Skip to content

上同调

Cohomology

对链复形取到系数群的同态形成上链复形,再取上同调得到反变不变量。

条目类型
定义

形式陈述

G 为阿贝尔群。奇异上链群定义为

Cn(X;G)=Hom(Cn(X),G).

余边界算子 δ:CnCn+1

(δφ)(c)=φ(c)

定义,因 2=0 而满足 δ2=0。因此 (C,δ) 是方向与链复形对偶的上链复形。第 n 个上同调群为

Hn(X;G)=kerδn/imδn1.

连续映射 f:XY 通过预合成诱导反向同态

f:Hn(Y;G)Hn(X;G),

所以上同调是反变函子。若系数为交换环 R,上同调还可携带杯积形成分次环。

直觉

上链给每条链分配系数,余边界算子检查这种测量是否能由低一维势函数产生。余循环是对边界不敏感的测量,余边界则是可由前一维数据解释的平凡测量;商掉后留下空间的全局障碍。反变性来自预复合:空间映射把链向前送,测量只能沿相反方向拉回。

例子与边界

对道路连通非空空间,H0(X;G)G;一般 H0 对每个道路分支给一个独立值。圆周满足 H0(S1;Z)H1(S1;Z)Z。虽然在域系数和有限型条件下上同调常像同调的线性对偶,但整数系数时普遍存在 Ext 项,不能简单写成 HnHom(Hn,G)。系数群改变会改变上同调,且上链是全部群同态,不只来自可微形式。

对映射 f:S1S1f(z)=zm,上同调的反变性给出

f:H1(S1;Z)H1(S1;Z),f(u)=mu.

也就是说,目标圆上的“绕行测量”拉回后会在定义域记录 m 倍绕行。常值映射在正次数上同调上诱导零映射;映射方向与诱导同态方向相反,不能和同调的协变性混淆。

推论与应用

奇异链复形取 Hom 后方向反转,形成上同调的代数来源;杯积把各维群组织成分次环,比单纯群更精细。同伦等价保持上同调,微分形式的 de Rham 上同调则把光滑积分与拓扑不变量连接起来。特征类、障碍理论和对偶性利用的正是可乘、反变的结构;代数几何中的层上同调又把同一套局部到整体语言推广到函数与截面。

参考资料
  • Allen Hatcher, Algebraic Topology, Cambridge University Press, 2002,Ch. 3, singular cohomology and universal coefficients。
  • Glen E. Bredon, Topology and Geometry, Springer, 1993,Ch. VI, cochains and cohomology。
关系图谱13 个相邻概念 · 2 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
类型化关系