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mapa arbitrario de grado de compacto orientado colector en la esfera

Esta es una pregunta de un examen de calificación. Deje $X$ ser una compacta, orientada a $n$-dimensiones múltiples. Demostrar que para cualquier $k \in \mathbb{Z}$, no existe un mapa continuo $f: X \to S^n$ grado $k$.

Yo estaba contento con la muy agradable solución a través de las suspensiones en cada $k \in {\mathbb Z}$ construir un mapa continuo $f: S^n \to S^n$$\deg(f) = k$. en el caso de que $X = S^n$. Parece que para esta pregunta, debería ser suficiente para mostrar que no existe un grado $\pm 1$ mapa de$X$$S^n$, y, a continuación, podemos componer con un grado $\pm k$ auto-mapa de $S^n$ para obtener un grado $k$ mapa de $X$ $S^n$(debido a que el grado de una composición de mapas es el producto de los grados de la componente de mapas).

Una idea que he tenido hasta ahora es considerar una incrustación $X \to \mathbb{R}^N \backslash \{0\}$ para algunos un gran $N$ y, a continuación, proyecto en el $n$-esfera, pero no sé cómo se garantiza que este habría grado 1. Y aunque esto no es necesario responder a la pregunta, ¿qué sería de un grado 1 mapa de $T^2 \to S^2$ incluso parece? No puedo visualizar fácilmente un mapa.

EDIT: para responder A mi propia pregunta acerca del grado 1 mapa de $T^2 \to S^2$ que es ligeramente menos "singular" de la respuesta de Jared a continuación: imaginar la esfera y el toro como su agradable mirando la bola de anillos y formas, sólo tiene que colocar la esfera en el interior del toro (es decir, en el propio tubo, no en su centro de masa) y, a continuación, el proyecto del toro en la esfera.

16voto

John R. Strohm Puntos 1559

Aquí hay una respuesta que utiliza más abstracto de la maquinaria. Deje $B \subset X$ ser un conjunto abierto homeomórficos a abrir una pelota en $\Bbb R^n$. Deje $p : X \to X / (X - B)$ ser el cociente mapa. Tenemos $X/(X - B) = S^n$. Por la connaturalidad de la larga secuencia exacta, tenemos el diagrama conmutativo: $$ \requieren{AMScd} \begin{CD} H_n(X) @>\cong>> H_n(X, X - B)\\ @VVq_*V @VV\cong V \\ H_n(X / (X - B)) @>\cong>> H_n(X / (X - B), (X - B) / (X - B)) \end{CD} $$

La parte superior del mapa es un isomorfismo desde $X$ es orientable. El mapa de la derecha es un isomorfismo por escisión (ver Hatcher Topología Algebraica, 2.22). La parte inferior del mapa es un isomorfismo desde $(X - B) / (X - B)$ es un único punto.

De ello se desprende que $q_*$ es un isomorfismo. Por lo tanto $q$ tiene el grado uno como se desee.

14voto

Pawel Puntos 28

Aquí está el (bruto) idea para la construcción de un mapa de $X$ $S^n$grado $1$. Tomar cualquier punto de $p\in X$ y asignarla a un poste de $S^n$. Siguiente, suavemente mapa de una pequeña bola de $p$ para el resto de $S^n$ menos el polo opuesto. A continuación, asignar a cada punto en el $X$ no en este abierto de la bola al polo opuesto.

En esencia, estás envolviendo la esfera, con un disco en el interior de $X$, y juntando todo lo demás en un punto.

Este mapa tiene un grado de uno, porque se trata de un local, de la orientación de la preservación de diffeomorphism alrededor de $p$.

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