체흐 코호몰로지

Čech cohomology
펜로즈 삼각형은 관측자로부터의[1] 거리 그룹의 값을 갖는 환형체의 첫 번째 코호몰로지의 사소한 요소를 묘사합니다.

수학, 특히 대수적 위상수학에서 체흐 코호몰로지(, )는 위상 공간열린 덮개의 교차 특성을 기반으로 하는 코호몰로지 이론입니다. 수학자 에두아르트 체흐(Eduard Chech)의 이름을 따서 붙여졌습니다.

동기

X를 위상 공간이라 하고, X의 열린 덮개라고 합니다. 이 피복의 신경을 나타낸다고 합니다. 체흐 코호몰로지의 아이디어는 충분히 작은 열린 집합으로 구성된 열린 U 에 대해, 결과적으로 단순한 복소수 N이 공간 X에 대한 좋은 조합 모델이 되어야 한다는 것입니다. 이러한 덮개의 경우, X의 čch 코호몰로지는 신경의 단순 코호몰로지로 정의됩니다. 이 아이디어는 좋은 커버라는 개념으로 공식화될 수 있습니다. 그러나 더 일반적인 접근법은 정제에 의해 순서화된 X의 모든 가능한 열린 덮개의 시스템에 대한 신경의 코호몰로지 그룹의 직접적인 한계를 취하는 것입니다. 이것은 아래에서 채택된 접근 방식입니다.

시공

X위상 공간이라 하고, X 위의 아벨 군들전단이라고 합니다. X열린 덮개라고 합니다.

심플렉스

U {U}}의 σ은 U U에서 된 q+1 집합의 순서 집합이므로 이 모든 집합의 교집합은 비어 있지 않습니다. 이 교차점을 σ의 지지대라고 하며, σ라고 합니다.

이제 σ =(Ui∈ {0, …, q} {\displaystyle \sigma = (U_{i})_{i\in \{0,\ldots,q\}}를 그러한 q- simplex라고 합니다. σ의 j번째 부분 경계는 σ에서 j번째 집합을 제거한 (q-1)-심플렉스로 정의됩니다. 즉,

σ의 경계는 부분 경계의 교대합으로 정의됩니다.

의 간결함에 걸쳐 있는 자유 아벨 군의 요소로 봅니다

코체인

의 계수를 갖는 U displaystyle {\mathcal q-cochain은 각 q-simplex σ와 연관되는 맵입니다 Fσ{\{\mathcalF}}( \sigma )}, and we denote the set of all q-cochains of with coefficients in by . 점별 덧셈에 의한 아벨 군입니다.

미분

The cochain groups can be made into a cochain complex by defining the coboundary operator {\ {\

where is the restriction morphism from to (Notice that ∂jσ ⊆ σ, 하지만 σ ⊆ ∂σ.)

계산에 따르면 + 1δ는= 0. {\displaystyle \delta _{q+1}\circ delta _{q}= 0.}

코바운더 연산자는 De Rham cohomology외부 도함수와 유사하므로 코체인 복합체의 미분이라고 부르기도 합니다.

코사이클

q-co-chain이 δ displaystyle \delta }의커널에 있는 경우 q-coc사이클이라고 합니다. 따라서 Z q (U, F):= ker ⁡ (δ q) ⊆ C q (U, F) {\displaystyle Z^{q}({\mathcal {U}}, {\mathcal {F}}:\(\_{q})\ C^{q}({\mathcal {U}}, {\mathcal {F}})는 모든 q-리의 집합입니다.

따라서 모든σ {\\sigma}에 대해 (q-1)-코체인 f {\displaystyle f는 코사이클 조건입니다.

쥔다.

0-코사이클 {U}}의 모든 ∈ U A, B\에서 호환성 관계를 만족하는 F 의 로컬 섹션 모음입니다.

{\f}coc {\mathcal {U}}에서 A,C ∈ U A, B, C\displaystyle A, B, C\displaystyle A, B, C ∩을 갖는 ∩ C displaystyle\ C를 만족합니다.

코바운더리

delta displaystyle \δ} 및 B q (U, F)의 이미지에 있으면 q-coboundary라고 합니다. = Im (δ q - 1) ⊆ C q (U, F) {\displaystyle B^{q}({\mathcal {U}}, {\mathcal {F}}:\{Im {q-1})\ eq C^{q}({\mathcal {U}}, {\mathcal {F}}는 모든 q-공계의 집합입니다.

예를 들어, f는 교차하는 모든 ∈ U {\ A, B\ {U}}의 h{\h}가 존재하는 경우 1-coboundary입니다.

코호몰로지

의 값을 갖는 U 체흐 코호몰로지는 코체인 복합체F δ) C^{\{ {\{F}),\delta )}의 코호몰로지로 정의됩니다. 따라서 q번째 Chech 코호몰로지는 다음과 같이 주어집니다.

.

X의 Chech 코호몰로지는 열린 커버의 개선을 고려하여 정의됩니다. If is a refinement of then there is a map in cohomology X의 열린 덮개는 정교화 하에서 방향 집합을 형성하므로 위의 지도는 아벨 군들의 직접 체계로 이어집니다. 의 값을 갖는 XChech 코호몰로지직접 HˇX, F= U ⁡ H ˇU, F {\check {H}}(X, {\mathcal {F}):\{U { {F

The Čech cohomology of X with coefficients in a fixed abelian group A, denoted , is defined as where is the constant sheaf on X determined by A.

numberable∣ ρChech cohomology라고 불리는 Chech cohomology의 변형은 위와 같이 정의됩니다. 단, 고려된 모든 열린 덮개가 numberable이어야 한다는 점을 제외하고는 다음과 같습니다. 즉, xρ i(x) > 0} \{x\mid \rho _{i}(x) > 0\}를 지원하는 통일성 {ρ}의 파티션이 덮개의 일부 요소에 포함되어 있습니다. X파라콤팩트이고 하우스도르프인 경우, 가짓수 č 코호몰로지는 일반적인 č 코호몰로지와 일치합니다.

다른 코호몰로지 이론과의 관계

XCW 복합체동치인 경우, ˇ ∗ 체흐 코호몰로지 ∗ ( A) {\check {H}}^{*}(X; A)}는 자연스럽게 단일 코호몰로지 H ∗ (X; A) {\displaystyle H^{*}(X; A)\,}와 동치입니다. 만약 X가 미분 가능한 다양체라면, Hˇ ∗( R) {\{R})} 또한 자연스럽게 드 람 코호몰로지와 동형입니다. 드 람 코호몰로지에 대한 기사는 이 동형에 대한 간략한 검토를 제공합니다. 덜 잘 행동하는 공간의 경우, Chech 코호몰로지는 단일 코호몰로지와 다릅니다. 예를 들어 X가 닫힌 위상수학자의 사인 곡선인 경우 Hˇ 1( Z) = Z, {H}(X {Z}) =\mathbb {Z},}인 반면 H 1(X; Z) = 0.{\displaystyle H^{1}(X;\mathbb {Z}) = 0.

X가 미분 가능한 다양체이고 X 덮개 가 "좋은 덮개"(즉, 모든 집합 Uα 한 점으로 수축할 수 있고, 의 모든 집합의 유한 교차점이 비어 있거나 한 점으로 수축할 수 있습니다), Hˇ ∗ ( R) {\{{R})}는 드 람 코호몰로지와 동형입니다.

X가 콤팩트 하우스도르프인 경우, č체 코호몰로지(이산군의 계수를 갖는)는 알렉산더-스페인 코호몰로지와 동형입니다.

X 전단 에 대해 + 전단을 의미합니다. 그러면 자연 비교 지도가 있습니다.

체흐 코호몰로지에서 셰프 코호몰로지까지. 만약 X가 파라콤팩트 하우스도르프라면,χchi}는 동형 사상입니다. 보다 일반적으로,χ {\textstyle\chi}는 양각화가 0인 X의 모든 사전 부분의 čch 코호몰로지가 사라질 때마다 동형입니다.

대수기하학에서

Chech 코호몰로지는 위상이 부여된 사이트 C의 객체에 대해 보다 일반적으로 정의할 수 있습니다. 예를 들어, 이것은 X 방식의 자리스키 사이트 또는 등거리 사이트에 적용됩니다. 일부 쉬프 의 값을 갖는 ech 코호몰로지는 다음과 같이 정의됩니다.

여기서 콜리밋X의 모든 피복에 걸쳐 실행됩니다(선택한 토폴로지에 대해). 여기서 ˇ U F) {H}}^{U}}, F}}}은 위와 같이 정의됩니다. 단, 주변 위상 공간 내부의 열린 부분집합의 r-접힌 교차점이 r-접힌 섬유 곱으로 대체되는 것을 제외하고는

위상공간의 고전적 상황처럼 항상 지도가 존재합니다.

체흐 코호몰로지에서 셰프 코호몰로지까지. 차수 n = 0 및 1에서는 항상 동형이지만 일반적으로 동형이 아닐 수 있습니다. 노에테리아 분리된 계획의 자리스키 위상에 대해 체흐와 셰프 코호몰로지는 모든 준간섭성 셰프에 대해 일치합니다. 에탈 위상의 경우, X의 임의의 유한한 점 집합이 열린 아핀 부분 체계에 포함되는 경우, 두 코호몰로지는 X 위의 임의의 에탈 양에 대하여 일치합니다. 이는 예를 들어 X가 아핀 스킴에 대해 준사영인 경우 만족됩니다.[3]

Chech cohomology와 sheaf cohomology의 가능한 차이점은 초피복호화를 사용하는 동기입니다: 초피복호화는 Chech 신경보다 더 일반적인 물체입니다.

X의 하이퍼커버링 K C의 특정 단순 객체, 즉 경계 및 축퇴 맵과 함께 객체 Kn 집합입니다. Applying a sheaf to K yields a simplicial abelian group whose n-th cohomology group is denoted . (This group is the same as K 인 경우 그렇다면 정준 동형이 존재함을 알 수 있습니다.

이제 모든 하이퍼커버링에 콜라이밋이 실행되는 곳입니다.[4]

체흐 코호몰로지의 가장 기본적인 예는 전단 가 상수 전단인 경우에 의해 주어집니다. 를 들어 F = mathcal {F}}=\mathbb {R}}. 이러한 경우, -cochain -simplex 모든 displaystyle -simplex를 에 매핑하는 함수입니다 예를 들어, 저희는 단위 원 = X= S^{1}의 R displaystyle 값을 가진 첫 번째 Chech 코호몰로지를 계산합니다. X {\displaystyle X}를 세 개의 호로 나누고 충분히 작은 열린 이웃을 선택하면열린 덮개 U = { U 0, U 1, U}=\{ 여기서 ϕ }\cap U_{j}\n이지만 U U_{0}\cap U_{1}\cap U_{2}\phi}입니다.

Given any 1-cocycle , is a 2-cochain which takes inputs of the form 여기서 는 j {\ i\합니다. (since and hence is not a 2-simplex for any permutation \}\{ 처음 세 입력은 = f(U_{i}, U_{i}) = 0}을 제공하며, 네 번째 입력은 다음을 제공합니다.

이러한 함수는 U f 0 U f의 값에 의해 완전히 결정됩니다 따라서,

반면, 임의의 1 공변계 =δg {\displaystyle f =\delta g}가 주어졌을 때, 우리는

However, upon closer inspection we see that and hence each 1-coboundary is uniquely determined by ( 이를 통해 1-공계 집합을 얻을 수 있습니다.

, ˇ 1(U, R)= Z( R ) / B 1 (U, R) ≅ R {\displaystyle {\check {H}}^{1}({\mathcal {U},\mathbb {R}) = Z^{1}({\mathcal {U},\mathbb {R})/B^{1}({\mathcal {U},\mathbb {R})\cong \mathbb {R}}. 좋은 커버이므로 우리는 의 정리로≅ 1 ( RˇR {\{,\{R})\cong \mathbb {R}을 갖는다

ω체 복합체를 사용하여 1 1}}의 일관된 두공 상동성을 계산할 수 있습니다 커버 사용하기

코탄젠트 쉬프에서 다음과 같은 모듈이 있습니다.

- =-(1 / y 2) dy {\displaystyle dy^{-1} = - (1 / y^{2) dy}라는 규칙을 취하면 č체흐 복합체를 얻을 수 있습니다.

d 주입식이고 의 이미지에 없는 유일한 요소는 - 이므로 다음과 같습니다.

참고문헌

인용각주

  1. ^ Penrose, Roger (1992), "On the Cohomology of Impossible Figures", Leonardo, 25 (3/4): 245–247, doi:10.2307/1575844, JSTOR 1575844, S2CID 125905129에서 Penrose, Roger (1992), "On the Cohomology of Impossible Figures", Leonardo, 25 (3/4): 245–247, doi:10.2307/1575844, JSTOR 1575844, S2CID 125905129재인쇄됨
  2. ^ Brady, Zarathustra. "Notes on sheaf cohomology" (PDF). p. 11. Archived (PDF) from the original on 2022-06-17.
  3. ^ Milne, James S. (1980), "Section III.2, Theorem 2.17", Étale cohomology, Princeton Mathematical Series, vol. 33, Princeton University Press, ISBN 978-0-691-08238-7, MR 0559531
  4. ^ Artin, Michael; Mazur, Barry (1969), "Lemma 8.6", Etale homotopy, Lecture Notes in Mathematics, vol. 100, Springer, p. 98, ISBN 978-3-540-36142-8

일반 참고문헌