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Necesidad de hipercubiertas para la condición de gavilla para gavillas simpliciales

Intento entender de dónde viene la definición de gavilla simplicial en un espacio/sitio.

Para una prehoja $F$ de conjuntos en un espacio topológico $X$ la condición de la gavilla puede entenderse como que $F$ es un "objeto local" con respecto a los mapas de presheaves $colim(\coprod U_{ij} \underrightarrow{\rightarrow} \coprod U_{i}) \rightarrow X$ por cada tapa abierta $\{ U_{i} \rightarrow X \}$ . Es decir, HOMing $colim(\coprod U_{ij} \underrightarrow{\rightarrow} \coprod U_{i}) \rightarrow X$ ' en $F$ da un isomorfismo, y se ve fácilmente que es la condición habitual de la gavilla. (Esta parece ser una forma bastante conocida de decir la condición de gavilla, y la aprendí del nlab).

Ahora para $F$ una prehoja de conjuntos simpliciales, la gente exige más para la condición de la hojarasca, a saber, que $F$ es local con respecto a $hocolim(U_{*}) \rightarrow X$ ', donde $U_{*}$ es una denominada hipercubierta, y éstas son una especie de refinamiento de los diagramas simpliciales que pueden construirse a partir de múltiples intersecciones de elementos de una cubierta abierta $U_{i} \rightarrow X$ . (No sé cómo dibujar un diagrama simplificado, lo siento).

Mi pregunta es por qué en la definición de gavilla simplicial es necesario considerar no sólo las intersecciones dobles del $U_{i}$ sino todas las intersecciones (organizadas en un diagrama simplicial). He leído a gente decir: "La condición se cumple para los espacios, así que debería cumplirse para las gavillas generales", pero no me parece una razón del todo convincente, ya que no necesitamos (?) todo el diagrama simplicial para reconstruir un espacio (al menos si tomamos colímitos ingenuos en lugar de colímitos de homotopía).

Imagino que las buenas respuestas serían algo así como "es necesario para la invariancia homotópica de las construcciones" o "aquí hay una pre ganga F que nos gustaría que fuera una ganga, pero HOMing sólo dobles intersecciones en ella no ve suficiente información".

16voto

botismarius Puntos 1333

En realidad, para las tramas simpliciales, y para ser más exactos para las tramas infinitas de infinitos grupoides, no se necesitan hipercubiertas. Tu idea "ingenua" de las intersecciones múltiples (en realidad, productos fibrados) es correcta. Si en lugar de eso utilizas hipercubiertas, obtienes la noción de *hiper*granero. Tanto las gavillas infinitas como los hipereslabones forman un topos infinito, y el topos infinito de los hipereslabones es una localización exacta a la izquierda del topos infinito de las gavillas infinitas. PODRÍAN ser lo mismo, pero esto depende de su localización de Grothendieck. Son lo mismo si y sólo si el topos infinito de las láminas infinitas satisface internamente el teorema de Whitehead con respecto a las láminas de homotopía interna; para cualquier lámina infinita $X$ en $\mathcal{C}$ se tienen las láminas $\pi_n(X) \in Sh_{\infty}\left(C\right)/X$ (en realidad es un objeto discreto del mismo) análogo a los grupos de homotopía de espacios. El topos infinito de las láminas infinitas es hipercompleto si y sólo si cualquier morfismo $g:X \to Y$ que induce un isomorfismo en $\pi_n$ para todos $n$ debe ser una equivalencia. Si cualquier topos infinito arbitrario no es hipercompleto, podemos hipercompletarlo localizando con respecto a aquellos morfismos que inducen isomorfismos en todas las láminas de homotopía, y esto es de nuevo un topos infinito, llamado su hipercompleción. Así que la afirmación más precisa es que para un topos infinito de infinitas láminas sobre un sitio $\mathcal{C}$ su hipercompleción puede identificarse con el topos infinito de los hipereslabones.

Hay que tener en cuenta que un topos infinito se define como una localización exacta izquierda (accesible) de una categoría infinita de preeslabones infinitos sobre alguna categoría infinita, y que esto NO implica que seas el topos infinito de las láminas infinitas sobre algún sitio, en el caso infinito; el topos infinito de los hipereslabones sobre algún sitio no tiene por qué ser equivalente a las láminas infinitas ordinarias sobre cualquier sitio.


Ahora a responder a la pregunta en los comentarios de abajo:

¿Por qué necesitamos el diagrama de Cech simplicial completo para las láminas infinitas?

Bueno, volvamos primero a las gavillas ordinarias de conjuntos. En realidad, una topología de Grothendieck debería definirse en términos de cobertura tamices no en términos de cobertura de las familias. Lo que la mayoría de la gente llama una topología de Grothendieck es en realidad una base para una topología de Grothendieck. Un tamiz sobre un objeto $C$ de $\mathcal{C}$ es un subobjeto $S$ de la preforma representable $y\left(C\right)$ en la categoría $Set^{\mathcal{C}^{op}}$ . Si se nos da una base para una topología de Grothendieck, y una cubierta $\mathcal{U}:=\left(f:U_\alpha \to C\right)$ de $C,$ entonces podemos considerar el tamiz $S_\mathcal{U}$ para ser el subobjeto que asigna un objeto $D$ los morfismos $D \to C$ cuyo factor a través de algunos $f_\alpha$ . Un tamiz $R$ es un llamado tamiz de recubrimiento si hay alguna cobertura $V$ tal que $S_V \subset R$ . Ahora una prehoja $F$ se dice que es un gavilla si para cualquier tamiz de cobertura $R \subset y(C),$ el mapa inducido $$F(C) \cong Hom(y(C),F) \to Hom(R,F)$$ es un isomorfismo. Se puede comprobar que esto es equivalente a exigir esta condición en tamices de la forma $S_\mathcal{U}$ para cubrirse. Pero.., $S_\mathcal{U}$ puede describirse como el colímite del diagrama $$\coprod\limits_{\alpha,\beta}{y\left(U_\alpha \times_C U_\beta\right)}\rightrightarrows \coprod\limits_{\alpha}{y\left(U_\alpha\right)}$$ en presheaves (se puede comprobar fácilmente calculando esto "objeto-sabio"). Pero esto significa que $$Hom(S_\mathcal{U},F) \cong \varprojlim \left(\prod \limits_{\alpha}{Hom(y\left(U_\alpha\right),F)} \rightrightarrows \prod\limits_{\alpha,\beta}{Hom(y\left(U_\alpha \times_C U_\beta\right),F)}\right).$$ Después de Yoneda, esto recupera la definición ordinaria de gavilla con coberturas.

Pero ahora se puede decir simplemente que una gavilla infinita es una pre gavilla infinita $F$ de infinitos groupoides tal que para cualquier tamiz de cobertura $R \subset y(C),$ el mapa inducido $$F(C) \simeq Hom(y(C),F) \to Hom(R,F)$$ es un equivalencia de infinitos groupoides (es decir, una equivalencia homotópica débil de conjuntos simpliciales). De nuevo, basta con comprobar esta condición para tamices de la forma $S_\mathcal{U}$ . Consideremos ahora el colímite infinito (es decir, el colímite de homotopía) del diagrama de Cech procedente de $\mathcal{U}$ . Llámalo $S'$ . Podemos calcular su truncamiento 0 $S'_0$ y dado que este functor es adjunto por la izquierda a la inclusión de pretramas ordinarias, la unidad de la adjunción nos proporciona un mapa $l:S' \to S'_0$ . Pero como es un conjunto a la izquierda, preserva los colímitos, por lo que es igual al colímite del mismo diagrama en los presheaves ordinarios. Pero, el diagrama de "2 etapas" es cofinal en este caso, así que recuperamos $S_\mathcal{U}$ . Pero, las fibras homotópicas de $l:S' \to S'_0=S_\mathcal{U}$ son discretos, lo que significa que $l$ es a la vez 0-conectado y 0-truncado, por lo tanto una equivalencia. Pero esto significa que $S_\mathcal{U}$ es el colímite homotópico de todo el diagrama simplicial, cuando lo consideramos como un objeto en presheaves infinito. Esto en términos nos dice que $Hom(S_\mathcal{U},F)$ es una homotopía límite de un diagrama cosimplicial, y envocando el lema del infinito de Yoneda, obtenemos que este diagrama es equivalente al que implica aplicar $F$ a productos fibrosos iterativos.

6voto

Patrick McElhaney Puntos 22093

Esta respuesta no es realmente diferente de la de David o Marc; sólo quiero resumir las cosas.

En resumen:

Si quieres que "equivalencia débil de tramas simpliciales" signifique lo mismo que "inducir equivalencia débil en tramas", debes localizar las pretramas simpliciales con respecto a los hiperenvolventes.

Usted podría sólo se localizan con respecto a las cubiertas, pero entonces puede ser posible que exista un objeto cuyos tallos sean todos débilmente contractibles, pero que no sea a su vez débilmente equivalente al objeto terminal.

Nota: una "equivalencia débil en las coberturas" equivale a lo mismo que un "isomorfismo de las coberturas de homotopía", así que podría haber dicho en su lugar: si sólo localizas con respecto a las coberturas, entonces puede ser posible que haya un objeto con coberturas de homotopía triviales, pero que a su vez no sea débilmente equivalente al objeto terminal.

Recomiendo encarecidamente el artículo de Dugger, Hollander e Isaksen, Hipercubiertas y presheaves simpliciales que lo explica y da un ejemplo del fenómeno que acabo de mencionar.

Añadido.

Para "localizar con respecto a cubiertas", quiero decir: de una cubierta abierta de un conjunto abierto $X$ construir un objeto simplicial $C_\bullet$ de presheaves, con $C_0=\coprod U_i$ , $C_1=\coprod U_i\cap U_j$ etc. Entonces, un presheaf simplicial $F$ tiene descenso por cubiertas si $$F(X) \to \mathrm{holim} F(C_\bullet)$$ es una equivalencia débil de conjuntos simpliciales (para todas las cubiertas abiertas $\{U_i\}$ de conjuntos abiertos $X$ ). Tenga en cuenta que estoy tomando un homotopía límite de un diagrama cosimplicial aquí.

Si sólo utilizas los "dos primeros pasos del diagrama", estarías diciendo que el mapa $F(X)$ al "ecualizador homotópico" de $F(C_0) \rightrightarrows F(C_1)$ es una equivalencia débil. Esta es una condición diferente, y es el camino equivocado.

He aquí una manera de ver por qué es erróneo (seré un poco impreciso aquí): empezar con la constante presheaf cuyo valor es un espacio Eilenberg-MacLane $K(G,n)$ y lo "localizamos" para obtener una presheaf simplicial $F$ que tiene descenso por cubiertas. Quiero poder decir que $F(X)$ tiene algo que ver con la cohomología de $X$ . Con la definición correcta (diagrama simplicial completo), se ve algo parecido a la definición clásica de la cohomología de Cech. De hecho, si $\{U_i\}$ es una "buena cobertura", de modo que todas las intersecciones finitas están vacías o son contractibles, esto es lo que se obtiene. Si sólo se utiliza la definición de "dos pasos", no está claro que $F(X)$ no sabrá nada sobre las intersecciones de 3 pliegues de conjuntos abiertos en la cubierta, por lo que presumiblemente no podrá calcular la cohomología de Cech.

5voto

John Puntos 158

Esto puede quedar más claro cuando se sabe que se puede obtener la categoría de láminas a partir de la categoría de preensamblajes mediante localización: se invierten mapas que son isomorfismos localmente para la topología. El functor de localización puede identificarse entonces con la sheafificación. Nótese que esta descripción de la categoría de láminas no hace referencia a la condición de láminas en absoluto.

Ahora, para las láminas simpliciales, hay una forma obvia de definir la noción correcta de "equivalencia local de pretramas simpliciales": debería ser simplemente un mapa que, localmente en la topología, es una equivalencia débil de conjuntos simpliciales. Así pues, la categoría de las láminas simpliciales, sea cual sea, debería ser la localización (preferiblemente en la topología $\infty$ -sentido categórico) de la categoría de preeslabones simpliciales en estos mapas. Los hiperenlaces son casos especiales de equivalencias locales, y resulta que hay bastantes: localizando en hiperenlaces se obtiene la misma categoría de tramas. Sin embargo, si se localizan sólo las cubiertas de Cech, se obtiene algo diferente. Esta es la razón por la que, por ejemplo, la cohomología de Cech no siempre coincide con la cohomología de la gavilla (y cualquier sitio en el que discrepen te da un ejemplo en el que la localización de Cech es diferente), pero la cohomología de la gavilla es siempre la misma que la cohomología de la hipercubierta.

Este documento de Dugger, Hollander e Isaksen, es una buena referencia para las hipercubiertas. El teorema 6.2 es el hecho que mencioné antes.

EDITAR: Me equivoqué al mencionar la cohomología de Cech más arriba. La cohomología de Cech no tiene nada que ver ni con la localización (véase este relevante nPost del foro ).

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