En matemáticas , la dualidad de Koszul , llamada así por el matemático francés Jean-Louis Koszul , es cualquiera de los diversos tipos de dualidades que se encuentran en la teoría de la representación de las álgebras de Lie , las álgebras abstractas ( álgebra semisimple ) [1] y la topología (por ejemplo, la cohomología equivariante [2] ). El ejemplo prototipo es la correspondencia BGG, debida a Joseph Bernstein , Israel Gelfand y Sergei Gelfand. [3] Es una dualidad entre la categoría derivada de un álgebra simétrica y la de un álgebra exterior . La importancia de la noción se basa en la sospecha de que la dualidad de Koszul parece bastante ubicua en la naturaleza. [ cita requerida ]
El caso más simple, y en cierto sentido prototípico, de dualidad de Koszul surge de la siguiente manera: para un espacio vectorial unidimensional V sobre un cuerpo k , con espacio vectorial dual , el álgebra exterior de V tiene dos componentes no triviales, a saber
Esta álgebra exterior y el álgebra simétrica de , , sirven para construir un complejo de cadena de dos pasos
cuyo diferencial es inducido por el mapa de evaluación natural
La elección de una base de V , se puede identificar con el anillo polinomial en una variable, , y el complejo de cadena anterior se vuelve isomorfo al complejo
cuyo diferencial es la multiplicación por t . Este cálculo muestra que la cohomología del complejo anterior es 0 en el término de la izquierda y es k en el término de la derecha. En otras palabras, k (considerado como un complejo en cadena concentrado en un solo grado) es cuasi-isomorfo al complejo anterior, lo que proporciona un vínculo estrecho entre el álgebra exterior de V y el álgebra simétrica de su dual.
La dualidad de Koszul, tal como la trataron Alexander Beilinson , Victor Ginzburg y Wolfgang Soergel [4], se puede formular utilizando la noción de álgebra de Koszul . Un ejemplo de dicha álgebra de Koszul A es el álgebra simétrica en un espacio vectorial de dimensión finita. De manera más general, se puede demostrar que cualquier álgebra de Koszul es un álgebra cuadrática , es decir, de la forma
donde es el álgebra tensorial en un espacio vectorial de dimensión finita, y es un submódulo de . El dual de Koszul coincide entonces con el dual cuadrático
donde es el dual ( k -lineal) y consiste en aquellos elementos en los que los elementos de R (es decir, las relaciones en A ) se anulan. El dual de Koszul de está dado por , el álgebra exterior sobre el dual de V . En general, el dual de un álgebra de Koszul es nuevamente un álgebra de Koszul. Su anillo opuesto está dado por el anillo graduado de autoextensiones del cuerpo subyacente k, considerado como un A -módulo:
Si un álgebra es Koszul, existe una equivalencia entre ciertas subcategorías de las categorías derivadas de los módulos y grados . Estas subcategorías se definen mediante ciertas condiciones de acotación en el grado de graduación frente al grado cohomológico de un complejo.
Como alternativa a pasar a ciertas subcategorías de las categorías derivadas de y para obtener equivalencias, es posible en cambio obtener equivalencias entre ciertos cocientes de las categorías de homotopía. [5] Usualmente estos cocientes son mayores que la categoría derivada, pues se obtienen factorizando alguna subcategoría de la categoría de complejos acíclicos, pero tienen la ventaja de que todo complejo de módulos determina algún elemento de la categoría, sin necesidad de imponer condiciones de acotación. Una reformulación diferente da una equivalencia entre la categoría derivada de y la categoría 'coderivada' de la coalgebra .
Una extensión de la dualidad de Koszul a los D -módulos establece una equivalencia similar de categorías derivadas entre los dg-módulos sobre el dg-álgebra de diferenciales de Kähler en una variedad algebraica suave X y los D-módulos. [6] [7] [8]
Una extensión del concepto anterior de dualidad de Koszul fue formulada por Ginzburg y Kapranov, quienes introdujeron la noción de un operado cuadrático y definieron el dual cuadrático de tal operado. [9] De manera muy general, un operado es una estructura algebraica que consiste en un objeto de operaciones n -arias para todo n . Un álgebra sobre un operado es un objeto sobre el cual actúan estas operaciones n -arias. Por ejemplo, hay un operado llamado operado asociativo cuyas álgebras son álgebras asociativas, es decir, dependiendo del contexto preciso, anillos no conmutativos (o, dependiendo del contexto, anillos graduados no conmutativos, anillos graduados diferenciales). Las álgebras sobre el llamado operado conmutativo son álgebras conmutativas, es decir, anillos conmutativos (posiblemente graduados, graduados diferenciales). Otro ejemplo más es el operado de Lie cuyas álgebras son álgebras de Lie . La dualidad cuadrática mencionada anteriormente es tal que la operación asociativa es autodual, mientras que la operación conmutativa y la de Lie se corresponden entre sí bajo esta dualidad.
La dualidad de Koszul para operadas establece una equivalencia entre álgebras sobre operadas duales. El caso especial de las álgebras asociativas devuelve el funtor mencionado anteriormente.