Jump to content

Космос (математика)

В математическом предмете геометрической теории групп космическое пространство Каллера -Фогтмана или просто космическое пространство F свободной группы n представляет собой топологическое пространство, состоящее из так называемых «маркированных метрических графовых структур» объема 1 на F n . Внешнее пространство, обозначаемое или Xn CVn , Out снабжено действием группы внешних ( Fn ) автоморфизмов группы Fn . естественным Космическое пространство было представлено в статье 1986 года. [1] и Марка Каллера Карен Фогтманн и служит свободным групповым аналогом пространства Тейхмюллера гиперболической поверхности. Космическое пространство используется для изучения групп гомологий и когомологий Out( Fn ) , а также для получения информации об , геометрических и динамических свойствах Out( Fn ) , ее подгрупп и отдельных внешних автоморфизмов Fn алгебраических . Пространство X n также можно рассматривать как множество F n -эквивариантных типов изометрии минимальных свободных дискретных изометрических действий F n на F n на R -деревьях T таких, что факторметрический граф T / F n имеет объем 1.

История [ править ]

Космическое пространство был представлен в статье 1986 года [1] Марка Каллера и Карен Фогтманн , вдохновленные аналогией с пространством Тейхмюллера гиперболической поверхности. Они показали, что естественное действие на является надлежащим образом разрывным , и что является сжимаемым .

В той же статье Каллер и Фогтман построили вложение через функции длины трансляции , обсуждаемые ниже, в бесконечномерное проективное пространство , где – множество нетривиальных классов сопряженности элементов . Они также доказали, что закрытие из в компактен.

Позднее объединение результатов Коэна и Люстига [2] и о Бествине и Фейне [3] выявлено (см. раздел 1.3 [4] ) пространство с пространством проективных классов «очень малых» минимальных изометрических действий на -деревья .

Формальное определение [ править ]

Графики отмеченных показателей [ править ]

Пусть n ≥ 2. Для свободной группы F n зафиксируем «розу» R n , то есть клин из n окружностей, вклиненных в вершину v , и зафиксируем изоморфизм между F n и фундаментальной группой π 1 ( R n , v ) R n . С этого момента мы отождествляем F n и π 1 ( R n , v ) посредством этого изоморфизма.

Разметка → Γ, где Γ на Fn без состоит из эквивалентности f : Rn гомотопической — конечный связный граф вершин первой и второй степени. С точностью до (свободной) гомотопии f f однозначно определяется изоморфизмом # : π 1 ( Rn ) π 1 ( Γ) , то есть изоморфизмом F n π 1 (Γ).

Метрический граф — это конечный связный граф. вместе с присвоением каждому топологическому ребру e графа Γ положительного вещественного числа L ( e называемого длиной e ) , .Объем . метрического графа — это сумма длин его топологических ребер

Размеченная структура метрического графа на Fn состоит из маркировки f : Rn → Γ вместе со структурой метрического графа L на Γ.

Две отмеченные метрические структуры-графы f 1 : Rn если → Γ 1 и f 2 : Rn 2 → Γ 2 эквивалентны , существует изометрия θ : Γ 1 → Γ 1 гомотопии имеем θ o f такая, что с точностью до свободной знак равно ж 2 .

Космическое пространство X n состоит из классов эквивалентности всех структур маркированных метрических графов первого объема на F n .

в космическом пространстве Слабая топология

Открыть простой [ изменить ]

Пусть f : Rn k → Γ, где Γ — маркировка, и пусть количество топологических ребер в Γ. Упорядочим ребра Γ как 1 , ..., ek . e Позволять

– стандартный ( k − 1)-мерный открытый симплекс в R к .

данного f существует естественное отображение j : Δk Xn , Для где для x ( x1 из ,..., xk ) ∈ Δk точка j ( x ) Xn задается = маркировкой f вместе со структурой метрического графа L на Γ такой, что L ( e i ) = x i для i = 1, ..., k .

Можно показать, что j на самом деле является инъективным отображением, то есть различные точки Δ k соответствуют неэквивалентным отмеченным метрическим графовым структурам на F n .

Множество j (∆k ) называется открытым симплексом в Xn , соответствующим f , и обозначается S ( f ). По построению Xn на является объединением открытых симплексов, соответствующих всем Fn . разметкам Заметим, что два открытых симплекса в X n либо не пересекаются, либо совпадают.

Закрытый простой [ править ]

Пусть f : Rn k → Γ, где Γ — маркировка, и пусть количество топологических ребер в Γ. и прежде, мы упорядочим ребра Γ как e 1 , ..., ek Как . Определим Δ k ′ ⊆ R к как множество всех x = ( x 1 , ..., x k ) ∈ R к , такой, что , такой, что каждый x i ≥ 0 и такой, что множество всех ребер e i в с x i = 0 является подлесом в Γ.

Отображение j : Δ k X n продолжается до отображения h : Δ k ′ → X n следующим образом. Для x в Δ k поместите h ( x ) = j ( x ). Для x ∈ Δ k ′ − Δ k точка h ( x ) из X n получается путем взятия маркировки f и стягивания всех ребер e i из X n. с x i = 0 для получения новой разметки f 1 : R n → Γ 1 и затем присвоения каждому сохранившемуся ребру e i Γ 1 длины x i > 0.

Можно показать, что для любой разметки f отображение h : ∆ k ′ → X n по-прежнему инъективно. Образ h называется замкнутым симплексом в X n, соответствующим f, и обозначается S ′( f ). Каждая точка в X n принадлежит только конечному числу замкнутых симплексов, а точка X n, представленная маркировкой f : R n → Γ, где граф Γ трехвалентен, принадлежит единственному замкнутому симплексу в X n , а именно S ′( е ).

Слабая топология космического пространства X n определяется утверждением, что подмножество C в X n замкнуто тогда и только тогда, когда для каждой маркировки f : R n → Γ множество h −1 ( C ) замкнуто в Δ k ′. В частности, отображение h : ∆ k ′ → X n является топологическим вложением .

Точки космического пространства как действия на деревьях [ править ]

Пусть x — точка в X n, заданная маркировкой f : R n объема один → Γ со структурой метрического графа L на Γ. Пусть T универсальное покрытие Γ. Таким образом, T односвязный граф , то есть T — топологическое дерево. Мы также можем поднять метрическую структуру L до T, придав каждому ребру T ту же длину, что и длина его образа в Γ. Это превращает T в метрическое пространство ( T , d ), которое является реальным деревом . Фундаментальная группа π 1 (Γ) действует на T путем накрытия преобразований , которые также являются изометриями ( T , d ), с фактор-пространством T / π 1 (Γ) = Γ. Поскольку индуцированный гомоморфизм f # является изоморфизмом между F n = π 1 ( R n ) и π 1 ( ), мы также получаем изометрическое действие F n на T с T / F n = Γ. Это действие является свободным и дискретным . Поскольку Γ — конечный связный граф без вершин первой степени, это действие также минимально , а это означает, что T не имеет собственных F n -инвариантных поддеревьев.

Более того, каждое минимальное свободное и дискретное изометрическое действие F n на вещественном дереве с фактором, являющимся метрическим графом объема один, возникает таким образом из некоторой точки x из X n . Это определяет биективное соответствие между X n и множеством классов эквивалентности минимальных свободных и дискретных изометрических действий F n на вещественных деревьях с факторами объема один. При этом два таких действия F n на вещественные деревья T 1 и T 2 эквивалентны , если существует F n -эквивариантная изометрия между T 1 и T 2 .

Функции длины [ править ]

Дайте действие F n на реальном дереве T , как указано выше, можно определить функцию длины перевода, связанную с этим действием:

Для g ≠ 1 существует (уникальная) изометрически внедренная копия R в T , называемая осью g , такая, что g действует на эту ось путем перемещения величины . По этой причине называется трансляции длиной g . Для любых g , u в F n имеем , это функция постоянен на каждом классе сопряженности в G .

В отмеченной метрической графической модели функции длины перемещения космического пространства можно интерпретировать следующим образом. Пусть T в Xn → Γ со представлена ​​маркировкой f : Rn объема один на Γ структурой метрического графа L . Пусть g F n = π 1 ( R n ). Сначала протолкните g вперед через f # , чтобы получить замкнутый контур в Γ, а затем подтяните этот цикл к погруженному контуру в Γ. - длина L этой цепи — это длина трансляции г.

Основной общий факт из теории действий групп на реальных деревьях гласит, что точка космического пространства однозначно определяется своей функцией длины трансляции. А именно, если два дерева с минимальными свободными изометрическими действиями F n определяют функции одинаковой длины переноса на F n, то эти два дерева являются F n -эквивариантно изометрическими. Отсюда и карта из Xn в множество R функций на Fn - значных инъективно.

определяют Топологию функции длины или топологию осей на X n следующим образом. каждого T в Xn Для , каждого конечного подмножества K в Fn и каждого ε > 0 пусть

В топологии функции длины для каждого T в X n базис окрестностей T в X n задается семейством V T ( K , ε ), где K конечное подмножество F n и где ε > 0.

Сходимость последовательностей в топологии функции длины можно охарактеризовать следующим образом. Для T в X n и последовательности T i в X n мы имеем тогда и только тогда, когда для каждого g из F n имеем

Gromov topology [ edit ]

Другая топология на — это так называемая топология Громова или эквивариантная топология сходимости Громова–Хаусдорфа , которая обеспечивает версию сходимости Громова–Хаусдорфа , адаптированную к условиям изометрического группового действия.

При определении топологии Громова следует думать о точках как действия на -деревья.Неформально, дано дерево , другое дерево находится «близко» к в топологии Громова, если для некоторых больших конечных поддеревьев и большое конечное подмножество существует «почти изометрия» между и в отношении которого (частичные) действия на и почти согласен. Формальное определение топологии Громова см. [5]

слабых, функции длины и Совпадение топологий Громова

Важный основной результат утверждает, что топология Громова, слабая топология и топология функции длины на X n совпадают. [6]

Действие Out Fn космическом в пространстве ( )

Группа ( Fn ) допускает естественное действие гомеоморфизмами на правое Xn . Out

определим действие группы автоморфизмов Aut( Fn на ) Xn Сначала . Пусть α Fn Aut ) автоморфизм Fn . ( Пусть x — точка X n, заданная маркировкой f : R n объема один → Γ со структурой метрического графа L на Γ. Пусть τ : Rn на Rn индуцированный — гомотопическая эквивалентность, чей гомоморфизм уровне фундаментальной группы является автоморфизмом α группы F n = π 1 ( R n ). Элемент из X n задается маркировкой f τ : Rn → Γ с метрической структурой L на Γ. То есть, чтобы получить из x, мы просто предварительно составляем маркировку, определяющую x, с помощью τ .

В модели реального дерева это действие можно описать следующим образом. Пусть T в X n — вещественное дерево с минимальным свободным и дискретным изометрическим действием F n кообъема один . Пусть α ∈ Aut( ) Fn . Как метрическое пространство равно T . Действие F n искажается α . А именно, для любых t в T и g в F n имеем:

На уровне функций длины трансляции дерево задается как:

Затем проверяется, что для указанного выше действия Aut( Fn ) на внешнем пространстве Xn Xn подгруппа автоморфизмов Inn( Fn ) содержится в ядре этого действия, то есть каждый внутренний автоморфизм действует на тривиально внутренних . , что действие Aut( Fn Fn на Xn ) факторизуется до действия Out( Отсюда следует ) = Aut( ) / Inn( Fn ) на Xn . Fn а именно, если φ ∈ Out( F n ) является внешним автоморфизмом F n и если α в Aut( F n ) является действительным автоморфизмом, представляющим φ, то для любого x в X n мы имеем = .

Правое действие Out( F n ) на X n можно превратить в левое действие с помощью стандартной процедуры преобразования. А именно, для φ ∈ Out( F n ) и x в X n положим

φx = хφ −1 .

Это левое действие Out( Fn также иногда рассматривается в ) на Xn . литературе, хотя большинство источников работают с правым действием

Пространство модулей [ править ]

Фактор-пространство M n = X n /Out( F n ) — это пространство модулей , состоящее из типов изометрии конечных связных графов Γ без вершин первой и второй степени, с фундаментальными группами, изоморфными F n (т. е. с первое число Бетти, равное n ), оснащенное метрическими структурами единицы объема. Фактортопология такая же , на M n как и заданная расстоянием Громова – Хаусдорфа между метрическими графами, представляющими точки M n . Пространство модулей M n не компактно , и «каспы» в M n возникают из-за уменьшения к нулю длины ребер гомотопически нетривиальных подграфов (например, существенной схемы) метрического графа Γ.

Основные свойства и факты о космическом пространстве [ править ]

  • Космическое пространство Xn года сжимаемо , и действие Out( Fn ) на Xn . является надлежащим образом разрывным , как было доказано Каллером и Фогтманном в их оригинальной статье 1986 [1] где был представлен космос.
  • Пространство X n имеет топологическую размерность 3 n − 4. Причина в том, что если Γ — конечный связный граф без вершин первой и второй степени с фундаментальной группой , изоморфной F n , то Γ имеет не более 3 n − 3 ребер. и он имеет ровно 3 n − 3 ребра, когда Γ трехвалентен. Следовательно, верхнемерный открытый симплекс в X n имеет размерность 3 n − 4.
  • Космическое пространство X n специфическое деформационное втягивание K n X содержит n , называемое позвоночником космического пространства. Спайн K n имеет размерность 2 n − 3, Out( F n )-инвариантен и имеет компактный фактор по действию Out( F n ).

Непроективизированное космическое пространство [ править ]

Непроективизированное космическое пространство состоит из классов эквивалентности всех размеченных структур метрических графов на F n , где объем метрического графа в маркировке может быть любым положительным действительным числом. Пространство также можно рассматривать как множество всех свободных минимальных дискретных изометрических действий F n на R -деревьях, рассматриваемых с точностью до F n -эквивариантной изометрии. Непроективизированное Космическое пространство наследует те же структуры, что и имеет, в том числе совпадение трех топологий (Громова, осей, слабой), и -действие. Кроме того, существует естественное действие на скалярным умножением.

Топологически гомеоморфен . В частности, также является сжимаемым.

Проективизированное космическое пространство [ править ]

Проективизированное космическое пространство — это факторпространство. под действием на скалярным умножением. Пространство оснащен фактор-топологией. Для дерева его класс проективной эквивалентности обозначается . Действие на естественным образом факторизуется по действию на . А именно, для и помещать .

Ключевое наблюдение состоит в том, что карта это -эквивариантный гомеоморфизм. По этой причине пространства и часто идентифицируются.

Липшицево расстояние [ править ]

Расстояние Липшица, [7] назван в честь Рудольфа Липшица , поскольку космическое пространство соответствует метрике Терстона в пространстве Тейхмюллера. За два балла в X n (правое) расстояние Липшица определяется как (натуральный) логарифм максимально растянутого замкнутого пути из к :

и

Это асимметричная метрика (также иногда называемая квазиметрикой ), т.е. она не обладает только симметрией. . Симметричная метрика Липшица обычно обозначает:

Окончательный всегда получается и может быть вычислен по конечному набору так называемых кандидатов .

, Простая петля восьмерка и штанга.

Где — конечное множество классов сопряженности в Fn , которые соответствуют вложениям простой петли , восьмерки или штанги в по маркировке (см. схему).

Фактор растяжения также равен минимальной константе Липшица гомотопической эквивалентности, переносящей маркировку, т.е.

Где являются непрерывными функциями такой, что для маркировки на маркировка свободно гомотопен маркировке на .

Индуцированная топология такая же, как и слабая топология, а группа изометрий равна как для симметричного, так и для асимметричного расстояния Липшица. [8]

Приложения и обобщения [ править ]

  • Закрытие из в топологии функции длины, как известно, состоит из ( F n -эквивариантных классов изометрии) всех очень малых минимальных изометрических действий F n на R -деревьях. [9] Здесь замыкание берется в пространстве всех минимальных изометрических «неприводимых» действий на -деревья, рассматриваемые с точностью до эквивариантной изометрии. Известно, что топология Громова и топология осей в пространстве неприводимых действий совпадают, [5] поэтому замыкание можно понимать в любом смысле. Проективизация относительно умножения на положительные скаляры дает пространство что представляет собой функции длины компактификацию и из , аналогичный компактификации Терстоном пространства Тейхмюллера.
  • разработаны аналоги и обобщения Космоса Для бесплатных продуктов . [10] для прямоугольных групп Артина , [11] для так называемых деформационных пространств групповых действий [6] и в некоторых других контекстах.
  • Версия космического пространства с базовой точкой, называемая Аутер-пространством , для помеченных метрических графов с базовыми точками, была построена Хэтчером и Фогтманном в 1998 году. [12] Аутер космос имеет много общих свойств с космическим пространством, но поставляется только с действием .

См. также [ править ]

Ссылки [ править ]

  1. ^ Jump up to: а б с Каллер, Марк ; Фогтманн, Карен (1986). «Модули графов и автоморфизмы свободных групп» (PDF) . Математические изобретения . 84 (1): 91–119. Бибкод : 1986InMat..84...91C . дои : 10.1007/BF01388734 . S2CID   122869546 .
  2. ^ Коэн, Маршалл М.; Люстиг, Мартин (1995). «Действия очень малых групп на R -деревьях и твист-автоморфизмы Дена» (PDF) . Топология . 34 (3): 575–617. дои : 10.1016/0040-9383(94)00038-м .
  3. ^ Бествина, Младен; Фейн, Марк (1994). «Внешние пределы» (PDF) .
  4. ^ Гирадель, Винсент (2000). «Динамика на границе космического пространства» . Annales Scientifiques de l'École Normale Supérieure . 33 (4): 433–465. doi : 10.1016/S0012-9593(00)00117-8 .
  5. ^ Jump up to: а б Фредерик Полен, Топология Громова на R -деревьях . Топология и ее приложения 32 (1989), вып. 3, 197–221.
  6. ^ Jump up to: а б Винсент Гирадель, Гилберт Левитт, Пространства деформаций деревьев . Группы, геометрия и динамика 1 (2007), вып. 2, 135–181.
  7. ^ Франкавилья, Стефано; Мартино, Армандо (2011). «Метрические свойства космического пространства». Математические публикации . 55 : 433–473. arXiv : 0803.0640 . дои : 10.5565/PUBLMAT_55211_09 . S2CID   4997063 .
  8. ^ Франкавилья, Стефано; Мартино, Армандо (2012). «Группа изометрии космического пространства» . Достижения в математике . 231 (3–4): 1940–1973. arXiv : 0912.0299 . дои : 10.1016/j.aim.2012.07.011 .
  9. ^ Младен Бествина, Топология Out ( F n ). Труды Международного конгресса математиков, Vol. II (Пекин, 2002), стр. 373-384, Высшее изд. Пресс, Пекин, 2002 г.; ISBN   7-04-008690-5 .
  10. ^ Гирардель, Винсент; Левитт, Гилберт (2007). «Космическое пространство свободного продукта». Труды Лондонского математического общества . 94 (3): 695–714. arXiv : math/0501288 . дои : 10.1112/plms/pdl026 . S2CID   7079548 .
  11. ^ Кори Брегман, Рут Чарни, Карен Фогтманн, Космическое пространство для RAAG , arXiv: 2007.09725, препринт, 2020 г.
  12. ^ Аллен Хэтчер и Карен Фогтманн , Теория Серфа для графов. Журнал Лондонского математического общества 58 (1998), вып. 3, 633–655.

Дальнейшее чтение [ править ]

Arc.Ask3.Ru: конец переведенного документа.
Arc.Ask3.Ru
Номер скриншота №: 83ebcf5b0c16ee93a970363723f4be7b__1714192500
URL1:https://arc.ask3.ru/arc/aa/83/7b/83ebcf5b0c16ee93a970363723f4be7b.html
Заголовок, (Title) документа по адресу, URL1:
Outer space (mathematics) - Wikipedia
Данный printscreen веб страницы (снимок веб страницы, скриншот веб страницы), визуально-программная копия документа расположенного по адресу URL1 и сохраненная в файл, имеет: квалифицированную, усовершенствованную (подтверждены: метки времени, валидность сертификата), открепленную ЭЦП (приложена к данному файлу), что может быть использовано для подтверждения содержания и факта существования документа в этот момент времени. Права на данный скриншот принадлежат администрации Ask3.ru, использование в качестве доказательства только с письменного разрешения правообладателя скриншота. Администрация Ask3.ru не несет ответственности за информацию размещенную на данном скриншоте. Права на прочие зарегистрированные элементы любого права, изображенные на снимках принадлежат их владельцам. Качество перевода предоставляется как есть. Любые претензии, иски не могут быть предъявлены. Если вы не согласны с любым пунктом перечисленным выше, вы не можете использовать данный сайт и информация размещенную на нем (сайте/странице), немедленно покиньте данный сайт. В случае нарушения любого пункта перечисленного выше, штраф 55! (Пятьдесят пять факториал, Денежную единицу (имеющую самостоятельную стоимость) можете выбрать самостоятельно, выплаичвается товарами в течение 7 дней с момента нарушения.)