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Prueba directa de que la cuña de producto conserva integral cohomology clases?

Deje $H^k(M,\mathbb R)$ ser el De Rham cohomology de un colector $M$.

Hay un canónica mapa de $H^k(M;\mathbb Z) \to H^k(M;\mathbb R)$ a partir de la integral cohomology a la cohomology con coeficientes en $\mathbb R$, que es isomorfo a la De Rham cohomology. Como la pregunta anterior , ya han revelado las imágenes de este mapa son precisamente las clases de diferencial $k$formas de $[\omega]$ de que el rendimiento de los números enteros cuando se integra a través de una $k$ciclo $\sigma$,

$$ \int_{\sigma} \omega \in \mathbb{Z} \quad\text{ whenever } d\sigma = 0$$

Llamemos a la "integral de las formas".

Motivados por la copa del producto en cohomology, mi pregunta/petición es la siguiente:

Dar una prueba directa de que la cuña de producto $[\omega\wedge\eta]\in H^{k+l}(M,\mathbb R)$ de dos integrales formas $\omega\in \Omega^k(M)$ $\eta\in \Omega^l(M)$ es de nuevo una forma integral.

Esto debe ser así porque la copa del producto se asigna a la cuña del producto, pero el punto de este ejercicio es probar esta afirmación directamente, sin la construcción de la singular cohomology $H^k(M,\mathbb Z)$ o de homología de la primera.

Tal vez yo también tiene que asegurarse de que la condición de ser una forma integral, es algo que puede ser "marcada" con eficacia sin homología singular; esto podría estar sujeta a una nueva pregunta.

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Scott Wade Puntos 271

Mi cohomology es un poco oxidado, así que lo siento por los errores o por estar incompletos. También puede ser que mi sugerencia es demasiado cerca de la singular cohomology solución que usted desea evitar, aunque voy a estar usando Cech cohomology lugar.

Primero vamos a hacer una cubierta $\mathcal{U}=(U_j)_{j\in I}$ $M$ donde todos los $U_j$, así como el $U_J=\cap_{j\in J} U_j$$J\subset I$, son contráctiles (o vacío). La idea básica es utilizar el doble de complejo $$ \begin{array}{ccccccccc} &&0&\rightarrow&C^0(\mathbb{R})&\rightarrow&C^1(\mathbb{R}) &\rightarrow&\cdots\\ &&\downarrow&&\downarrow&&\downarrow&&\downarrow\\ 0&\rightarrow&\Omega^0&\rightarrow&C^0(\Omega^0)&\rightarrow&C^1(\Omega^0) &\rightarrow&\cdots\\ &&\downarrow&&\downarrow&&\downarrow&&\downarrow\\ 0&\rightarrow&\Omega^1&\rightarrow&C^0(\Omega^1)&\rightarrow&C^1(\Omega^1) &\rightarrow&\cdots\\ &&\downarrow&&\downarrow&&\downarrow&&\downarrow\\ \end{array} $$ donde $C^q(\Omega^p)=C^q(\mathcal{U},\Omega^p)$ se compone de $(\omega_J)_{J\in I_p}$ donde $I_p$ es el conjunto de tamaño $p+1$ subconjuntos de a$I$$\omega_J\in\Omega^p(U_J)$: es decir, el programa de instalación para la definición de la Cech cohomology. Luego tenemos los mapas de $\delta:C^q(\Omega^p)\rightarrow C^{q+1}(\Omega^p)$, y $d:C^q(\Omega^p)\rightarrow C^q(\Omega^q)$.

Para mayor comodidad, yo voy a pretender $C^q(\Omega^{-1})=C^q(\mathbb{R})$ $C^{-1}(\Omega^p)=\Omega^p$ (es decir, global $p$-forma que habría denotado $\Gamma(\Omega^p)$, en lugar de sólo $\Omega^p$).

Tenga en cuenta que $H^p(C^q(\Omega^\bullet))=0$ $p\ge 0$ desde formas cerradas son exactas en todos los contráctiles conjuntos de $U_J$.

La prueba de que $H^k(M)=H^k(\Omega^\bullet)$ es igual a $H^k(M;\mathbb{R})=H^k(C^k(\mathbb{R}))$ se realiza por el diagrama de perseguirla. Empezar con $\omega\in\Omega^k$$d\omega=0$. Esto se asigna a $(\omega^{(0)}_J)_{J\in I_0}\in C^0(\Omega^k)$ por restricción de $\omega$ a cada uno $U_J$, $J\in I_0$. Desde $d\omega^{(0)}_J=0$, $\omega^{(0)}_J=d\upsilon^{(0)}_J$ algunos $\upsilon^{(0)}_J\in\Omega^{k-1}(U_J)$. Esta $(\upsilon^{(0)}_J)$ a continuación, se asigna a $\omega^{(1)}\in C^1(\omega^{k-1})$. Y así vamos, en la hilera que se mueve arriba y a la derecha, hasta llegar a un elemento de $C^k(\mathbb{R})$.

Similar diagrama persiguiendo se usa para mostrar que esta asignación es uno-a-uno el módulo de imágenes $d\Omega^{k-1}$$\delta C^{k-1}(\mathbb{R})$. (Suponiendo que no he mezclado las cosas aquí).

Un $k$forma $\omega$ es integral en $H^k(M)\equiv H^k(M;\mathbb{R})$ si puede ser asignada por el procedimiento anterior para un elemento en $C^k(\mathbb{Z})$.

Así que, aquí está el truco. Deje $\omega$ $\nu$ cerrarse $p$ - $q$- formas resp. correspondiente a la integral cohomology clases. A continuación, podemos replicar todo el diagrama persiguiendo para $\omega$, pero se aplica a $\omega\wedge\nu$ donde a través de cada paso dejamos $\nu$ sin cambios, finalmente, la asignación de $\omega$ a un elemento de $\omega^{(-1)}\in C^p(\mathbb{Z})$. Esto debe resultar en un elemento de $C^p(\Omega^q)$ donde $nu$ restringido a $U_J$ conjuntos se multiplican por los valores enteros de a $\omega^{(q)}_J$.

Después, continuamos haciendo lo mismo con $\nu$: el $\omega^{(p)}=(\omega^{(p)}_J)_{J\in I_p}$ parte ahora consiste en constantes por el cual las formas se multiplican.

Como he advertido, mi cohomoloogy es un poco oxidados, así que muy probablemente han perdido una serie de problemas técnicos. Sin embargo, creo que este enfoque básico que debe trabajar. Y debe ser un buen ejercicio en el diagrama de perseguirla.

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