}_{{\mathbb{C}}}^{2}. 그것들은 모두 Hirzebruch surface로 blow down된다𝔽8{\mathbb{F}}_{8}.

따라서 다음의 퇴화들에서 발생하는 네 개의 새로운 특이점들이 있다2{\mathbb{P}}_{{\mathbb{C}}}^{2}. 그것들은 다음이다\mathbb{Q}HD유형 (b)의 특이점들, 다음을 가진p=2p=2, q=r=4q=r=4 (𝒩(3,4,4)\mathcal{N}(3,4,4)); 유형 (c), 다음을 가진r=4r=4, q=1q=1 (𝒩(0,1,4)\mathcal{N}(0,1,4)); 유형 (f), 다음을 가진q=2q=2 ((0,2,0)\mathcal{M}(0,2,0)); 그리고 유형 (j), 다음을 가진q=4q=4 (𝒞33(4)\mathcal{C}_{3}^{3}(4)) 111괄호 안은 다음에서의 원래 표기이다[20, 21].. 그들의 지수들은5858, 99, 88, 그리고1616, 각각이다. 특히, 다음의 정규 퇴화들이 있다2{\mathbb{P}}_{{\mathbb{C}}}^{2}그 지수들이 Markov 수가 아닌 (그러나 그것들은 여전히 다음의 추측들과 일관된다[7]). 그 분류는 또한 유형 (A2)의 퇴화들이 많아야33개의 특이점을 가진다는 것을 보여준다. 왜냐하면 새로운 것들은 오직11또는22개의 특이점만을 가지기 때문이다 (참조[15, Cor. 11]). 사실, 그들 중 네 개는 단일 특이점을 가지며, 나머지 두 개는 전자의 두 개에 slidings를 적용하여 얻어지고[5, Def. 3.17]특이점들에서 Manetti 및 Hacking–Prokhorov family와의 두 공통 퇴화를 생성한다152(1,4)\frac{1}{5^{2}}(1,4)그리고1132(1,25)\frac{1}{13^{2}}(1,25).

새로운 퇴화들 중 하나를 고려하자(W𝒲)(0𝔻)(W\subset\mathcal{W})\to(0\in{\mathbb{D}}). 그러면 그것의 Seifert blow-up은[23]다음의 slc 퇴화를 정의한다2{\mathbb{P}}_{{\mathbb{C}}}^{2}두 곡면으로 이루어진,WW^{\prime}(다음의 proper transformWW) 그리고ZZ(compactified Milnor fiber), 하나의1{\mathbb{P}}_{{\mathbb{C}}}^{1}을 따라 붙여지며 세 개의 orbifold double normal crossing 특이점들을 가진다. 그 canonical class는 ample이 아니다 (다음과 비교[11, Lem. 9.5]), 그리고 그것은 extremal flipping neighborhood를 정의한다(Γ𝒲)(q𝒴)(\Gamma^{-}\subset{\mathcal{W}})\to(q\in{\mathcal{Y}}).

정리 1.2.

다음이라 하자(W+Z+𝒲+)(0𝔻)(W^{+}\cup Z^{+}\subset{\mathcal{W}}^{+})\to(0\in{\mathbb{D}})를 flipping하여 얻어진 퇴화라고 하자(Γ𝒲)(q𝒴)(\Gamma^{-}\subset{\mathcal{W}})\to(q\in{\mathcal{Y}}). 그러면 다음을 수축하는 divisorial contraction이 존재한다(W+Z+𝒲+)(Z¯𝒲¯)(W^{+}\cup Z^{+}\subset{\mathcal{W}}^{+})\to(\bar{Z}\subset\bar{{\mathcal{W}}})수축하는W+W^{+}그렇게 해서 유도된 퇴화(Z¯𝒲¯)(0𝔻)(\bar{Z}\subset\bar{{\mathcal{W}}})\to(0\in{\mathbb{D}}){\mathbb{Q}}-Gorenstein이고 다음을 만족한다:

  • (1)

    만약WW가 하나의 특이점을 가지면, 그러면Z¯=2\bar{Z}={\mathbb{P}}_{{\mathbb{C}}}^{2};

  • (2)

    만약W=Wc5W=W_{c5}, 그러면Z¯\bar{Z}는 오직 그 특이점만을 가진다152(1,4)\frac{1}{5^{2}}(1,4);

  • (3)

    만약W=Wb13W=W_{b13}, 그러면Z¯\bar{Z}는 오직 그 특이점만을 가진다1132(1,25)\frac{1}{13^{2}}(1,25).

우리는 또한 정규 사영곡면을 구성한다WW다음을 가진KW-K_{W}ample,KW2=9K_{W}^{2}=9, b2(W)=1b_{2}(W)=1, 그리고 Beke, Plamenevskaya, Starkston이 다음에서 연구한 유리 특이점들 중 하나[2]. 이 특이점은 rational homology disk Stein filling을 허용한다[2, Thm. 1.1]그러나 없다\mathbb{Q}HDsmoothing. 그것은 symplectically rationally blow down되어 다음이 된다2{\mathbb{P}}_{{\mathbb{C}}}^{2}(정리5.1).

감사의 말

첫 번째 저자는 ANID 박사 장학금 21220497의 지원을 받았고, 두 번째 저자는 FONDECYT regular grant 1230065의 지원을 받았다.[6]

2. 예비 사항

우리는 다음의 Sections 2와 3의 표기와 몇 가지 사실들을 사용할 것이다[5]. 다음이라 하자(W𝒲)(0𝔻)(W\subset\mathcal{W})\to(0\in{\mathbb{D}})가 다음의 정규 퇴화라고 하자2{\mathbb{P}}_{{\mathbb{C}}}^{2}유리 비몫 특이점을 가진 유형 (A2)의. 다음이라 하자ll가 다음의 특이점들의 수라고 하자WW. 다음 도표를 고려하자

X\textstyle{X\ignorespaces\ignorespaces\ignorespaces\ignorespaces\ignorespaces\ignorespaces\ignorespaces\ignorespaces}π\scriptstyle{\pi}ϕ\scriptstyle{\phi}S\textstyle{S}W\textstyle{W}

여기서 사상ϕ\phi은 다음의 minimal resolution이고WW, 그리고π\pi는 다음의 합성이다mmblow-ups로서 다음이 되도록 하는SS(1)(-1)-curves를 가지지 않는다. 다음이라 하자EiE_{i}가 다음 안의 pull-back divisor라고 하자XX다음의ii-번째 점이 blow-up된 것, 다음을 통하여π\pi. 따라서,EiE_{i}는 연결된, 아마도 non-reduced인 다음의 tree이다1{\mathbb{P}}_{{\mathbb{C}}}^{1}s, Ei2=1E_{i}^{2}=-1, 그리고EiEj=0E_{i}\cdot E_{j}=0에 대해iji\neq j. 다음이라 하자E=i=1mEiE=\sum_{i=1}^{m}{E_{i}}. 우리는 다음을 가진다KXπ(KS)+EK_{X}\sim\pi^{*}(K_{S})+E. 다음이라 하자C=i=1lCiC=\sum_{i=1}^{l}C_{i}가 다음의 exceptional (reduced) divisor라고 하자ϕ\phi, 여기서CiC_{i}는 각 특이점 위의 exceptional divisors이다. 다음이라 하자|Ci||C_{i}|가 다음 안의 곡선들의 수라고 하자CiC_{i}.

다음에 의해[1, Thm. 1], 우리는 다음을 안다WW는 rational이다. 다음에서처럼[14, 16], 선택하자π:XS=𝔽d\pi\colon X\to S={\mathbb{F}}_{d}최대의 다음을 가진d2d\geq 2. 우리는 다음을 상기한다1{\mathbb{P}}_{{\mathbb{C}}}^{1}-bundle𝔽d1{\mathbb{F}}_{d}\to{\mathbb{P}}_{{\mathbb{C}}}^{1}은 유일한 negative curve를 가진다σ\sigma_{\infty}다음을 가진σ2=d\sigma_{\infty}^{2}=-d. 다음이라 하자FF가 fiber의 class라고 하자. 우리는 유도된 fibration을 가진다π:X1\pi^{\prime}\colon X\to{\mathbb{P}}_{{\mathbb{C}}}^{1}다음의 합성을 통해π\pi다음과 함께𝔽d1{\mathbb{F}}_{d}\to{\mathbb{P}}_{{\mathbb{C}}}^{1}. 우리의 최대 선택 때문에, 다음 위에는 blow-ups가 없다σ\sigma_{\infty}.

Remark 2.1.

우리는 다음에 대해 다음의 알려진 사실들을 가진다WW.

  • (R1)

    다음에 의해[14, Prop. 3], 우리는 다음을 가진다(W𝒲)(0𝔻)(W\subset\mathcal{W})\to(0\in{\mathbb{D}})는 projective이고,q(W)=h1(𝒪W)=0q(W)=h^{1}({\mathcal{O}}_{W})=0그리고pg(W)=h2(𝒪W)=0p_{g}(W)=h^{2}({\mathcal{O}}_{W})=0.

  • (R2)

    다음에 의해[14, Thm. 11], 우리는 다음 안에 많아야 하나의 비몫 특이점을 가진다WW, 그리고CC는 다음으로 이루어진다σX\sigma_{\infty}\subset X및 다음의 fibers의 일부 irreducible componentsπ\pi^{\prime}. 다음이라 하자C1C_{1}가 비몫 특이점 위의 component라고 하자. 그러면σC1\sigma_{\infty}\subset C_{1}.

  • (R3)

    다음에 의해[14, Cor. 5], canonical classK𝒲K_{\mathcal{W}}{\mathbb{Q}}-Cartier이고,KW2=9K_{W}^{2}=9. 특히, 다음의 임의의 몫 특이점은WW반드시 Wahl이고(W𝒲)(0𝔻)(W\subset\mathcal{W})\to(0\in{\mathbb{D}}){\mathbb{Q}}-Gorenstein smoothing이다.

  • (R4)

    에 의해[1, Thm. 1], 우리는 다음을 얻는다ρ(W)=1\rho(W)=1. 따라서, 만약FiF_{i}가 의 fiber이고π\pi^{\prime}의 성분들을 가지며CC, 그러면 정확히 하나의(1)(-1)-curve가 안에 있고FiF_{i}안의 임의의 다른 curve는FiF_{i}에 속한다CC. 하자#f\#f를 그러한 fiber들의 수라고 하자. 우리는 다음을 얻는다KW-K_{W}는 ample이다.

  • (R5)

    의 tangent sheaf는WW이다TW:=om𝒪W(ΩW1,𝒪W)T_{W}:=\mathcal{H}\text{om}_{{\mathcal{O}}_{W}}(\Omega_{W}^{1},{\mathcal{O}}_{W}). 에 의해[15, Lem. 11], 우리는 다음을 얻는다H2(W,TW)=0H^{2}(W,T_{W})=0, 따라서 변형하는 데 local-to-global obstruction이 없다WW.

정의 2.2.

임의의 주어진EiE_{i}에 대해, 우리는 divisor들의 집합을 정의한다

Cout,i={ΓC:ΓEi}andCin,i={ΓC:ΓEi}.C_{out,i}=\{\Gamma\in C\colon\Gamma\nsubseteq E_{i}\}\ \ \ \text{and}\ \ \ C_{in,i}=\{\Gamma\in C\colon\Gamma\subseteq E_{i}\}.

하자ShS_{h}를 다음과 같은 것들의 집합이라 하자EiE_{i}들 중 다음을 만족하는 것EiCout,i=hE_{i}\cdot C_{out,i}=h. 하자ThT_{h}를 다음과 같은 것들의 집합이라 하자EiE_{i}들 중 안에 있는 것ShS_{h}다음을 만족하는EiCin,i=0E_{i}\cdot C_{in,i}=0. 하자sh=|Sh|s_{h}=|S_{h}|그리고th=|Th|t_{h}=|T_{h}|를 대응하는 cardinality들이라 하자.

임의의 divisorDD가 nonsingular projective surface 위에 있을 때YY, 우리는 정의한다

q(D):=12(D2+DKY).q(D):=-\frac{1}{2}(D^{2}+D\cdot K_{Y}).

만약DD가 effective이면, 그러면q(D)=χ(𝒪D)q(D)=\chi({\mathcal{O}}_{D}).

보조정리 2.3.

우리는 다음을 가진다s0=0s_{0}=0, si=0s_{i}=0에 대해i3i\geq 3, #f=t1+t2\#f=t_{1}+t_{2}, 그리고q(E+C)=1+s1t1q(E+C)=1+s_{1}-t_{1}.

증명.

에 대해EkE_{k}두 가지 가능성이 있다: 그것이 fiber 위의 마지막(1)(-1)-curve이거나 그렇지 않다. 첫 번째 경우에는,EkT1T2E_{k}\in T_{1}\cup T_{2}. 두 번째 경우에는,EkShE_{k}\in S_{h}어떤 것에 대해h=1,2h=1,2, projection formula와 다음 사실에 의해π(π(C))red\pi^{*}(\pi(C))_{\text{red}}는 simple normal crossings divisor이다. 에 의해[5, Rem. 3.4], 우리는 다음을 얻는다q(E+C)=q(π(C))+s1t1q(E+C)=q(\pi(C))+s_{1}-t_{1}, 그리고 직접적으로q(π(C))=1q(\pi(C))=1. ∎

보조정리 2.4.

의 각 singularity에 대해WW, 에 의해 유도된 smoothing의 Milnor number는(W𝒲)(0𝔻)(W\subset\mathcal{W})\to(0\in{\mathbb{D}})와 같다0.

증명.

하자p1,,plp_{1},\ldots,p_{l}를 의 singular point들이라 하고WW, 그리고 하자μi\mu_{i}를 에 의해 유도된 smoothing의 Milnor number라 하자(W𝒲)(0𝔻)(W\subset\mathcal{W})\to(0\in{\mathbb{D}})에서pip_{i}. 정의에 의해,μi\mu_{i}는 대응하는 Milnor fiber의 두 번째 Betti number이다. minimal resolutionXWX\to W과 smoothing은 topological Euler characteristic들 사이에 다음 관계를 준다:

χtop(X)=χtop(Wi=1lpi)+i=1lχtop(Ci)=χtop(Wt)i=1l(1+μi)+i=1lχtop(Ci).\chi_{top}(X)=\chi_{top}(W\setminus\cup_{i=1}^{l}p_{i})+\sum_{i=1}^{l}\chi_{top}(C_{i})=\chi_{top}(W_{t})-\sum_{i=1}^{l}(1+\mu_{i})+\sum_{i=1}^{l}\chi_{top}(C_{i}).

여기서 우리는 smoothing의 Milnor fiber들의 첫 번째 Betti number가 항상0라는 것을 사용하고 있으며, 이것은 Greuel–Steenbrink의 결과이다[8]. 다른 한편으로, 대체하고χ(𝒪W)=χ(𝒪Wt)\chi({\mathcal{O}}_{W})=\chi({\mathcal{O}}_{W_{t}})그리고 Noether formula에 의해, 우리는 얻는다

KWt2+i=1lμi=10χ(𝒪X)χtop(X)+i=1l(b2(Ci)b1(Ci))+12i=1lpg(piW),K_{W_{t}}^{2}+\sum_{i=1}^{l}\mu_{i}=10\chi({\mathcal{O}}_{X})-\chi_{top}(X)+\sum_{i=1}^{l}\big(b_{2}(C_{i})-b_{1}(C_{i})\big)+12\sum_{i=1}^{l}p_{g}(p_{i}\in W),

여기서pg(piW):=dimH0(X¯,(R1π𝒪X)pi)p_{g}(p_{i}\in W):=\dim_{{\mathbb{C}}}H^{0}(\bar{X},(R^{1}\pi_{*}{\mathcal{O}}_{X})_{p_{i}})는 singularity의 geometric genus이다. 의 모든 singularity들이WWrational이므로,WW는 rational이고, 그리고ρ(W)=1\rho(W)=1, 우리는 얻는다KWt2+i=1lμi=10(ρ(X)i=1l|Ci|)=101=9K_{W_{t}}^{2}+\sum_{i=1}^{l}\mu_{i}=10-(\rho(X)-\sum_{i=1}^{l}|C_{i}|)=10-1=9. 그러나KWt2=9K_{W_{t}}^{2}=9, 따라서μi=0\mu_{i}=0모든 것에 대해ii. ∎

Refer to caption
그림 2.의 star graph들\mathbb{Q}HD에서 온 valency 3의 singularity들[4].
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그림 3.의 star graph들\mathbb{Q}HD에서 온 valency 4의 singularity들[4].

이런 방식으로, 의 singularity들은WW이다\mathbb{Q}HD. 이제부터, 우리는 Wahl의 추측, 즉 다음을 가정한다\mathbb{Q}HDsingularity들은 weighted homogeneous이며, Figures에 보인 그들의 minimal resolution들의 star dual graph에 의한 분류를 참조한다2그리고3(보라[6]일부 계산에 대해). 우리는 세 개 또는 네 개의 다른 curve와 만나는 star graph 안의 curve를central curve라고 부르고, 그것에서 뻗어 나오는 curve들의 chain들을leg들.

보조정리 2.5.

우리는 다음을 가진다d=4+2#f+s1t1d=4+2\#f+s_{1}-t_{1}그리고 어떤 valency도 없다44 \mathbb{Q}HDsingularity가 안에WW.

증명.

에 의해[5, Prop. 3.5], 우리는 다음을 얻는다KW2KS2=KSπ(C)q(E+C)+v4K_{W}^{2}-K_{S}^{2}=K_{S}\cdot\pi(C)-q(E+C)+v_{4}, 여기서v4v_{4}는 valency의 수이다44 \mathbb{Q}HDsingularity들이 안에 있는WW. 우리는 가진다KW2KS2=1K_{W}^{2}-K_{S}^{2}=1, KSπ(C)=d22#fK_{S}\cdot\pi(C)=d-2-2\#f, 그리고q(E+C)=1+s1t1q(E+C)=1+s_{1}-t_{1}Lemma에 의해2.3. 따라서d=4+2#f+s1t1v46d=4+2\#f+s_{1}-t_{1}-v_{4}\geq 6왜냐하면#f1\#f\geq 1, s1t11s_{1}-t_{1}\geq 1그리고v4=0v_{4}=0또는11Remark에 의해2.1(R2). 의 분류에 의해\mathbb{Q}HD그리고 다시 Remark2.1(R2)에 의해, 우리는 다음을 얻는다σ\sigma_{\infty}는 의 어떤 leg의 끝에 있다C1C_{1}(non-quotient의 star graph\mathbb{Q}HDsingularity). central curve는 의 한 fiber 안에 놓이므로π:X1\pi^{\prime}\colon X\to{\mathbb{P}}_{{\mathbb{C}}}^{1}, 따라서v4=0v_{4}=0; 그렇지 않으면 그 fiber는 적어도 두 개의(1)(-1)-curve들을 포함할 것이다. ∎

따름정리 2.6.

우리는 다음을 가진다#f=1\#f=1, 의 한 leg는C1C_{1}에 의해 완전히 contraction되어야 한다π\pi다른 것들보다 먼저,s1t12s_{1}-t_{1}\geq 2그리고d=6+s1t18d=6+s_{1}-t_{1}\geq 8.

증명.

이므로σ\sigma_{\infty}는 leg의 끝에 있으므로, 우리는 가져야 한다#f=1\#f=1왜냐하면 우리는 위에서 blow-up할 수 없고σ\sigma_{\infty}그리고 기껏해야 하나의(1)(-1)-curve가 의 fiber들 안에 있다π\pi^{\prime}. 우리가 오직 하나의(1)(-1)-curve만 의 fiber 안에 가지고 있으므로π\pi^{\prime}, 의 한 leg는C1C_{1}다른 것들보다 먼저 완전히 contraction되어야 하며, 이것은 안에 또 다른 원소를 만든다S1T1S_{1}\setminus T_{1}, 따라서s1t12s_{1}-t_{1}\geq 2. 마지막 진술은 Lemma로부터 직접 따른다2.5. ∎

3. 분류

이제 우리는 모든 가능한 minimal resolution들을 결정한다XWX\to W이전 절에서 확립된 제약들을 만족하는. Corollary에 의해2.6, 우리는 Hirzebruch surface로 시작한다𝔽d{\mathbb{F}}_{d}와 함께d8d\geq 8, 그리고 의 한 fiber 위의 점들을 blow up한다𝔽d1{\mathbb{F}}_{d}\to{\mathbb{P}}_{{\mathbb{C}}}^{1}그 fiber 위에서 가능한 가장 긴 chain을 얻을 때까지. 이것은 Figure에 표현되어 있다4, 여기서X𝔽dX^{\prime}\to{\mathbb{F}}_{d}는 대응하는 blow-up들의 composition을 나타낸다. 하자GXG\subset X^{\prime}(1)(-1)선택된 fiber 위의 -curve라 하자. Hirzebruch–Jung continued fraction들의 관점에서, 우리는 가진다

[as,,a1,1,b1,,bt]=0,[a_{s},\ldots,a_{1},1,b_{1},\ldots,b_{t}]=0,

여기서ai,bj2a_{i},b_{j}\geq 2. 따라서 우리는 다음을 읽을 수 있다aia_{i}들로부터bjb_{j}s.

Refer to caption
그림 4.의 두 legC1C_{1}.
보조정리 3.1.

의 proper transform은GG안에서XX의 central curve이다C1C_{1}.

증명.

위에서의 다음 blow-up은XX^{\prime}의 한 점에서 이루어져야 한다GGchain들 중 어느 것과도 만나지 않는aia_{i}또는bib_{i}, 왜냐하면 chain이 maximal이기 때문이다. 그런 다음 우리는 위에 새로운 maximal chain을 구성한다GG. 만약 의 proper transform이GG새로운 것과 교차한다면(1)(-1)-curveGG^{\prime}, 그러면 다음 blow-up은 위에서 이루어져야 한다GG^{\prime}, 왜냐하면 그렇지 않으면 의 모든 exceptional divisor들이ϕ\phichain들을 형성할 것이기 때문이다. 이 경우,GG는 central curve이다. 다른 한편으로, 만약 의 proper transform이GG새로운 것과 교차하지 않는다면(1)(-1)-curve, 그러면 그것은 central curve여야 한다. ∎

의 세 번째 leg는C1C_{1}로부터 뻗어 나오는GG다음과 같이 불릴 것이다contractible leg(Corollary에 나타나는 것2.6).

보조정리 3.2.

만약 contractible leg가 하나의 curve로 이루어져 있다면, 그것은(2)(-2)-curve이다.

증명.

왜냐하면GG는 의 central curve이므로C1C_{1}, 그것의 self-intersection은 다음이어야 한다2-2, 3-3, 또는4-4의 분류에 의해\mathbb{Q}HDsingularity들. 위에GG, 우리는 축약 가능한 다리와 함께(1)(-1)-곡선을 가지거나, 또는 축약 가능한 다리와 Wahl chain이(1)(-1)-곡선으로 연결되어 있다. 만약G2=4G^{2}=-4, 그러면 잔여 Wahl chain은[2,,2,3,2][2,\ldots,2,3,2], 이는 결코 Wahl chain이 아니다. 만약G2=3G^{2}=-3, 그러면 잔여 Wahl chain은[2,,2,3][2,\ldots,2,3], 이는 역시 결코 Wahl이 아니다. 마지막으로, 만약G2=2G^{2}=-2, 그러면 유일한 가능성은 축약 가능한 다리가 단일(2)(-2)-곡선이고 Wahl chain이 없다는 것이다. ∎

Lemma 3.3.

유일하게 가능한 다리들[d,as,,a1][d,a_{s},\ldots,a_{1}][b1,,bt][b_{1},\ldots,b_{t}]C1C_{1}\mathbb{Q}HD유형들(Figure2의 분류로부터)은 다음과 같다:

  • (L1)

    [d,2,,2α][d,\underbrace{2,\ldots,2}_{\alpha}][α+1][\alpha+1], 다음을 갖는α1\alpha\geq 1; 유형 (a), (b), (c), (f), (j).

  • (L2)

    [d,2,,2β,3,2,,2α][d,\underbrace{2,\ldots,2}_{\beta},3,\underbrace{2,\ldots,2}_{\alpha}][α+2,β+2][\alpha+2,\beta+2], 다음을 갖는α,β0\alpha,\beta\geq 0; 가능하지 않다.

  • (L3)

    [d,2,,2β,4,2,,2α][d,\underbrace{2,\ldots,2}_{\beta},4,\underbrace{2,\ldots,2}_{\alpha}][α+2,2,β+2][\alpha+2,2,\beta+2], 다음을 갖는α,β0\alpha,\beta\geq 0; 가능하지 않다.

  • (L4)

    [d,2,,2γ,3,2,,2β,3,2,,2α][d,\underbrace{2,\ldots,2}_{\gamma},3,\underbrace{2,\ldots,2}_{\beta},3,\underbrace{2,\ldots,2}_{\alpha}][α+2,β+3,γ+2][\alpha+2,\beta+3,\gamma+2], 다음을 갖는α,β,γ0\alpha,\beta,\gamma\geq 0; 가능하지 않다.

Proof.

먼저, 우리는 가져야 한다s,t1s,t\geq 1, 왜냐하면 fiber 위에는 오직 하나의(1)(-1)-곡선만 있기 때문이다. valency의\mathbb{Q}HDstar graph들의 분류에 의해33, 우리는 다리[d,as,,a1][d,a_{s},\ldots,a_{1}]에 대한 모든 가능성을 나열했다. 그 후, 우리는 대응하는 dual들[b1,,bt][b_{1},\ldots,b_{t}]을 나열했다. (L4)에 대해, 유일하게 가능한 것은(g)(g)이다. Lemma3.2에 의해, 이것은 가능하지 않다. (L3)에 대해서도 동일하다. (L2)에 대해서는 유형 (h), (d), (b)가 있다. (h)에 대해서는 같은 논증이다. (d)에 대해서는, 한 다리가22개의 곡선을 가지므로 모순이다. (b)에 대해서는, 우리는r=1r=1를 가지지만, 그러면d=r+3=4d=r+3=4모순이다. (L1)에 대해서는 유형 (a), (b), (c), (f), (i), (j)가 있지만, (i)는 Lemma3.2. ∎

Theorem의 Proof1.1.

degeneration(W𝒲)(0𝔻)(W\subset\mathcal{W})\to(0\in{\mathbb{D}})가 오직 rational singularities만을 가진다고 주어지면, Lemma2.4는 다음을 함의한다WW가 오직\mathbb{Q}HDsingularities만을 가진다. Wahl의 conjecture를 가정하면, 이 singularities는 weighted homogeneous이다. 만약 그것들이 log canonical이면, 그것들은 다음에 의해 log terminal이다[11], 그리고 degenerations는 Hacking–Prokhorov에 의해 분류된다[9, Cor. 1.2]. 그렇지 않으면, 우리는 Lemma에 나열된 가능성들만 남는다3.3(L1), 이를 이제 같은 notation과p,q,rp,q,rFigure의 notation으로 분석한다2.

Type (a):우리는 가진다d=p+3d=p+3, 그리고α+1=q+3\alpha+1=q+3또는r+3r+3. 만약α+1=r+3\alpha+1=r+3, 그러면p=0p=0, 반면d8d\geq 8, 모순이다. 따라서α=q+2\alpha=q+2. 다른 한편, 우리는 또한 가진다α=q\alpha=q, 이는 불가능하다. 따라서 이 유형은 발생할 수 없다.

Type (b):우리는 가진다d=q+48d=q+4\geq 8α+1=p+3\alpha+1=p+3, 그래서α=p+2\alpha=p+2따라서r=α=p+2r=\alpha=p+2. 축약 가능한 다리에 대해 두 경우가 있다: (I)[2,,2q,3,2,,2p,p+5][\underbrace{2,\ldots,2}{q},3,\underbrace{2,\ldots,2}{p},p+5], 또는 (II) 같은 다리 뒤에(1)(-1)-곡선과 Wahl chain이 오는 경우. 경우 (I)에서, 우리는 다리의 어떤 entry에서11를 빼야 하며, 도달할 때까지 blow down을 계속해야 한다GG. 이 뺄셈은 다리 안의22에서 일어나야 한다. 그것은 처음qq개의 entry 중 하나일 수 없다, 왜냐하면q4q\geq 4, 또한 두 개의 가장 오른쪽22들 중 하나일 수도 없다, 안의[,2,,2p,][\ldots,\underbrace{2,\ldots,2}_{p},\ldots]. 따라서 유일한 가능성은 이 block에서 가장 왼쪽의22이다. 그러면 유일한 가능성은p=2p=2, 이는 강제한다q=4q=4. 이것은 다음을 갖는 type (b)이다p=2p=2q=r=4q=r=4. (II)에 대해서는, continued fractions의 duality에 의해 Wahl chain이 다음 형태를 가져야 함을 확인한다[q+3,p+3,2,,2p+3][q+3,p+3,\underbrace{2,\ldots,2}_{p+3}]. 따라서,p=2p=2q=4q=4.

Type (c):우리는 가진다d=q+48d=q+4\geq 8α+1=2\alpha+1=2또는r+4r+4. 후자의 경우, 우리는 가져야 한다q=0q=0, 이는 불가능하다. 따라서α=1=r\alpha=1=r. 이전처럼, 축약 가능한 다리에 대해 두 경우가 있다: (I)[2,,2q,5][\underbrace{2,\ldots,2}_{q},5], 또는 (II) 같은 다리 뒤에(1)(-1)-곡선과 Wahl chain이 오는 경우. 경우 (I)에서, 우리는 오직11를 가장 오른쪽의22에서 뺄 수 있으며, 강제한다q=4q=4. 이것은 type (c)q=4q=4, r=1r=1이다. 경우 (II)에서, 다시 continued fractions의 duality에 의해, Wahl chain은 다음 형태를 가져야 한다[2,2,2,q+3][2,2,2,q+3], 이는 다시 강제한다q=4q=4.

Type (f):우리는 가진다d=q+6d=q+6그리고, Lemma에 의해3.2, α+1=3\alpha+1=3. 따라서α=2=q\alpha=2=q, 그리고 이것은 다음을 갖는 type (f)이다q=2q=2.

Type (j):우리는 가진다d=q+4d=q+4그리고, Lemma에 의해3.2, α+1=6\alpha+1=6, 따라서 이것은 다음을 갖는 type (j)이다q=4q=4.

이것들이 모든 combinatorial possibilities이다. 다른 한편, Artin의 contractibility criterion에 의해, 다음에서 시작하여𝔽8{\mathbb{F}}_{8}blow-ups의 composition에서 대응하는 configurations를 축약할 수 있으며X𝔽8X\to{\mathbb{F}}_{8}, Figure에 보인 여섯 surfaces를 얻는다1. 다음을ϕ:XW\phi\colon X\to Wcontraction이라고 하자. 이제 우리는 smoothing의 존재를 증명한다(W𝒲)(0𝔻)(W\subset\mathcal{W})\to(0\in{\mathbb{D}})다음을 갖는Wt=2W_{t}={\mathbb{P}}_{{\mathbb{C}}}^{2}에 대해t0t\neq 0. 다음에 의해[5, Thm. 5.1], deformation하는 데 local-to-global obstructions가 없다WW, 왜냐하면 유일한 non-Wahl singularity는 valency33 \mathbb{Q}HDsingularity이기 때문이다 (참조[5, Rem. 5.2]). 의 각 singularity가WW하나의\mathbb{Q}HDsmoothing을 허용하므로, 이러한 local smoothings는 globalize되어 원하는 smoothing을 준다WW. Wahl은[23]다음을 증명했다𝒲\mathcal{W}는 log terminal이고{\mathbb{Q}}-Gorenstein이다, 즉 그것은 국소적으로 singularities ofWW의 canonical cover의 equivariant deformation의 quotient이다. 특히,mK𝒲-mK_{\mathcal{W}}는 어떤m>0m\in{\mathbb{Z}}_{>0}에 대해 Cartier이다. 이므로KW2=9K_{W}^{2}=9KW-K_{W}가 ample이므로, 다음이 따른다KWt2=9K_{W_{t}}^{2}=9KWt-K_{W_{t}}는 다음에 의해 ample이다[13, Prop. 1.41]. 따라서Wt=2W_{t}={\mathbb{P}}_{{\mathbb{C}}}^{2}. ∎

Remark 3.4.

다음의 minimal resolutions에서(1)(-1)-곡선의 image가WcW_{c}WbW_{b}(Figure 참조1) slidings를 정의한다는 것을 확인하는 것은 straightforward하다[5, Def. 3.17]surfaces로Wc5W_{c5}Wb13W_{b13}, 각각. 따라서, 적어도 이 두 surfaces에 대해서는, 의 log terminal 및 non-log terminal rational degenerations 사이에 common degeneration이 있다2{\mathbb{P}}_{{\mathbb{C}}}^{2}.

4. 새로운 degenerations 위의 MMP

다음을WWTheorem의 여섯 surfaces 중 하나라고 하자1.1non-log terminal singularity를 갖는(pW)(p\in W). 다음을(W𝒲)(0𝔻)(W\subset\mathcal{W})\to(0\in{\mathbb{D}})하나의\mathbb{Q}HDsmoothing이라고 하자. 위에서 언급한 바와 같이, Wahl은[23]다음을 증명했다𝒲\mathcal{W}는 log terminal이고{\mathbb{Q}}-Gorenstein이다. 그는 또한 다음에서 weighted blow-up의 존재를 보였다(p𝒲)(p\in\mathcal{W}), 이는 의 Seifert partial resolution이라고 불린다𝒲\mathcal{W}에서pp(참조[5, Def. 5.3]), 위에 새로운 degeneration을 생성하여𝔻{\mathbb{D}}

(WZ)𝒲(W𝒲)(0𝔻),(W^{\prime}\cup Z)\subset\mathcal{W}^{\prime}\to(W\subset\mathcal{W})\to(0\in{\mathbb{D}}),

다음을 만족한다 (참조[5, Sect. 7]):

  • WW^{\prime}ZZ는 curve를 따라 교차하는 projective surfaces이다Δ1\Delta\simeq{\mathbb{P}}_{{\mathbb{C}}}^{1}.

  • restriction(ΔW)(pW)(\Delta\subset W^{\prime})\to(p\in W)은 다음의 Seifert partial resolution이다\mathbb{Q}HDsingularity(pW)(p\in W), star resolution의 central curve만을 추출한다. SurfaceΔ\Delta는 세 개의 cyclic quotient singularities를 가진다WW^{\prime}star dual graph의 세 다리에 대응하는1mi(1,qi)\frac{1}{m_{i}}(1,q_{i}).

  • SurfaceZZ는 다음의 compactified Milnor fiber이다\mathbb{Q}HDsmoothing of(pW)(p\in W)(참조[5, Def. 5.5]). 그것은 세 개의 cyclic quotient singularities를 가진다1mi(1,miqi)\frac{1}{m_{i}}(1,m_{i}-q_{i})위에 놓인Δ\Delta위의 것들과 같은 점들에서WW^{\prime}. FiberWZW^{\prime}\cup Z는 다음에서와 같은 orbifold double normal crossing singularities를 가진다[12, Sect. 5].

다음을Γ\Gamma^{-}안에서의 image라고 하자WW(1)(-1)fiber 안의 -곡선π:X1\pi^{\prime}\colon X\to{\mathbb{P}}_{{\mathbb{C}}}^{1}. 그 proper transform을 같은 문자로 표기하자, 안에서WW^{\prime}.

Lemma 4.1.

CurveΓW\Gamma^{-}\subset W^{\prime}는 flipping type의 extremal neighborhood를 유도한다(Γ𝒲)(q𝒴)(\Gamma^{-}\subset{\mathcal{W}})\to(q\in{\mathcal{Y}})사이에33-겹 위에서𝔻{\mathbb{D}}. 그것은 k1A 유형의 준안정이다 (WW가 하나의 특이점을 가지는 경우) 또는 k2A (WW가 두 개의 특이점을 가지는 경우), 에서와 같이[10].

증명.

먼저, 각WW에 대해 우리는 다음을 가진다ΓK𝒲=Γ(KW+Δ|W)\Gamma^{-}\cdot K_{{\mathcal{W}}^{\prime}}=\Gamma^{-}\cdot(K_{W^{\prime}}+{\Delta}|_{W^{\prime}})는 다음과 같다

12,12,421,11144,4215,1114413-\frac{1}{2},-\frac{1}{2},-\frac{4}{21},-\frac{11}{144},-\frac{4}{21\cdot 5},-\frac{11}{144\cdot 13}

각각 유형 (j), (f), (c), (b), (c5) 및 (b13)에 대해. 더욱이, 우리는Γ2<0{\Gamma^{-}}^{2}<0로서Γ\Gamma^{-}는 에서 수축 가능하다WW^{\prime}, 따라서 그것은 다음에 대한 극단 광선이다KW+Δ|WK_{W^{\prime}}+{\Delta}|_{W^{\prime}}. 이제 우리는 에서의 단계 (1)–(7)을 따른다[5, Sect. 7]. 유일한 미묘함은 준안정에서 발생한다k1Ak1A극단 근방. 쌍유리 사상이 있으므로𝒲𝒲{\mathcal{W}}^{\prime}\to{\mathcal{W}}위에서𝔻{\mathbb{D}}오직 를 수축하는ZZ, 주위의 Milnor fiber는Γ\Gamma^{-}주위의 평활화의 Milnor fiber와 같다ΓW\Gamma^{-}\subset W. 그것의 두 번째 Betti 수는 다음과 같다11, 왜냐하면Γ1\Gamma^{-}\simeq{\mathbb{P}}_{{\mathbb{C}}}^{1}그리고 그 특이점은 다음을 허용한다\mathbb{Q}HD평활화. 따라서, 우리는 다음 유형의 준안정 플리핑 극단 근방을 얻는다k1Ak1A두 번째 Betti 수가 다음과 같은11. 에 의해[10, Prop. 2.1], 그것은 다음의 하나이다k1Ak1A에서의 근방들[10]. ∎

정리의 증명1.2.

먼저, 우리는 flip(Γ+𝒲+)(q𝒴)(\Gamma^{+}\subset{\mathcal{W}}^{+})\to(q\in{\mathcal{Y}})가 주위에서 같은 국소적 기술을 가진다는 점에 주목한다Γ+\Gamma^{+}둘 다 다음의 경우에서k1Ak1Ak2Ak2A경우, 왜냐하면k1Ak1Ak2Ak2A극단 근방들은 에 의해 변형 동치이다[10]. 따라서, 우리는 그것을 다음의 flip으로 간주할 수 있다k2Ak2A극단 근방. 그런 다음 우리는 에서 단계 (7)의 논증을 직접 적용한다[5, Sect. 7]. 플립된 곡선Γ+\Gamma^{+}는 에 포함되어 있고Z+Z^{+}에는 포함되어 있지 않다W+W^{+}. 여섯 개의 가능한 표면 각각에 대해 유의하라WW, 를 수축하는 것은Γ\Gamma^{-}에서 상 표면 위의 비특이점을 만든다𝒴{\mathcal{Y}}, 따라서 위에서도W+W^{+}. 결과적으로, 위의 대응하는 점Z+Z^{+}도 비특이점이다. 직접적인 계산은 플립된 곡선들의 자기교차수의 목록을 준다Γ+\Gamma^{+}및 추가 Wahl 체인, 여섯 표면 각각에 대해 flip 후 나타나는 Wahl 특이점에 대응하는WW. 우리는 또한 위의 두 순환 몫 특이점의 연분수를 기록한다Z+Z^{+}위에 놓여 있는Δ\Delta, 여기서Δ2=1\Delta^{2}=-1.

(j): Γ+2=2{\Gamma^{+}}^{2}=-2그리고 Wahl 체인은 없음;[2,2,2,2,2,2,7,1,2,2,2,2,2][2,2,2,2,2,2,7,1,2,2,2,2,2].

(f): Γ+=2{\Gamma^{+}}=-2그리고 Wahl 체인은 없음;[2,2,2,2,2,2,4,1,2,2][2,2,2,2,2,2,4,1,2,2].

(c) 및 (c5):Γ+2=1{\Gamma^{+}}^{2}=-1그리고[2,2,2,7][2,2,2,7]; [2,2,2,2,2,2,3,1,2][2,2,2,2,2,2,3,1,2].

(b) 및 (b13):Γ+2=1{\Gamma^{+}}^{2}=-1그리고[7,5,2,2,2,2,2][7,5,2,2,2,2,2]; [2,2,2,2,2,2,6,1,2,2,2,2][2,2,2,2,2,2,6,1,2,2,2,2].

이므로ρ(W+)=1\rho(W^{+})=1, 우리는 다음을 가진다KW++Δ+K_{W^{+}}+\Delta^{+}는 ample이다 왜냐하면Δ+(KW++Δ+)=1a1b<0\Delta^{+}\cdot(K_{W^{+}}+\Delta^{+})=-\frac{1}{a}-\frac{1}{b}<0, 여기서aabb는 위의 두 순환 몫 특이점의 차수이다W+W^{+}. 우리는 다음을 가진다(Δ+)2>0(\Delta^{+})^{2}>0에서W+W^{+}, 반면에(Δ+)2<0(\Delta^{+})^{2}<0에서Z+Z^{+}. 따라서Δ+K𝒲+=Δ+(KW++Δ+)<0\Delta^{+}\cdot K_{{\mathcal{W}}^{+}}=\Delta^{+}\cdot(K_{W^{+}}+\Delta^{+})<0, 그러므로 (의 증명에서와 같이[11, Lem. 9.5]) divisorial contraction이 존재한다(W+Z+𝒲+)(Z¯𝒲¯)(W^{+}\cup Z^{+}\subset{\mathcal{W}}^{+})\to(\bar{Z}\subset\bar{{\mathcal{W}}})를 수축하는W+W^{+}. 모든 여섯 경우에서, 의 수축은Δ+\Delta^{+}안에서Z+Z^{+}위에 나열된 연분수들로부터 따르듯이 매끄러운 점이다. 더욱이,ρ(Z+)=2\rho(Z^{+})=2, 따라서ρ(Z¯)=1\rho(\bar{Z})=1, 주장한 목록을 준다. 결과로 얻어지는 족은 반드시{\mathbb{Q}}-Gorenstein이다. ∎

5. BPS 예

최근에, Beke, Plamenevskaya 및 Starkston[2]은 가중 동차가 아니지만 그 최소 해소가 symplectic rational blow-down을 허용하는 유리 특이점들의 무한 족을 구성했다. 이 예들은 rational homology disk인 Stein filling을 허용하지만, 다음은 허용하지 않는다\mathbb{Q}HD평활화.

이 예들 중 일부가 Remark2.1를 만족한다고 가정하자. 그러면 Figure의 구성이5유일한 가능성임을 확인하기 쉽다 ([2]의 표기법에서,k=1k=1n=7n=7). 실제로, 그(1)(-1)-곡선은 하나의 점에서 횡단적으로 -곡선과 교차해야 하며,(2)(-2)가능한 위치는 오직 하나뿐이다. 따라서, 우리는 다시 다음으로 시작한다𝔽8{\mathbb{F}}_{8}그리고 하나의 fiber 위에서 blow up하여 다음을 얻는다XX. Artin의 수축 가능성 판정법에 의해, 특이 표면을 얻는다WBPSW_{BPS}하나의 유리 특이점을 가지는,KWBPS-K_{W_{BPS}}ample,ρ(WBPS)=1\rho(W_{BPS})=1, 그리고KWBPS2=9K_{W_{BPS}}^{2}=9. 표면WBPSW_{BPS}는 다음으로 평활화될 수 없다2{\mathbb{P}}_{{\mathbb{C}}}^{2}.

Refer to caption
Figure 5.비평활화 가능한 BPS 예.
Theorem 5.1.

의 symplectic rational blow-downXX안의 BPS 구성에 따른XX(Figure에 표시됨5) 는2{\mathbb{P}}_{{\mathbb{C}}}^{2}.

증명.

의 증명에서와 정확히 같이[19, Thm. 2.3], 우리는 symplectic form을 추적할 수 있다ω\omegasymplectic rational blow-down 위에서YY안의 구성의XX(의 최소 해소W:=WBPSW:=W_{BPS}). 그로부터 다음이 따른다[ω]=MKW[\omega]=-MK_{W}어떤 에 대해M>0M>0. 우리는 다음을 상기한다KW-K_{W}는 ample이다. 다른 한편, rational blow-down이 그 구성을 rational homology disk로 대체하므로, 우리는 다음을 가진다H2(Y)H2(W)H_{2}(Y)\subset H_{2}(W)유한 index로. 더욱이, symplectic canonical classKYK_{Y}는 다음으로 표현된다KWK_{W}, 따라서KY[ω]<0K_{Y}\cdot[\omega]<0. Liu 및 Ohta–Ono의 결과에 의해 (참조[17, Cor. 1.4(ii)]), 다음이 따른다YY는 유리적이다. 이므로b2(Y)=1b_{2}(Y)=1, 우리는 다음을 결론짓는다Y=2Y={\mathbb{P}}_{{\mathbb{C}}}^{2}. ∎

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