K3-Fläche

In der Mathematik sind K3-Flächen gewisse komplexe Flächen. Ein klassisches Beispiel ist die Lösungsmenge der Gleichung

x^{4}+y^{4}+z^{4}+w^{4}=0

im dreidimensionalen projektiven Raum. Die Bezeichnung „K3-Fläche“ geht auf André Weil zurück, „in honor of Kummer, Kähler, Kodaira, and the beautiful K2 mountain in Kashmir“.

Definition

Eine K3-Fläche ist eine einfach zusammenhängende, kompakte, komplexe Fläche, deren kanonisches Bündel trivial (äquivalent: auf der es eine nirgends verschwindende holomorphe $2$ -Form gibt).

Eine äquivalente Definition ist, dass eine K3-Fläche eine kompakte, zusammenhängende, komplexe Fläche $X$ mit $\Omega _{X}^{2}\simeq {\mathcal {O}}_{X}$ und $H^{1}(X,{\mathcal {O}}_{X})=0$ ist.

Beispiele

glatte Quartiken im $\mathbb {C} P^{3}$ (d. h. durch ein homogenes Polynom vom Grad $4$ ohne kritische Punkte gegebene Hyperflächen)
Kummer-Flächen (d. h. Quotienten einer abelschen Varietät modulo der Involution $a\mapsto -a$ )
entlang einer Sextik verzweigte Überlagerungen der komplex-projektiven Ebene

Eigenschaften

Der Hodge-Zahlen einer K3-Fläche sind $h^{0,0}=1,h^{1,0}=h^{0,1}=0,h^{2,0}=h^{0,2}=1,h^{1,1}=20,h^{2,1}=h^{1,2}=0,h^{2,2}=1$ . Insbesondere sind die Betti-Zahlen $b_{0}(X)=1,b_{1}(X)=0,b_{2}(X)=22,b_{3}(X)=0,b_{4}(X)=1$ . Die Schnittform ist $E_{8}(-1)^{\oplus 2}\oplus U^{\oplus 3}$ , wobei $E_{8}$ die gleichnamige Form und $U$ die hyperbolische Schnittform vom Rang $2$ bezeichnet.
Alle K3-Flächen sind diffeomorph zueinander.
K3-Flächen tragen eine Hyperkähler-Metrik, insbesondere sind sie Kähler-Mannigfaltigkeiten.