스티펠-휘트니급

Stiefel–

수학에서 특히 대수 위상미분 기하학에서 스티펠--휘트니 클래스는 벡터 번들의 독립된 섹션 집합의 모든 곳에 구성되는 장애물을 설명하는 실제 벡터 번들위상학적 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–1 위에 있는 사소한 선다발R의 휘트니 등급은 0이다.

더 스티펠-휘트니 클래스는 에두아르트 스티펠하슬러 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-E 휘트니 등급은 w(E)로 표시된다.코호몰로지 링의 한 요소다.

여기서 X는 번들 E기본 공간이며, Z/2Z(흔히 Z2 번갈아 표시함)는 원소만 0과 1인 정류 링이다.Hi(X; Z/2Z)에서 w(E)구성요소wi(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, FE와 기본 공간 X가 동일한 또 다른 실제 벡터 번들일 때, FE이형화되면 Stiefel–Whitney 클래스는 w(E)w(F)가 동일하다.(여기서 이형성(異形性)은 신원IDX 포괄하는 벡터다발 이형성 E → F가 존재함을 의미한다.)일반적으로 두 개의 실제 벡터 번들 E와 F가 이형인지 아닌지를 결정하는 것은 어렵지만, 스티펠-은w(E)w(F)가 있는 휘트니 수업은 종종 쉽게 계산될 수 있다.서로 다르다면 EF가 이형성이 아니라는 것을 안다.

예를 들어, S1 넘어서는 작은 묶음에는 이형화되지 않는 선다발(즉, 1등급의 실제 벡터다발)이 있다.이 선다발 L뫼비우스 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). S1 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 EF가 동일한 기본 공간 X에 걸쳐 서로 다른 등급의 사소한 실제 벡터 번들일 때 이러한 현상이 발생한다.EF의 순위가 같을 때도 발생할 수 있다: 2-sphere S2 접선 다발S보다2 2위 이상의 사소한 실제 벡터 다발이 동일한 스티펠--을 가지고 있다.휘트니 클래스, 하지만 그들은 이질화되지 않았다.하지만 X 에 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 StiefelHasler WhitneyX의 i-골격으로 제한된 벡터 번들 E의 선형 독립 섹션 어디에나 n - i + 1을 구축하기 위한 방해 클래스mod-2 축소로 발견했기 때문에 이름을 얻게 되었다.여기서 n은 벡터 번들 F E X의 섬유 크기를 나타낸다.

정확히 말하자면, XCW 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 Vni+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−1ni+1(F)는 Z/2Z에 대해 무한 주기 또는 이형이기 때문에, W(E) 클래스가 지피펠-인 Hi(X; Z/2Z) 클래스i 표준적으로i 감소한다.휘트니 클래스더욱이 πVi−1ni+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)그룹 G에 계수가 있는 공간 X의 단일한 코호몰리를 나타낸다.Word map위상학적 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:

  1. 정규화:The Whitney class of the tautological line bundle over the real projective space P1(R) is nontrivial, i.e. })}.
  2. Rank: w0(E) = 1 ∈ H0(X), and for i above the rank of E, , that is,
  3. 휘트니 제품 : w( )= w ) w ) 즉, 휘트니 직분류는 썸머 클래스의 컵 제품이다.
  4. Naturality: for any real vector bundle EX 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 .

f : XGrn, 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 XGrn modulo homotophy 동등성, 집합에 대한 modulo homotophy 동등성

X위n등급의 벡터다발의 이형성 등급.

( 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. , X를 넘는 라인 번들의 공간인 벡트1(X)를 고려한다.Gr1 Grassmanian은 단지 무한한 투영 공간일 뿐이다.

무한구 S 의해 대척점에 의해 이중으로 덮인다. 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, ff*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 클래스XH2(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

  1. wi(E) = i > 순위(E) 때마다 0.
  2. If Ek has sections which are everywhere linearly independent then the top degree Whitney classes vanish: .
  3. 제1회 스티펠-휘트니 클래스는 묶음이 방향을 잡을 수 있는 경우에만 0이다.특히 다지관 Mw1(TM) = 0인 경우에만 방향이 잡힌다.
  4. 1번과 2번 스티펠 모두 회전 구조를 인정한다.휘트니 수업은 제로야
  5. 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.
  6. 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 + θ11)이다. 지도 i : P1(R) → P(R)의 경우 풀백 번들 1}:{1 따라서 첫 번째와 세 번째 공리는

지도 이후

is ( )= ( ) ^ ^{ θ(γ1) = w1)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.를 들어 접선 번들 TSn 짝수로 고려하십시오.Rn+1 Sn 표준적으로 내장되어 있는 상태에서, 정상 번들 ν to Sn 라인 번들이다.Sn 방향성이 있기 때문에 ν은 사소한 것이다.TSn ⊕ ν의 합은 TRn+1 Sn 제한한 것에 지나지 않는데, Rn+1 계약성이 있기 때문에 사소한 것이다.Hence w(TSn) = w(TSn)w(ν) = w(TSn ⊕ ν) = 1. But, provided n is even, TSnSn is not trivial; its Euler class 여기서 [Sn]는 Sn χ 오일러 특성기본 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 n파티션 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 wk (Wu 1955) error:(에서 Wu class vk 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 X치수가 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

  1. ^ Pontryagin, Lev S. (1947). "Characteristic cycles on differentiable manifolds". Mat. Sbornik. New Series (in Russian). 21 (63): 233–284.
  2. ^ Milnor, John W.; Stasheff, James D. (1974). Characteristic Classes. Princeton University Press. pp. 50–53. ISBN 0-691-08122-0.
  3. ^ Milnor, J. W.; Stasheff, J. D. (1974). Characteristic Classes. Princeton University Press. pp. 131–133. ISBN 0-691-08122-0.
  4. ^ (1999년 5월, 페이지 197)

외부 링크

  • 다지관 아틀라스에서 우급