相対Euler列(relative Euler sequence)とは、スキーム $S$ 上の階数 $r\ge1$ の局所自由層 $\mathcal{E}$ の射影束 $\pi\colon\mathbb{P}(\mathcal{E})\to S$ の相対微分の層についての短完全列 $0\to\Omega_{\mathbb{P}(\mathcal{E})/S}\to\pi^*\mathcal{E}\otimes\mathcal{O}(-1)\to\mathcal{O}\to0$ である。$S$ がアフィンで $\mathcal{E}$ が自由なら射影空間の Euler完全列になる。相対微分の層は階数 $r-1$ の局所自由層、相対標準層は $\pi^*\det\mathcal{E}\otimes\mathcal{O}(-r)$ で、切断の像の法層の計算に使われる。
相対Euler列(relative Euler sequence)は、スキーム $S$ 上の階数 $r\ge1$ の局所自由層 $\mathcal{E}$ の射影束 $\pi\colon\mathbb{P}(\mathcal{E})\to S$ について、相対微分の層 $\Omega_{\mathbb{P}(\mathcal{E})/S}$ を標準全射の核で表す短完全列
$$
0\longrightarrow\Omega_{\mathbb{P}(\mathcal{E})/S}\longrightarrow\pi^*\mathcal{E}\otimes\mathcal{O}(-1)\longrightarrow\mathcal{O}_{\mathbb{P}(\mathcal{E})}\longrightarrow0
$$
である。$S=\operatorname{Spec}A$、$\mathcal{E}=\mathcal{O}_S^{\oplus(n+1)}$ のときは射影空間 $\mathbb{P}^n_A$ の Euler完全列 そのものであり、相対Euler列はそれを「射影空間が底の上で動く族」へ広げたものである。
この列から、相対微分の層が階数 $r-1$ の局所自由層であること、相対標準層が $\omega_{\mathbb{P}(\mathcal{E})/S}\cong\pi^*\det\mathcal{E}\otimes\mathcal{O}(-r)$ であることが読み取れる。さらに切断に沿って引き戻すと、切断の像の法層が $\mathcal{E}$ の言葉で書け、Hirzebruch 曲面の切断の自己交点数や標準因子がそこから計算できる。
記号と規約は 射影束 に従う(商の規約)。$S$ をスキーム、$\mathcal{E}$ を $S$ 上の階数 $r\ge1$ の局所自由層、$P:=\mathbb{P}(\mathcal{E})=\mathbf{Proj}_S\operatorname{Sym}\mathcal{E}$、$\pi\colon P\to S$ を構造射、$\mathcal{O}(1)=\mathcal{O}_P(1)$ を標準可逆層、
$$
q\colon\pi^*\mathcal{E}\longrightarrow\mathcal{O}(1)
$$
を標準全射、$\mathcal{K}:=\ker q$ とする。$\mathcal{O}_P$ 加群 $\mathcal{M}$ と整数 $m$ について $\mathcal{M}(m):=\mathcal{M}\otimes\mathcal{O}(m)$ と書く。$\Omega_{P/S}$ を相対 Kähler 微分の層(Kähler微分)、$T_{P/S}:=\mathcal{H}om(\Omega_{P/S},\mathcal{O}_P)$ を相対接層とする。
局所座標。$U=\operatorname{Spec}A\subset S$ をアフィン開集合で、$\mathcal{E}|_U$ が基底 $e_1,\dots,e_r$ をもつものとする。$B:=\operatorname{Sym}_A\mathcal{E}(U)=A[x_1,\dots,x_r]$($x_j$ は次数 $1$ の元とみた $e_j$)とおくと $\pi^{-1}(U)=\operatorname{Proj}B$ であり、標準全射は $\pi^*e_j\mapsto x_j$ である(射影束 の命題「局所自明性と構造射の性質」)。正の次数の斉次元 $h\in B$ について、$D_+(h)$ の上で
$$
\mathcal{O}(m)\bigl(D_+(h)\bigr)=(B_h)_m,\qquad(\pi^*\mathcal{E})(-1)\bigl(D_+(h)\bigr)=\bigoplus_{j=1}^r(B_h)_{-1}\,e_j
$$
である($(B_h)_m$ は局所化 $B_h$ の次数 $m$ の部分、$e_j$ は $\pi^*e_j$ の略)。$B$ の $A$ 上の偏微分 $\partial_j:=\partial/\partial x_j$ は、商の微分法により $B_h$ の $A$ 導分に一意に延び、次数を $1$ 下げ、局所化の制限と可換である(Euler完全列 の節「定義」と同じ)。
上の局所座標で、$f\in\mathcal{O}_P(D_+(h))=(B_h)_0$ に対し
$$
\delta(f):=\sum_{j=1}^r(\partial_jf)\,e_j\in(\pi^*\mathcal{E})(-1)\bigl(D_+(h)\bigr)
$$
とおく。
要点:基底を $e'_j=\sum_lg_{jl}e_l$ に替えると連鎖律 $\partial_l=\sum_jg_{jl}\partial'_j$ により $\sum_l(\partial_lf)e_l=\sum_j(\partial'_jf)e'_j$ となる。2 は $\sum_jx_j\partial_jf=0$(Euler の恒等式)である。
1:別の基底を $e'_j=\sum_lg_{jl}e_l$($(g_{jl})\in GL_r(A)$)とし、対応する変数を $x'_j=\sum_lg_{jl}x_l$、偏微分を $\partial'_j$ とする。$B=A[x'_1,\dots,x'_r]$ でもあり、$B$ の $A$ 導分の連鎖律 $\partial_l=\sum_j(\partial_lx'_j)\,\partial'_j=\sum_jg_{jl}\,\partial'_j$ が成り立つ(両辺は $A$ 導分で、各 $x'_k$ での値が等しい)。局所化への延長の一意性により、これは $B_h$ の上でも成り立つ。よって $\sum_l(\partial_lf)\,e_l=\sum_l\sum_jg_{jl}(\partial'_jf)\,e_l=\sum_j(\partial'_jf)\sum_lg_{jl}e_l=\sum_j(\partial'_jf)\,e'_j$ である。より小さいアフィン開集合 $U'=\operatorname{Spec}A'\subset U$ への制限と可換なことは、偏微分が係数ごとの操作で $A\to A'$ と可換なことによる。$D_+(hh')\subset D_+(h)$ への制限と可換なことは、偏微分の延長が局所化と可換なことによる。基本開集合は位相の基をなすので $\delta$ は層の射を定める。$\partial_j$ は $A$ 導分だから $\delta$ は Leibniz 則をみたし、$A$ の元を $0$ に送る。
2:$(q\otimes\mathrm{id})(\delta(f))=\sum_jx_j\,\partial_jf$ である。$f$ は次数 $0$ だから、Euler完全列 の補題「Euler の恒等式」によりこれは $0$ である。$\mathcal{O}(-1)$ は可逆なので、$\ker(q\otimes\mathrm{id})=\mathcal{K}(-1)$ である。$\square$
$\pi\colon P=\mathbb{P}(\mathcal{E})\to S$ を階数 $r\ge1$ の射影束とする。
1:アフィン開集合 $D_+(h)=\operatorname{Spec}(B_h)_0$ の上で $\Omega_{P/S}$ は $\Omega_{(B_h)_0/A}$ に付随する層である(Kähler微分 の命題「局所的な記述」)。lem-res-derivation により $\delta$ はそこで $A$ 導分だから、Kähler 微分の普遍性により $\theta(df)=\delta(f)$ をみたす線型写像がただ一つあり、一意性により貼り合わさって $\mathcal{O}_P$ 線型な $\theta$ がただ一つ定まる。$\Omega_{P/S}$ は局所的に $df$ の形の切断で生成されるので、$\theta$ は $\mathcal{K}(-1)$ に値をとる。
$\theta\colon\Omega_{P/S}\to\mathcal{K}(-1)$ が同型であることは局所的な主張である。局所座標の $U$ の上で、$D_+(x_1)$ の上で確かめる(他の $D_+(x_i)$ も添字を入れ替えれば同じであり、$D_+(x_1),\dots,D_+(x_r)$ は $\pi^{-1}(U)$ を覆う)。$t_j:=x_j/x_1$($j=2,\dots,r$)とおくと $D_+(x_1)=\operatorname{Spec}A[t_2,\dots,t_r]$ であり、
$X$ をスキーム、$0\to\mathcal{F}'\to\mathcal{F}\to\mathcal{F}''\to0$ を階数 $a,b$ の局所自由層 $\mathcal{F}',\mathcal{F}''$ の短完全列とすると、$\mathcal{F}$ は階数 $a+b$ の局所自由層で、標準的な同型 $\det\mathcal{F}'\otimes\det\mathcal{F}''\cong\det\mathcal{F}$ がある。また可逆層 $\mathcal{L}$ について $\det(\mathcal{F}\otimes\mathcal{L})\cong\det\mathcal{F}\otimes\mathcal{L}^{\otimes(a+b)}$ である。
要点:$\mathcal{F}''$ の切断の持ち上げをとって外積をとる。持ち上げの差は $\mathcal{F}'$ に入り、$a+1$ 個の $\mathcal{F}'$ の元の外積は $0$ なので、持ち上げによらない。
$\mathcal{F}''$ は局所自由なので、列は局所的に分裂し、$\mathcal{F}$ は局所的に $\mathcal{F}'\oplus\mathcal{F}''$ と同型で、階数 $a+b$ の局所自由層である。$\mathcal{F}'$ の局所切断 $s_1,\dots,s_a$ と $\mathcal{F}''$ の局所切断 $t_1,\dots,t_b$ について、$t_i$ の $\mathcal{F}$ への局所的な持ち上げ $\tilde t_i$ をとり、$(s_1\wedge\dots\wedge s_a)\otimes(t_1\wedge\dots\wedge t_b)\mapsto s_1\wedge\dots\wedge s_a\wedge\tilde t_1\wedge\dots\wedge\tilde t_b$ と定める。持ち上げを $\tilde t_i+v$($v\in\mathcal{F}'$)に替えると、差の項は $s_1,\dots,s_a,v$ の $a+1$ 個の $\mathcal{F}'$ の元の外積を含み、$\wedge^{a+1}\mathcal{F}'=0$($\mathcal{F}'$ は階数 $a$)だから $0$ である。多重線型性と交代性は明らかなので、持ち上げによらない射 $\det\mathcal{F}'\otimes\det\mathcal{F}''\to\det\mathcal{F}$ が定まり、貼り合わさる。$\mathcal{F}'$ の局所基底と $\mathcal{F}''$ の局所基底の持ち上げをあわせると $\mathcal{F}$ の局所基底になるので、この射は生成元を生成元に送り、同型である。後半は、$\mathcal{F}$ の局所基底 $f_1,\dots,f_{a+b}$ と $\mathcal{L}$ の局所生成元 $l$ について $(f_1\otimes l)\wedge\dots\wedge(f_{a+b}\otimes l)\mapsto(f_1\wedge\dots\wedge f_{a+b})\otimes l^{\otimes(a+b)}$ が基底の取り替えと両立することによる。$\square$
$S=\operatorname{Spec}A$、$\mathcal{E}=\mathcal{O}_S^{\oplus(n+1)}$(基底 $e_0,\dots,e_n$)とすると $P=\mathbb{P}^n_A$、$(\pi^*\mathcal{E})(-1)=\mathcal{O}(-1)^{\oplus(n+1)}$ で、$q\otimes\mathrm{id}$ は $(f_i)\mapsto\sum_ix_if_i$、$\delta$ は $f\mapsto(\partial_0f,\dots,\partial_nf)$ である。これは Euler完全列 の定義「Euler導分とEuler完全列」の $q$ と $\delta$ にほかならず、thm-res-main は同記事の定理「Euler完全列」と一致する。$r=n+1$ だから $\omega_{\mathbb{P}^n_A/A}\cong\mathcal{O}(-n-1)$ である。
直線の規約(射影束 の注意「2 つの規約」)では、$S$ 上の局所自由層 $\mathcal{V}$ の各ファイバーの直線の空間 $\mathbb{P}_{\mathrm{sub}}(\mathcal{V})=\mathbb{P}(\mathcal{V}^\vee)$ を考え、標準部分束 $\mathcal{O}(-1)\subset\pi^*\mathcal{V}$ は $q\colon\pi^*\mathcal{V}^\vee\to\mathcal{O}(1)$ の双対である。このとき $\mathcal{K}=\ker q=(\pi^*\mathcal{V}/\mathcal{O}(-1))^\vee$ だから、thm-res-main は
$$
T_{\mathbb{P}_{\mathrm{sub}}(\mathcal{V})/S}\cong\mathcal{H}om\bigl(\mathcal{O}(-1),\,\pi^*\mathcal{V}/\mathcal{O}(-1)\bigr),\qquad\omega_{\mathbb{P}_{\mathrm{sub}}(\mathcal{V})/S}\cong\pi^*(\det\mathcal{V})^{-1}\otimes\mathcal{O}(-r)
$$
となる。$\det$ の現れ方が規約で逆になるので、文献の式を使うときは規約を確かめる。
要点:1 は局所座標で $\delta$ の式が底変換と両立することによる。2 は点 $s$ のファイバーに制限すると $\mathbb{P}^{r-1}_{\kappa(s)}$ の Euler完全列になり、それが分裂しないことによる。
1:射影束 の命題「射影束の底変換」により $P_T\cong P\times_ST$ であり、$\mathcal{O}(1)$ と標準全射は引き戻しに対応する。局所座標では、$g^{-1}(U)$ のアフィン開集合 $\operatorname{Spec}A'$ の上で $\mathcal{E}_T$ は基底 $g^*e_j$ をもち、$P_T$ の局所座標の環は $B\otimes_AA'=A'[x_1,\dots,x_r]$ である。Kähler 微分は底変換と交換し(Kähler微分 の命題「底変換との交換」。$df\otimes1\mapsto d(f\otimes1)$)、偏微分 $\partial_j$ は係数ごとの操作なので $\partial_j(f\otimes1)=(\partial_jf)\otimes1$ である。したがって $\delta_T(f\otimes1)=h^*\delta(f)$、$\theta_T=h^*\theta$ であり、$q_T=h^*q$ である。
2:分裂するとし、$\sigma\colon\mathcal{O}_P\to(\pi^*\mathcal{E})(-1)$ を $(q\otimes\mathrm{id})\circ\sigma=\mathrm{id}$ となる射とする。点 $s\in S$ をとり、1 を $T=\operatorname{Spec}\kappa(s)\to S$ に当てる。$\mathcal{E}_T$ は階数 $r$ の自由層なので $P_T\cong\mathbb{P}^{r-1}_{\kappa(s)}$ であり、rem-res-conventions により引き戻した列は $\mathbb{P}^{r-1}_{\kappa(s)}$ の Euler完全列である。$h^*\sigma$ はその分裂を与えるが、Euler完全列 の命題「Euler完全列の拡大類」の 1($\kappa(s)\ne0$、$r-1\ge1$)により Euler完全列は分裂しない。矛盾である。$\square$
$r=1$ のときは $P\cong S$、$\Omega_{P/S}=0$ で、$q\otimes\mathrm{id}$ は同型 $\pi^*\mathcal{E}(-1)\to\mathcal{O}_P$ であり、列は分裂する。
射影束 $\pi$ の切断 $\sigma\colon S\to P$($\pi\circ\sigma=\mathrm{id}_S$)は、$\mathcal{E}$ の可逆層への全射 $u\colon\mathcal{E}\to\mathcal{L}$ の同型類と $\sigma\mapsto\sigma^*q$ により一対一に対応し、$\sigma^*\mathcal{O}(1)\cong\mathcal{L}$ である(射影束 の命題「切断と可逆商」の 1)。
切断 $\sigma$ が全射 $u\colon\mathcal{E}\to\mathcal{L}$ に対応し、$\mathcal{K}_u:=\ker u$ とすると、$\mathcal{K}_u$ は階数 $r-1$ の局所自由層であり、
$$
\sigma^*\Omega_{P/S}\cong\mathcal{K}_u\otimes\mathcal{L}^{-1},\qquad\sigma^*T_{P/S}\cong\mathcal{H}om(\mathcal{K}_u,\mathcal{L})
$$
である。
短完全列 $0\to\mathcal{K}\to\pi^*\mathcal{E}\xrightarrow{q}\mathcal{O}(1)\to0$ は局所自由層の列なので局所的に分裂し、$\sigma^*$ で引き戻しても完全である。$\sigma^*\pi^*\mathcal{E}=\mathcal{E}$、$\sigma^*q=u$ なので $\sigma^*\mathcal{K}\cong\mathcal{K}_u$ であり、$\mathcal{K}_u$ は局所自由層の局所分裂する列の核として階数 $r-1$ の局所自由層である。thm-res-main の $\Omega_{P/S}\cong\mathcal{K}\otimes\mathcal{O}(-1)$ を引き戻すと $\sigma^*\Omega_{P/S}\cong\mathcal{K}_u\otimes\mathcal{L}^{-1}$ であり、その双対をとれば第 2 の同型を得る。$\square$
$\sigma$ を上の切断とする。$\sigma$ は閉埋め込みであり、像 $Z:=\sigma(S)$ を $\sigma$ で $S$ と同一視すると、$Z$ の $P$ における余法層と法層(余法層)は
$$
\mathcal{C}_{Z/P}\cong\sigma^*\Omega_{P/S}\cong\mathcal{K}_u\otimes\mathcal{L}^{-1},\qquad\mathcal{N}_{Z/P}\cong\sigma^*T_{P/S}\cong\mathcal{H}om(\mathcal{K}_u,\mathcal{L})
$$
である。
要点:第 2 基本完全列 $\mathcal{C}_{Z/P}\to\Omega_{P/S}|_Z\to\Omega_{Z/S}=0$ の左の射が、局所座標で切断を定める方程式 $t_j-c_j$ の類を基底 $dt_j$ に送ることを見る。
$\pi$ は分離射なので、$\sigma(S)$ は $\mathrm{id}_P$ と $\sigma\circ\pi$ の一致点集合であり、$\sigma$ は閉埋め込みである(分離射 の命題「分離射への 2 つの射の一致点集合」)。第 2 基本完全列 $\mathcal{C}_{Z/P}\xrightarrow{\bar d}\Omega_{P/S}|_Z\to\Omega_{Z/S}\to0$(Har77 II Proposition 8.12、p. 176。Kähler微分 の命題「第2基本完全列」)があり、$Z\cong S$ なので $\Omega_{Z/S}=0$ である。$\bar d$ が同型であることを局所的に示す。点 $s\in S$ をとる。$u$ は全射で $\mathcal{L}$ は可逆なので、$s$ のアフィン近傍 $U=\operatorname{Spec}A$ と $\mathcal{E}|_U$ の基底 $e_1,\dots,e_r$ を、$u(e_1)$ が $\mathcal{L}|_U$ を生成するようにとれる。$\sigma^*x_1=u(e_1)$ がどこでも消えないので $\sigma(U)\subset D_+(x_1)=\operatorname{Spec}A[t_2,\dots,t_r]$ であり、$u(e_j)=c_ju(e_1)$($c_j\in A$)とすると $\sigma$ は $t_j\mapsto c_j$ で定まる切断である。$y_j:=t_j-c_j$ とおくと $A[t_2,\dots,t_r]=A[y_2,\dots,y_r]$ で、$Z\cap D_+(x_1)=V(y_2,\dots,y_r)$、イデアル $J=(y_2,\dots,y_r)$ について $J/J^2$ は $y_j$ の類を基底とする自由 $A$ 加群である。$\bar d$ は $y_j$ の類を $dy_j|_Z=dt_j|_Z$ に送り、$dt_j$ は $\Omega_{P/S}$ の基底だから、$\bar d$ は基底を基底に送る同型である。よって $\mathcal{C}_{Z/P}\cong\sigma^*\Omega_{P/S}$ であり、prop-res-section と双対をとることで残りの同型を得る。$\square$
$r=2$ のとき、$0\to\mathcal{K}\to\pi^*\mathcal{E}\to\mathcal{O}(1)\to0$ に lem-res-det を当てると $\pi^*\det\mathcal{E}\cong\mathcal{K}\otimes\mathcal{O}(1)$ である。したがって
$$
\Omega_{P/S}\cong\mathcal{K}(-1)\cong\pi^*\det\mathcal{E}\otimes\mathcal{O}(-2),\qquad T_{P/S}\cong\pi^*(\det\mathcal{E})^{-1}\otimes\mathcal{O}(2)
$$
であり、相対微分の層そのものが可逆層になる。$S=\operatorname{Spec}k$ なら $\Omega_{\mathbb{P}^1}\cong\mathcal{O}(-2)$ である。切断 $\sigma$ が $u\colon\mathcal{E}\to\mathcal{L}$ に対応するとき、$\mathcal{K}_u\cong\det\mathcal{E}\otimes\mathcal{L}^{-1}$ だから、像の法層は $\mathcal{N}\cong\mathcal{L}^{\otimes2}\otimes(\det\mathcal{E})^{-1}$ である。
$k$ を代数閉体、$n\ge0$、$\mathcal{E}_n:=\mathcal{O}\oplus\mathcal{O}(-n)$ を $\mathbb{P}^1=\mathbb{P}^1_k$ 上の局所自由層とし、$\pi\colon\mathbb{F}_n:=\mathbb{P}(\mathcal{E}_n)\to\mathbb{P}^1$ を Hirzebruch 曲面とする(Hirzebruch曲面)。$\det\mathcal{E}_n=\mathcal{O}(-n)$ なので、ex-res-rank-two により
$$
\omega_{\mathbb{F}_n/\mathbb{P}^1}\cong\pi^*\mathcal{O}(-n)\otimes\mathcal{O}(-2).
$$
切断の自己交点数。第 2 成分への射影 $u_0\colon\mathcal{E}_n\to\mathcal{O}(-n)$ に対応する切断の像を $C_0$ とすると、$\ker u_0=\mathcal{O}$ だから法層は $\mathcal{H}om(\mathcal{O},\mathcal{O}(-n))=\mathcal{O}(-n)$ で、次数は $-n$ である。第 1 成分への射影 $u_\infty\colon\mathcal{E}_n\to\mathcal{O}$ に対応する切断の像を $C_\infty$ とすると、$\ker u_\infty=\mathcal{O}(-n)$ だから法層は $\mathcal{O}(n)$ である。曲面上の非特異曲線の自己交点数は法層の次数に等しいので(Har77 V Example 1.4.1、pp. 360–361)、$C_0^2=-n$、$C_\infty^2=n$ である。
標準層。$\pi$ は滑らかなので、第 1 基本完全列 $0\to\pi^*\Omega_{\mathbb{P}^1}\to\Omega_{\mathbb{F}_n}\to\Omega_{\mathbb{F}_n/\mathbb{P}^1}\to0$ は完全である(接層 の命題「相対接層の完全列」の証明)。lem-res-det と $\Omega_{\mathbb{P}^1}\cong\mathcal{O}(-2)$ から
$$
\omega_{\mathbb{F}_n}\cong\pi^*\mathcal{O}(-2)\otimes\omega_{\mathbb{F}_n/\mathbb{P}^1}\cong\pi^*\mathcal{O}(-n-2)\otimes\mathcal{O}(-2)
$$
を得る。$\mathcal{E}_n$ は線織曲面の意味で正規化されており、$\mathcal{O}(1)\cong\mathcal{O}(C_0)$ なので(Har77 V Notation 2.8.1、p. 373)、これは標準因子の式 $K\sim-2C_0-(n+2)f$($f$ はファイバー。同 Lemma 2.10、p. 373)と一致する。
$S$ が体上の非特異な準射影多様体のとき、thm-res-main の第 2 の列と Whitney の和公式(Chern類)により、相対接層の全 Chern 類は
$$
c(T_{P/S})=c\bigl(\pi^*\mathcal{E}^\vee\otimes\mathcal{O}(1)\bigr)
$$
である。$S=\operatorname{Spec}k$、$\mathcal{E}=k^{n+1}$ なら、超平面の類 $h=c_1(\mathcal{O}(1))$ について $c(T_{\mathbb{P}^n})=(1+h)^{n+1}$ となる。
| 外す条件 | 反例 | 成り立たなくなること |
|---|---|---|
| $\mathcal{E}$ が局所自由 | $S=\operatorname{Spec}k[t]$、$\mathcal{E}=\mathcal{O}_S\oplus\mathcal{O}_S/(t)$ | $\Omega_{P/S}$ が局所自由層であること |
| 微分が $S$ 上の相対微分 | Hirzebruch 曲面 $\mathbb{F}_n$ の絶対的な標準層 | $\omega\cong\pi^*\det\mathcal{E}\otimes\mathcal{O}(-r)$ |
1 行目:$A=k[t]$ とすると $\operatorname{Sym}_A(A\oplus A/(t))=A[x,y]/(ty)$ であり、$P=\operatorname{Proj}A[x,y]/(ty)$ は 2 つのアフィン開集合で覆われる。$D_+(x)=\operatorname{Spec}k[t,s]/(ts)$($s=y/x$)と、$D_+(y)=\operatorname{Spec}k[w]$($w=x/y$。$y$ が可逆なら $t=0$)である。$D_+(x)$ の上で $\Omega_{P/S}$ は $ds$ で生成され、関係は $d(ts)=t\,ds=0$ だけなので、$k[t,s]/(ts)$ 加群として $\Omega_{P/S}\cong k[t,s]/(t)\cdot ds$ である。これは点 $(t,s)=(1,0)$ では $0$、点 $(0,0)$ では $0$ でない。$P$ は連結($D_+(x)$ は連結で、$D_+(y)$ は既約で $D_+(x)$ と交わる)であり、連結なスキームの上の局所自由層の茎の階数は一定だから、$\Omega_{P/S}$ は局所自由層でない。$\pi$ のファイバーは $t\ne0$ で 1 点、$t=0$ で $\mathbb{P}^1$ であり、$\pi$ は射影束でない。
2 行目:ex-res-hirzebruch により $\omega_{\mathbb{F}_n}\cong\pi^*\mathcal{O}(-n-2)\otimes\mathcal{O}(-2)$ で、$\pi^*\det\mathcal{E}_n\otimes\mathcal{O}(-2)=\pi^*\mathcal{O}(-n)\otimes\mathcal{O}(-2)$ との比は $\pi^*\mathcal{O}(-2)$ である。切断 $\sigma_\infty$ で引き戻すと $\sigma_\infty^*\pi^*\mathcal{O}(-2)=\mathcal{O}(-2)\not\cong\mathcal{O}$ なので、$\pi^*\mathcal{O}(-2)$ は自明でなく、絶対的な標準層は式をみたさない。差は底の標準層 $\pi^*\omega_{\mathbb{P}^1}$ である。
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