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Cohomología de las variedades bandera

Para $K$ un grupo de Lie compacto con un toroide máximo $T$ Me gustaría saber la cohomología $\text{H}^{\ast}(K/T)$ de la variedad de bandera $K/T$ .

Si no me equivoco, esto debería ser isomorfo al álgebra de coinvariantes del sistema radicular asociado, según la "imagen clásica de Borel", como se llama a menudo en la literatura (lamentablemente, a menudo sin una referencia). Desgraciadamente, el artículo original de Borels es bastante largo y por eso tengo lo siguiente

Pregunta: ¿Alguien conoce una prueba breve del teorema?

Por ejemplo, ¿puede demostrarse mediante un cálculo directo de la cohomología del álgebra de Lie $\text{H}^{\ast}({\mathfrak k},{\mathfrak t})$ ?

Como pregunta al margen: ¿Es correcto que para un grupo de Lie complejo semisimple $G$ con Borel $B$ forma real compacta $K$ y el toro máximo $T$ el mapa $K/T\to\ G/B$ es una equivalencia de homotopía? ¿Cuál es una buena referencia para estas cosas?

Lo siento si esto es demasiado elemental para MO, pero aparte del documento original de Borel no he podido encontrar buenas fuentes.

22voto

Paul Puntos 555

Obsérvese que su afirmación sólo es cierta en la cohomología racional. Por ejemplo, $H^\ast(SO(5)/T)$ no se genera en grado $2$ (aunque lo es racionalmente).

La prueba más fácil que conozco parte de la cohomología equivariante:

$ H^\ast_T(K/T) = H^\ast_{T\times T}(K) = H^\ast_{T\times K\times T}(K\times K) = H^\ast_K(K/T \times K/T) $

Hasta ahora esto utiliza $H^\ast_F(X) = H^\ast(X/F)$ para las acciones gratuitas. Ahora usamos la fórmula equivariante de Künneth:

$... = H^\ast_K(K/T) \otimes_{H^\ast_K} H_K(K/T) = H^\ast_T \otimes_{H^\ast_K} H^\ast_T$

Racionalmente, el anillo base $H^\ast_K$ es $(H^\ast_T)^W$ , los invariantes. Como no querías una cohomología equivariante sino ordinaria, elimina el factor de la izquierda, dejando ${\mathbb Q} \otimes_{(H^\ast_T)^W} H^\ast_T$ que es su anillo deseado de coinvariantes.

(Estoy teniendo un montón de problemas con $H$ contra. $H^\ast$ en la composición tipográfica, ¡lo siento!)

21voto

Mike Schall Puntos 2921

El extenso artículo de Borel en los Anales de 1953 es esencialmente su tesis de París de 1952. A éste le siguieron seguido por el trabajo de Bott, Samelson, Kostant y otros, que finalmente responde a su pregunta lateral de forma afirmativa. Para un relato moderno y legible en el entorno de grupos algebraicos complejos en lugar de grupos compactos, trate de localizar una copia de las notas de la conferencia: MR649068 (83h:14045) 14M15 (14D25 20F38 57N99 57T15) Hiller, Howard, Geometría de grupos Coxeter. Research Notes in Mathematics, 54. Pitman (Advanced Publishing Program), Boston, Mass.-Londres, 1982. iv+213 pp. ISBN 0-273-08517-4. (Se basa en su curso de 1980 en Yale. Eventualmente dejó las matemáticas para trabajar en Citibank). La identificación del anillo de cohomología con el álgebra coinvariante del grupo de Weyl ha seguido siendo importante para cuestiones algebraicas y geométricas algebraicas y geométricas, por ejemplo en los trabajos de Beilinson-Ginzburg-Soergel. Aunque las notas de Hiller no son totalmente autocontenidas, están escritas de forma muy útil. (Pero nótese que su breve tratamiento de los grupos de Coxeter tiene una importante laguna lógica).

AÑADIDO: En las notas de Hiller, el capítulo III (Geometría de los Grassmanianos) es el más relevante. Para las conexiones con la cohomología del álgebra de Lie, el artículo clásico es: MR0142697 (26 #266) 22.60 (17.30) Kostant, Bertram, Cohomología del álgebra de Lie y células de Schubert generalizadas. Ann. of Math. (2) 77 1963 72-144. Nada en este rico círculo de ideas puede hacerse rápido y fácil; mucho depende de lo que ya se sabe.

P.D. Tenga en cuenta que Hiller tiende a dar detalles explícitos sólo para el grupo lineal general y los grassmanianos, pero también señala cómo funcionan los principales resultados en general, con referencias. No conozco un libro de texto más moderno referencia para este trabajo relativamente antiguo. Pero la conexión intuitiva entre la imagen de Borel y la imagen de cohomología de Bott/Kostant es más o menos esta: La subálgebra de Lie abarcada por los vectores raíz negativos desempeña el papel de espacio tangente a la variedad/múltiple de la bandera. En el enfoque de la cohomología del álgebra de Lie se obtiene una imagen graduada explícita para cada grado en términos del número de elementos en el grupo de Weyl de una longitud fija, mientras que la descripción de Borel en términos de coinvariantes del grupo de Weyl hace que la estructura algebraica de la cohomología es más transparente. (Lo que no sé es si se puede derivar una prueba más sencilla del teorema de Borel utilizando la cohomología del álgebra de Lie).

En cuanto a la relación entre $K/T$ y $G/B$ Esto se remonta a la trabajo en torno a 1950 sobre la topología de los grupos de Lie (Iwasawa, Bott, Samelson): toda la topología de un grupo de Lie conectado y simplemente conectado proviene de un subgrupo compacto máximo. Por lo tanto, las dos versiones de la variedad de banderas son homeomórficas. En épocas posteriores, el énfasis se ha desplazado a menudo al tratamiento de $G$ como un grupo algebraico complejo, de modo que $G/B$ es una variedad proyectiva. Para mí la literatura es difícil de compactar.

Una referencia más, que trata el teorema de Borel en un estilo semiexpositivo: MR1365844 (96j:57051) 57T10 Reeder, Mark (1-OK), Sobre la cohomología de los grupos de Lie compactos. Enseign. Math. (2) 41 (1995), no. 3-4, 181-200. Existe un acceso en línea ici .

5voto

Buggabill Puntos 5272

En cuanto a la pregunta lateral, el mapa K/T → G/B es en realidad un isomorfismo de variedades reales, no sólo una equivalencia de homotopía. No estoy seguro de las referencias, pero esto es esencialmente material de libro de texto (desafortunadamente olvidé dónde aprendí sobre esto). Considerando el caso de U(n) ⊂ GL(n) actuando sobre las banderas en C n es instructivo.

1voto

retracile Puntos 1142

Puede que llegue demasiado tarde a esta fiesta en particular, pero he pensado que hay que decir que el resultado se debe originalmente a Leray, no a Borel. Para una cronología, debida a Borel, de los resultados de Leray en este sentido, véase

"Jean Leray y la topología algebraica". J. Leray, Documentos seleccionados, Oeuvres Scientifiques 1 : 1-21.

Las obras relevantes de Leray son

Determinación, en casos no excepcionales, del anillo de cohomología del espacio homogéneo cociente de un grupo de Lie compacto por un subgrupo del mismo rango. C. R. Acad. Sci. , París, Sér. I 228, pp. 1902-1904;

Sobre la homologación de los grupos de Lie, los espacios homogéneos y los espacios fibrosos principales. Coloquio de Topología del C.B.R.M., Bruselas . Masson, París 1950, pp. 101-115.

Una prueba bastante corta en notación moderna de este resultado, cercana en espíritu a las técnicas de la tesis de Borel, fue instalada una vez en Wikipedia por este autor:

https://en.wikipedia.org/wiki/Generalized_flag_variety#Cohomology .

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