스티펠-휘트니급
Stiefel–수학에서 특히 대수 위상과 미분 기하학에서 스티펠--휘트니 클래스는 벡터 번들의 독립된 섹션 집합의 모든 곳에 구성되는 장애물을 설명하는 실제 벡터 번들의 위상학적 불변제 집합이다.스티펠-휘트니 클래스는 0에서 n까지 색인화되며 여기서 n은 벡터 번들의 순위다.만약 스티펠-지수 i의 Whitney 클래스는 0이 아니므로 벡터 번들의 선형 독립 섹션에는 어디에나 존재할 수 없다(n-i+1).0이 아닌 n번째 스티펠-휘트니 클래스는 보따리의 모든 부분이 언젠가는 사라져야 한다고 말한다.0이 아닌 첫 번째 스티펠-휘트니 클래스는 벡터 번들이 방향을 잡을 수 없다는 것을 나타낸다.예를 들어, 첫 번째 스티펠-뫼비우스 스트립의 휘트니 클래스는 원 위에 선다발로서 0이 아닌 반면, 첫 번째 스티펠은–원1 위에 있는 사소한 선다발 S×R의 휘트니 등급은 0이다.
더 스티펠-휘트니 클래스는 에두아르트 스티펠과 하슬러 휘트니의 이름을 따 실제 벡터 번들과 연관된 Z/2Z 캐릭터 클래스의 예다.
대수 기하학에서는 유사한 스티펠-을 정의할 수도 있다.휘트니 클래스는 에탈레 코호몰로지 그룹 또는 Milnor K-이론에서 값을 취하며, 비데아테이트 2차 형태를 가진 벡터 번들에 대한 클래스.특별한 경우로 스티펠을 정의할 수 있다.휘트니 클래스는 분야를 넘나드는 2차 형태에 대한 것으로, 처음 두 가지 경우는 차별과 Hasse-Witt 불변성(Milnor 1970)이다.
소개
일반발표
진짜 벡터 번들 E, 스티펠-E의 휘트니 등급은 w(E)로 표시된다.코호몰로지 링의 한 요소다.
여기서 X는 번들 E의 기본 공간이며, Z/2Z(흔히 Z가2 번갈아 표시함)는 원소만 0과 1인 정류 링이다.Hi(X; Z/2Z)에서 w(E)의 구성요소는 wi(E)로 표시되며 i-th Stiefel–이라고 한다.휘트니급 E.따라서i w(E) = w0(E) + w1(E) + w2(E) + ⋅⋅⋅⋅(각 w(E) + ⋅⋅⋅)이 Hi(X; Z/2Z의 원소)이다.
더 스티펠-Whitney class w(E)는 실제 벡터 번들 E의 불변성 물질이다. 즉, F가 E와 기본 공간 X가 동일한 또 다른 실제 벡터 번들일 때, F가 E와 이형화되면 Stiefel–Whitney 클래스는 w(E)와 w(F)가 동일하다.(여기서 이형성(異形性)은 신원ID를X 포괄하는 벡터다발 이형성 E → F가 존재함을 의미한다.)일반적으로 두 개의 실제 벡터 번들 E와 F가 이형인지 아닌지를 결정하는 것은 어렵지만, 스티펠-은w(E)와 w(F)가 있는 휘트니 수업은 종종 쉽게 계산될 수 있다.서로 다르다면 E와 F가 이형성이 아니라는 것을 안다.
예를 들어, S1 원을 넘어서는 작은 묶음에는 이형화되지 않는 선다발(즉, 1등급의 실제 벡터다발)이 있다.이 선다발 L은 뫼비우스 스트립(섬유가 벡터다발이 되는 방식으로 벡터 공간 구조를 장착할 수 있는 섬유다발)이다.코호몰로지 그룹 H1(S1; Z/2Z)는 0 이외의 한 요소만 가지고 있다.이 원소는 제1의 스티펠이다.L의 휘트니 클래스 w1(L). S에1 대한 사소한 선다발이 먼저 스티펠-을 가지고 있기 때문에.휘트니 클래스 0은 L과 이형적이지 않다.
동일한 스티펠을 가진 두 개의 실제 벡터 번들 E와 F.휘트니 계급이 반드시 이형적인 것은 아니다.예를 들어 E와 F가 동일한 기본 공간 X에 걸쳐 서로 다른 등급의 사소한 실제 벡터 번들일 때 이러한 현상이 발생한다.E와 F의 순위가 같을 때도 발생할 수 있다: 2-sphere S의2 접선 다발과 S보다2 2위 이상의 사소한 실제 벡터 다발이 동일한 스티펠--을 가지고 있다.휘트니 클래스, 하지만 그들은 이질화되지 않았다.하지만 X 위에 있는 두 개의 실제 선다발이 같은 스티펠을 가지고 있다면-휘트니 클래스, 그렇다면 그들은 이형성이다.
오리진스
더 스티펠-Whitney class wi(E) w(E)는 Eduard Stiefel과 Hasler Whitney가 X의 i-골격으로 제한된 벡터 번들 E의 선형 독립 섹션 어디에나 n - i + 1을 구축하기 위한 방해 클래스의 mod-2 축소로 발견했기 때문에 이름을 얻게 되었다.여기서 n은 벡터 번들 F → E → X의 섬유 크기를 나타낸다.
정확히 말하자면, X가 CW 복합체라면 휘트니는 X의 i번째 세포 코호몰로지 그룹에서 W(Ei) 등급을 정의했다.계수 시스템은 (n-i+1) E 섬유에서 선형 독립 벡터의 (n-i+1) Stiefel 다지관 Vn−i+1(F)의 (i-1)-st 호모토피 그룹이다.Whitney는 X의 i-skeleton에 제한되었을 때, E가 (n-i+1) 선형 독립 섹션을 가질 경우에만 Wi(E) = 0을 증명했다.
πVi−1n−i+1(F)는 Z/2Z에 대해 무한 주기 또는 이형이기 때문에, W(E) 클래스가 지피펠-인 Hi(X; Z/2Z) 클래스로i 표준적으로i 감소한다.휘트니 클래스더욱이 πVi−1n−i+1(F) = Z/2Z일 때마다 두 등급은 동일하다.따라서 w1(E) = 0은 번들 E → X가 방향을 잡을 수 있는 경우에만 0이다.
w0(E) 클래스는 정의상 1과 같기 때문에 정보를 포함하지 않는다.휘트니에 의한 그것의 창조는 창조적인 표기법의 행위로서 휘트니섬 포뮬러 w(E1 ⊕ E2) = w(E1)w(E2)w(E)가 사실일 수 있도록 했다.
정의들
전체적으로i, H(X; G)는 그룹 G에 계수가 있는 공간 X의 단일한 코호몰리를 나타낸다.Word map은 위상학적 공간 사이의 항상 연속적인 함수를 의미한다.
자명적 정의
The Stiefel-Whitney characteristic class of a finite rank real vector bundle E on a paracompact base space X is defined as the unique class such that the following axioms are fulfilled:
- 정규화:The Whitney class of the tautological line bundle over the real projective space P1(R) is nontrivial, i.e. })}.
- Rank: w0(E) = 1 ∈ H0(X), and for i above the rank of E, , that is,
- 휘트니 제품 : w( )= w ) w ) 즉, 휘트니 직분류는 썸머 클래스의 컵 제품이다.
- Naturality: for any real vector bundle E → X and map , where denotes the pullback vector bundle.
이러한 등급의 고유성은 예를 들어 Husemoller의 섹션 17.2 – 17.6 또는 Milnor 및 Stasheff의 섹션 8에서 입증된다.그 존재에 대한 몇 가지 증거가 있는데, 여러 가지 구성에서 나온 것인데, 여러 가지 다른 맛과 함께, 그 존재의 일관성은 단성 진술에 의해 보장된다.
무한 그라스만족을 통한 정의
무한 그라스만족과 벡터 번들
이 절에서는 공간 분류 개념을 이용한 공사에 대해 설명한다.
모든 벡터 공간 V에 대해 Grn(V)는 V의 n차원 선형 서브스페이스 공간인 그래스만니아어를 나타내고 무한 그래스만니아어를 나타내도록 한다.
- = G ( ) .
Recall that it is equipped with the tautological bundle a rank n vector bundle that can be defined as the subbundle of the trivial bundle of fiber V whose fiber at a point is the subspace represented by Ẃ.
f : X → Grn, 무한 그라스만족에 대한 연속적인 지도가 되게 하라.그리고, 이소모르프까지, 지도 f에 의해 유도된 묶음 X에.
지도[f]의 호모토피 등급에만 의존한다.따라서 풀백 연산은 세트로부터 형태론을 제공한다.
지도 X → Grn modulo homotophy 동등성, 집합에 대한 modulo homotophy 동등성
X위에 n등급의 벡터다발의 이형성 등급.
(이 구조에서 중요한 사실은 X가 파라콤팩트 공간이라면 이 지도는 바이어스라는 것이다.이것이 우리가 무한 그라스만족을 벡터다발의 분류공간이라고 부르는 이유다.)
Now, by the naturality axiom (4) above, . So it suffices in principle to know the values of for all j.However, the coholomology ring is free on specific generators arising from a standard cell decomposition, and it then turns out that these generators a실제로 x = () ^{로 방금 주어졌다따라서 모든 랭크-n 번들의 경우 = j 여기서 f는 적절한 분류 맵이다.특히 이것은 스티펠-의 존재에 대한 하나의 증거를 제공한다.휘트니 클래스
라인 번들의 경우
이제 우리는 위의 구성을 라인 번들로 제한한다. 즉, X를 넘는 라인 번들의 공간인 벡트1(X)를 고려한다.선 Gr의1 Grassmanian은 단지 무한한 투영 공간일 뿐이다.
무한구 S에∞ 의해 대척점에 의해 이중으로 덮인다.이∞ S구는 수축이 가능하기 때문에 우리는
따라서 P∞(R)는 Eilenberg-Maclane 공간 K(Z/2Z, 1)이다.
에일렌베르크-마클레인 공간의 속성이며, 다음과 같다.
모든 X에 대해, f → f*η에 의해 주어지는 이형성(異形性)으로, 여기서 η은 발전기(generator)이다.
- .
α : [X, Gr1] → 벡트1(X)도 역시 편향이라는 종전의 말을 적용하면, 우리는 편견을 얻는다.
이것은 스티펠-을 규정한다.라인 번들에 대한 Whitney 클래스1 w.
라인 번들 그룹
만약 벡트1(X)가 텐서 제품 운용에 따른 그룹으로 간주된다면, 스티펠-Whitney class11, w : Vect(X1) → H(X; Z/2Z)는 이형성이다.즉, 모든 라인 번들 μ, μ → X에 대해 w1(λ) = w1(λ) + w1(μ)이다.
예를 들어, H1(S1; Z/2Z) = Z/2Z이기 때문에, 이소형성을 묶기 위해 원 위에 두 개의 선다발만 있는데, 그것은 사소한 것과 뫼비우스 띠(즉, 경계가 삭제된 뫼비우스 띠)이다.
복합 벡터 번들에 대한 동일한 구조는 해당 분류 공간이 P∞(C), K(Z, 2)이기 때문에 체르누스 클래스가 X와 H2(X; Z)를 통한 복합 라인 번들 사이의 편차를 정의한다는 것을 보여준다.위상학 선다발에 대해서는 이러한 이형성이 사실이며, 대수 벡터다발에 대한 체르누스 계급의 주입성 방해는 야코비안 품종이다.
특성.
소멸의 위상학적 해석
- wi(E) = i > 순위(E) 때마다 0.
- If Ek has sections which are everywhere linearly independent then the top degree Whitney classes vanish: .
- 제1회 스티펠-휘트니 클래스는 묶음이 방향을 잡을 수 있는 경우에만 0이다.특히 다지관 M은 w1(TM) = 0인 경우에만 방향이 잡힌다.
- 1번과 2번 스티펠 모두 회전 구조를 인정한다.휘트니 수업은 제로야
- 제2의 스티펠은 방향을 잡을 수 있는 보따리상이다.휘트니 클래스는 자연지도 H2(M, Z) → H2(M, Z/2Z) (동일하게, 소위 제3의 적분 스티펠–)의 이미지에 있다.휘트니 클래스는 0) 묶음이 스핀c 구조를 인정하는 경우에만 해당된다.
- 모든 스티펠-부드러운 콤팩트 매니폴드의 휘트니 번호(아래 참조) X 만약 다지관이 어떤 부드러운 콤팩트(비지향적) 다지관의 경계인 경우에만 사라진다(경고: 일부 스티펠 휘트니 등급은 모든 스티펠 휘트니 번호가 사라지더라도 여전히 0이 아닐 수 있다!).
스티펠의 독특함휘트니 클래스
선다발에 대한 위의 편향은 위의 네 가지 공리를 만족하는 functor θ은 다음 논거에 의해 w와 같다는 것을 의미한다.두 번째 공리는 θ(γ1) = 1 + θ1(γ1)이다. 지도 i : P1(R) → P∞(R)의 경우 풀백 번들 1}:{1과 따라서 첫 번째와 세 번째 공리는
지도 이후
is ( )= ( ) ^ ^{ 및 θ(γ1) = w(γ1)이다.E를 공간 X 위에 있는 n등급의 진짜 벡터 묶음이 되게 하라.그런 다음 E는 분할 지도, 즉 일부 공간에 대한 지도 f : X → → X′를 인정한다. : ( ; / Z) → (X ; / 2Z ){\ f is injective and for some line bundles . Any line bundle over X is of the form 일부 지도 g의 경우 g
자연적으로따라서 θ = w on 1 ( ){\{\ 위의 네 번째 공리에서 따온 것이다.
는 주입식이기 때문에 = = w.이리하여 스티펠-휘트니 수업은 위의 네 가지 공리를 만족시키는 독특한 펑터다.
동일한 스티펠을 가진 비이등형 번들-휘트니 클래스
지도 w1 : Vect1(X) → H1(X; Z/2Z)는 바이어싱이지만, 해당 지도가 반드시 상위차원에서 주입되는 것은 아니다.예를 들어 접선 번들 TS를n 짝수로 고려하십시오.R에n+1 S가n 표준적으로 내장되어 있는 상태에서, 정상 번들 ν to S는n 라인 번들이다.S는n 방향성이 있기 때문에 ν은 사소한 것이다.TSn ⊕ ν의 합은 TR을n+1 S로n 제한한 것에 지나지 않는데, R은n+1 계약성이 있기 때문에 사소한 것이다.Hence w(TSn) = w(TSn)w(ν) = w(TSn ⊕ ν) = 1. But, provided n is even, TSn → Sn is not trivial; its Euler class 여기서 [Sn]는 S와n χ 오일러 특성의 기본 등급을 나타낸다.
관련 불변제
스티펠-휘트니 수
우리가 n차원의 다양성을 연구한다면, 스티펠의 어떤 제품이라도-총도 n의 휘트니 등급은 다지관의 Z/2Z 기본 등급과 짝을 지어 Z/2Z의 요소를 제공할 수 있다.벡터 번들의 Whitney 번호.예를 들어, 다지관의 치수 3이 있는 경우, 선형적으로 독립된 스티펠-가 3개 있다.Whitney 번호 , 1}^{1}3 일반적으로 다지관에 차원 n이 있을 경우 가능한 독립된 Stiefel–의 숫자Whitney 번호는 n의 파티션 수입니다.
더 스티펠-부드러운 다지관의 접선 다발의 휘트니 숫자를 스티펠-이라고 부른다.다지관의 휘트니 번호.그들은 거미줄 불변자로 알려져 있다.B가 M과 동일한 경계를 가진 부드러운 콤팩트(n+1)-차원 다지관이라면 M의 스티펠-휘트니 번호는 모두 0이라는 것이 Lev Pontryagin에 의해 증명되었다.[1]게다가, 모든 M의 스티펠-휘트니 숫자가 0이면 M은 어떤 부드러운 콤팩트 다지관의 경계로서 실현될 수 있다는 것이 르네 톰에 의해 증명되었다.[2]
원 스티펠-수술 이론에서 Whitney의 중요도 수는 a (4k+1)차원 다지관의 데 Rham 불변성, w 4 - .2}
우계급
더 스티펠-Whitney class w는k (Wu 1955) error: ( 에서 Wu class v의k Steenrod square이다.가장 간단히 말해서, 총 스티펠-휘트니 클래스는 총 Wu 클래스의 총 Steenrod 사각형이다: Sq(v) = w. Wu 클래스는 Steenrod 사각형을 대표하는 코호몰로지 클래스로서 Steenrod 사각형의 관점에서 암묵적으로 정의되는 경우가 가장 많다.매니폴드 X의 치수가 n이 되도록 두십시오.Then, for any cohomology class x of degree n-k, . Or more narrowly, we can demand , again for cohomology classes x of degree n-k.[3]
일체형 스티펠-휘트니 클래스
w H+ 1( ; ) Z)을(를) i + 1 적분 Stiefel–이라고 한다.휘트니 클래스, 여기서 β는 bockstein 동형상이며, 감소모듈로 2, Z → Z/2Z에 해당한다.
예를 들어, 제3의 필수 요소인 스티펠-휘트니 클래스는 스핀c 구조의 방해물이다.
스텐로드 대수학과의 관계
스텐로드 대수학 너머로, 스티펠-부드러운 다지관의 휘트니 등급(스티펠로 정의됨)접선 번들의 휘트니 클래스)는 2 형식의 클래스에 의해 생성되며 특히 스티펠–휘트니 계급은 우원준의 이름을 딴 우 공식에 만족한다.[4]
참고 항목
참조
- ^ Pontryagin, Lev S. (1947). "Characteristic cycles on differentiable manifolds". Mat. Sbornik. New Series (in Russian). 21 (63): 233–284.
- ^ Milnor, John W.; Stasheff, James D. (1974). Characteristic Classes. Princeton University Press. pp. 50–53. ISBN 0-691-08122-0.
- ^ Milnor, J. W.; Stasheff, J. D. (1974). Characteristic Classes. Princeton University Press. pp. 131–133. ISBN 0-691-08122-0.
- ^ (1999년 5월, 페이지 197)
- 데일 후세몰러, 파이버 번들, 스프링거-베를라크, 1994.
- May, J. Peter (1999), A Concise Course in Algebraic Topology (PDF), Chicago: University of Chicago Press, retrieved 2009-08-07
- Milnor, John Willard (1970), With an appendix by J. Tate, "Algebraic K-theory and quadratic forms", Inventiones Mathematicae, 9: 318–344, doi:10.1007/BF01425486, ISSN 0020-9910, MR 0260844, Zbl 0199.55501
외부 링크
- 다지관 아틀라스에서 우급