Кіріспе

Алгебралық топологияның гомологиясы және топтың кохомологиясы әдістеріне негізделген топтарды зерттеу құралдары. Математикада (әсіресе гомологиялық алгебрада) топтық кохомология – кохомология теориясын, алгебралық топологияның бір әдісін қолдана отырып, топтарды зерттеуге арналған математикалық құралдар жиынтығы. Топтық өрнекелеулерге ұқсас, топтық кохомология топтың G модуліне қатысты G тобының әрекеттерін қарастырады, осы арқылы топтың қасиеттерін түсіндіруге көмектеседі. G модулін n-жақтылықтарды білдіретін элементтері бар топологиялық кеңістік ретінде қарастыру арқылы кеңістіктің топологиялық қасиеттерін есептеуге болады, мысалы, кохомологиялық топтар жиынтығы. Кохомологиялық топтар өз кезегінде G тобының және G модулі M-нің құрылымы туралы түсінік береді. Топтық кохомология топтық әрекеттің модульдегі немесе кеңістіктегі инвариантты нүктелерін және топтық әрекетке қатысты модульдің немесе кеңістіктің факторларын зерттеуде маңызды рөл атқарады. Топтық кохомология абстрактілі алгебра, гомологиялық алгебра, алгебралық топология және алгебралық сандар теориясы салаларында, сондай-ақ топтар теориясында қолданылады. Алгебралық топологиядағыдай, оған жұптас топтық гомология теориясы бар. Топтық кохомологияның әдістерін G модулінің орнына G тобының өзіне Абельдік емес G тобының әсер етуіне де қолдануға болады, бұл модульді Абельдік емес коэффициенттерге обобщаумен тең. Бұл алгебралық идеялар топологиялық идеялармен тығыз байланысты. Дискретті топтың G-нің топтық кохомологиясы – G тобының негізгі тобы болатын сәйкес кеңістіктің, атап айтқанда Эйленберг-МакЛейн кеңістігінің сингулярлық кохомологиясы болып табылады. Сондықтан, топтық кохомологияны S¹ шеңберінің сингулярлық кохомологиясы деп қарастыруға болады, және осыған ұқсас, басқа топтардың кохомологиясы туралы көп мәлімет бар, оның ішінде төмен өлшемді кохомологияның интерпретациясы, функторлық қасиеттері және топтарды өзгерту тәсілдері де қарастырылады. Топтық кохомологияның зерттелуі 1920 жылдары басталды, 1940 жылдардың соңында дамыды және бүгінгі күні де белсенді зерттеулер саласы болып табылады.

Анықтамалар

G-дің барлық модульдерінің жиынтығы – категория болып табылады (морфизмдер – G-дің кез келген g және M-нің кез келген x үшін қасиеті орындалатын топтық гомоморфизмдер f). Әрбір M модулін инварианттар тобына бейнелеу G модульдері категориясынан Абель топтарының Ab категориясына функторды анықтайды. Бұл функтор солдан дәл, бірақ міндетті түрде оңнан дәл емес. Сондықтан оның оңнан туынды функторларын құруға болады. Олардың мәндері Абель топтары болып табылады және олар «M коэффициенттеріндегі G-дің n-ші когомология тобы» деп белгіленеді. Сонымен қатар, топты -мен сәйкестендіруге болады.

H 1

Бірінші когомология тобы – G жиығындағы f: G → M функцияларының (бейнелеулердің) қиылысқан гомоморфизмдер деп аталатын, яғни f(ab) = f(a) + af(b) шартын қанағаттандыратын, негізгі қиылысқан гомоморфизмдер деп аталатын, яғни f(g) = gm−m түрінде берілген функцияларға (кейбір тұрақты m ∈ M үшін) қатыстығы бойынша алынған quotient болып табылады. Бұл жоғарыда келтірілген коцептердің анықтамасынан туындайды. Егер G-нің M-ге әсері тривиальды болса, онда жоғарыда айтылған H1(G,M) = Hom(G, M), G → M топтық гомоморфизмдерінің тобына толыққанды келеді, себебі қиылысқан гомоморфизмдер жай ғана қарапайым гомоморфизмдер болып табылады, ал коцептер (яғни негізгі қиылысқан гомоморфизмдер) міндетті түрде нөлдік бейнеге ие болуы керек: демек, тек нөлдік коцептер ғана бар. Екінші жағынан, а-ны әрбір үшін a-ға жіберетін, бүтін сандардың адитивті тобындағы тривиальды емес құрылымды білдіретін жағдайды қарастырайық, және бізді топ ретінде қарастырайық. -ның бейнелерінің барлық мүмкін жағдайларын қарастыра отырып, қиылысқан гомоморфизмдердің барлық f функцияларын қанағаттандыратынын және кейбір кездейсоқ бүтін сан t үшін көруге болады. Негізгі қиылысқан гомоморфизмдер қосымша m үшін қанағаттандыруы керек: сондықтан 1-ді жұп санға жіберетін әр қиылысқан гомоморфизм негізгі болып табылады, сондықтан: топтық операция нүктелік қосу болып табылады: , сәйкестік элементі екенін ескеру қажет.

Шекті циклдік топтың топтық кохомологиясы

Бұйрықты генератормен шекті циклді топ үшін , байланысты топтық сақинадағы элемент нөлдің бөлгіші болып табылады, өйткені оның көбейтіндісі , мынаны береді. Бұл қасиет тривиалды модульдің шешімін кешен арқылы құру үшін пайдаланылуы мүмкін, кез келген модуль үшін топтық кохомологияны есептеуге мүмкіндік береді. Көбейту картасы тривиалды модульге оның құрылымын береді. Бұл шешім топтық кохомологияның есептеуін береді, себебі жоғарыда көрсетілген кешенге функторды қолдану (бұл шешім квази-изоморфизм болғандықтан алынып тасталады) есептеуді қамтамасыз етеді. Мысалы, егер , тривиалды модуль болса, онда , және , демек.

Жауапты коциклдер

Циклдік топтың топтық когомологиясы үшін коциклдерді Бар ажыратымдылығын қолдану арқылы нақты түрде беруге болады. Тақ сандар үшін коциклдердің толық генераторлар жиыны мынадай карталар арқылы алынады: тақ сан үшін, , бірліктің түпкірлік n-ші түбірі, бірліктің n-ші түбірлерін қамтитын өріс, және рационалды сан үшін, бұл ең үлкен бүтін саннан аспайтын сан. Сондай-ақ, біз мына белгіні қолданамыз, мұнда – генератор. Ескеріңіз, нөлдік емес жұп индекстер үшін когомологиялық топтар тривиальды.

Қатысуды пайдалану

Берілген жиын үшін байланысты еркін топ тривиальды модульдің оңай есептелетін нақты шешімін береді. Көбейту картасының ядросы жиынмен туындаған еркін субмодульмен анықталады, демек. Бұл объекті еркін болғандықтан, бұл шешімді ұсынады, сондықтан коэффициенттері бар топтық когомологияны функторды кешенге қолдану арқылы есептеуге болады. Екілік карта кез келген модульдік морфизмді енгізуді құрастыру арқылы туындаған морфизмге жібереді. Тек көбейту картасының еселігі ғана жіберіледі, бұл бірінші когомология тобын береді. Екіншісін табу үшін, карталардың жалғыз ғана басқа түрлері белгілі бір үшін жіберілген карталар және кез келген үшін жіберілген карталар негізінде жасалуы мүмкін екенін атап өту жеткілікті.

Топологияны пайдалану

Хаттар арқылы құрылған еркін топтардың топтық кохомологиясын топтық кохомологияның топологиядағы интерпретациясымен салыстыру арқылы оңай есептеуге болады. Әрбір топ үшін сол топтың жіктеу кеңістігі деп аталатын , топологиялық кеңістік бар екенін еске түсірейік, ол мына қасиетке ие. Бұдан бөлек, оның топологиялық кохомологиясы топтық кохомологияға изоморфты, бұл кейбір топтық кохомология топтарын есептеуге мүмкіндік береді. Ескеріңіз, кез келген жергілікті жүйемен алмастырылуы мүмкін, ол кейбір абелдік топқа байланысты бір картамен анықталады. жағдайында, бұл Ван Кампен теоремасын қолдану арқылы көрсетілуі мүмкін шеңберлердің клиндік қосындысымен бейнеленеді, нәтижесінде топтық кохомология шығады.

Интегралды тордың топтық кохомологиясы

Рангының толық торлары үшін (сонымен, -ға изоморфты), оның топтық когомологиясын салыстырмалы түрде оңай есептеуге болады. Біріншіден, себебі , және -ның абельдік топтар ретінде -ға изоморфты екендігін ескерсек, топтық когомология рангының торының интегралдық когомологиясымен изоморфты болады.

Қасиеттері

Келесіде M G модулі болсын.

Топтың өзгеруі

Хокшильд-Серр спектрлік тізбегі G тобының N қалыпты кіші тобының және G/N фактортобының кохомологиясын G тобының кохомологиясымен байланыстырады ((про)шекті топтар үшін). Осыдан инфляция-шектеудің дәл тізбегін алуға болады.

Топтардың жартылай тікелей өнімдері

Топтардың жартылай тікелей көбейтіндісін фибрациялардың топологиясы мен Эйленберг-Маклейн кеңістіктерінің қасиеттерін қолдана отырып есептеуге болады. Естеріңізге сала кетейік, топтардың жартылай тікелей көбейтіндісі үшін сәйкес келетін топтардың қысқа дәл тізбегі болады. Қатысты Эйленберг-Маклейн кеңістіктерін пайдаланып, Серр спектрлік тізбегі арқылы өтетін Серр фибрациясы құрылады. Бұл, өз кезегінде, бетті береді, ол топтың кохомологиясы туралы ақпаратты оның кохомологиялық топтары арқылы ұсынады. Бұл формализмді Линден-Хохшильд-Серр спектрлік тізбегін қолдана отырып, таза топтық теориялық тұрғыда да қолдануға болады.

Алгебралық К-теориясы және сызықтық топтардың гомологиясы

Алгебралық K-теориясы топтық когомологиямен тығыз байланысты: Квилленнің K-теориясының құрылымында, сақина R-дің K-теориясы кеңістіктің гомотопиялық топтары ретінде анықталады. Бұл кеңістіктің гомологиясы GL(R) тобының гомологиясымен бірдей. Кейбір жағдайларда, тұрақтылық нәтижелері кохомология топтарының тізбегі n жеткілікті үлкен болғанда стационарлы болатынын көрсетеді, соның салдарынан шексіз жалпы сызықтық топтың когомологиясын есептеуді кейбір жағдайларға дейін тоғытуға болады. Мұндай нәтижелер R өріс немесе сан денесіндегі бүтін сандар сақинасы үшін дәлелденген. Топтардың тізбегінің топтық гомологиясының тұрақтану құбылысы гомологиялық тұрақтылық деп аталады. Бұл, жоғарыда айтылған жағдайдан басқа, симметриялық топтар немесе карталау кластары топтары сияқты басқа да түрлі топтарға да қатысты.

Топологиялық топтардың кохомологиясы

Топологиялық топ G берілген, яғни, өнім және кері операциялары үздіксіз болатын топ, сол кезде үздіксіз G модульдерін қарастыру орынды, яғни, әрекеттеу үздіксіз картаны құруын талап ету. Мұндай модульдер үшін, алгебра мен сандар теориясында жиі кездесетін ерекше жағдай – G тобы шекті болған кезде, мысалы, бір өрістің абсолютті Галуа тобы. Соның нәтижесінде пайда болатын когомология Галуа когомологиясы деп аталады.