4-3 affine schemeの反変同値

$$\newcommand{A}[0]{\mathbb{A}} \newcommand{AA}[0]{\mathscr{A}} \newcommand{abs}[1]{\left\lvert#1\right\rvert} \newcommand{Arg}[0]{\operatorname{Arg}} \newcommand{BB}[0]{\mathscr{B}} \newcommand{C}[0]{\mathbb{C}} \newcommand{CC}[0]{\mathscr{C}} \newcommand{F}[0]{\mathbb{F}} \newcommand{floor}[1]{\left\lfloor#1\right\rfloor} \newcommand{ind}[0]{\operatorname{ind}} \newcommand{K}[0]{\mathbb{K}} \newcommand{Ker}[0]{\operatorname{Ker}} \newcommand{L}[0]{\mathbb{L}} \newcommand{mmod}[1]{\ \left(\mathrm{mod}\ #1\right)} \newcommand{Mod}[1]{\ \left(\mathrm{mod}\ #1\right)} \newcommand{N}[0]{\mathbb{N}} \newcommand{ord}[0]{\operatorname{ord}} \newcommand{Q}[0]{\mathbb{Q}} \newcommand{R}[0]{\mathbb{R}} \newcommand{rank}[0]{\mathrm{rank}} \newcommand{SS}[0]{\mathscr{S}} \newcommand{TT}[0]{\mathscr{T}} \newcommand{UU}[0]{\mathscr{U}} \newcommand{wenvert}[1]{\left\lvert\left\lvert#1\right\rvert\right\rvert} \newcommand{Z}[0]{\mathbb{Z}} $$

前提知識:正則写像と座標環、SpecとZariski位相、Specの構造層

なぜarrowが逆向きになるのか

map of spaces
$$ f:X\longrightarrow Y $$
があれば、$Y$ 上のfunction $a$ はcomposition $a\circ f$ により $X$ 上のfunctionになります。従ってfunctionsのarrowは
$$ f^\#:\Gamma(Y,\mathcal O_Y)\longrightarrow\Gamma(X,\mathcal O_X) $$
と逆向きです。
affine schemesでは、このpullback of functionsが射の全情報を持ちます。本章の中心定理は
$$ \operatorname{Hom}_{\mathrm{AffSch}} (\operatorname{Spec}B,\operatorname{Spec}A) \cong \operatorname{Hom}_{\mathrm{CRing}}(A,B) $$
です。単なるset bijectionではなく、identityとcompositionにcompatibleなnatural bijectionを証明します。

環準同型が各点で作るlocal map

ring homomorphism
$$ \varphi:A\longrightarrow B $$
を固定します。前の頁までにunderlying continuous map
$$ f=\varphi^*:\operatorname{Spec}B\longrightarrow\operatorname{Spec}A, \qquad \mathfrak q\longmapsto\varphi^{-1}(\mathfrak q) $$
を得ています。
$\mathfrak q\in\operatorname{Spec}B$ と
$$ \mathfrak p=f(\mathfrak q)=\varphi^{-1}(\mathfrak q) $$
を取ります。$s\notin\mathfrak p$ なら $\varphi(s)\notin\mathfrak q$ なので、$\varphi(s)$ は $B_\mathfrak q$ でunitです。localizationのuniversal propertyからunique map
$$ \varphi_\mathfrak q:A_\mathfrak p\longrightarrow B_\mathfrak q, \qquad \frac{a}{s}\longmapsto\frac{\varphi(a)}{\varphi(s)} $$
を得ます。

localization map at a prime is local

$\varphi_\mathfrak q:A_\mathfrak p\to B_\mathfrak q$ はlocal homomorphismである。

$A_\mathfrak p$ と $B_\mathfrak q$ のmaximal idealsはそれぞれ $\mathfrak pA_\mathfrak p$、$\mathfrak qB_\mathfrak q$ です。$a/s\in A_\mathfrak p$ に対し
$$ \varphi_\mathfrak q(a/s)\in\mathfrak qB_\mathfrak q \quad\Longleftrightarrow\quad \varphi(a)\in\mathfrak q. $$
denominator $\varphi(s)$ は $\mathfrak q$ に入らないためです。右辺は $a\in\varphi^{-1}(\mathfrak q)=\mathfrak p$ と同値で、さらに $a/s\in\mathfrak pA_\mathfrak p$ と同値です。従って
$$ \varphi_\mathfrak q^{-1}(\mathfrak qB_\mathfrak q) =\mathfrak pA_\mathfrak p. $$
これはlocal homomorphismの定義です。□

このmapをlocalized homomorphism at a prime|素イデアルにおける局所化準同型と呼びます。

local fractionsをpull backする

$X=\operatorname{Spec}A$、$Y=\operatorname{Spec}B$ と置きます。open $U\subseteq X$ とsection $s\in\mathcal O_X(U)$ に対し、$f^{-1}(U)$ 上のsectionをpointwiseに
$$ (f_U^\#s)(\mathfrak q) :=\varphi_\mathfrak q\bigl(s(f(\mathfrak q))\bigr) \in B_\mathfrak q $$
と定めます。

pullback of locally fractional sections

$f_U^\#s$ は $f^{-1}(U)$ 上のlocally fractional sectionであり、maps $f_U^\#$ はrestrictionsとring operationsにcompatibleである。

$\mathfrak q\in f^{-1}(U)$、$\mathfrak p=f(\mathfrak q)$ とします。$s$ は $\mathfrak p$ のあるneighborhood $V\subseteq U$ 上で
$$ s(\mathfrak r)=\frac{a}{b} $$
と書け、$V\subseteq D_A(b)$ です。前の頁のspectrum map formulaから
$$ f^{-1}(V)\subseteq f^{-1}(D_A(b))=D_B(\varphi(b)). $$
全 $\mathfrak q'\in f^{-1}(V)$ で
$$ (f_U^\#s)(\mathfrak q') =\frac{\varphi(a)}{\varphi(b)}\in B_{\mathfrak q'}. $$
従ってpullbackはlocally fractionalです。
各 $\varphi_\mathfrak q$ がring homomorphismなのでpointwiseにsum、product、unitを保ちます。open setをrestrictしても同じpointwise formulaであるためrestrictionsともcommuteします。□

affine-scheme morphism induced by a ring homomorphism

continuous map $f=\varphi^*$ と上のsheaf morphism
$$ f^\#:\mathcal O_{\operatorname{Spec}A}\longrightarrow f_*\mathcal O_{\operatorname{Spec}B} $$
のpairを、$\varphi$ が誘導するaffine-scheme morphism induced by a ring homomorphism|affine schemeの射
$$ \operatorname{Spec}(\varphi): \operatorname{Spec}B\longrightarrow\operatorname{Spec}A $$
という。

induced mapは局所環付き空間の射である

ring homomorphisms induce affine-scheme morphisms

上で構成した $\operatorname{Spec}(\varphi)$ はmorphism of locally ringed spacesである。その $\mathfrak q$ におけるstalk mapは
$$ A_{\varphi^{-1}(\mathfrak q)}\longrightarrow B_\mathfrak q, \qquad \frac{a}{s}\longmapsto\frac{\varphi(a)}{\varphi(s)} $$
である。

前命題により $f^\#$ はsheaf of ringsのmorphismなので $(f,f^\#)$ はringed-space morphismです。germ of a local fraction $a/s$ をpull backすると $\varphi(a)/\varphi(s)$ のgermになるため、induced stalk mapは表示されたlocalized mapです。最初の命題でこのmapがlocal homomorphismであることを証明したので、$(f,f^\#)$ はlocally ringed-space morphismです。□

これはfunctorial structure sheaf pullback on Spec|Specの構造層のfunctorial pullbackです。topological mapだけでなく、全open sets上のfunctionsと全stalksが同時に運ばれます。

principal opens上でのformula

$a\in A$ に対し
$$ f^{-1}(D_A(a))=D_B(\varphi(a)). $$
principal-open section theoremの同定
$$ \mathcal O_X(D_A(a))\cong A_a, \qquad \mathcal O_Y(D_B(\varphi(a)))\cong B_{\varphi(a)} $$
の下で、$f^\#$ はexactly
$$ A_a\longrightarrow B_{\varphi(a)}, \qquad \frac{r}{a^n}\longmapsto\frac{\varphi(r)}{\varphi(a)^n} $$
です。

principal-open formula for an affine morphism

ring homomorphismから誘導されたaffine scheme morphismのsheaf mapは、principal opens上でlocalized ring homomorphismsに一致する。

$r/a^n$ が定めるsectionは $\mathfrak p\in D_A(a)$ で $r/a^n\in A_\mathfrak p$ を値に持ちます。pullbackのpointwise definitionにより、$\mathfrak q\in D_B(\varphi(a))$ での値は
$$ \frac{\varphi(r)}{\varphi(a)^n}\in B_\mathfrak q. $$
これは $B_{\varphi(a)}$ のelement $\varphi(r)/\varphi(a)^n$ が定めるsectionそのものです。□

このprincipal-open pullback formula|主開集合上のpullback公式により、sheaf morphismの計算は通常のlocalization計算へ還元されます。

identityとcomposition

functoriality of affine spectra as locally ringed spaces

ring homomorphisms
$$ A\xrightarrow{\varphi}B\xrightarrow{\psi}C $$
に対し
$$ \operatorname{Spec}(\operatorname{id}_A) =\operatorname{id}_{\operatorname{Spec}A}, $$
$$ \operatorname{Spec}(\psi\circ\varphi) =\operatorname{Spec}(\varphi)\circ\operatorname{Spec}(\psi) $$
がlocally ringed-space morphismsとして成立する。

underlying pointsについてはcontraction of prime idealsのidentityとcompositionから前の頁ですでに証明しました。structure sheavesについて、local fraction $a/s$ を追います。composite ring mapから直接pull backすると
$$ \frac{a}{s}\longmapsto \frac{\psi(\varphi(a))}{\psi(\varphi(s))}. $$
二段階でpull backしても
$$ \frac{a}{s} \longmapsto\frac{\varphi(a)}{\varphi(s)} \longmapsto\frac{\psi(\varphi(a))}{\psi(\varphi(s))} $$
となり同じです。identity mapも全fractionsを固定します。locally fractional sectionsはlocal fractionsでcoverされるため、sheaf maps全体が一致します。□

従って
$$ \operatorname{Spec}:\mathbf{CRing}^{\mathrm{op}}\longrightarrow\mathbf{AffSch} $$
はaffine spectrum functor|affine spectrum functorです。

任意のaffine scheme射からring mapを取り出す

逆向きを証明します。任意のlocally ringed-space morphism
$$ g:\operatorname{Spec}B\longrightarrow\operatorname{Spec}A $$
を取ります。global sectionsへのpullbackと前の頁のcanonical identificationsからring homomorphism
$$ \Gamma(g):A \cong\Gamma(\operatorname{Spec}A,\mathcal O) \longrightarrow \Gamma(\operatorname{Spec}B,\mathcal O) \cong B $$
を得ます。これを $\varphi:A\to B$ と書きます。
重要なのは、$g$ のunderlying continuous mapも全sheaf mapsも $\varphi$ だけで強制されることです。

underlying point mapの復元

recovery of the point map from global sections

$\mathfrak q\in\operatorname{Spec}B$ に対し
$$ g(\mathfrak q)=\varphi^{-1}(\mathfrak q). $$

$\mathfrak p=g(\mathfrak q)$ と置きます。locally ringed-space morphismなのでstalk map
$$ g_\mathfrak q^\#:A_\mathfrak p\longrightarrow B_\mathfrak q $$
はlocalです。$a\in A$ に対し、global section $a$ のgerm $a/1$ のimageは、global pullback $\varphi(a)$ のgerm $\varphi(a)/1$ です。従ってlocalityから
$$ a/1\in\mathfrak pA_\mathfrak p \quad\Longleftrightarrow\quad \varphi(a)/1\in\mathfrak qB_\mathfrak q. $$
左辺は $a\in\mathfrak p$、右辺は $\varphi(a)\in\mathfrak q$ と同値です。よって全 $a\in A$ について
$$ a\in\mathfrak p \quad\Longleftrightarrow\quad a\in\varphi^{-1}(\mathfrak q), $$
すなわち $\mathfrak p=\varphi^{-1}(\mathfrak q)$ です。□

local homomorphism conditionがここで本質的です。ringed-space morphismだけではmaximal idealsのpreimage equalityがなく、point mapをglobal ring mapから回収できません。

sheaf mapの復元

recovery of the sheaf map from global sections

$g$ のsheaf morphismは、ring homomorphism $\varphi=\Gamma(g)$ から構成した $\operatorname{Spec}(\varphi)$ のsheaf morphismに一致する。

前補題によりunderlying continuous mapsは一致します。principal open $D_A(a)$ を取ると
$$ g^{-1}(D_A(a))=D_B(\varphi(a)). $$
principal-open section theoremの下で $g^\#$ のcomponentはring map
$$ g_{D(a)}^\#:A_a\longrightarrow B_{\varphi(a)} $$
です。
sheaf morphismはrestrictionsとcommuteするため、global sectionsとのsquare
$$ \begin{array}{ccc} A&\xrightarrow{\varphi}&B\\ \downarrow&&\downarrow\\ A_a&\xrightarrow{g_{D(a)}^\#}&B_{\varphi(a)} \end{array} $$
がcommuteします。$\varphi(a)$ はtargetでunitなので、localizationのuniversal propertyによりbottom mapはuniqueであり
$$ \frac{r}{a^n}\longmapsto \frac{\varphi(r)}{\varphi(a)^n} $$
でなければなりません。これは $\operatorname{Spec}(\varphi)$ のprincipal-open formulaと同じです。
principal opensはbasisです。二つのsheaf morphismsがbasisの全elements上で一致すれば、任意のopen setのsectionをbasis coverへrestrictしたimagesが一致し、target sheafのlocalityから元のopen set上でも一致します。従ってsheaf morphisms全体が一致します。□

これはrecovery of an affine morphism from global sections|大域切断によるaffine scheme射の復元です。

Hom集合の基本定理

affine scheme Hom correspondence

commutative rings $A,B$ に対しcanonical bijection
$$ \operatorname{Hom}_{\mathbf{AffSch}} (\operatorname{Spec}B,\operatorname{Spec}A) \xrightarrow{\sim} \operatorname{Hom}_{\mathbf{CRing}}(A,B) $$
がある。左から右へはglobal sectionsのpullback、右から左へは $\varphi\mapsto\operatorname{Spec}(\varphi)$ である。

$\varphi:A\to B$ から構成したscheme morphismのglobal section mapは、principal-open formulaを $a=1$ に適用すると元の $\varphi$ です。従ってring mapsからscheme mapsへ進みglobal sectionsを取るcompositeはidentityです。
逆にscheme morphism $g$ から $\varphi=\Gamma(g)$ を作ると、前二補題によりunderlying point mapとsheaf mapの両方が $\operatorname{Spec}(\varphi)$ と一致します。従って
$$ g=\operatorname{Spec}(\Gamma(g)). $$
よって二構成は互いにinverseです。identityとcompositionとのcompatibilityは前のfunctoriality propositionとglobal pullbackのcomposition lawから従います。□

これをaffine scheme Hom correspondence|affine schemeのHom対応と呼びます。affine geometryでmorphismを調べる問題は、反対向きのring homomorphismを調べる問題へ完全に翻訳されます。

反変同値

anti-equivalence of affine schemes and rings

affine schemesのcategoryとcommutative ringsのcategoryのoppositeはequivalentである。
$$ \mathbf{AffSch}\simeq\mathbf{CRing}^{\mathrm{op}}. $$
quasi-inverse functorsは $\operatorname{Spec}$ とglobal sections $\Gamma$ である。

$\operatorname{Spec}:\mathbf{CRing}^{\mathrm{op}}\to\mathbf{AffSch}$ はfunctoriality propositionによりfunctorです。Hom correspondenceによりfull and faithfulです。
任意のaffine schemeはdefinitionによりある $\operatorname{Spec}A$ とisomorphicなので、$\operatorname{Spec}$ はessentially surjectiveです。従ってcategory equivalenceです。
より具体的には、前の頁のglobal-section theoremが各ring $A$ にcanonical isomorphism
$$ A\xrightarrow{\sim}\Gamma(\operatorname{Spec}A,\mathcal O) $$
を与えます。逆にaffine scheme $X\cong\operatorname{Spec}A$ にHom correspondenceを適用すると、identity of $\Gamma(X,\mathcal O_X)$ に対応するcanonical morphism
$$ X\longrightarrow \operatorname{Spec}\Gamma(X,\mathcal O_X) $$
は、chosen presentationの下で $\operatorname{Spec}A\to\operatorname{Spec}A$ のidentityとなるためisomorphismです。これらがunitとcounitのnatural isomorphismsを与えます。□

これはanti-equivalence of affine schemes and commutative rings|affine schemesと可換環の反変同値です。「affine schemeはringを幾何学の言葉で言い換えたもの」という主張が、objectsだけでなくmorphismsまで含めて正確になりました。

isomorphism criterion

affine scheme isomorphism criterion

$$ \operatorname{Spec}A\cong\operatorname{Spec}B $$
as schemesであることと、$A\cong B$ as ringsであることは同値である。

ring isomorphismはSpec functorにより逆向きのscheme isomorphismを与えます。逆にscheme isomorphismへglobal sections functorを適用すればring isomorphism
$$ \Gamma(\operatorname{Spec}A,\mathcal O)\cong \Gamma(\operatorname{Spec}B,\mathcal O) $$
を得ます。前の頁のglobal-section theoremで両辺を $A,B$ と同定すれば $A\cong B$ です。□

これはaffine scheme isomorphism criterion|affine schemeの同型判定です。underlying topological spacesのhomeomorphismだけでは不十分で、structure sheavesを含む同型がring同型に対応します。

quotient mapの幾何学

surjective ring homomorphism
$$ \pi:A\longrightarrow A/I $$
はscheme morphism
$$ \operatorname{Spec}(A/I)\longrightarrow\operatorname{Spec}A $$
を誘導します。underlying spaceは前の頁で $V(I)$ とhomeomorphicでした。principal open $D_A(f)$ 上のring mapは
$$ A_f\longrightarrow(A/I)_{\bar f}\cong A_f/IA_f. $$
従ってclosed subset $V(I)$ には、単なるsubspace topologyだけでなくquotient ringsから来るfunctionsが載ります。これを後にclosed subschemeと呼びます。
nilpotent ideal $I$ の場合、$\operatorname{Spec}(A/I)\to\operatorname{Spec}A$ はunderlying spacesではhomeomorphismですが、sheavesは一般に異なります。たとえば
$$ \operatorname{Spec}k \longrightarrow \operatorname{Spec}k[\varepsilon]/(\varepsilon^2) $$
は一点から一点へのhomeomorphismでもscheme isomorphismではありません。global section ringsが異なるからです。これはclosed subscheme from a quotient ring|商環が定める閉部分schemeの最小例です。

localization mapの幾何学

localization map
$$ A\longrightarrow A_f $$
はscheme morphism
$$ \operatorname{Spec}A_f\longrightarrow\operatorname{Spec}A $$
を誘導します。underlying spaceは $D(f)$ とhomeomorphicです。さらに $D(fg)\subseteq D(f)$ 上では
$$ (A_f)_g\cong A_{fg} $$
なのでstructure sheavesもrestriction of $\mathcal O_{\operatorname{Spec}A}$ と一致します。従って $\operatorname{Spec}A_f$ はopen part $D(f)$ そのものとして扱えます。これはopen subscheme from a localization|局所化が定める開部分schemeです。

polynomial mapをscheme mapとして計算する

$k$ をfieldとし
$$ \varphi:k[y]\longrightarrow k[x], \qquad y\longmapsto x^2 $$
を考えます。誘導されるscheme morphismは
$$ f:\mathbb A_k^1=\operatorname{Spec}k[x] \longrightarrow \mathbb A_k^1=\operatorname{Spec}k[y]. $$
closed point $(x-a)$ はcontraction
$$ \varphi^{-1}((x-a))=(y-a^2) $$
へ送られます。generic point $(0)$ は $(0)$ へ送られます。principal open $D(y)$ のinverse imageは $D(x^2)=D(x)$ で、sectionsのpullbackは
$$ k[y,y^{-1}]\longrightarrow k[x,x^{-1}], \qquad y\longmapsto x^2. $$
点 $(x-a)$ でのstalk mapは
$$ k[y]_{(y-a^2)}\longrightarrow k[x]_{(x-a)}, \qquad y\longmapsto x^2, $$
residue fields上では $k\to k$ です。topology、open-set functions、local ringsが一つのring homomorphismから同時に決まっています。

古典的affine algebraic setsとの接続

$k$ をalgebraically closed field、$A$ をfinitely generated reduced $k$-algebraとします。classical affine algebraic setはclosed maximal ideals、すなわち $k$-rational pointsを主に見ます。affine scheme $\operatorname{Spec}A$ はそれに加えてnonclosed prime idealsとgeneric pointsを含みます。
$k$-algebra homomorphism $A\to B$ はaffine scheme morphism $\operatorname{Spec}B\to\operatorname{Spec}A$ を与え、そのclosed pointsへのrestrictionは「正則写像と座標環」のpolynomial regular mapです。従ってclassical contravariant coordinate-ring correspondenceはaffine scheme Hom correspondenceのclosed-point部分として回収されます。
scheme languageの利点は、non-algebraically closed fields、arithmetic rings、nilpotents、familiesを同じformalismで扱えることです。

演習

ring homomorphism $\varphi:\mathbb Z\to\mathbb Z/6\mathbb Z$ が誘導するscheme morphismのunderlying imageを求めよ。またglobal sections上のmapを書け。

mapはquotient by $(6)$ です。underlying imageは
$$ V((6))=\{(2),(3)\}\subseteq\operatorname{Spec}\mathbb Z. $$
sourceのpoints $(2)/(6)$、$(3)/(6)$ はそれぞれ $(2),(3)$ へ送られます。global sections上のpullbackは元のquotient map
$$ \mathbb Z\longrightarrow\mathbb Z/6\mathbb Z, \qquad n\longmapsto\bar n. $$
です。□

localization $A\to A_f$ によるmap $j:\operatorname{Spec}A_f\to\operatorname{Spec}A$ について、$g\in A$ に対する $D_A(g)$ のinverse imageとsection ring mapを求めよ。

inverse-image formulaから
$$ j^{-1}(D_A(g)) =D_{A_f}(g/1). $$
これは $D_A(f)\cap D_A(g)=D_A(fg)$ に対応します。section rings上では
$$ A_g\longrightarrow(A_f)_{g/1}\cong A_{fg}, \qquad \frac{a}{g^n}\longmapsto\frac{a}{g^n} $$
という追加のlocalization mapです。□

scheme morphisms $\operatorname{Spec}B\to\operatorname{Spec}\mathbb Z$ がexactly oneであることを示せ。

Hom correspondenceにより
$$ \operatorname{Hom}_{\mathrm{AffSch}} (\operatorname{Spec}B,\operatorname{Spec}\mathbb Z) \cong \operatorname{Hom}_{\mathrm{CRing}}(\mathbb Z,B). $$
unital ring homomorphism $\mathbb Z\to B$ は $n\mapsto n1_B$ に限るので右辺はone-point setです。従ってscheme morphismもuniqueです。これは $\operatorname{Spec}\mathbb Z$ がaffine schemesのterminal objectであることを意味します。□

scheme morphisms $\operatorname{Spec}k\to\operatorname{Spec}A$ と、prime ideal $\mathfrak p\subseteq A$ およびfield embedding $\kappa(\mathfrak p)\to k$ のpairsとの対応を示せ。

Hom correspondenceによりscheme morphismはring homomorphism $\varphi:A\to k$ と同じです。そのkernel $\mathfrak p$ はprime idealです。$\varphi$ はinjective map $A/\mathfrak p\to k$ を誘導し、field $k$ では全nonzero elementsがinvertibleなのでunique extension
$$ \kappa(\mathfrak p)=\operatorname{Frac}(A/\mathfrak p)\longrightarrow k $$
を与えます。
逆にprime $\mathfrak p$ とfield embedding $\kappa(\mathfrak p)\to k$ があれば
$$ A\to A/\mathfrak p\to\kappa(\mathfrak p)\to k $$
をcomposeしてring homomorphismを得ます。二構成は互いにinverseです。□

affine schemes $X,Y$ に対し、二morphisms $f,g:X\to Y$ がglobal sections上で同じpullbackを誘導するなら $f=g$ であることを示せ。

$X\cong\operatorname{Spec}B$、$Y\cong\operatorname{Spec}A$ とpresentationを選びます。$f,g$ が誘導するglobal ring maps
$$ A\longrightarrow B $$
は仮定により同じです。affine scheme Hom correspondenceはscheme morphismsとring homomorphismsのbijectionなので、同じring mapに対応するmorphismはuniqueです。従って $f=g$ です。□

この章で得た橋

ring homomorphism $A\to B$ はprime contraction、local fraction pullback、localized stalk mapsを通してaffine scheme morphism
$$ \operatorname{Spec}B\to\operatorname{Spec}A $$
を与えます。逆に任意のaffine scheme morphismはglobal section map $A\to B$ からunderlying pointsもsheaf mapsも一意に復元されます。従って
$$ \mathbf{AffSch}\simeq\mathbf{CRing}^{\mathrm{op}}. $$
次の頁では複数のaffine schemesを共通open subschemes上でglueします。affine ring一個では表せないprojective spacesや一般schemesを、局所的なSpecから構成できるようになります。

参考文献

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