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¿Homología del conjunto simplicial frente a la homología de su realización geométrica?

El problema. Dado un conjunto simplicial $X$ podemos asociarle un complejo de cadena definido por $$C_n=\mathbb{Z}[X_n]$$ (el grupo abeliano libre sobre el conjunto $X_n$ ) con diferenciales $$d=\sum_i(-1)^id_i:C_n\to C_{n-1},$$ la suma alternada de los mapas de las caras. ¿Es la homología de este complejo en cadena la misma que la homología singular de la realización geométrica, es decir, tenemos $$H(C_*)\cong H\left(|X|;\mathbb{Z}\right)\quad ?$$

Intento. Existe un mapa natural en el nivel de los complejos de cadena dado por

$$\begin{align}C_n \longrightarrow C_n^{sing}\left(|X|\right)\\ x_n\mapsto\left(t\mapsto[t,x_n]\right)\end{align}$$

y me pregunto si esto induce un isomorfismo en la homología.

Alternativamente, $|X|$ es un complejo CW con una $n$ -célula $e_n^i$ para cada no degenerado $n$ -simplemente $x_n^i$ , por lo que podemos mirar el mapa de la cadena

$$\begin{align} C_n^{cell}\left( |X| \right) \longrightarrow C_n\\ e_n^i\mapsto x_n^i \end{align}$$

¿Es un isomorfismo homológico?

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Robert Cardona Puntos 3658

La respuesta es sí. Permítanme primero establecer algunas notaciones. Sea $X$ sea un conjunto simplicial. Si $Y$ es un espacio, y que $S_\bullet(Y)$ sea el conjunto simplicial singular. Dado un grupo abeliano simplicial $M$ , escriba $C_\bullet(M)$ para ser su complejo de cadena de mapa alternado.

El mapa natural a nivel de complejos de cadena que has escrito proviene del mapa simplicial: $$ X \hookrightarrow S_\bullet( \vert X \vert). $$ Primero aplique $\mathbb Z[-]$ , lo que da un morfismo de grupo abeliano simplicial, y luego tomar el mapa inducido en los complejos de cadenas de mapas de caras alternas: $$ C_\bullet \mathbb Z[X] \to C_\bullet \mathbb Z[S_\bullet( \vert X \vert)]. $$ Tomando la homología de esto se obtiene $$ H_\bullet(C_\bullet(\mathbb Z[X])) \to H_\bullet^{\text{sing}}(\vert X \vert). $$

Una forma de verlo, debida a Milnor ("Geometric Realization of Semi-Simplicial Complexes", 1956), es la siguiente.

Tenga en cuenta que $\vert X \vert$ es un complejo CW y existe una correspondencia entre la filtración CW y la filtración esquelética de $X$ Es decir, $\vert \text{sk}_n(X) \vert \cong \vert X \vert_n$ .

La filtración de CW,

$$\emptyset \hookrightarrow \vert X \vert_0 \hookrightarrow \vert X \vert_1 \hookrightarrow \vert X \vert_2 \hookrightarrow \cdots \hookrightarrow \vert X \vert$$

es una torre de cofibraciones, que da lugar a una secuencia espectral con

$$E_{p,q}^1 = H_{p+q}^{\text{sing}}(\vert X \vert_p ,\vert X \vert_{p - 1}) \Longrightarrow H_{p+q}^{\text{sing}}(\vert X \vert).$$

Por otro lado, el complejo de la cadena $C_\bullet \mathbb Z[X]$ tiene una filtración natural de complejos de cadena:

$$C_\bullet \mathbb Z [\text{sk}_0(X)] \hookrightarrow C_\bullet \mathbb Z [\text{sk}_1(X)] \hookrightarrow C_\bullet \mathbb Z [\text{sk}_2(X)] \hookrightarrow \cdots \hookrightarrow C_\bullet \mathbb Z [X]$$

que da lugar a una secuencia espectral con

$$\overline E_{p,q}^1 = H_{p+q}(\text{nd}_p(X)) \Longrightarrow H_{p+q}(C_\bullet \mathbb Z [X]),$$

donde $\text{nd}_p(X)$ son las no-degeneradas $p$ -simples de $X$ .

La observación clave ahora es que el mapa simplicial $X \hookrightarrow S_\bullet(\vert X \vert)$ induce un isomorfismo $\overline E_{p, q}^1 \to E_{p, q}^1$ con la naturalidad garantizando que se produce un isomorfismo de las secuencias espectrales, por lo que deben converger a lo mismo.

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