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¿Por qué BG es de dimensión infinita para G finito?

Si $G \neq \lbrace 1 \rbrace$ es un grupo finito con espacio clasificador $BG$ entonces hay infinitas i tales que $H^i(BG,\mathbb{Z}) \neq 0$ . Este puede encontrarse, por ejemplo, allí:

No evanescencia de la cohomología de grupo en grado suficientemente alto

En consecuencia, el complejo CW $BG$ (única hasta la homotopía) no puede ser de dimensión finita.

Pregunta: ¿Existen pruebas alternativas para esta observación? En particular, me interesaría saber si existe una prueba puramente topológica sin álgebra homológica.

70voto

Ian Agol Puntos 33953

Creo que hay un argumento que utiliza la característica de Euler. Sea $G$ sea un grupo finito, $BG=K(G,1)$ el espacio de clasificación, y $EG=\widetilde{BG}$ la cubierta universal, que es contractible. Entonces $\chi(EG)=1$ . Ahora bien, si $H_{\ast}(G)=H_{\ast}(BG)$ fueran finitos, entonces $\chi(BG)$ sería un número entero (utilice los coeficientes de campo que prefiera). Pero por la multiplicatividad de la característica de Euler, entonces $\chi(BG)|G|=\chi(EG)=1$ Así que $\chi(BG)=1/|G|$ una contradicción. He olvidado a quién se atribuye este argumento. Además, se puede ver geométricamente que cualquier grupo finito tiene un espacio clasificador con finitamente muchas células en cada dimensión, por lo que si $H_{\ast}(BG)$ es infinito, debe ser no evanescente en infinitas dimensiones (es decir, no de rango infinito en una sola dimensión).

30voto

Anne-Laure Puntos 26

Para cada subgrupo $H\subset G$ , $BH$ se presenta como un espacio de cobertura de $BG$ . Si $BG$ fuera finito-dimensional entonces cada espacio de cobertura sería finito-dimensional. Pero para $C_p$ cíclico de orden primo $p$ el espacio $BC_p$ tiene mod $p$ cohomología en infinitas dimensiones (de hecho, en todas). Esto se puede hacer bastante geométrica: hay una estructura de celda agradable con una célula en cada dimensión y manifolds (espacios de lentes) como el esqueleto impar-dimensional ...

EDITAR Por cierto, esto también da lugar a la afirmación más general de que $BG$ no puede ser finito-dimensional a menos que $G$ no tiene torsión.

EDITAR En respuesta a un comentario aquí hay algunos detalles: Hacer $C_p$ actuar $S^{2n-1}$ la esfera unitaria en $\mathbb C^n$ libremente por $p$ ª raíz de $1$ . Esta esfera es $(2n-2)$ -y la unión como $n\to\infty$ es contractible, por lo que el espacio orbital es un modelo para $BC_p$ . Se puede describir la estructura de una célula en $S^{2n-1}$ con $p$ células en todas las dimensiones hasta $2n-1$ dando lugar a una estructura de celdas en el espacio orbital con una celda en cada dimensión hasta $2n-1$ de modo que $BC_p$ obtiene una celda en cada dimensión. Se pueden calcular los mapas de límites y ver que el mod. $p$ es no trivial en todas las dimensiones. O puedes ahorrarte algunos problemas utilizando la dualidad de Poincare, ya que estos esqueletos numerados Impares son variedades.

15voto

Una prueba basada en la teoría del punto fijo: Si $BG=EG/G$ es de dimensión finita, entonces $EG$ también lo es y tiene la homología de un punto. Elegir un subgrupo Sylow no trivial $P$ de $G$ . Por un conocido teorema de P.A. Smith, el conjunto de puntos fijos $EG^P$ no es vacío, lo que contradice la acción libre de $G$ (y por tanto $P$ ) en $EG$ . En consecuencia $BG$ debe ser de dimensión infinita.

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