Jump to content

Алгебра Стинрода

(Перенаправлено из алгебры Мотивика Стинрода )

В алгебраической топологии алгебра Стинрода была определена Анри Картаном ( 1955 ) как алгебра операций стабильных когомологий для mod когомологии.

Для заданного простого числа , алгебра Стинрода — градуированная алгебра Хопфа над полем порядка , состоящий из всех стабильных когомологических операций для mod когомологии . Он порождается квадратами Стинрода , введенными Норманом Стинродом ( 1947 ) для , и с помощью Стинрода уменьшено степени, введенные Стинродом ( 1953a , 1953b ) и гомоморфизм Бокштейна для .

Термин «алгебра Стинрода» также иногда используется для обозначения алгебры когомологических операций обобщенной теории когомологий .

Когомологические операции

[ редактировать ]

Операция когомологий — это естественное преобразование между функторами когомологий. Например, если мы возьмем когомологии с коэффициентами в кольце , операция возведения в квадрат произведения чашки дает семейство операций когомологий:

Операции когомологии не обязательно должны быть гомоморфизмами градуированных колец; см. формулу Картана ниже.

Эти операции не коммутируют с подвеской , т. е. они неустойчивы. (Это потому, что если это подвеска пространства , чашечное произведение на когомологиях тривиально.) Стинрод построил устойчивые операции

для всех больше нуля. Обозначения и их название, квадраты Стинрода, происходит от того факта, что ограничено классами степеней квадрат чашки. Аналогичные операции существуют и для нечетных первичных коэффициентов, обычно обозначаемых и назвал приведенным -ые степенные операции:

The сгенерировать связную градуированную алгебру над , где умножение задается композицией операций. Это алгебра Стинрода по модулю 2. В случае , мод Алгебра Стинрода порождается и операция Бокштейна связанный с короткой точной последовательностью

.

В случае , элемент Бокштейна и сокращение -я мощность является .

Как кольцо когомологий

[ редактировать ]

Мы можем суммировать свойства операций Стинрода как генераторов в кольце когомологий спектров Эйленберга – Маклейна.

,

поскольку существует изоморфизм

дающее разложение в прямую сумму всех возможных когомологических операций с коэффициентами из . Обратите внимание, что обратный предел групп когомологий появляется потому, что это вычисление в стабильной области групп когомологий пространств Эйленберга – Маклейна. Этот результат [ 1 ] изначально было рассчитано [ 2 ] Картана (1954–1955 , стр. 7) и Серра (1953) .

Обратите внимание, что существует двойная характеристика [ 3 ] используя гомологии для двойственной алгебры Стинрода .

Замечание об обобщении на теории обобщенных когомологий

[ редактировать ]

Это должно наблюдаться, если спектр Эйленберга–Маклана заменяется произвольным спектром , то возникает множество проблем при изучении кольца когомологий . В этом случае обобщенная двойственная алгебра Стинрода вместо этого следует рассматривать, поскольку он имеет гораздо лучшие свойства и может быть легко изучен во многих случаях (например, ). [ 4 ] Фактически эти кольцевые спектры коммутативны и бимодули плоские. В данном случае это каноническое взаимодействие на для любого помещения , такой, что это действие хорошо ведет себя относительно стабильной гомотопической категории, т. е. существует изоморфизм следовательно, мы можем использовать единицу измерения кольцевого спектра чтобы получить сотрудничество на .

Аксиоматическая характеристика

[ редактировать ]

Норман Стинрод и Дэвид Б. Эпштейн ( 1962 ) показали, что квадраты Стинрода характеризуются следующими 5 аксиомами:

  1. Естественность: является аддитивным гомоморфизмом и естественен относительно любого , так .
  2. является тождественным гомоморфизмом.
  3. для .
  4. Если затем
  5. Формула Картана:

Кроме того, квадраты Стинрода обладают следующими свойствами:

  • — гомоморфизм Бокштейна точной последовательности
  • коммутирует со связующим морфизмом длинной точной последовательности в когомологиях. В частности, он коммутирует относительно подвески
  • Они удовлетворяют соотношениям Адема, описанным ниже.

Аналогично следующие аксиомы характеризуют приведенную -ые полномочия для .

  1. Естественность: является аддитивным гомоморфизмом и естественным.
  2. является тождественным гомоморфизмом.
  3. это чашка -я степень по классам степеней .
  4. Если затем
  5. Формула Картана:

Как и прежде, приведенные p -е степени также удовлетворяют соотношениям Адема и коммутируют с операторами надстройки и границы.

Адем отношения

[ редактировать ]

Отношения Адема для были предположены Вэнь-цюнем Ву ( 1952 ) и установлены Хосе Адемом ( 1952 ). Они даны

для всех такой, что . (Биномиальные коэффициенты следует интерпретировать по модулю 2.) Соотношения Адема позволяют записать произвольную композицию квадратов Стинрода как сумму базисных элементов Серра – Картана.

Для нечетных отношения с Адемом

для a < pb и

для .

Тождества Буллетта – Макдональда

[ редактировать ]

Шон Р. Буллетт и Ян Г. Макдональд ( 1982 ) переформулировали отношения Адема как следующие идентичности.

Для помещать

то соотношения Адема эквивалентны

Для помещать

то соотношения Адема эквивалентны утверждению, что

симметричен в и . Здесь — операция Бокштейна и .

Геометрическая интерпретация

[ редактировать ]

Существует хорошая простая геометрическая интерпретация квадратов Стинрода с использованием многообразий, представляющих классы когомологий. Предполагать — гладкое многообразие, и рассмотрим класс когомологий геометрически представлено как гладкое подмногообразие . Когомологически, если мы позволим представляют собой фундаментальный класс затем карта продвижения

дает представление о . Кроме того, с этим погружением связано вещественное векторное расслоение, называемое нормальным расслоением. . Квадраты Стинрода теперь можно понять: они являются развитием класса Штифеля – Уитни нормального расслоения.

что дает геометрическое объяснение того, почему продукты Стинрода в конечном итоге исчезают. Обратите внимание: поскольку отображения Стинрода являются гомоморфизмами групп, если у нас есть класс которую можно представить в виде суммы

где представлены как многообразия, мы можем интерпретировать квадраты классов как суммы форвардов нормальных расслоений лежащих в их основе гладких многообразий, т. е.

Также эта эквивалентность сильно связана с формулой Ву .

Вычисления

[ редактировать ]

Сложные проективные пространства

[ редактировать ]

На комплексной проективной плоскости , существуют только следующие нетривиальные группы когомологий:

,

как можно вычислить с помощью клеточного разложения. Это означает, что единственным возможным нетривиальным произведением Стинрода является на так как это дает чашку произведения по когомологиям. Поскольку структура продукта чашки на нетривиален, этот квадрат нетривиален. Аналогичные вычисления производятся и в комплексном проективном пространстве. , где единственными нетривиальными квадратами являются и операции возведения в квадрат о группах когомологий представляющий чашку продукта . В площадь

может быть вычислено с использованием описанных выше геометрических методов и связи между классами Черна и классами Стифеля – Уитни; Обратите внимание, что представляет ненулевой класс в . Его также можно вычислить непосредственно по формуле Картана, поскольку и

Бесконечное реальное проективное пространство

[ редактировать ]

Операции Стинрода для реальных проективных пространств можно легко вычислить, используя формальные свойства квадратов Стинрода. Напомним, что

где Для операций по мы знаем это

Из соотношения Картана следует, что общая площадь

является кольцевым гомоморфизмом

Следовательно

Поскольку существует только одна степень часть предыдущей суммы, мы имеем, что

Строительство

[ редактировать ]

Предположим, что это какая-то степень подгруппа симметрической группы на очки, класс когомологий в , абелева группа, на которую действует , и класс когомологий в . Стинрод ( 1953a , 1953b ) показал, как сконструировать двигатель пониженной мощности. в , следующее.

  1. Взяв внешний продукт с самим собой раз дает эквивариантный коцикл на с коэффициентами в .
  2. Выбирать быть сжимаемым пространством, на котором действует свободно и эквивариантное отображение из к Отступая назад по этому отображению дает эквивариантный коцикл на и, следовательно, коцикл с коэффициентами в .
  3. Взяв наклонное произведение с в дает коцикл с коэффициентами в .

Квадраты Стинрода и приведенные степени являются частными случаями этой конструкции, когда является циклической группой простого порядка действуя как циклическая перестановка элементы и группы и цикличны по порядку , так что также является циклическим порядка .

Свойства алгебры Стинрода

[ редактировать ]

Помимо аксиоматической структуры, которой удовлетворяет алгебра Стинрода, она обладает рядом дополнительных полезных свойств.

Основа алгебры Стинрода

[ редактировать ]

Жан-Пьер Серр ( 1953 ) (за ) и Анри Картан ( 1954 , 1955 ) (для ) описал структуру алгебры Стинрода стабильного мода когомологических операций, показывающих, что он порождается гомоморфизмом Бокштейна вместе с приведенными степенями Стинрода, а отношения Адема порождают идеал отношений между этими образующими. В частности, они нашли явный базис алгебры Стинрода. Этот базис опирается на определенное понятие допустимости целочисленных последовательностей. Мы говорим последовательность

допустимо , если для каждого , у нас это есть . Тогда элементы

где является допустимой последовательностью, образующей базис (базис Серра – Картана) для алгебры Стинрода по модулю 2, называемый допустимым базисом . Аналогичное основание имеется и в деле состоящий из элементов

,

такой, что

Структура алгебры Хопфа и базис Милнора

[ редактировать ]

Алгебра Стинрода имеет больше структуры, чем градуированная -алгебра. Это также алгебра Хопфа , так что, в частности, существует диагональное или коумножительное отображение.

индуцирован формулой Картана для действия алгебры Стинрода на чашечное произведение. Эту карту легче описать, чем карту продукта, и она имеет вид

.

Из этих формул следует, что алгебра Стинрода кокоммутативна .

Линейный двойник делает (градуированное) линейное двойственное A . в алгебру Джон Милнор ( 1958 ) доказал, что , что является полиномиальной алгеброй с одним генератором степени , для каждого k и для двойственная алгебра Стинрода — тензорное произведение алгебры полиномов от генераторов степени и внешняя алгебра в образующих τ k степени . Мономиальный базис для затем дает другой выбор базиса для A , называемый базисом Милнора. С двойственной алгеброй Стинрода часто удобнее работать, поскольку умножение (супер)коммутативно. Коумножение для является двойственным произведением на A ; это дано

где , и
если .

Единственные примитивные элементы для это элементы формы , и они двойственны (единственные неразложимые элементы A ).

Отношение к формальным группам

[ редактировать ]

Двойственные алгебры Стинрода являются суперкоммутативными алгебрами Хопфа, поэтому их спектры представляют собой схемы супергрупп алгебр. Эти групповые схемы тесно связаны с автоморфизмами одномерных аддитивных формальных групп. Например, если тогда двойственная алгебра Стинрода является групповой схемой автоморфизмов одномерной аддитивной формальной групповой схемы. это тождество первого порядка. Эти автоморфизмы имеют вид

Конечные субхопфовы алгебры

[ редактировать ]

The Алгебра Стинрода допускает фильтрацию конечными субалгебрами Хопфа. Как создается элементами [ 5 ]

,

мы можем формировать подалгебры порожденный квадратами Стинрода

,

давая фильтрацию

Эти алгебры важны, поскольку их можно использовать для упрощения многих вычислений спектральной последовательности Адамса, например для , и . [ 6 ]

Алгебраическая конструкция

[ редактировать ]

Ларри Смит ( 2007 ) дал следующую алгебраическую конструкцию алгебры Стинрода над конечным полем. порядка q . Если V векторное пространство над затем напишите SV для алгебры V симметричной . Существует гомоморфизм алгебр

где F Фробениуса SV эндоморфизм . Если мы положим

или

для тогда, если V бесконечномерно, элементы сгенерировать изоморфизм алгебры подалгебре алгебры Стинрода, порожденной приведенными p'- ми степенями для нечетного p или четными квадратами Стинрода для .

Приложения

[ редактировать ]

Ранними применениями алгебры Стинрода были вычисления Жан-Пьером Серром некоторых гомотопических групп сфер с использованием совместимости трансгрессивных дифференциалов в спектральной последовательности Серра с операциями Стинрода, а также классификация Рене Томом гладких многообразий с точностью до кобордизма через отождествление градуированного кольца классов бордизмов с гомотопическими группами комплексов Тома в стабильной области. для случая ориентированных многообразий Последнее было уточнено Ч.Т.С. Уоллом . Знаменитое применение операций Стинрода, включающее факторизацию с помощью операций вторичных когомологий, связанных с соответствующими отношениями Адема, было решением Дж. Фрэнком Адамсом Хопфа одной проблемы инварианта . Одним из довольно элементарных приложений алгебры Стинрода по модулю 2 является следующая теорема.

Теорема . Если есть карта инварианта Хопфа единица , то n является степенью двойки.

В доказательстве используется тот факт, что каждый разложимо для k, не являющегося степенью 2; то есть такой элемент является произведением квадратов строго меньшей степени.

Майкл А. Манделл дал доказательство следующей теоремы, изучая алгебру Стинрода (с коэффициентами в алгебраическом замыкании ):

Теорема . Сингулярный функтор коцепи с коэффициентами в алгебраическом замыкании индуцирует контравариантную эквивалентность из гомотопической категории связных -полные нильпотентные пространства конечных -type в полную подкатегорию гомотопической категории [[ -алгебры]] с коэффициентами в алгебраическом замыкании .

Связь со спектральной последовательностью Адамса и гомотопическими группами сфер

[ редактировать ]

Когомологии алгебры Стинрода — это термин для ( p -локальной ) спектральной последовательности Адамса , опорой которой является p -компонента стабильных гомотопических групп сфер. Более конкретно, член этой спектральной последовательности может быть идентифицирован как

Именно это подразумевается под афоризмом «когомологии алгебры Стинрода есть приближение к стабильным гомотопическим группам сфер».

См. также

[ редактировать ]
  1. ^ «at.algebraic топология – (Co) гомологии пространств Эйленберга – Маклейна K(G,n)» . MathOverflow . Проверено 15 января 2021 г.
  2. ^ Адамс (1974) , с. 277.
  3. ^ Адамс (1974) , с. 279.
  4. ^ Адамс (1974) , с. 280.
  5. ^ Мошер и Тангора (2008) , с. 47.
  6. ^ Равенел (1986) , стр. 63–67.

Педагогический

[ редактировать ]

Мотивическая обстановка

[ редактировать ]
Arc.Ask3.Ru: конец переведенного документа.
Arc.Ask3.Ru
Номер скриншота №: cf55de973e6c93ce61e18ec99dd834e5__1705134840
URL1:https://arc.ask3.ru/arc/aa/cf/e5/cf55de973e6c93ce61e18ec99dd834e5.html
Заголовок, (Title) документа по адресу, URL1:
Steenrod algebra - 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.)