Skip to content

链复形的同伦范畴

Homotopy category of chain complexes · K(A)

保留链复形并把链映射按链同伦取等价类所得的范畴。

条目类型
定义

形式陈述

A 为加性范畴。链复形的同伦范畴记作 K(A):其对象与链复形范畴 Ch(A) 相同,而态射集定义为

HomK(A)(C,D)=HomCh(A)(C,D)/,

即链映射按链同伦取等价类。链映射 f 的类记作 [f]

复合由代表元给出:

[g][f]=[gf].

它良定义,因为链同伦与前、后复合相容;若 ffgg,则 gfgf。恒等态射是 [1C]。逐次相加也与同伦相容,所以 HomK(A)(C,D) 仍是 Abel 群,K(A) 是加性范畴。

链映射 f:CDK(A) 中为同构,当且仅当存在 g:DC 使

[g][f]=[1C],[f][g]=[1D],

也就是 f 是链同伦等价。这里取商的是“态射之间的同伦”,不是把同伦等价的对象直接合并成同一个对象;同伦等价对象只是在新范畴中同构。

直觉

Ch(A) 记住链级别的全部选择,而 K(A) 把只差一个 dh+hd 的映射视为同一箭头。这样做恰好丢弃同调看不见的映射差异,又保留足够多的链级信息来讨论锥、移位和分解比较。

取同伦类不是“只看同调群”。两个链映射若同伦,必诱导相同同调映射;反过来,诱导同一同调映射的链映射未必同伦。K(A) 位于原始链复形范畴与只剩同调数据之间,仍能辨认某些同调无法检测的扩张信息。

例子与边界

E:0Z1Z0.

上一条目的收缩同伦给出 1E0,所以在 K(Ab)

[1E]=[0].

任何对象若恒等态射等于零态射,就是零对象;因此可缩复形 E 在同伦范畴中同构于零复形。具体地,E00E 的复合在零对象一侧严格为恒等,在 E 一侧则只需同伦于恒等。

再看由非分裂短正合列组成的无同调复形

0Z×2ZZ/20.

它的同调全为零,却不在 K(Ab) 中同构于零,因为那将等价于可缩并迫使短正合列分裂。这说明同伦范畴没有把所有拟同构都变成同构;无同调对象仍可能非零。

另一个常见误解是把 [f]=[g] 当成逐次相等。等号只存在于商后的 Hom 群中,表示某个同伦 h 见证 fg=dh+hd。若后续构造需要具体链映射,例如定义逐次核,就必须重新选择代表元,不能只拿同伦类逐次计算。

推论与应用

同调函子在链同伦下不变,所以唯一地经 K(A) 因子化:

Ch(A)K(A)HnA.

投射分解之间的比较映射在链级可能不唯一,但在同伦范畴中唯一;这把“任意选择”压缩为一个确定态射。内射分解同理。

K(A) 还是导出范畴的起点:后者进一步把拟同构形式地变成同构。两步商除解决不同问题——先除去显式链同伦,再消去所有无同调锥。把二者混同,会错误地断言每个无同调复形都可缩。

参考资料
  • Charles A. Weibel, An Introduction to Homological Algebra, Cambridge University Press, 1994,§§1.4–1.5 and Ch. 10, §10.1。
  • Joseph J. Rotman, An Introduction to Homological Algebra, 2nd ed., Springer, 2009,Ch. 6, §§6.2–6.3。
  • Sergei I. Gelfand and Yuri I. Manin, Methods of Homological Algebra, 2nd ed., Springer, 2003,Ch. III, §1。
关系图谱4 个相邻概念 · 1 类关系

拖动节点调整位置。

显示关系

显示:依赖

  1. 前置三跳
  2. 前置二跳
  3. 前置一跳
  4. 当前条目
  5. 后续一跳
  6. 后续二跳
  7. 后续三跳
文字版关系按与当前条目的最短距离分组