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Una cubierta ramificada específica de S^2 como subgrupo de Pi_1

Esta es una pregunta de seguimiento de: Mapa ramificado de grado 2 del toro a la esfera

Este es un cálculo tonto, pero por alguna razón esto me está llevando mucho, mucho más tiempo de lo que debería. Así que espero que personas más orientadas a la geometría puedan responder a esto fácilmente.

Digamos que tenemos una 2-cubierta de S 2 ramificado en 4 puntos. Podemos visualizarlo, como bien dijo Stankewicz, como si tuviéramos un toro, lo pusiéramos sobre un pincho (que se encuentra con él en cuatro puntos), y cotizáramos por la acción de girar el toro 180 grados alrededor de ese pincho. Si se prefiere pensar en el toro como el plano cotizado por una red, es lo mismo que identificar los vectores con sus mínimos (los puntos de ramificación son la torsión 2).

Como sabemos $\pi_1$ (Torus - 4 puntos, basept) $\cong$ < a,b,c,d,e,f| [a,b]cdef=1>, y $\pi_1$ (S 2 - 4 puntos, basept) $\cong$ < g,h,x,w| ghxw=1>. Esta 2-cubierta corresponde a una identificación, por tanto, de < a,b,c,d,e,f| [a,b]cdef=1> con un subgrupo de índice 2 de < g,h,x,w| ghxw=1>. Por mi parte, ¡no puedo entender cómo iría esta identificación! Llevo dos días dibujando tori en vano.

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Macho Matt Puntos 595

Tal vez lo esté entendiendo mal, pero $G=\pi_1(S^2-4\text{ pts})$ está libre en 3 generadores, y $H=\pi_1(T^2-4\text{ pts})$ es libre en 5 generadores. Por Nielsen-Schreier, todo subgrupo de índice 2 en $G$ es libre en 5 generadores, y al considerar los mapas de conjuntos $\{g,h,x\}\rightarrow \{0,1\}$ hay siete subgrupos de este tipo. El que Ilya considera arriba es el subgrupo generado por (en su notación) $\langle CD,CE,DC,DE,EC\rangle$ .

El punto de decir que estos grupos son libres es que no hay nada que comprobar una vez que se han definido los mapas en el conjunto generador.

Steve

7voto

Arda Xi Puntos 1099

En términos topológicos estándar, la secuencia exacta que relaciona los grupos de homotopía de la base $B$ , fibra $F$ y el espacio total $E$ de la fibración topológica da

$$\pi_1(F) \to \pi_1(E) \to \pi_1(B) \to \pi_0(F),$$

es decir,

$$ 0\to \pi_1(T-4) \to \pi_1(S^2-4) \to \mathbb Z_2.$$

El mapa del medio funciona tomando un bucle por encima y empujándolo a la base; el mapa de la derecha funciona tomando un bucle en $S^2-4$ , levantándola como un camino y tomando 0 o 1 dependiendo de si el camino resultante es cerrado o no.

Creo que el OP describió el grupo fundamental del toro como $\left< a, b, c, d, e, f| [a, b]cdef = 1\right>$ donde $a, b$ son dos círculos del toro y $c, d, e, f$ son cuatro bucles alrededor de los agujeros. Para $S^2-4$ mi sugerencia sería utilizar $\left< C, D, E, F| CDEF = 1\right> = \left< C, D, E\right>$ donde $c$ ha terminado $C$ etc. (en lugar de $g, h, x, w$ ).

Ahora, como el bucle alrededor de $c$ en el toro tiene que girar dos veces alrededor de él cuando se proyecta a la esfera (piense en el complejo $z\mapsto z^2$ mapa) es fácil ver que $c\mapsto C^2$ , $d\mapsto D^2$ , $e\mapsto E^2$ , $f\mapsto F^2$ .

¿Qué pasa con $a$ y $b$ ? Un observador atento debe notar que es un poco difícil definir los bucles. Por ejemplo, si se mueve $a$ paralelo a sí mismo, obtendrá un nuevo $a'$ que se diferenciaría en algo así como $cd$ dependiendo de qué puntos estén en cada lugar y dependiendo de cómo se dibujen los puntos base en los bucles.

Para los cálculos exactos hay que fijar que el toro sea $\mathbb R\times \mathbb R/\mathbb Z\times\mathbb Z$ para que los puntos fijos de $z\mapsto z$ son los vértices $c = (0, 0)$ , $d = (1/2, 0)$ , $e = (0, 1/2)$ , $f = (1/2, 1/2)$ . Además, ahora debes seleccionar algún punto base y dibujar los ciclos alrededor $c, d, e, f$ para que $cdef = 1 $ .

Desgraciadamente, a partir de la imagen no es fácil decir dónde van algunos bucles simples como el horizontal o el vertical. Mientras que en la homología parecen ser $C+D$ y $D+F$ , uno tiene que dibujarlos con mucho cuidado con los puntos de base. No pude hacer eso, pero aquí hay algo diferente en su lugar.

Traté de exhibir algunas expresiones $a, b$ que pueden no ser exactamente los ciclos anteriores, pero que sin embargo satisfacen $[a, b]cdef \mapsto 1$ . En otras palabras, estos $a, b$ serán generadores, pero diferentes.

Pude hacer $a = CDEC^{-1}, b = CCDC^{-1}$ trabajo:

$$CDEC^{-1}CCDC^{-1}(CDEC^{-1})^{-1}(CCDC^{-1})^{-1}CCDDEE(CDECDE)^{-1} = $$

$$ = CDEC^{-1}CCDC^{-1}CE^{-1}D^{-1}C^{-1}CD^{-1}C^{-1}C^{-1}CCDDEE(CDECDE)^{-1} = $$

$$ = CDEC^{-1}CCDE^{-1}D^{-1}D^{-1}DDEE(CDECDE)^{-1} = $$

$$ = CDECDE (CDECDE)^{-1} = 1 $$

Creo que este es más o menos el mapa explícito que pides.

Por último, hay que tener en cuenta que el mapa $ \left< C, D, E, F| CDEF = 1\right> \to \mathbb Z_2$ viene dada por el recuento de todas las letras módulo 2 (consistente porque $F = 1 = 3 = (CDE)^{-1}$ ), por lo que la imagen del mapa antes mencionado debe contener exactamente expresiones con número par de letras.

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