Введение

В математике, в частности в теории гомотопии, непрерывное отображение между топологическими пространствами является кофибрацией, если оно обладает свойством расширения гомотопии относительно всех топологических пространств. То есть, отображение f: X → Y является кофибрацией, если для каждого топологического пространства Z и для любых непрерывных отображений g: Z → X и h: Z → Y таких, что h = f ∘ g, для любой гомотопии H: Z × I → X от g до некоторого отображения, существует непрерывное отображение G: Z × I → Y и гомотопия F: X × I → Y от f до G такая, что G(z, t) = f(H(z, t)) для всех z ∈ Z и t ∈ I (здесь I обозначает единичный интервал). Это определение формально двойственно определению фибрации, которая должна удовлетворять свойству подъема гомотопии относительно всех пространств; это один из примеров более широкой дуальности Экмана-Хилтона в топологии. Кофибрации являются фундаментальным понятием теории гомотопии. Квиллен предложил понятие модельной категории как формальную основу для проведения теории гомотопии в более общих категориях; модельная категория наделена тремя выделенными классами морфизмов, называемых фибрациями, кофибрациями и слабыми эквивалентностями, удовлетворяющими определенным аксиомам подъема и факторизации.

Теория гомотопии

В дальнейшем, пусть обозначает единичный интервал. Отображение топологических пространств называется кофибрацией, если для любого отображения *f* такого, что существует расширение до *X* × *I*, то есть существует отображение *F*: *X* × *I* → *Y* такое, что *F*|_{*X* × {0}} = *f*, мы можем расширить гомотопию отображений *f*: *X* → *Y* до гомотопии отображений *F*: *X* × *I* → *Y*. Мы можем закодировать это условие в следующей коммутативной диаграмме, где *P(X)* — пространство путей пространства *X*, снабженное компактно-открытой топологией. Для понятия кофибрации в модели категории, см. модель категории.

В топологии

Топологи долго изучали понятия "хорошего встраивания подпространства", многие из которых подразумевают, что отображение является кофибрацией, или наоборот, или имеют аналогичные формальные свойства в отношении гомологии. В 1937 году Борсук доказал, что если – бинормальное пространство (нормальное, и его произведение с единичным интервалом нормально), то каждое замкнутое подпространство имеет свойство расширения гомотопии относительно любого абсолютного ретракт окрестности. Аналогично, если – замкнутое подпространство и включение подпространства является абсолютным ретрактом окрестности, то включение в является кофибрацией. Вводный учебник Хэтчера "Алгебраическая топология" использует техническое понятие хорошей пары, которая имеет ту же самую длинную точную последовательность в сингулярной гомологии, связанную с кофибрацией, но она не эквивалентна ей. Понятие кофибрации отличается от этих, поскольку его гомотопическое определение более удобно для формального анализа и обобщения. Если – непрерывное отображение между топологическими пространствами, то существует ассоциированное топологическое пространство , называемое цилиндром отображения. Существует каноническое встраивание подпространства и проекция , такие, как показано на коммутативной диаграмме ниже. Более того, является кофибрацией, а – гомотопической эквивалентностью. Этот результат можно обобщить, сказав, что "каждое отображение эквивалентно в гомотопической категории кофибрации". Арне Стрём доказал усиление этого результата, заключающееся в том, что каждое отображение факторизуется как композиция кофибрации и гомотопической эквивалентности, которая также является фибрацией. Топологическое пространство с выделенной базовой точкой называется хорошо заточённым, если карта включения является кофибрацией. Карта включения граничной сферы твердого диска является кофибрацией для каждого .
Часто используемый факт заключается в том, что клеточное включение является кофибрацией (следовательно, например, если – пара CW, то является кофибрацией). Это следует из предыдущего факта и того факта, что кофибрации стабильны относительно побуждений, поскольку побуждения – это карты склеивания к скелету.

В цепных комплексах

Пусть $\mathcal{A}$ — абелева категория с достаточным количеством проективных объектов. Если мы рассмотрим категорию цепных комплексов, сосредоточенных в степенях , то на ней существует структура модели категории (structurepg 1.2), где слабые эквивалентности — это квазиизоморфизмы, фибрации — эпиморфизмы, а кофибрации — отображения, которые мономорфны по степеням, и комплекс коядра которых является комплексом проективных объектов в $\mathcal{A}$. Следовательно, кофибративные объекты — это комплексы, все объекты которых проективны.

Упрощенные множества

Категория упрощенных множеств (pg 1.3) имеет структуру категории моделей, где фибрации — это как раз фибрации Кана, кофибрации — все инъективные отображения, а слабые эквивалентности — упрощенные отображения, которые становятся гомотопическими эквивалентностями после применения функтора геометрической реализации.

Свойства

Для пространств Гаусдорфа каждая кофибрация является замкнутым включением (инъективным с замкнутым образом); этот результат также обобщается на слабые пространства Гаусдорфа. Выталкивание кофибрации является кофибрацией. То есть, если f — любое (непрерывное) отображение (между компактно порожденными пространствами), и A → X — кофибрация, то индуцированное отображение P(A → X) → P(X) является кофибрацией. Цилиндр отображения можно понимать как выталкивание A → X и вложения i: A → I (на одном конце единичного интервала), то есть цилиндр отображения можно определить как P(A → X) = (I × X) / (A × {0} ∪ I × X). По универсальному свойству выталкивания, A → X является кофибрацией тогда и только тогда, когда цилиндр отображения можно построить для каждого пространства X. Кофибрация (A, X) существует, если и только если существует ретракция r: P(A → X) → X, поскольку это выталкивание и, следовательно, индуцирует отображения в каждое пространство, уместное в данной диаграмме. Аналогичные эквивалентности можно сформулировать для пар деформационных вложений и для пар вложений по окрестностям деформации.

Замена кофибранта

Обратите внимание, что в моделируемой категории, если *f* не является кофибрацией, то цилиндр отображения *f* образует кофибратное замещение. Более того, если мы работаем исключительно в категории топологических пространств, то кофибратное замещение для любого отображения из точки в пространство является кофибратным замещением.

Коффибер

Для кофибрации мы определяем кофибр как индуцированное фактор-пространство. В общем случае, для , кофибр (стр. 59) определяется как фактор-пространство, являющееся конусом отображения. Гомотопически, кофибр действует как гомотопическое коядро отображения. Фактически, для указанных топологических пространств, гомотопический копредел. Фактически, последовательность отображений снабжена последовательностью кофибров, которая действует как выделенный треугольник в триангулированных категориях.