에일렌베르크-매클레인 공간

Eilenberg–MacLane space

수학, 특히 대수적 위상에서는 에일렌버그-매클레인 공간[note 1] 하나의 비종교적 호모토피 그룹을 가진 위상학적 공간이다.

G를 집단이 되게 하고 n을 양의 정수로 한다. 연결된 위상학적 공간 X, ){\displaystyle K(G,n의 Eilenberg-MacLane 공간이라고 하며 N-th 호모토피 그룹 (G다른 모든 호모토피 그룹과의 이형인 경우. > 이면 G아벨리안이어야 한다. 그러한 공간이 존재하고, CW 복합체이며, 약한 호모토피 동등성에 따라 독특하기 때문에, 그러한 공간은 흔히 ( , K (라고 불린다

그 이름은 1940년대 후반에 그러한 공간을 소개한 사무엘 아일렌베르크손더스레인에서 유래되었다.

이와 같이 에일렌베르크-마클레인 공간은 특수한 종류의 위상학적 공간으로, 호모토피 이론에서는 포스트니코프 시스템에서 섬유화를 통한 CW 복합체의 구성 블록으로 간주할 수 있다. 이러한 공간은 구들의 호모토피 그룹 계산, 동족학 연산의 정의, 그리고 단일 동족학과의 강한 연결을 포함한 대수적 위상에서의 많은 맥락에서 중요하다.

공간은 공간 의 호모토피 이다

  • 단위원 (, ) 입니다
  • 무한 차원 복합 투영 공간 K의 모델이다
  • 무한대의 실제 투영 공간 은(는) / 2, 입니다
  • 단위 원쐐기 i= 1 1 }:{1}:{1}:{1은 K k, )이고 여기서 은 k 발생기자유 그룹이다.
  • 3차원 구체 에서 연결된 매듭이나 그래프의 K형 ){\ 이것을 "노트의 일반성"이라고 하며, 크리스토스 파파키리아코풀로스의 1957년 정리다.[1]
  • 모든 콤팩트하고 연결되고 비잠재적으로 곡선 처리된 다지관 M은 K( , 1)이고여기서 = ( M기본 그룹이다 이것은 카르탄-하다마드 정리의 결과물이다.
  • An infinite lens space given by the quotient of by the free action for is a 이것은 커버 공간 이론과 무한 치수 구가 수축할 수 있다는 사실을 사용하여 보여줄 수 있다.[2] 참고: R {(를) K/ ,)로 포함 ,1
  • 평면에서 포인트의 구성 공간 n, 1) },1)이며 여기서 가닥에 대한 순수한 브레이드 그룹이다.
  • 이에 상응하여 R 미순서nth 구성 은 K, ){\)이며 여기서 -스트랜드 브레이드 그룹을 나타낸다. [3]
  • The infinite symmetric product of a n-sphere is a . More generally is a for all Moore spaces .

어떤 추가적인 초등 학교 예 이들로 사실은 제품 K(G, n)×K){K(G,n)\times K(H,n)\displaystyle}K입니다 예를 들어(G×H, n){K(G\times H,n)\displaystyle}. 다차원 원환체 Tn(^{n}}은 K(Z, 1){\d를 사용하여 구성될 수 있습니다.i.

에일렌베르크-매클레인 공간구성에 관한 소견

For and an arbitrary group the construction of is identical to that of the classifying space of the group . Note that if G has a torsion element, then every CW-complex of type K(G,1) has to be infinite-dimensional.

에일렌베르크-마칸레인의 더 높은 공간을 건설하기 위한 여러 가지 기법이 있다. One of which is to construct a Moore space for an abelian group : Take the wedge of n-spheres, one for each generator of the group A and realise the relations between these generators by attaching (n+1)-cells via corresponding maps in 해당 쐐기 합계가 있다. 하부 호모토피 그룹 i< ( ( , )) 은(는) 이미 시공에 의해 사소한 것이라는 점에 유의한다. Now iteratively kill all higher homotopy groups by successively attaching cells of dimension greater than , and define as direct limit under inclusion of this iteration.

또 다른 유용한 기술은 단순한 아벨 집단의 기하학적 실현을 이용하는 것이다.[4] 이것은 Eilenberg-Maclane 공간을 대표하는 단순한 아벨리아 집단을 명시적으로 보여준다.

공간보편적 다발분류한다는 점에서 또 다른 단순한 건축물은 J. 피터 메이의 저서에 제시되어 있다.[5]

루프 공간을 확보하면 호모토피 그룹이 한 슬롯씩 낮아지기 때문에 표준 호모토피 K, n) , + 1) 이(가)가 있으므로 진동 시퀀스가 있다

( , )( , n+ ) K(1

이것은 공진동 시퀀스가 아니라는 점에 유의하십시오. 스페이스 + ) , n) →의 호모토피 코파이버가 아닙니다

이 진동 시퀀스는 Leray 스펙트럼 시퀀스를 사용하여 , + )에서 G , )}}}의 동역학을 연구하는 데 사용할 수 있다. 이것은 장 피에르 세레포스트니코프 시스템과 스펙트럼 시퀀스를 이용하여 호모토피 그룹의 구체들을 연구하던 중에 착취되었다.

에일렌베르크-매클레인 공간의 특성

지도와 코호몰리학의 호모토피 계층간 편향

An important property of 's is that for any abelian group G, and any based CW-complex X, the set of based homotopy classes of based maps from X to is in natural bijection with the n-th singular cohomology group X H ( , G) H K, ) 이(가) G에 계수가 있는 단수 코호몰로지 공간을 나타낸다고 한다. 이후

,

n( K( , ), G) 에 해당하는 구분 요소가 있다. 위의 바이어싱은 f u f의 풀백에 의해 주어진다 이것은 범주 이론요네다 보조정리법과 비슷하다.

이 정리에 대한 건설적인 증거는 여기서 찾을 수 있으며,[6] 오메가-스펙트라일반화된 축소된 코호몰로지 이론 사이의 관계를 이용하는 또 다른 방법은 여기에서 찾을 수 있으며, 주요 아이디어는 나중에 스케치된다.

루프 공간 / 오메가 스펙트럼

The loop space of an Eilenberg–MacLane space is again an Eilenberg–MacLane space: . Further there is an adjoint relation between the loop-space and the reduced suspension: , which gives , ( , ) [ , 2 ( , + 2) K이(가) 아벨 그룹 구조로, 여기서 연산은 루프 결합이다. 이것은 그룹 이등분포 위에 언급된 , K( , n) ( , 을(를)로 만든다.

또한 이 속성은 다양한 n을 가진 Eilenberg-MacLane 공간이 "Eilenberg-MacLane 스펙트럼"이라고 불리는 오메가 스펙트럼을 형성한다는 것을 암시한다. 이 스펙트럼은 () [ , K( , ) h a reduced cohomology theory on based CW-complexes and for any reduced cohomology theory on CW-complexes with for there is a natural isomorphism 0) 서 H~ {\H^{*}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}은 단수확률의 단수일(단수일)를 의미한다. 그러므로 이 두 공동체의 이론은 일치한다.

보다 일반적인 맥락에서, 브라운의 표현가능성은 CW 콤플렉스에 기반한 모든 감소된 코호몰로지 이론은 오메가-스펙트럼에서 나온다고 말한다.

호몰로지와의 관계

고정 아벨 그룹 의 경우 안정적인 호모토피 그룹에 대한 지도가 있다.

지도 ( , n)( , + 1){\에 의해 유도된다 이러한 지도에 대한 직접적인 한계를 가지고, 이것이 감소된 동종학 이론을 정의하는지 검증할 수 있다.

CW 단지에 대해 알아냈어 Since vanishes for , agrees with reduced singular homology CW 복합체에서 G로 계수를 표시한다.

교감성

에일렌베르크 맥레인 공간이 그룹의 준기능자(라는 것은 코호몰로지 범용 계수 정리에서 따온 것이다. 즉 : → G (가) 아벨리아 그룹의 동형성일 경우 비빈 집합이 있다.

satisfying where denotes the homotopy class of a continuous map and

포스트니코프/화이트헤드 타워와의 관계

연결된 모든 CW X 에는 Postnikov 타워가 있으며, 이는 공간의 역시스템이다.

예를 모든n {\ n에 대해 다음을 수행하십시오.

  1. 통근 지도 이 있다 이 지도는 이형성을 유발한다.
  2. )= > > n > i
  3. 지도 → p - 1 화살표 n-1} X_{은 섬유 (가 있는 섬유들이다

Dallally에는 CW 복합체의 연속인 Whitehead 타워가 존재한다.

예를 모든n {\ n에 대해 다음을 수행하십시오.

  1. 지도 X은(는) > 이소모르핀을 유도한다
  2. (는) n-연결되어 있으며,
  3. 지도 -1 {n-1}는 섬유 K (), - 1) )가 있는 섬유다

세레의 도움으로 더 높은 호모토피 구군스펙트럼 시퀀스 연산이 이루어질 수 있다. 예를 들어 π 4(S 3){\displaystyle \pi_{4}(S^{3})}과π 5(S 3){\displaystyle \pi_{5}(S^{3})}{\displaystyle S^{3}S3의 화이트 헤드 탑을 사용하여}here,[8]더 일반적으로+나는(Sn)나는 3{\displaystyle \pi_{n+i}(S^{n})\ i\leq 3≤}는 Postnikov s를 사용하여 그π와 발견될 수 있ys템은 여기서 찾을 수 있다. [9]

코호몰로지 연산

고정된 자연수 m,n 및 아벨리아 그룹 G,는 모든 코호몰로지 연산 : H (, G) (, ) : and defined by , where is a fundamental class.

그 결과, 코호몰로지 연산은 코호몰로지 그룹의 정도를 감소시킬 수 없으며 코호몰로지 연산을 보존하는 정도가 계수 호모폴리스 H) 에 해당된다 이는 코호몰로지 연계에 대한 범용계수 정리 (m-1) 연계에 따른 것이다., ) .

코호몰로지 연산을 위한 몇 가지 흥미로운 로는 Steenrod Square와 Powers가 있는데, G= {\}는 유한 주기 그룹이다. 연구를 수행하면 Z/ /p,에 계수가 /의 공동호몰학의 중요성이 빠르게 명백해진다.[10] 이러한 그룹의 광범위한 타블로그를 여기에서 찾아볼 수 있다. [11]

집단(공동)호몰로지

그룹 A에 계수가 있는 G의 그룹(co)호몰리를 A에 계수가 있는 Eilenberg-MacLane 공간 , 1)의 단수(co)호몰이로 정의할 수 있다.

추가 애플리케이션

위에서 설명한 루프 공간 구조는 끈 이론에 사용되어, 예를 들어, 끈 그룹, 오브레인 그룹 등을 짧은 순서에서 발생하는 화이트헤드 타워로서 얻는다.

) 문자열 그룹) 스핀 그룹 포함. , 2) )의 관련성은 호모토피 동등성이 있다는 사실에 있다.

공간 와) 사실 ) BU() K1 복잡한 스핀 그룹은 그룹 확장명이므로 주의하십시오.

(, 1) C )( 0

문자열 그룹은 공간 () 가 상위 그룹의 예시이기 때문에 상위 그룹 이론의 의미에서 "상위" 복합 스핀 그룹 확장이라고 생각할 수 있다. It can be thought of the topological realization of the groupoid whose object is a single point and whose morphisms are the group . Because of these homotopical properties, the construction generalizes: any given space 을(를) 사용하여 위상학 그룹에서 호모토피 그룹 + }을를) 죽이는 짧은 정확한 시퀀스를 시작할 수 있다.

참고 항목

메모들

  1. ^ 선더스 레인은 원래 그의 이름인 "맥레인"의 철자를 썼고 (공간이 없는) 이 이름으로 에일렌버그-맥레인 공간의 개념을 정립한 논문을 공동 발표했다. (예: 참조). MR13312) 따라서 이 문맥에서 공백 없이 이름을 쓰는 것은 관습적이다.
  1. ^ Papakyriakopoulos, C. D. (15 January 1957). "On Dehn's lemma and the asphericity of knots". Proceedings of the National Academy of Sciences. 43 (1): 169–172. Bibcode:1957PNAS...43..169P. doi:10.1073/pnas.43.1.169. PMC 528404. PMID 16589993.
  2. ^ "general topology - Unit sphere in $\mathbb{R}^\infty$ is contractible?". Mathematics Stack Exchange. Retrieved 2020-09-01.
  3. ^ Lucas Williams "작업하는 학부 구성 공간",arXiv, 2019년 11월 5일. 2021-06-14 검색
  4. ^ "gt.geometric topology - Explicit constructions of K(G,2)?". MathOverflow. Retrieved 2020-10-28.
  5. ^ May, J. Peter. A Concise Course in Algebraic Topology (PDF). Chapter 16, section 5: University of Chicago Press.{{cite book}}: CS1 maint : 위치(링크)
  6. ^ Xi In "On Eilenberg-MacLanes Space", 2021-06-14 검색
  7. ^ 2001년 캠브리지 대학 출판부앨런 해처 "알제브라히 토폴로지" 2021-06-14 검색
  8. ^ Xi In "On Eilenberg-MacLanes Space", 2021-06-14 검색
  9. ^ 앨런 해처 스펙트럼 시퀀스, 2021-04-25 검색
  10. ^ 캐리 말키예비치 "스팀로드 대수학", 2021-06-14
  11. ^ 유한 포스트니코프 타워의 일체형 코호몰로지

참조

기초 기사

카르탄 세미나 및 애플리케이션

카르탄 세미나는 아일렌베르크-마클레인 공간의 호몰로지 및 코호몰로지, 구들의 호모토피 집단을 계산하기 위한 어플리케이션을 포함한 많은 근본적인 결과를 담고 있다.

통합 코호몰로지 링 계산

기타 백과사전 참조 자료