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¿Por qué existe el cohomology del grupo no abeliano?

Si K es un no-grupo abelian en el que un grupo G actúa a través de automorfismos, podemos definir: 1-cocycles y 1-coboundaries imitando el explícito fórmulas procedentes de la barra de la resolución en grupo ordinario cohomology, y por lo tanto tenemos una razonable idea de H^1(G, K).

Resulta que tenemos una parte de la espera larga secuencia exacta, hasta que esta construcción se rompe por la construcción de H^i si i > 1, donde el largo de la secuencia exacta se detiene. Existen otros análogos al grupo ordinario cohomology así. La única prueba que he visto nunca de nada de esto es por la mano. ¿Hay alguna explicación más profunda de por qué no abelian grupo cohomology existe (y, a continuación, deja de existir)?

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Ryan Ahearn Puntos 3829

Topológicamente, se podría decir que esto es cierto porque K(A,1) existe para grupos nonabelian A. Cuando la acción de G en el A es trivial, por lo menos, H^1(G,A) deben ser las clases de homotopía de mapas de K(G,1) a K(A,1) (del mismo modo H^n(G,A)=H^n(K(G,1); A) = clases de homotopía de mapas K(G,1) \to K(A,n) para un abelian). De forma similar, H ^ 0 se define con coeficientes en cualquier sistema acentuado.

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csmba Puntos 2440

Para elaborar Eric respuesta, creo que H1-n(G, A) es πn de la homotopy punto fijo del espacio K(A, 1)hG. Que la secuencia exacta que termina en H1- que es sólo un juego, mientras que H0 es un grupo, es en realidad el largo de la secuencia exacta de los fibration K(A, 1)hG -> K(B, 1)hG -> K(C, 1)hG en el disfraz.

Que la indización 1-n está relacionado con el 1 en K(A, 1); si Una es abelian, entonces podemos reemplazar todas las apariciones de 1 por r para cualquier r ≥ 0, dando arbitrariamente largo de los segmentos de la larga secuencia exacta. (O puede usar el lenguaje de los espectros: Hn(G, A) = πn((HA)hG). (HA)hG tiene un valor distinto de cero homotopy grupos sólo no*positivo* dimensión.)

K(A, 1)hG es un groupoid (sólo tiene homotopy en dimensiones 0 y 1) y espero que debería ser el groupoid de algún tipo de extensiones de G por a (donde morfismos son isomorphisms de extensiones que son las señas de identidad de G y A). H1(G, a), a continuación, clasificar esas extensiones, y H0(G, A) = AG sería el automorphism grupo de el punto de base, que supongo que es la semidirect producto (esto es fácil de comprobar).

20voto

Rodrick Chapman Puntos 2981

De hormigón y aritméticamente forma útil para interpretar sin apelar a lo explícito cocycle fórmulas, es expresar todo lo que en el lenguaje de torsors. Más específicamente, para la aritmética a los efectos de si el grupo G es Gal(F'/F) para una extensión de Galois de F'/F y si el grupo K es H(F') para una F-esquema de grupo H de la finitos tipo y K está equipado con la evidente a la izquierda del G-acción, entonces, ${\rm{H}}^1(G,K)$ es el conjunto de clases de isomorfismo de H-torsors más de F, que se divide en F' (es decir,,, admitir una F'-racional). El bajo grado exacto de la secuencia puede ser expresada completamente en tales términos, el uso de pushouts pullbacks con torsors. (Implícito en el argumento es la efectividad de Galois descenso de H-torsors, el cual usa la H es cuasi-proyectiva sobre F.)

Esto es útil en lugares tan variados como el H de una abelian variedad y H un algebraicas lineales grupo, e incluso el no-liso caso. De hecho, cuando el uso no-liso H es bastante restrictivas para el uso de Galois cohomology (pero no antinatural, si el estudio de Tate-Shafarevich conjuntos con coeficientes en un Aut-functor, como para una variedad proyectiva), y en estos casos, el "derecho" de la variante de que a menudo es más útil es la de trabajar con torsors para la fppf topología de más de F. El torsor punto de vista, también ofrece una perspectiva útil cuando se trabaja más ricos de la base de anillos de campos, tales como anillos de enteros en un campo global, incluso en el caso de un buen coeficiente de grupo (sobre el anillo de S-enteros), para que el etale topología es "suficiente". Consulte la sección 5.3 del Capítulo I de la Serre, el libro de Galois cohomology para la Galois caso, Milne "Etale cohomology" libro para la generalización con tv y \'etale topologías, y el Apéndice B en mi artículo sobre "la Finitud teoremas para algebraicas grupos en función de los campos" para un hormigón desarrollarse del diccionario entre el torsor y Galois idiomas (donde yo trabajo afín con el grupo de sistemas, debido a que el contexto de este documento).

Algunos papeles de Mazur y Grothendieck (no como co-autores...) en abelian variedades de hacer un uso creativo de la torsor punto de vista cuando se trabaja con Tate-Shafarevich grupos. La secuencia exacta de Brauer de grupos en el mundial de la clase de teoría de campo también tiene una interpretación útil, a través de torsors; ver Grothendieck los papeles en Brauer grupos de más en esa dirección (y en algún lugar también discute Tate-Shafarevich). Ten en cuenta que cuando la base no es un campo (o incluso cuando se trata de un campo de juego, pero nos relajamos "cuasi-proyectiva" a "localmente finito de tipo" on $H$, como para Aut-esquemas de proyectiva o variedades apropiadas), a continuación, efectividad de descenso para torsors no es del todo claro, incluso con cuasi-proyectiva hipótesis, y así la torsors a menudo necesitan ser entendidos para ser tomado en la categoría de algebraica de los espacios (para que fppf descenso es siempre eficaz). En el N\'eron Modelos libro tienen una discusión (en algún lugar en el Capítulo 6, creo) sobre la efectividad de descenso para torsors si se quiere evitar algebraicas espacios (bajo las hipótesis apropiadas en el "coeficiente de grupo"), pero el trabajo con expresiones algebraicas espacios no es tan malo una vez que uno se acostumbra a ellos y es una forma más natural, debido a su mejor comportamiento general con respecto a la descendencia.

8voto

Arda Xi Puntos 1099

Existen extensiones para grupos no abelianos demasiado.

6voto

Leon Bambrick Puntos 10886

El punto de vista topológico de Eric respuesta se aplica a cohomology con no triviales acciones, demasiado. Si la acción de G sobre a es no trivial, entonces el grupo cohomology H(G, A) puede ser identificado con el topológicos cohomology de K(G,1) con el local de los coeficientes en el sistema de coeficiente de (= localmente constante gavilla), que es Una con su acción de π1(K(G,1)) = G. Así que la pregunta real es, ¿por qué es la gavilla cohomology H1(X;A) define con coeficientes en un gavilla de nonabelian grupos, pero no Hn para n>1? Esto entonces esencialmente sigue desde el mismo argumento (K(A,1) existe para cualquier el grupo a, pero otros K(A,n)s sólo para Un abelian), pero aplicado en la categoría (o (∞,1)-categoría, modelo o categoría, o lo que sea) de las poleas de los espacios de más de X.

También hay una especie de "mayor nonabelian cohomology." Para un grupo nonabelian Una, usted no puede hacer K(A,2), pero usted puede hacer B(hAut(K(A,1))), donde hAut denota la topológico monoid de auto-homotopy-equivalencias, y se puede pensar en el homotopy clases de mapas a partir de un espacio X (tales como K(G,1)) a B(hAut(K(A,1))) como una especie de "nonabelian H2." Si le sucede a ser abelian, esta construcción contiene el habitual abelian H2 a través del mapa de K(A,2) = B(K(A,1)) --> B(hAut(K(A,1))) dado por dejar K(A,1) actuar sobre sí mismo a través de la izquierda traducción (ya que es un grupo topológico siempre es abelian). Pero incluso en este caso, el "nonabelian H2" contiene mucho más que el habitual abelian H2, así que es un poco engañoso llamar "nonabelian H2."

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