Kurs:Riemannsche Flächen (Osnabrück 2022)/Arbeitsblatt 5/latex

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\zwischenueberschrift{Aufgaben}




\inputaufgabe
{}
{

Es seien \mathkor {} {M} {und} {N} {} \definitionsverweis {komplexe Mannigfaltigkeiten}{}{} und es sei \maabbdisp {\varphi} {M} {N } {} eine \definitionsverweis {holomorphe Abbildung}{}{.} Es sei \mathkor {} {P \in M} {und} {Q=\varphi(P)} {} und es seien \maabbdisp {\gamma_1,\gamma_2} {B} {M } {} zwei \definitionsverweis {holomorphe Kurven}{}{} mit einem offenen Ball
\mavergleichskette
{\vergleichskette
{0 }
{ \in }{B }
{ }{ }
{ }{ }
{ }{ }
} {}{}{} und
\mavergleichskette
{\vergleichskette
{ \gamma_1 (0) }
{ = }{ \gamma_2(0) }
{ = }{ P }
{ }{ }
{ }{ }
} {}{}{.} Es seien \mathkor {} {\gamma_1} {und} {\gamma_2} {} im Punkt $P$ \definitionsverweis {tangential äquivalent}{}{.} Zeige, dass dann auch die \definitionsverweis {Verknüpfungen}{}{} \mathkor {} {\varphi \circ \gamma_1} {und} {\varphi \circ \gamma_2} {} tangential äquivalent in $Q$ sind.

}
{} {}




\inputaufgabe
{}
{

Es seien \mathkor {} {X} {und} {Y} {} \definitionsverweis {riemannsche Flächen}{}{,}
\mavergleichskette
{\vergleichskette
{ P }
{ \in }{ X }
{ }{ }
{ }{ }
{ }{ }
} {}{}{} ein Punkt und \maabb {\varphi} {X} {Y } {} eine \definitionsverweis {holomorphe Abbildung}{}{.} Zeige, dass \maabbdisp {T_P(\varphi)} {T_P X} {T_{\varphi (P) } Y } {} genau dann die Nullabbildung ist, wenn $\varphi$ konstant in einer offenen Umgebung von $P$ ist oder wenn der lokale Exponent von $\varphi$ im Sinne von Satz 2.1 \zusatzklammer {bzw. Aufgabe 3.5} {} {} $\geq 2$ ist.

}
{} {}




\inputaufgabegibtloesung
{}
{

Wir betrachten die \definitionsverweis {holomorphe Abbildung}{}{} \maabbeledisp {\varphi} { {\mathbb C} } { {\mathbb C} } {z} {z^3+z } {.} Für welche Punkte
\mavergleichskette
{\vergleichskette
{ P }
{ \in }{ {\mathbb C} }
{ }{ }
{ }{ }
{ }{ }
} {}{}{} ist die \definitionsverweis {Tangentialabbildung}{}{} \maabbdisp {} {T_P {\mathbb C} } { T_{\varphi(P)} {\mathbb C} } {} bijektiv?

}
{} {}




\inputaufgabegibtloesung
{}
{

Wir betrachten die \definitionsverweis {holomorphe Abbildung}{}{} \maabbeledisp {\varphi} { {\mathbb C}^2 } { {\mathbb C} } { (z,w)} {z^3+zw+w^2 } {.} Für welche Punkte
\mavergleichskette
{\vergleichskette
{ P }
{ \in }{ {\mathbb C}^2 }
{ }{ }
{ }{ }
{ }{ }
} {}{}{} ist die \definitionsverweis {Tangentialabbildung}{}{} \maabbdisp {} {T_P {\mathbb C}^2 } { T_{\varphi(P)} {\mathbb C} } {} surjektiv?

}
{} {}




\inputaufgabe
{}
{

Es seien
\mathl{P,Q \in {\mathbb P}^{n}_{K}}{} Punkte im \definitionsverweis {projektiven Raum}{}{} über einem \definitionsverweis {Körper}{}{} $K$. Zeige, dass es einen \definitionsverweis {Automorphismus}{}{} \maabb {\varphi} { {\mathbb P}^{n}_{K}} { {\mathbb P}^{n}_{K} } {} mit
\mavergleichskette
{\vergleichskette
{\varphi(P) }
{ = }{Q }
{ }{ }
{ }{ }
{ }{ }
} {}{}{} gibt.

}
{} {}




\inputaufgabe
{}
{

Es seien
\mavergleichskette
{\vergleichskette
{P_1,P_2,P_3 }
{ \in }{ {\mathbb P}^{1}_{K} }
{ }{ }
{ }{ }
{ }{ }
} {}{}{} und
\mavergleichskette
{\vergleichskette
{Q_1,Q_2,Q_3 }
{ \in }{ {\mathbb P}^{1}_{K} }
{ }{ }
{ }{ }
{ }{ }
} {}{}{} jeweils drei \zusatzklammer {untereinander verschiedene} {} {} Punkte auf der \definitionsverweis {projektiven Geraden}{}{} über einem \definitionsverweis {Körper}{}{} $K$. Zeige, dass es einen $K$-\definitionsverweis {Automorphismus}{}{} \maabb {\varphi} { {\mathbb P}^{1}_{K} } { {\mathbb P}^{1}_{K} } {} mit
\mavergleichskette
{\vergleichskette
{ \varphi(P_i) }
{ = }{ Q_i }
{ }{ }
{ }{ }
{ }{ }
} {}{}{} für
\mavergleichskette
{\vergleichskette
{i }
{ = }{1,2,3 }
{ }{ }
{ }{ }
{ }{ }
} {}{}{} gibt.

}
{} {}




\inputaufgabegibtloesung
{}
{

Bestimme die \definitionsverweis {Fixpunkte}{}{} der Abbildung \maabbeledisp {} { {\mathbb P}^{1}_{K} } { {\mathbb P}^{1}_{K} } {(s,t)} { (t,s) } {.}

}
{} {}




\inputaufgabe
{}
{

Es sei $K$ ein \definitionsverweis {Körper}{}{} und ${\mathbb P}^{n}_{K}$ der zugehörige \definitionsverweis {projektive Raum}{}{.} Es sei \maabb {\varphi} {K^{n+1}} { K^{n+1} } {} eine \definitionsverweis {bijektive}{}{} \definitionsverweis {lineare Abbildung}{}{} und \maabbeledisp {\psi} { {\mathbb P}^{n}_{K}} { {\mathbb P}^{n}_{K} } { \left( x_0 , \, x_1 , \, \ldots , \, x_n \right) } { \psi \left( x_0 , \, x_1 , \, \ldots , \, x_n \right) } {,} der zugehörige \definitionsverweis {Automorphismus}{}{.} Zeige, dass ein Vektor
\mavergleichskette
{\vergleichskette
{v }
{ \in }{ K^{n+1} }
{ }{ }
{ }{ }
{ }{ }
} {}{}{} genau dann ein \definitionsverweis {Eigenvektor}{}{} zu $\varphi$ ist, wenn der zugehörige Punkt im projektiven Raum ein \definitionsverweis {Fixpunkt}{}{} von $\psi$ ist.

}
{} {}




\inputaufgabe
{}
{

Zeige, dass die \definitionsverweis {komplex-projektive Gerade}{}{} im Sinne von Beispiel 2.6 mit der projektiven Geraden
\mathl{{\mathbb P}^{1}_{ {\mathbb C} }}{} im Sinne der Definition 5.8 als komplexe Mannigfaltigkeit übereinstimmt.

}
{} {}




\inputaufgabe
{}
{

Es sei
\mathl{{\mathbb K} = \R}{} oder $={\mathbb C}$. Es sei
\mathl{H \subset {\mathbb K}^{n+1}}{} ein $n$-dimensionaler \definitionsverweis {affiner Unterraum}{}{,} der den Nullpunkt nicht enthält, und es sei $\tilde{H}$ der dazu parallele Unterraum durch den Nullpunkt. Es sei
\mathl{U \subseteq H}{} eine in
\mathl{H \cong {\mathbb K}^n}{} offene Menge \zusatzklammer {in der metrischen Topologie} {} {} und es sei $V$ die Vereinigung aller Geraden durch den Nullpunkt und durch einen Punkt von $U$. Zeige, dass der Durchschnitt von $V$ mit
\mathl{{\mathbb K}^{n+1} \setminus \tilde{H}}{} offen ist.

}
{} {}




\inputaufgabegibtloesung
{}
{

Es sei $K$ ein \definitionsverweis {Körper}{}{} und sei
\mavergleichskette
{\vergleichskette
{F }
{ \in }{ K[X_0 , \ldots , X_n] }
{ }{ }
{ }{ }
{ }{ }
} {}{}{} ein \definitionsverweis {homogenes Polynom}{}{} vom \definitionsverweis {Grad}{}{} $d$. Zeige, dass für einen Punkt
\mathl{\left( x_0 , \, \ldots , \, x_n \right)}{} und einen Skalar $\lambda$ die Beziehung
\mavergleichskettedisp
{\vergleichskette
{ F \left( \lambda x_0 , \, \ldots , \, \lambda x_n \right) }
{ =} { \lambda^d F \left( x_0 , \, \ldots , \, x_n \right) }
{ } { }
{ } { }
{ } { }
} {}{}{} gilt. Man folgere, dass $F$ in
\mathl{\left( x_0 , \, \ldots , \, x_n \right)}{} genau dann verschwindet, wenn $F$ für ein beliebiges
\mavergleichskette
{\vergleichskette
{\lambda }
{ \neq }{0 }
{ }{ }
{ }{ }
{ }{ }
} {}{}{} in
\mathl{\lambda \left( x_0 , \, \ldots , \, x_n \right)}{} verschwindet.

}
{} {}

Formales Ableiten von Polynomen über einem beliebigen Körper geschieht nach den gleichen Regeln wie das partielle Ableiten über $\R$ oder ${\mathbb C}$. Man kann sich bei den folgenden Aufgaben auf diese Körper beschränken.


\inputaufgabe
{}
{

Es sei
\mavergleichskette
{\vergleichskette
{ H }
{ \in }{ K[X_1 , \ldots , X_n] }
{ }{ }
{ }{ }
{ }{ }
} {}{}{} ein \zusatzklammer {in der \definitionsverweis {Standardgraduierung}{}{}} {} {} \definitionsverweis {homogenes Polynom}{}{} vom Grad $e$. Zeige die Beziehung
\mavergleichskettedisp
{\vergleichskette
{e H }
{ =} { X_1 { \frac{ \partial H }{ \partial X_1 } } + \cdots + X_n { \frac{ \partial H }{ \partial X_n } } }
{ } { }
{ } { }
{ } { }
} {}{}{.}

}
{} {}




\inputaufgabegibtloesung
{}
{

\aufzaehlungzwei {Zeige, dass formales \definitionsverweis {partielles Ableiten}{}{} auf dem Polynomring
\mathl{K[X_1 , \ldots , X_n]}{} bezüglich einer Variablen und \definitionsverweis {Dehomogenisieren}{}{} bezüglich einer anderen Variablen vertauschbar sind. } {Zeige, dass dies nicht für die gleiche Variable stimmt. }

}
{} {}




\inputaufgabegibtloesung
{}
{

Zeige, dass
\mavergleichskettedisp
{\vergleichskette
{ V_+ { \left( X^4+Y^4+X^2Y^2+XZ^3 \right) } }
{ \subseteq} { {\mathbb P}^{2}_{ {\mathbb C} } }
{ } { }
{ } { }
{ } { }
} {}{}{} eine \definitionsverweis {kompakte}{}{} \definitionsverweis {riemannsche Fläche}{}{} definiert.

}
{} {}




\inputaufgabegibtloesung
{}
{

Zeige, dass
\mavergleichskettedisp
{\vergleichskette
{ V_+ { \left( X^5+XY^4+XYZ^3+YZ^4 \right) } }
{ \subseteq} { {\mathbb P}^{2}_{ {\mathbb C} } }
{ } { }
{ } { }
{ } { }
} {}{}{} eine \definitionsverweis {kompakte}{}{} \definitionsverweis {riemannsche Fläche}{}{} definiert.

}
{} {}