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¿Por qué el loopspace $\Omega$ induce una débil equivalencia en la asignación de los telescopios?

Estoy tratando de responder un ejercicio de Hatcher "Topología Algebraica", Sección $4$.F, el ejercicio $3$. Supongamos que tenemos una secuencia de punta espacios topológicos : $Z_0\rightarrow Z_1\rightarrow Z_2 \rightarrow \cdots$. Ahora estamos interesados con su homotopy colimit (es decir, lo que Hatcher llamadas "su cartografía de telescopio"), y el comportamiento de la base de loopspaces $\Omega$.
Tenemos que demostrar que hay una natural mapa : $\textbf{hocolim}_n \Omega Z_n \longrightarrow \Omega (\textbf{hocolim}_n Z_n)$ que es un débil equivalencia.

Estoy teniendo ya problemas para definir la natural mapa, y no tengo idea de cómo proceder para el débil de equivalencia de la prueba. Sé que hay algún tipo de filtrado colimit argumento, pero lo que realmente quiero probar esta "a mano". Alguna idea ?

7voto

mph Puntos 346

Primero esto no es cierto si no nos suponga algún tipo de separación de los axiomas en los espacios de $Z_n$. Así que supongamos que $Z_n$ todos los $T_1$-espacios. Para ser totalmente riguroso, voy a recordar las diversas definiciones. Nos deja denotar por $Z_0\stackrel{f_0}\rightarrow Z_1\stackrel{f_1}\rightarrow Z_2 \rightarrow \cdots$ la secuencia dada.

$\bullet$ Recordar que $\textbf{hocolim}_n\Omega Z_n$ se obtiene de la siguiente manera. Tenemos la inducida por la secuencia de la base de espacios : $\Omega Z_0\stackrel{\Omega f_0}\rightarrow \Omega Z_1\stackrel{\Omega f_1}\rightarrow \Omega Z_2\rightarrow \cdots$. Definir la asignación del cilindro $M_{n+1}$, para todos los $n\geq 0$, mientras que el pushout : $$ \requieren{AMScd} \begin{CD} \Omega Z_n @>>> \Omega Z_n\times [n,n+1]\\ @V{\Omega f_n}VV @VVV \\ \Omega Z_{n+1} @>>> M_{n+1}. \end{CD} $$ Definir $Y_0=\Omega Z_0\times \{ 0\}$, e $Y_1=M_1$. Para todos los $n\geq 1$, definir : $$Y_{n+1}=M_1\coprod_{\Omega Z_1\times \{ 1\}} M_2 \coprod_{\Omega Z_2\times \{2\}} \cdots \coprod_{\Omega Z_{n-1}\times \{n-1\}}M_n.$$ Aviso de que tenemos la homotopy equivalencias $r_n:Y_n\stackrel{\simeq}\rightarrow \Omega Z_n$, de manera tal que el siguiente diagrama conmuta para todos los $n\geq 0$ : $$ \requieren{AMScd} \begin{CD} \Omega Z_n @<{\simeq}<{r_n}< Y_n\\ @V{\Omega f_n}VV @VV{inclusion}V \\ \Omega Z_{n+1} @<{\simeq}<{r_{n+1}}< Y_{n+1}. \end{CD} $$ A continuación,$\textbf{hocolim}_n\Omega Z_n=\textbf{colim}_nY_n=\left(\bigcup_{n\geq 0}\Omega Z_n\times [n,n+1]\right)/\sim$, donde se identificaron $(\lambda_n, n+1)$$\Omega Z_n\times [n,n+1]$$(\Omega f_n(\lambda_n), n+1)$, pero visto en $\Omega Z_{n+1}\times [n+1, n+2]$.

$\bullet$ Asimismo definimos $\textbf{hocolim}_nZ_n$$\textbf{colim}_nW_n$, donde $W_0=Z_0\times \{ 0\}$, $W_1=N_1$ y para todos los $n\geq 1$ : $$W_{n+1}=N_1\coprod_{Z_1\times \{ 1\}} N_2 \coprod_{Z_2\times \{2\}} \cdots \coprod_{Z_{n-1}\times \{n-1\}}N_n,$$ donde $N_{n+1}$ es la asignación del cilindro se define como el pushout para $n\geq 0$ : $$ \requieren{AMScd} \begin{CD} Z_n @>>> Z_n\times [n,n+1]\\ @V{ f_n}VV @VVV \\ Z_{n+1} @>>> N_{n+1}. \end{CD} $$ También tenemos homotopy equivalencias $s_n:W_n\stackrel{\simeq}\rightarrow Z_n$ que conmuta con las inclusiones $W_n\rightarrow W_{n+1}$.

$\bullet$ Ahora vamos a definir el natural mapa : $G:\textbf{hocolim}_n\Omega Z_n\rightarrow \Omega\textbf{hocolim}_n Z_n$. Según lo sugerido por Brian Rushton, definimos $G$ la siguiente manera. Definamos $g:\bigcup_{n\geq 0}\Omega Z_n\times [n,n+1]\rightarrow \Omega\textbf{hocolim}_n Z_n$ mediante la asignación de cada una de las $(\lambda_n, m)$ $\Omega Z_n\times [n, n+1]$ un mapa : $$I\rightarrow Z_n\times \{ m\} \stackrel{inclusion}\rightarrow Z_n\times [n,n+1] \stackrel{inclusion}\rightarrow \bigcup_{n\geq 0} Z_n\times [n,n+1]\stackrel{quotient}\rightarrow \textbf{colim}_nW_n,$$ por $t\mapsto (\lambda_n(t),m)$. Esto define nuestro mapa de la $g$ (obviamente continuo mediante la ley exponencial). Por supuesto : $g(\lambda_n, n+1)=g(\Omega f_n(\lambda_n),n+1)$ por las identificaciones en $\textbf{colim}_nW_n$. Entonces obtendremos nuestro único mapa $G$ por la propiedad de cocientes.

$\bullet$ Ahora, para cada $m\geq 0$ tenemos : $$ \begin{array}{llll} \pi_m(\textbf{hocolim}_n\Omega_nZ_n) & = & \pi_m(\textbf{colim}_nY_n) & \\ & \cong & \textbf{colim}_n\left(\pi_m(Y_n)\right) & \mbox{Here i am using that %#%#% are %#%#% spaces}\\ & \cong & \textbf{colim}_n\left(\pi_m(\Omega Z_n)\right) & \mbox{Using the homotopy equivalences %#%#%}\\ & \cong & \textbf{colim}_n\left(\pi_{m+1}(Z_n)\right) &\\ & \cong & \textbf{colim}_n\left(\pi_{m+1}(W_n)\right) & \mbox{Using the homotopy equivalences %#%#%}\\ & \cong & \pi_{m+1}\left(\textbf{colim}_nW_n\right) & \\ & \cong & \pi_m\left(\Omega \textbf{hocolim}_nZ_n\right). & \end{array} $$ Estos isomorphisms son exactamente el mapa de $Z_n$. Por lo tanto, $T_1$ es un débil equivalencia.

5voto

Brian Rushton Puntos 10407

Para los naturales de mapa, cada punto en la izquierda se encuentra en algunas loopspace cruz de un intervalo, por lo que es representado por un mapa desde el círculo en una de las $Z_i$ junto con un número de $t$ entre 0 y 1; el mapa del círculo induce un mapa desde el círculo del telescopio (telescopio contiene muchas copias de $Z_i$, y utilizamos el indexados por $t$); este mapa desde el círculo da un punto en el loopspace.

Ahora bien, esto podría no ser bien definidos debido a que algunos puntos están en dos loopspaces, la inducción de dos de los mapas en dos diferentes $Z_i$, pero estos dos mapas a ser el mismo en el telescopio (esto siempre ocurre cuando $t=0$ en un loopspace y 1 en otro; pero nuestro mapa envía esas cosas en el mismo lugar.).

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