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Referencias para las convenciones de signos en el álgebra homológica

No faltan las convenciones de signos en el álgebra homológica. Y una vez establecidas estas convenciones, no faltan los diagramas en los que un diagrama conmutativo obvio en los grupos abelianos subyacentes tiene que ser corregido por un signo apropiado. Mucha gente adopta una actitud bastante relajada con respecto a esto.

Por desgracia, las señales no siempre "se resuelven solas". El libro de Conrad "La dualidad de Grothendieck y el cambio de base" (véase su página web ) ofrece una extensa lista de diagramas, y varios signos que probablemente sean opacos para la mayoría de los estudiantes del tema inicialmente. (Por ejemplo, me parece poco probable que la mayoría de los estudiantes de posgrado identifiquen con éxito el dos signos que van con isomorfismos canónicos $(A[p]) \otimes (B[q]) \cong (A \otimes B)[p+q]$ y la razón por la que son diferentes). La dualidad de Poincare y el producto capilar dan otro delincuente .

Algunos de los signos que acompañan a estos diagramas tienen explicaciones conceptuales, pero la mayoría de las referencias que conozco presentan generalmente las convenciones de los signos (y los signos que van en los diagramas correspondientes) como caídos del cielo. Me gustaría saber si hay un lugar en el que pueda dirigir a los estudiantes que quieran entender esto, en lugar de tener que explicarlo yo mismo.

¿Existen referencias en la literatura matemática ¿dar una base conceptual de la que puedan derivarse estos signos?

(De ninguna manera pretendo que conozca la mayor parte, o toda, la literatura relevante).

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Amit Moran Puntos 21

Esto es más un comentario que una respuesta, pero me quedé sin espacio en la caja de comentarios:

Tyler, mi nueva referencia estándar para los temas de señalización es TU documento, que publico aquí para el beneficio de los demás http://www.math.umn.edu/~tlawson/papers/signs.pdf

Jim McClure y yo hemos luchado mucho con los signos últimamente, y parece que tu intuición en tu artículo es la correcta: empezar con el axioma de que la evaluación debe ser un mapa en cadena de grado 0 $C^\ast\otimes C_*\to R$ y la mayoría del resto de las convenciones estándar seguirán. Por cierto, Jim y yo también hemos llegado a la conclusión de que el mapa de dualidad de Poincare no debería ser un producto cap sino un producto cap con signo $\alpha\to (-1)^{|\alpha|\dim(M)}\cap [M]$ para que sea un título $-\dim(M)$ mapa en cadena (con indexación cohomológica) cuando actúa a la izquierda (como deberían hacerlo todos los buenos mapas). Esto es asumiendo el producto cap tal y como se define en Dold, que Jim y yo hemos concluido que es una buena definición (después de jugar con algunas otras posibles definiciones y hacer que fracasen por una u otra razón).

Aparte de esta cuestión, aunque no ofrece demasiadas explicaciones, el libro de texto clásico de Dold tiende a ser, al menos, preciso y coherente en la mayor parte del recorrido. La excepción está en su definición de la transferencia (aunque señala unas tres páginas más adelante que en realidad debería tener un signo allí también -este asunto del signo parece corresponder a la cuestión de hacer que el mapa de dualidad sea un mapa en cadena con signos adecuados). Esto estropea ligeramente los signos en el resto del libro, por ejemplo en la definición del producto de intersección, aunque este problema no se produce hasta casi el final, por lo que no hay mucho daño.

Siento divagar sin dar mucha respuesta, pero es un tema que me toca de cerca. En un momento dado decidí que quería $(-1)^?$ cincelado en mi lápida.

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Jake Puntos 11

Hay un breve documento clásico que no se ha mencionado:

Boardman, J. M. El principio de los signos. Enseignement Math. (2) 12 1966 191-194.

Para los productos en las teorías de homología y cohomología, existe un explicación sistemática de los productos en el nivel de la categoría monoidal simétrica (homotópica) de los espectros que dicta los signos. Véase la sección 9 de lo que sigue (también en mi página web: http://www.math.uchicago.edu/~may/ )

May, J. P. La aditividad de las trazas en las categorías trianguladas. Adv. Math. 163 (2001), no. 1, 34-73.

La literatura está sembrada de errores de signos, que pueden tener graves efectos de cálculo. Una vez me pasé meses buscando una contradicción de signos que implicaba las operaciones Steenrod y Dyer-Lashof de Steenrod y Dyer-Lashof. El error se produjo en la fe de erratas no publicada de Steenrod y Epstein, que pretendía corregir los signos en el texto clásico original.

8voto

Jon Galloway Puntos 320

No tengo una respuesta a la pregunta --- de nuevo, esto no es una respuesta. Es, sin embargo, una explicación de algunas convenciones de signos que aparecen en los espacios vectoriales de la DG. Mi tesis es que si entiendes bien los signos de los espacios vectoriales de la dg, entonces entiendes los signos del resto del álgebra homológica. (Pero esta tesis no se apoya en esta respuesta, y no pretendo aportar pruebas; no soy un algebrista homológico). Para volver a insistir, no tengo una referencia a la literatura matemática.

Hay una categoría muy buena de funtores de $\mathbb Z$ , pensada como una categoría con sólo morfismos de identidad, a $\text{Vect}$ (o $\text{AbGp}$ pero voy a fingir que estamos sobre un campo). El mapa de adición $+ : \mathbb Z \times \mathbb Z \to \mathbb Z$ conduce a un producto tensorial sobre $\operatorname{Functors}(\mathbb Z \to \text{Vect})$ por empuje hacia adelante. La categoría monoidal resultante es, en cierto sentido, "la categoría monoidal libre [...] sobre un objeto invertible", por lo que quizá merezca llamarse $\text{Vect}[X,X^{-1}]$ , donde $X$ es el functor $\mathbb Z \to \text{Vect}$ que asigna el espacio vectorial unidimensional $k$ a $1\in \mathbb Z$ y el espacio vectorial de dimensión cero $0$ a todos los demás términos. Así que para dar un trenzado sobre esta categoría basta con dar los datos de cómo trenzar $X$ pasado, es decir, los trenzados están parametrizados por $\operatorname{Aut}(X^{\otimes 2}) = k^\times$ . Las simetrías son precisamente los elementos cuadrados de $k^\times$ y, por lo tanto, si $k$ no es de la característica $2$ Hay dos de ellos, $\pm 1$ . La categoría monoidal simétrica $\text{GVect}$ de espacios vectoriales graduados es $\operatorname{Functors}(\mathbb Z \to \text{Vect})$ con $\otimes = $ empujar hacia adelante a lo largo de $+$ y con la simetría dada por la elección del trenzado $-1 \in \operatorname{Aut}(X^{\otimes 2})$ .

Una categoría lineal simétrica monoidal es un dato suficiente para hablar de los objetos del álgebra de Lie, y hay un objeto de este tipo distinguido en esta categoría. A saber, el objeto $X$ tiene una única estructura de álgebra de Lie, la abeliana. Sea $\mathfrak X$ denotan esta álgebra de Lie (el álgebra de Lie abeliana sobre $X$ ). La categoría monoidal simétrica $\text{DGVect}$ de espacios vectoriales dg es la categoría monoidal simétrica de módulos (en $\text{GVect}$ ) del álgebra de Lie $\mathfrak X$ .

Creo que este punto de vista explica bien cuáles son los signos correctos que hay que incluir cuando se elaboran productos tensoriales y homos internos de espacios vectoriales dg. En particular, si $A,B$ son espacios vectoriales dg, entonces $\mathfrak X$ actúa sobre $A\otimes B$ la forma en que un álgebra de Lie debe actuar sobre un producto tensorial. A saber, si $a\in A$ y $b\in B$ y escribir $x\in \mathfrak X$ para el elemento base de $\mathfrak X$ , entonces la acción $X \otimes A \otimes B \to A\otimes B$ viene dada por $$ x \cdot (a\otimes b) = (x\otimes 1 + 1 \otimes x)(a\otimes b) = (x\cdot a) \otimes b + \operatorname{flip}(x,a) \cdot b.$$ Aquí $\operatorname{flip}(x,a)$ es el elemento de $A\otimes X$ correspondiente a $x\otimes a$ bajo el trenzado. Cuando $a\in A$ es un elemento homogéneo de grado $|a|$ para el $\mathbb Z$ -clasificación, tenemos $\operatorname{flip}(x,a) = (-1)^{|a|}a\otimes x$ . A continuación, el " $\cdot b$ " denota la acción de $X$ en $B$ . (Por supuesto, la cuestión es que $x\in \mathfrak X$ implementa el diferencial). Así que este es el algoritmo para calcular los signos en los productos tensoriales de los espacios vectoriales dg.

Hay algunos objetos particulares distinguidos de $\text{DGVect}$ . En concreto, para cada $p\in \mathbb Z$ el objeto $X^{\otimes p}: \mathbb Z \to \text{Vect}$ es el functor que asigna $k$ a $p\in \mathbb Z$ y $0$ a todos los demás elementos. Así que $X^{\otimes p}$ es un objeto de $\text{GVect}$ pero en realidad tiene una estructura única como objeto de $\text{DGVect}$ (es decir, la estructura donde el álgebra de Lie $\mathfrak X$ actúa de forma trivial). Como objeto de una categoría monoidal, determina un endofunctor de $\text{DGVect}$ (que en su notación actúa "desde la derecha"), a saber, el functor $[p] = \otimes X^{p}$ .

Desde este punto de vista, su isomorfismo $(A[p]) \otimes (B[q]) \cong (A\otimes B)[p+q]$ está claro. Especificando, es el isomorfismo $$ A \otimes X^{\otimes p} \otimes B \otimes X^{\otimes q} \cong A \otimes B \otimes X^{\otimes(p+q)} $$ por lo que la única opción natural es utilizar el mapa de volteo $\operatorname{flip}: X^{\otimes p} \otimes B \to B \otimes X^{\otimes p}$ que tiene algunos signos dada la elección del trenzado. (En la parte homogénea de $B$ de grado $r$ actúa de la siguiente manera $(-1)^{pr}$ .) Me gusta escribir todos los funtores a la izquierda, pero observaré que en este caso tiene más sentido utilizar funtores de "desplazamiento" de la derecha, porque en mi convención $\mathfrak X$ (= el diferencial) actúa desde la izquierda, por lo que tiene menos signos si los desplazamientos actúan desde la derecha.

Es importante hacer una última observación. Fijar $p,q$ . Entonces hay isomorfismo $X^{\otimes p} \otimes X^{\otimes q} \cong X^{\otimes (p+q)} = X^{\otimes (q+p)} \cong X^{\otimes q} \otimes X^{\otimes p}$ . Pero esto es no el isomorfismo correcto a tomar. La elección correcta es el mapa de volteo, que carga un signo de $(-1)^{pq}$ para el intermedio " $=$ ". Recordar esto ayuda a clarificar los errores de señalización que pueden surgir cuando la gente trata de escribir con displicencia $A[p][q] = A[p+q] = A[q][p]$ .

Espero que esto explique las señales. Lo que no me importa es si el diferencial debe aumentar el grado por $1$ o disminuirlo (lo que corresponde en mis convenciones a si $\text{DGVect}$ es la categoría de $X$ -o de $X^{-1}$ -), y si los mapas de desplazamiento deben desplazarse en el grado especificado o en la otra dirección (tal vez su notación sea escribir $[p] = \otimes X^{\otimes (-p)}$ ). Si escribes los turnos a la derecha, simplemente te equivocas al definir $A[p] = X^{\otimes p} \otimes A$ aunque esa elección es isomorfa a otras mejores (por ejemplo, estaría muy justificado escribir funtores desde la izquierda y elegir $[p]A = X^{\otimes p}\otimes A$ aunque entonces hay que tener en cuenta que si $\mathfrak X$ también actúa desde la izquierda, entonces tendrá que pensar en señales para conseguir correctamente la acción $\mathfrak X \otimes [p]A \to [p]A$ ya que este mapa es realmente $\mathfrak X \otimes [p] \otimes A \overset{\text{flip}}\longrightarrow [p]\otimes \mathfrak X \otimes A \overset{\text{act}}\longrightarrow [p] \otimes A$ pero quizás quieras decir que el diferencial es un mapa $[1]A \to A$ , en cuyo caso en mis convenciones sí se quieren funtores de la izquierda). Lo único que es realmente equivocado es idear operaciones que actúen "desde el centro": toda la estructura natural es construible a partir de productos tensoriales y similares, hechos desde la izquierda y desde la derecha, y si se tiene en cuenta todo esto, los signos funcionan.

5voto

Leo Alonso Puntos 3265

Propongo dos referencias:

En primer lugar, hay una descripción conceptual de por qué un multifunctor (como tensor o hom...) tiene que llevar un signo y relacionar el signo con un cociclo que representa una clase en $H^2(\mathbb{Z}^n,\mathbb{Z}/2\mathbb{Z})$ en la tesis de Verdier "Des Catégories Dérivées des Catégories Abéliennes", Asterisque 239 (1996) Véase el capítulo I, apartado 1.6. Puede descargar el capítulo correspondiente aquí . La discusión es conceptual.

En segundo lugar, hay una discusión sobre los signos (la dependencia de las elecciones) en el apéndice de Calmès y Hornbostel "Tensor-triangulado categorías y dualidades" TAC 22 (2009) .

Espero que esto le sirva de ayuda. Yo mismo suelo estar siempre muy desconcertado con estas cosas. Es deprimente lo perjudicial que resulta la cuestión, sobre todo cuando se quieren explicitar algunos mapas canónicos definidos.

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