Кіріспе

Топтық топологиялық кеңістіктен өзіне үздіксіз бейнелеудің тұрақты нүктелерін санайды. Математикада Лефшецтің тұрақты нүкте теоремасы – бұл 1926 жылы алғаш рет айтқан Соломон Лефшецтің есімімен аталған формула, ол гомологиялық топтарға шақырған бейнелеулердің іздері арқылы топтық топологиялық кеңістіктен өзіне үздіксіз бейнелеудің тұрақты нүктелерін санайды. Санау тұрақты нүктедегі есептелген көптікке байланысты, ол тұрақты нүкте индексі деп аталады. Теореманың әлсіз нұсқасы, егер бейнелеуде ешқандай тұрақты нүкте болмаса, онда оның ерекше топологиялық қасиеттері болуы керектігін көрсету үшін жеткілікті (шеңбердің айналуы сияқты).

Дәлелдің сызбасы

Біріншіден, симпликалық жақындау теоремасын қолдану арқылы, егерде тұрақты нүктелері болмаса, онда (қажет болған жағдайда бөліп алғаннан кейін) тұрақты нүктесі жоқ симпликалық бейнелеуге гомотоптық екені көрсетіледі (яғни, ол әр симплексті басқа симплекске жібереді). Бұл симпликалық тізбек кешенінде туындаған сызықтық бейнелеулердің матрицаларының диагональдық элементтерінің бәрі нөл болуы керек дегенді білдіреді. Содан кейін, жалпы жағдайда, Лефшец санын аталған сызықтық бейнелеулердің матрицалық іздерінің кезектесіп қосылуы арқылы есептеуге болады (бұл Эйлер сипаттамасы гомологиялық топтар арқылы анықталатын себепке ұқсас; Эйлер сипаттамасымен байланысы төменде қарастырылған). Егер симпликалық бейнелеуде тұрақты нүктелер болмаса, барлық диагональдық элементтер нөлге тең болады, демек іздер де нөлге тең.

Эйлер сипатына қатысты

Шекті CW кешеніндегі өзін-өзі бейнелеудің Лефшец саны оңай есептелуі мүмкін, себебі әрбір гомологиялық топты сәйкестік матрицасы ретінде қарастыруға болады, сондықтан әрбір іздік мүше – тиісті гомологиялық топтың өлшемі. Осылайша, өзін-өзі бейнелеудің Лефшец саны кеңістіктің Бетти сандарының кезектесіп қосылуына тең, ал ол өз кезегінде Эйлер сипаттамасына тең. Сондықтан біз аламыз:

Браувердің тұрақты нүкте теоремасымен байланысы

Лефшецтің тұрақты нүкте теоремасы Браувердің тұрақты нүкте теоремасын жалпылайды, ол өлшемді жабық бірлік дискідегі кез келген үздіксіз бейнелеудің кем дегенде бір тұрақты нүктесі болатынын айтады. Бұны мынадай жолмен түсіндіруге болады: дискі – тығыз және үшбұрыштауға болатын, оның гомологиялық топтарының тек нөлдік тобы ғана нөлге тең, ал кез келген үздіксіз бейнелеу сәйкестік бейнелеуін тудырады, оның іздері біреуге тең; осының бәрі кез келген үздіксіз бейнелеу үшін нөл емес екенін көрсетеді.