Кіріспе
Топологиялық кеңістіктің түрі CW кешені (ұяшықтық кешен немесе жасушалық кешен деп те аталады) – алгебралық топологияда ерекше маңызды топологиялық кеңістіктің түрі. Оны гомотопия теориясының қажеттіліктерін қанағаттандыру үшін Дж. Х. С. Уайтхед енгізді. Бұл кеңістіктер класы симплициалдық кешендерге қарағанда кеңірек және кейбір жақсы категориялық қасиеттерге ие, бірақ есептеулерді (көбінесе әлдеқайда кіші кешенмен) жүргізуге мүмкіндік беретін комбинаторлық сипатты сақтайды. C әрпі "жабылу шекті" дегенді, ал W әрпі "әлсіз" топологияны білдіреді.
A CW complex (also called cellular complex or cell complex) is a kind of a topological space that is particularly important in algebraic topology. It was introduced by J. H. C. Whitehead to meet the needs of homotopy theory. This class of spaces is broader and has some better categorical properties than simplicial complexes, but still retains a combinatorial nature that allows for computation (often with a much smaller complex). The C stands for "closure finite", and the W for "weak" topology.
Қарым-қатынас КҚ кешендері
Шамамен айтқанда, туыстық CW кешені CW кешенінен соның айырмашылығы бар, оған жасушалық құрылымы міндетті түрде болмаған қосымша құрылыс бөлігіне ие болуға рұқсат етіледі. Бұл қосымша бөлікті бұрынғы анықтамадағы (1-өлшемді) жасуша ретінде қарастыруға болады.
0 өлшемді CW кешендері
Әрбір дискретті топологиялық кеңістік 0 өлшемді CW кешені болып табылады.
КҚ-комплекстер емес
Шексіз өлшемді Гильберт кеңістігі CW кешені емес: ол Бейр кеңістігі, сондықтан оны n-скелеттердің санаулы жиыны ретінде жазу мүмкін емес, олардың әрқайсысы бос ішкі жиын болып табылады және жабық. Бұл дәлел көптеген басқа шексіз өлшемді кеңістіктерге де қатысты. Кірпі кеңістігі CW кешеніне гомотопты (нүктеге) тең, бірақ ол CW-ыдырауға ие емес, себебі ол жергілікті жиырылмайды. Гавайи сергісі CW кешеніне гомотопты емес. Ол CW-ыдырауға ие емес, өйткені ол бастапқы нүктеде жергілікті жиырылмайды. Ол CW кешеніне гомотопиялық түрде тең емес, себебі оның жақсы ашық жабыны жоқ.
Қасиеттері
CW кешендері жергілікті түрде жиырылады (Хатчер, проп. А.4). Егер кеңістік CW кешеніне гомотоп болса, онда оның жақсы ашық жабыны бар. Жақсы ашық жабын – бұл әрбір бос емес шекті қиылысы жиырылатын ашық жабын. CW кешендері паракомпактты. Шекті CW кешендері тығыз. CW кешенінің тығыз ішкі кеңістігі әрқашан шекті ішкі кешенде орналасады. CW кешендері Уайтхед теоремасын қанағаттандырады: CW кешендері арасындағы бейнелеу гомотопиялық теңдес болып табылады, егер және тек егер ол барлық гомотопиялық топтарда изоморфизмді тудырса. CW кешенін жабатын кеңістік те CW кешені болып табылады. Екі CW кешенінің көбейтіндісін CW кешені етіп жасауға болады. Атап айтқанда, егер X және Y CW кешендері болса, онда X және Y кешендерінің өнімдерінен тұратын және әлсіз топологиямен жабдықталған X × Y CW кешенін құруға болады. X × Y жиыны күткендей, X және Y-дің декарт көбейтіндісі болып табылады. Бұл жиынның әлсіз топологиясы көбінесе X × Y-дегі таныс өнім топологиясымен сәйкес келеді, мысалы, егер X немесе Y шекті болса. Дегенмен, әлсіз топология өнім топологиясынан жіңішке болуы мүмкін, мысалы, егер X немесе Y жергілікті түрде тығыз болмаса. Мұндай жағдайда өнім топологиясындағы X × Y көбейтіндісі CW кешені емес. Екінші жағынан, X және Y-нің компактты түрде туындаған кеңістіктер санатындағы көбейтіндісі әлсіз топологиямен сәйкес келеді және осылайша CW кешенін анықтайды. X және Y CW кешендері болсын. Содан кейін Hom(X,Y) функциялық кеңістіктері (компакт ашық топологиямен) әдетте CW кешендері емес. Егер X шекті болса, онда Hom(X,Y) Джон Милнордың (1959) теоремасы бойынша CW кешеніне гомотоптық теңдес. X және Y компактты түрде туындаған Хаусдорф кеңістіктері екенін ескеріңіз, сондықтан Hom(X,Y) көбінесе компакт ашық топологияның компактты түрде туындаған түрімен қарастырылады; жоғарыда айтылған мәлімдемелер күшінде қалады.
ҚО құрылымын өзгерту
Уайтхед әзірлеген CW кешенін гомотопиялық эквивалентті CW кешенімен алмастыруға мүмкіндік беретін, жай ғана CW ыдырау әдісі бар. Мысалы, кез келген CW кешенін қарастырайық. Оның 1-скелеті өте күрделі болуы мүмкін, себебі ол кез келген граф бола алады. Енді осы граф ішіндегі F максималды орманды қарастырайық. Ол ағаштар жиынтығы болғандықтан, ал ағаштар жиырылатындықтан, егер олар F максималды орманның бірдей ағашына кірсе, эквиваленттілік қатынасы тудыратын кеңістікті қарастырайық. Бұл квотиенттік бейнелеу гомотопиялық эквиваленттілік болып табылады. Сонымен қатар, ол табиғи түрде CW құрылымын мұралайды, оның жасушалары F-қа кірмейтін жасушаларға сәйкес келеді. Атап айтқанда, 1-скелеті шеңберлердің біріктірілген қосындысынан тұрады. Жоғарыда айтылғандарды былай да айтуға болады: байланысты CW кешенін гомотопиялық эквивалентті CW кешенімен алмастыруға болады, оның 0-скелеті бір нүктеден тұрады. Қосылымдар сатысы бойынша жоғары көтерілуді қарастырайық – X жай байланысты CW кешені болсын, оның 0-скелеті бір нүктеден тұрады. X-ті бір нүктеден тұратын гомотопиялық эквивалентті CW кешенімен алмастыруға бола ма? Жауап – иә. Бірінші қадам – оны байқау және топтық көрсетуді құру үшін қоса берілген бейнелеулерді қарастыру. Топтық көрсетулерге қатысты Тиец теоремасы, бұл топтық көрсетуді тривиальды топтың тривиальды көрсетуіне дейін азайтуға болатын қадамдар тізбегі бар екенін көрсетеді. Тиецтің екі қадамы бар: 1) Генераторды қосу/алып тастау. CW ыдырау тұрғысынан қарағанда, генераторды қосу 1 жасушаны және 2 жасушаны қосудан тұрады, олардың жалғау бейнелеуі жаңа 1 жасушадан тұрады, ал жалғау бейнелеуінің қалған бөлігі X-те болады. Егер біз сәйкес CW кешенін алсақ, онда жаңа 2 жасушаны X-ке жылжыту арқылы гомотопиялық эквиваленттілікке қол жеткізіледі. 2) Қатынасты қосу/алып тастау. Қатынасты қосу әрекеті ұқсас, тек X орнына жаңа 3 жасушасы бар жаңа кеңістікпен алмастырылады, онда жаңа 2 жасушадан тұратын жалғау бейнелеуі және қалған бөлігі X-ке бейнеленеді. Ұқсас жылжу гомотопиялық эквиваленттілікті береді. Егер CW кешені X, n-байланысты болса, онда оның n-скелеті бір нүктеден тұратын гомотопиялық эквивалентті CW кешенін табуға болады. Бұл аргумент бұрынғы жағдайға ұқсас, тек негізгі топтық көрсету үшін Тиец қадамдары, жасушалық гомологиядан алынған көрсету матрицалары үшін элементарлық матрицалық операциялармен алмастырылады (яғни: элементарлық матрицалық операцияларды жасушаларды қосу/алып тастау тізбегі арқылы немесе тиісті бейнелеулердің гомотопиясы арқылы ұқсас түрде жүзеге асыруға болады).
1) Adding/removing a generator. Adding a generator, from the perspective of the CW decomposition consists of adding a 1 cell and a 2 cell whose attaching map consists of the new 1 cell and the remainder of the attaching map is in If we let be the corresponding CW complex then there is a homotopy equivalence given by sliding the new 2 cell into X. 2) Adding/removing a relation. The act of adding a relation is similar, only one is replacing X by where the new 3 cell has an attaching map that consists of the new 2 cell and remainder mapping into A similar slide gives a homotopy equivalence
If a CW complex X is n connected one can find a homotopy equivalent CW complex whose n skeleton consists of a single point. The argument for is similar to the case, only one replaces Tietze moves for the fundamental group presentation by elementary matrix operations for the presentation matrices for (using the presentation matrices coming from cellular homology. i. e.: one can similarly realize elementary matrix operations by a sequence of addition/removal of cells or suitable homotopies of the attaching maps.
"The" гомотопиялық категориясы
Кейбір сарапшылар пікірінше, CW кешендерінің гомотопиялық категориясы гомотопиялық категорияға ең қолайлы, тіпті жалғыз кандидат болуы мүмкін (техникалық себептерге байланысты нүктеленген кеңістіктерге арналған нұсқасы қолданылады). Кейде CW кешендері емес кеңістіктерді тудыратын қосымша құрылымдар қолданылуы керек. Бір негізгі нәтиже – гомотопиялық категориядағы өкілдік функторлардың қарапайым сипаттамасы бар (Браунның өкілдік теоремасы).