南开代数拓扑讲义--王向军.pdfVIP

代数几何 王向军 南开届暑期学校 年月 摘摘摘要要要: 本讲义是基于南开暑期学校代数拓扑的讲稿整理而得. 沿着代数拓扑的一条主线, 快速而简洁的给 出了代数拓扑的一个概貌. 非常适合于那些没有接触过代数拓扑而又想了解一点代数拓扑知识的读者. 本讲义前三节讲同伦论后面几节都是讲同调论, 主要涉及同伦不变性、正合序列以及切除定理, 最后还 提到了Mayer-Vietoris 序列. 主要定理的证明都是比较难的, 也不可能在短短的几节课中讲明白. 从而授 课者采取给出定理陈述、简单介绍定理证明思想、着重强调定理的运用的讲授方法. 希望本讲义笔记能 给更多的人带来学习代数拓扑的愉悦体验, 事实上在学习过程中, 我觉得很多基本的概念都是非常自然 的. 而这一理论在现代数学中的应用, 几乎是随处可见的. 主要参考书目 [1] 周建伟, 代数拓扑讲义, 北京:科学出版社, 2007, 很好的入门教材. [2] M.J. Greenberg and J.R. Harper, , Benjamin/Cummings Pub. Co., 1981, 学习奇异同调论. [3] A. Hatcher, , 清华大学出版社, 2005, 本质不容易搞清楚. [4] J.R. Munkres, , vol. 2, Addison-Wesley Reading, MA, 1984. 代数拓扑基本来说分为两个部分, 一是同伦论, 二是同调论. 主要的目的是对拓扑空间进行(同胚)分类, 现在已经完成的是2维闭曲面的分类, 关于3维及其以上的 闭流形的分类还不知道. 拓扑分类的一个基本的问题: 如何判断两个拓扑空间同胚? 代数拓扑的方法是引入函函函子子子的概念, 使得 拓扑空间的范畴⇒ 代数群、环的范畴 拓扑空间 ⇒ 群( ) 映射 : → ⇒ 同态 : ( ) → ( ) ∗Noted by Van Abel. Email: Van Abel 1 例1 • 1 与2 不同胚. (去掉一个点后的连通性) • 2 与3 不同胚. (基本群) • 与+1 不同胚. (同调群) 同伦与基本群的概念 1 定义 设 : → 是两个映射 , 如果存在 : × = × [0 1] → , 使得对任何的 ∈ , 都有 ( 0) = () 以及 ( 1) = (). 那么称 与 同同同伦伦伦. 记为 ≃ , 或者 ≃ . 称为 到 的伦伦伦移移移. 令 ( ) = (), ∈ . 是随时间 连续变化的映射. 定义 设 是两个拓扑空间, 如果存在映射 : → 以及 : → , 使 ◦ ≃ id , ◦ ≃ id , 则称 是同同同伦伦伦等等等价价价的. 它比同胚弱. 1 2 例2 • 圆 与 {pt} 是同伦等价的. • 圆盘2 与单点集{pt} 是同伦等价的. • 环形带子 与1 是同伦等价的. • 圆环去掉一点与两个圆的一点并(相切)是同伦等价的. • So(2) ≃ 1 . • So(3) ≃ 3 . 注记 基本群与同调群是同伦不变的. 定义 (道路) 拓扑空间 中一条道道道路路路是指映射 : → . 且成 (0) = 0 为起起起点点点, (1) = 1 为终终终点点点. 注记 拓扑空间 称为是道道道路