Алгебра Стинрода - Steenrod algebra
В алгебраическая топология, а Алгебра Стинрода был определен Анри Картан (1955 ) быть алгеброй стабильных когомологические операции для мода когомологии.
Для данного простое число , алгебра Стинрода оценивается Алгебра Хопфа над полем порядка , состоящий из всех стабильных когомологические операции для мода когомология. Он создается Квадраты Стинрода представлен Норман Стинрод (1947 ) за , и Стинрод уменьшил силы введено в Стинрод (1953) и Гомоморфизм Бокштейна за .
Термин «алгебра Стинрода» также иногда используется для обозначения алгебры когомологических операций обобщенная теория когомологий.
Когомологические операции
Операция когомологий - это естественная трансформация между функторами когомологий. Например, если мы возьмем когомологии с коэффициентами в звенеть, то чашка продукта операция возведения в квадрат дает семейство операций когомологий:
Операции когомологий не обязательно должны быть гомоморфизмами градуированных колец; см. формулу Картана ниже.
Эти операции не связаны с приостановка - то есть они нестабильны. (Это потому, что если это приостановка пространства , чашечное произведение на когомологиях тривиально.) Стинрод построил стабильные операции
для всех больше нуля. Обозначение и их название, квадраты Стинрода, происходит от того факта, что ограничено классами степени квадрат чашки. Аналогичные операции производятся для нечетных первичных коэффициентов, обычно обозначаемых и назвал сокращенный -я силовая операция:
В порождать связную градуированную алгебру над , где умножение задается композицией операций. Это алгебра Стинрода по модулю 2. В случае , мод Алгебра Стинрода порождается и Операция Бокштейна связаны с короткая точная последовательность
В случае , элемент Бокштейна и сокращенный -я степень является .
Аксиоматическая характеристика
Норман Стинрод и Дэвид Б. А. Эпштейн (1962 ) показал, что квадраты Стинрода характеризуются следующими 5 аксиомами:
- Естественность: является аддитивным гомоморфизмом и функториален относительно любого так .
- - тождественный гомоморфизм.
- за .
- Если тогда
- Формула Картана:
Кроме того, квадраты Стинрода обладают следующими свойствами:
- гомоморфизм Бокштейна точной последовательности
- коммутирует со связующим морфизмом длинной точной последовательности в когомологиях. В частности, он отменяет приостановку
- Они удовлетворяют соотношениям Адема, описанным ниже
Аналогичным образом следующие аксиомы характеризуют приведенную -ые степени для .
- Естественность: является аддитивным гомоморфизмом и естественным.
- - тождественный гомоморфизм.
- это чашка -я степень по классам ученых степеней .
- Если тогда
- Формула Картана:
Как и прежде, сокращенный п-ые степени также удовлетворяют соотношениям Адема и коммутируют с надстройками и граничными операторами.
Ádem отношения
Отношения Адема для были предположены Вэнь-цюнь Ву (1952 ) и установлен Хосе Адем (1952 ). Они даны
для всех такой, что . (Биномиальные коэффициенты следует интерпретировать по модулю 2.) Соотношения Адема позволяют записать произвольную композицию квадратов Стинрода в виде суммы базисных элементов Серра – Картана.
Для нечетных отношения Ádem
за а<pb и
за .
Тождества Буллетта-Макдональда
Шон Р. Буллетт и Ян Дж. Макдональд (1982 ) переформулировал отношения Адема в виде следующих тождеств.
За положить
то отношения Адема эквивалентны
За положить
то отношения Адема эквивалентны утверждению, что
симметричен по и . Здесь это операция Бокштейна и .
Расчеты
Бесконечное реальное проективное пространство
Операции Стинрода для реального проективного пространства можно легко вычислить, используя формальные свойства квадратов Стинрода. Напомним, что
куда Для операций на мы знаем это
Использование операции
отметим, что из соотношения Картана следует, что
является морфизмом колец. Следовательно
Поскольку есть только одна степень составляющая предыдущей суммы, имеем
Строительство
Предположим, что есть ли степень подгруппа симметрической группы на точки, класс когомологий в , абелева группа действовала , и класс когомологий в . Стинрод (1953) показал, как построить пониженную мощность в , следующее.
- Принимая внешний продукт с собой раз дает эквивариантный коцикл на с коэффициентами в .
- выбирать быть сжимаемое пространство на котором действует свободно и эквивариантное отображение из к Отступление по этому отображению дает эквивариантный коцикл на и, следовательно, коцикл с коэффициентами в .
- Принимая наклонный продукт с в дает коцикл с коэффициентами в .
Квадраты Стинрода и приведенные степени являются частными случаями этой конструкции, когда циклическая группа простого порядка действуя как циклическая перестановка элементы, а группы и цикличны по порядку , так что также является циклическим порядка .
Структура алгебры Стинрода
Жан-Пьер Серр (1953 ) (за ) и Анри Картан (1954, 1955 ) (за ) описал структуру алгебры Стинрода стабильного мода операции когомологий, показывая, что он порождается гомоморфизмом Бокштейна вместе с приведенными степенями Стинрода, и отношения Адема порождают идеал отношений между этими образующими. В частности, они нашли явную основу для алгебры Стинрода. Этот базис опирается на определенное понятие допустимости целочисленных последовательностей. Мы говорим последовательность
допустимо, если для каждого у нас есть это . Тогда элементы
куда является допустимой последовательностью, образуют базис (базис Серра – Картана) алгебры Стинрода mod 2. Аналогичное основание и для дела состоящий из элементов
такой, что
Структура алгебры Хопфа и базис Милнора
Алгебра Стинрода более структурирована, чем градуированная -алгебра. Это также Алгебра Хопфа, так что, в частности, имеется диагональ или коумножение карта
индуцированное формулой Картана для действия алгебры Стинрода на чашечное произведение. Его легче описать, чем отображение произведения, и оно задается формулой
Из этих формул следует, что алгебра Стинрода является ко-коммутативный.
Линейный двойственный к делает (оценивается) линейный дуальный из А в алгебру. Джон Милнор (1958 ) доказано, для , который это полиномиальная алгебра, с одним генератором степени , для каждого k, и для двойственная алгебра Стинрода - тензорное произведение алгебры многочленов от образующих степени и внешняя алгебра в образующих τk степени . Мономиальный базис для затем дает другой выбор основы для А, называемый базисом Милнора. С двойственной алгебре Стинрода часто удобнее работать, потому что умножение (супер) коммутативно. Коумножение для является двойником продукта на А; это дается
- где ξ0= 1 и
- если п>2
Единственный примитивные элементы из А* за п= 2 являются , и они двойственны (единственные неразложимые А).
Отношение к формальным группам
Двойственные алгебры Стинрода являются суперкоммутативными алгебрами Хопфа, поэтому их спектры представляют собой схемы супергрупп алгебр. Эти групповые схемы тесно связаны с автоморфизмами одномерных аддитивных формальных групп. Например, если п= 2, то двойственная алгебра Стинрода является групповой схемой автоморфизмов одномерной аддитивной формальной групповой схемы Икс+у это идентичность первого порядка. Эти автоморфизмы имеют вид
Алгебраическая конструкция
Ларри Смит (2007 ) дал следующую алгебраическую конструкцию алгебры Стинрода над конечное поле порядка q. Если V это векторное пространство над затем написать SV для симметрическая алгебра из V. Существует гомоморфизм алгебр
куда F это Эндоморфизм Фробениуса из SV. Если мы положим
или же
за тогда если V бесконечномерно элементы порождают изоморфизм алгебры к подалгебре алгебры Стинрода, порожденной приведенной п'силы для п нечетные или четные квадраты Стинрода за .
Приложения
Ранними приложениями алгебры Стинрода были вычисления Жан-Пьер Серр некоторых гомотопических групп сфер, используя совместимость трансгрессивных дифференциалов в спектральной последовательности Серра с операциями Стинрода и классификацию Рене Том гладких многообразий с точностью до кобордизмов посредством отождествления градуированного кольца классов бордизмов с гомотопическими группами комплексов Тома в стабильной области. Последний был уточнен на случай ориентированных многообразий. К. Т. К. Уолл. Известное применение операций Стинрода, включающее факторизацию через операции вторичных когомологий, связанных с соответствующими отношениями Адема, было решением Дж. Фрэнк Адамс из Инвариант Хопфа проблема. Одним из довольно элементарных приложений алгебры Стинрода mod 2 является следующая теорема.
Теорема. Если есть карта из Инвариант Хопфа, тогда п это степень двойки.
Доказательство использует тот факт, что каждый разложим на k что не является степенью двойки; то есть такой элемент представляет собой произведение квадратов строго меньшей степени.
Связь со спектральной последовательностью Адамса и гомотопическими группами сфер
Когомологиями алгебры Стинрода является срок для (п-местный ) Спектральная последовательность Адамса, чьей опорой является п-компонента стабильных гомотопических групп сфер. В частности, член этой спектральной последовательности может быть идентифицирован как
Это то, что подразумевается под афоризмом «когомологии алгебры Стинрода есть приближение к стабильным гомотопическим группам сфер».
Смотрите также
Рекомендации
Педагогический
- Малкевич, Кэри, Алгебра Стинрода (PDF), заархивировано из оригинала на 2017-08-15CS1 maint: BOT: статус исходного URL-адреса неизвестен (связь)
Рекомендации
- Адем, Хосе (1952), "Итерация квадратов Стинрода в алгебраической топологии", Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки, 38 (8): 720–726, Bibcode:1952ПНАС ... 38..720А, Дои:10.1073 / pnas.38.8.720, ISSN 0027-8424, JSTOR 88494, МИСТЕР 0050278, ЧВК 1063640, PMID 16589167
- Bullett, Shaun R .; Макдональд, Ян Г. (1982), "Об отношениях Адема", Топология. Международный математический журнал, 21 (3): 329–332, Дои:10.1016/0040-9383(82)90015-5, ISSN 0040-9383, МИСТЕР 0649764
- Картан, Анри (1954), "Sur les groupes d'Eilenberg-Mac Lane. II", Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки, 40 (8): 704–707, Bibcode:1954ПНАС ... 40..704С, Дои:10.1073 / пнас.40.8.704, ISSN 0027-8424, JSTOR 88981, МИСТЕР 0065161, ЧВК 534145, PMID 16589542
- Картан, Анри (1955), "Sur l'itération des opérations de Steenrod", Комментарии Mathematici Helvetici, 29 (1): 40–58, Дои:10.1007 / BF02564270, ISSN 0010-2571, МИСТЕР 0068219
- Аллен Хэтчер, Алгебраическая топология. Cambridge University Press, 2002. Доступно бесплатно в Интернете по адресу домашняя страница автора.
- Малыгин, С.Н .; Постников, М. (2001) [1994], "Стинрод уменьшил мощность", Энциклопедия математики, EMS Press
- Малыгин, С.Н .; Постников, М. (2001) [1994], "Стинрод-сквер", Энциклопедия математики, EMS Press
- Мэй, Дж. Питер (1970), «Общий алгебраический подход к операциям Стинрода» (PDF), Алгебра Стинрода и ее приложения (Proc. Conf. To Celebted to Celebted to N E. Steenro's Sixtieth Birthday, Battelle Memorial Inst., Columbus, Ohio, 1970), Конспект лекций по математике, 168, Берлин, Нью-Йорк: Springer-Verlag, стр. 153–231, CiteSeerX 10.1.1.205.6640, Дои:10.1007 / BFb0058524, ISBN 978-3-540-05300-2, МИСТЕР 0281196
- Милнор, Джон Уиллард (1958), "Алгебра Стинрода и двойственная ей", Анналы математики, Вторая серия, 67 (1): 150–171, Дои:10.2307/1969932, ISSN 0003-486X, JSTOR 1969932, МИСТЕР 0099653
- Мошер, Роберт Э .; Тангора, Мартин К. (2008) [1968], Когомологические операции и приложения в теории гомотопий, Нью-Йорк: Dover Publications, ISBN 978-0-486-46664-4, МИСТЕР 0226634
- Рудяк, Юлий Б. (2001) [1994], "Алгебра Стинрода", Энциклопедия математики, EMS Press
- Серр, Жан-Пьер (1953), "Когомология по модулю 2 комплексов Эйленберга-Маклейна", Комментарии Mathematici Helvetici, 27 (1): 198–232, Дои:10.1007 / BF02564562, ISSN 0010-2571, МИСТЕР 0060234
- Смит, Ларри (2007). "Алгебраическое введение в алгебру Стинрода". В Хаббаке, Джон; Hu'ng, Nguyễn H.V .; Шварц, Лайонел (ред.). Труды школы и конференции по алгебраической топологии.. Монографии по геометрии и топологии. 11. С. 327–348. arXiv:0903.4997. Дои:10.2140 / gtm.2007.11.327. МИСТЕР 2402812.
- Стинрод, Норман Э. (1947), «Произведения коциклов и расширения отображений», Анналы математики, Вторая серия, 48 (2): 290–320, Дои:10.2307/1969172, ISSN 0003-486X, JSTOR 1969172, МИСТЕР 0022071
- Стинрод, Норман Э. (1953), "Группы гомологий симметрических групп и операции приведенной степени", Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки, 39 (3): 213–217, Bibcode:1953ПНАС ... 39..213С, Дои:10.1073 / pnas.39.3.213, ISSN 0027-8424, JSTOR 88780, МИСТЕР 0054964, ЧВК 1063756, PMID 16589250
- Стинрод, Норман Э. (1953), "Циклические приведенные степени классов когомологий", Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки, 39 (3): 217–223, Bibcode:1953ПНАС ... 39..217С, Дои:10.1073 / pnas.39.3.217, ISSN 0027-8424, JSTOR 88781, МИСТЕР 0054965, ЧВК 1063757, PMID 16589251
- Стинрод, Норман Э. (1962), Эпштейн, Дэвид Б.А. (ред.), Когомологические операции, Анналы математических исследований, 50, Princeton University Press, ISBN 978-0-691-07924-0, МИСТЕР 0145525
- У, Вэнь-цзюнь (1952), Sur les puissances de Steenrod, Коллок де Страсбург, IX, Национальная библиотека и университет Страсбурга, МИСТЕР 0051510