التماثل التقاطعي

في علم الطوبولوجيا ، وهو فرع من فروع الرياضيات ، يعتبر علم التماثل التقاطعي نظيرًا لعلم التماثل الفردي ، وهو مناسب بشكل خاص لدراسة الفضاءات الفردية ، وقد اكتشفه مارك غوريسكي وروبرت ماكفرسون في خريف عام 1974 وقاما بتطويره على مدى السنوات القليلة التالية.

استُخدمت نظرية التماثل التقاطعي لإثبات حدسيات كازدان-لوزتيغ وتطابق ريمان-هيلبرت . وهي ترتبط ارتباطًا وثيقًا بنظرية التماثل L2 .

نهج غوريسكي-ماكفرسون

تتمتع مجموعات التماثل لمتشعب مضغوط وموجه ومتصل وذو أبعاد n ، بخاصية أساسية تسمى ازدواجية بوانكاريه : يوجد اقتران مثالي .

حأنا(X،سؤال)×حن-أنا(X،سؤال)ح0(X،سؤال)سؤال.{\displaystyle H_{i}(X,\mathbb {Q} )\times H_{ni}(X,\mathbb {Q} )\to H_{0}(X,\mathbb {Q} )\cong \mathbb {Q} .}

تقليديًا - بالعودة، على سبيل المثال، إلى هنري بوانكاريه - تم فهم هذه الازدواجية من منظور نظرية التقاطع . عنصر من

حج(X){\displaystyle H_{j}(X)}

يُمثَّل بدورة ذات بُعد j . إذا كانت دورة ذات بُعد i و(ن-أنا){\displaystyle (ni)}إذا كانت الدورات ذات البعد n في وضع عام ، فإن تقاطعها يكون مجموعة منتهية من النقاط. باستخدام اتجاه X ، يمكن إسناد إشارة لكل نقطة من هذه النقاط؛ بعبارة أخرى، ينتج عن التقاطع دورة ذات بعد 0. يمكن إثبات أن فئة التماثل لهذه الدورة تعتمد فقط على فئات التماثل للدورة الأصلية i- و(ن-أنا){\displaystyle (ni)}دورات ذات أبعاد n؛ ويمكن للمرء كذلك أن يثبت أن هذا الاقتران مثالي .

عندما يكون لـ X نقاط تفرد - أي عندما يحتوي الفضاء على أماكن لا تبدوRن{\displaystyle \mathbb {R} ^{n}}تنهار هذه الأفكار. على سبيل المثال، لم يعد من الممكن فهم مفهوم "الموقع العام" للدورات. قدم غوريسكي وماكفرسون فئة من الدورات "المسموح بها" التي يكون للموقع العام فيها معنى. وقدما علاقة تكافؤ للدورات المسموح بها (حيث تكون "الحدود المسموح بها" فقط مكافئة للصفر)، وأطلقا على هذه المجموعة اسم

أناحأنا(X){\displaystyle IH_{i}(X)}

من الدورات المسموح بها ذات البعد i بتردد علاقة التكافؤ هذه "تماثل التقاطع". كما أظهروا كذلك أن تقاطع دورة ذات بعد i ودورة ذات بعد i(ن-أنا){\displaystyle (ni)}تعطي الدورة المسموح بها ذات الأبعاد دورة صفرية (عادية) يكون صنف التماثل الخاص بها محددًا جيدًا.

الطبقات

عُرِّفَ التماثل التقاطعي في الأصل على فضاءات مناسبة ذات طبقات ، مع أن المجموعات غالبًا ما تكون مستقلة عن اختيار الطبقات. توجد تعريفات عديدة للفضاءات الطبقية، ومن التعريفات الملائمة للتماثل التقاطعي الفضاء شبه المتشعب الطوبولوجي ذي البعد n . وهو فضاء ( شبه متراص ، هاوسدورف ) X يحتوي على ترشيح.

=X-1X0X1Xن=X{\displaystyle \emptyset =X_{-1}\subset X_{0}\subset X_{1}\subset \cdots \subset X_{n}=X}

لـ X بواسطة فضاءات جزئية مغلقة بحيث:

  • لكل i ولكل نقطة x منXأناXأنا-1{\displaystyle X_{i}\setminus X_{i-1}}يوجد حييوX{\displaystyle U\subset X}من x في X ، مجموعة مضغوطة(ن-أنا-1){\displaystyle (ni-1)}فضاء طبقي ذو أبعاد L ، وتماثل يحافظ على الترشيحيوRأنا×جل{\displaystyle U\cong \mathbb {R} ^{i}\times CL}. هناجل{\displaystyle CL}المخروط المفتوح على L.
  • Xن-1=Xن-2{\displaystyle X_{n-1}=X_{n-2}}.
  • XXن-1{\displaystyle X\setminus X_{n-1}}كثيف في X.

إذا كان X شبه متعدد الشعب طوبولوجي، فإن الطبقة ذات البعد i من X هي الفضاءXأناXأنا-1{\displaystyle X_{i}\setminus X_{i-1}}.

أمثلة:

  • إذا كان X عبارة عن مجمع تبسيطي ذي أبعاد n بحيث يتم احتواء كل تبسيط في تبسيط n ويتم احتواء تبسيط n −1 في اثنين من تبسيط n بالضبط ، فإن الفضاء الأساسي لـ X هو شبه مشعب طوبولوجي.
  • إذا كان X أي نوع معقد شبه إسقاطي (ربما مع نقاط تفرد) فإن الفضاء الأساسي له هو شبه متعدد الشعب طوبولوجي، مع جميع الطبقات ذات البعد الزوجي.

الانحرافات

مجموعات التماثل التقاطعيةأناصحأنا(X){\displaystyle I^{\mathbf {p} }H_{i}(X)}يعتمد على اختيار الانحرافص{\displaystyle \mathbf {p} }وهو مقياس لمدى انحراف الدورات عن التعامد. (شرح غوريسكي (2010) أصل تسمية "الانحراف") . الانحرافص{\displaystyle \mathbf {p} }هي دالة

ص:Z2Z{\displaystyle \mathbf {p} \colon \mathbb {Z} _{\geq 2}\to \mathbb {Z} }

من الأعداد الصحيحة2{\displaystyle \geq 2}إلى الأعداد الصحيحة بحيث

  • ص(2)=0{\displaystyle \mathbf {p} (2)=0}.
  • ص(ك+1)-ص(ك){0،1}{\displaystyle \mathbf {p} (k+1)-\mathbf {p} (k)\in \{0,1\}}.

يُستخدم الشرط الثاني لإظهار ثبات مجموعات التماثل التقاطعي تحت تغيير الطبقات.

الانحراف التكميليq{\displaystyle \mathbf {q} }لص{\displaystyle \mathbf {p} }هو الشخص الذي لديه

ص(ك)+q(ك)=ك-2{\displaystyle \mathbf {p} (ك)+\mathbf {q} (ك)=k-2}.

مجموعات التماثل التقاطعية ذات البعد التكميلي والانحراف التكميلي يتم إقرانها بشكل مزدوج.

أمثلة على الانحرافات

  • الحد الأدنى من الانحراف لديهص(ك)=0{\displaystyle p(k)=0}مكملها هو أقصى درجات الانحراف معq(ك)=ك-2{\displaystyle q(k)=k-2}.
  • يُعرَّف الانحراف المتوسط ​​(الأدنى) m بواسطةم(ك)=[(ك-2)/2]{\displaystyle m(k)=[(k-2)/2]}، الجزء الصحيح من(ك-2)/2{\displaystyle (k-2)/2}ومكملها هو الانحراف المتوسط ​​الأعلى، بقيم [(ك-1)/2]{\displaystyle [(k-1)/2]}إذا لم يُحدد الانحراف، فعادةً ما يُقصد به الانحراف الأوسط الأدنى. إذا أمكن تقسيم فضاء ما إلى طبقات ذات أبعاد زوجية (على سبيل المثال، أي نوع معقد)، فإن مجموعات التماثل التقاطعية تكون مستقلة عن قيم الانحراف على الأعداد الفردية، وبالتالي فإن الانحرافين الأوسطين الأعلى والأدنى متكافئان.

تماثل التقاطع المفرد

لنثبت شبه مشعب طوبولوجي X ذو بُعد n مع بعض التطبق، وانحراف p .

خريطة σ من المجسم i القياسيΔأنا{\displaystyle \Delta ^{i}}يُطلق على الانتقال إلى X (معقد بسيط مفرد) اسم " مسموح به" إذا

σ-1(Xن-كXن-ك-1){\displaystyle \sigma ^{-1}\left(X_{nk}\setminus X_{nk-1}\right)}

موجود فيأنا-ك+ص(ك){\displaystyle i-k+p(k)}هيكل عظمي لـΔأنا{\displaystyle \Delta ^{i}}.

سلسلة معقدةأناص(X){\displaystyle I^{p}(X)}هو مُركّب فرعي من مُركّب السلاسل الشاذة على ويتألف من جميع السلاسل الشاذة التي تكون كل من السلسلة وحدودها عبارة عن تركيبات خطية من مُركّبات بسيطة شاذة مسموح بها. مجموعات التماثل للتقاطع الشاذ (مع انحراف p )

أناصحأنا(X){\displaystyle I^{p}H_{i}(X)}

هي مجموعات التماثل لهذا المركب.

إذا كان X لديه تثليث متوافق مع الطبقات، فيمكن تعريف مجموعات التماثل التقاطعي البسيط بطريقة مماثلة، وهي متماثلة بشكل طبيعي مع مجموعات التماثل التقاطعي المفردة.

مجموعات التماثل التقاطعي مستقلة عن اختيار تصنيف X.

إذا كان X متعدد الشعب الطوبولوجي ، فإن مجموعات التماثل التقاطعي (لأي انحراف) هي نفسها مجموعات التماثل المعتادة.

قرارات صغيرة

حلٌّ للحالات الشاذة

و:XY{\displaystyle f:X\to Y}

يُطلق على مجموعة متنوعة معقدة Y اسم " حل صغير" إذا كان، لكل r > 0، فضاء نقاط Y حيث يكون بُعد الليف r ذا بُعد مشترك أكبر من 2r . وبعبارة أخرى، هذا يعني أن معظم الألياف صغيرة. في هذه الحالة، يُنشئ التشاكل تماثلًا من تماثل (التقاطع) لـ X إلى تماثل التقاطع لـ Y (مع الانحراف الأوسط).

هناك مجموعة متنوعة ذات دقتين صغيرتين مختلفتين لهما هياكل حلقية مختلفة على علم التماثل الخاص بهما، مما يدل على أنه لا يوجد بشكل عام هيكل حلقي طبيعي على علم التماثل (التقاطعي).

نظرية الحزم

تنص صيغة ديلين لعلم التماثل التقاطعي على ما يلي:

أناصحن-أنا(X)=أناصحأنا(X)=حجأنا(أناجص(X)){\displaystyle I^{p}H_{ni}(X)=I^{p}H^{i}(X)=H_{c}^{i}(IC_{p}(X))}

أينأناجص(X){\displaystyle IC_{p}(X)}هو مُركّب التقاطع، وهو مُركّب مُعيّن من الحزم القابلة للإنشاء على X (يُعتبر عنصرًا من الفئة المُشتقة ، لذا فإن علم التماثل على اليمين يعني علم التماثل الفائق للمُركّب). المُركّبأناجص(X){\displaystyle IC_{p}(X)}يتم الحصول عليها بالبدء بالحزمة الثابتة على المجموعة المفتوحةXXن-2{\displaystyle X\setminus X_{n-2}}وتوسيعها بشكل متكرر إلى مجموعات مفتوحة أكبرXXن-ك{\displaystyle X\setminus X_{nk}}ثم يتم اقتطاعها في الفئة المشتقة؛ وبشكل أدق، يتم إعطاؤها بواسطة صيغة ديلين

أناجص(X)=τص(ن)-نRأنان*τص(ن-1)-نRأنان-1*τص(2)-نRأنا2*جXXن-2{\displaystyle IC_{p}(X)=\tau _{\leq p(n)-n}\mathbf {R} i_{n*}\tau _{\leq p(n-1)-n}\mathbf {R} i_{n-1*}\cdots \tau _{\leq p(2)-n}\mathbf {R} i_{2*}\mathbb {C} _ {X\setminus X_ {n-2}}}

أينτص{\displaystyle \tau _{\leq p}}هو دالة اقتطاع في الفئة المشتقة،أناك{\displaystyle i_{k}}هل يشمل ذلك تضمينXXن-ك{\displaystyle X\setminus X_{nk}} داخلXXن-ك-1{\displaystyle X\setminus X_{nk-1}}، وجXXن-2{\displaystyle \mathbb {C} _{X\setminus X_{n-2}}}الحزمة الثابتة علىXXن-2{\displaystyle X\setminus X_{n-2}}[ 1 ]

عن طريق استبدال الحزمة الثابتة علىXXن-2{\displaystyle X\setminus X_{n-2}}باستخدام نظام محلي، يمكن للمرء استخدام صيغة ديلين لتعريف علم التماثل التقاطعي بمعاملات في نظام محلي.

أمثلة

بفرض منحنى إهليلجي أملسXجP2{\displaystyle X\subset \mathbb {CP} ^{2}}مُعرَّف بواسطة متعددة حدود متجانسة من الدرجة الثالثةو{\displaystyle f}، [ 2 ] مثلx3+y3+z3{\displaystyle x^{3}+y^{3}+z^{3}}المخروط الأفينيV(و)ج3{\displaystyle \mathbb {V} (f)\subset \mathbb {C} ^{3}}توجد نقطة تفرد معزولة عند الأصل لأنو(0)=0{\displaystyle f(0)=0}وجميع المشتقات الجزئيةأناو(0)=0{\displaystyle \partial _{i}f(0)=0}يختفي. وذلك لأنه متجانس من حيث الدرجة3{\displaystyle 3}والمشتقات متجانسة من الدرجة الثانية.يو=V(و)-{0}{\displaystyle U=\mathbb {V} (f)-\{0\}}وأنا:يوX{\displaystyle i:U\hookrightarrow X}خريطة التضمين ، مجمع التقاطعأناجV(و){\displaystyle IC_{\mathbb {V} (f)}}يُعطى على النحو التاليτ1Rأنا*سؤاليو{\displaystyle \tau _{\leq 1}\mathbf {R} i_{*}\mathbb {Q} _{U}} يمكن حساب ذلك بشكل صريح من خلال النظر إلى جذور علم التماثل.صV(و){\displaystyle p\in \mathbb {V} (f)}أينص0{\displaystyle p\neq 0}الدالة المشتقة هي دالة التطابق على نقطة ملساء، وبالتالي فإن علم التماثل الوحيد الممكن يتركز في الدرجة0{\displaystyle 0}. لص=0{\displaystyle p=0}علم التماثل أكثر إثارة للاهتمام لأن Rكأنا*سؤاليو|ص=0=كويدVيوحك(V؛سؤال){\displaystyle \mathbf {R} ^{k}i_{*}\mathbb {Q} _{U}|_{p=0}=\mathop {\underset {V\subset U}{\text{colim}}} H^{k}(V;\mathbb {Q} )} لV{\displaystyle V}حيث إغلاقأنا(V){\displaystyle i(V)}يحتوي على الأصلص=0{\displaystyle p=0}بما أن أي شيء من هذا القبيلV{\displaystyle V}يمكن تحسينها من خلال النظر في تقاطع قرص مفتوح فيج3{\displaystyle \mathbb {C} ^{3}}معيو{\displaystyle U}يمكننا ببساطة حساب علم التماثلحك(يو؛سؤال){\displaystyle H^{k}(U;\mathbb {Q} )}ويمكن القيام بذلك عن طريق المراقبةيو{\displaystyle U}هوج*{\displaystyle \mathbb {C} ^{*}}حزمة فوق المنحنى الإهليلجيX{\displaystyle X}، وحزمة المستوى الفائق ، ومتتالية وانغ تعطي مجموعات التماثلح0(يو؛سؤال)ح0(X؛سؤال)=سؤالح1(يو؛سؤال)ح1(X؛سؤال)=سؤال2ح2(يو؛سؤال)ح1(X؛سؤال)=سؤال2ح3(يو؛سؤال)ح2(X؛سؤال)=سؤال{\displaystyle {\begin{aligned}H^{0}(U;\mathbb {Q} )&\cong H^{0}(X;\mathbb {Q} )=\mathbb {Q} \\H^{1}(U;\mathbb {Q} )&\cong H^{1}(X;\mathbb {Q} )=\mathbb {Q} ^{\oplus 2}\\H^{2}(U;\mathbb {Q} )&\cong H^{1}(X;\mathbb {Q} )=\mathbb {Q} ^{\oplus 2}\\H^{3}(U;\mathbb {Q} )&\cong H^{2}(X;\mathbb {Q} )=\mathbb {Q} \\\end{aligned}}}وبالتالي فإن حزم التماثل عند الساقص=0{\displaystyle p=0}نكونح2(Rأنا*سؤاليو|ص=0)=سؤالص=0ح1(Rأنا*سؤاليو|ص=0)=سؤالص=02ح0(Rأنا*سؤاليو|ص=0)=سؤالص=0{\displaystyle {\begin{matrix}{\mathcal {H}}^{2}\left(\mathbf {R} i_{*}\mathbb {Q} _{U}|_{p=0}\right)&=&\mathbb {Q} _{p=0}\\{\mathcal {H}}^{1}\left(\mathbf {R} i_{*}\mathbb {Q} _{U}|_{p=0}\right)&=&\mathbb {Q} _{p=0}^{\oplus 2}\\{\mathcal {H}}^{0}\left(\mathbf {R} i_{*}\mathbb {Q} _{U}|_{p=0}\right)&=&\mathbb {Q} _{p=0}\end{matrix}}} يؤدي اقتطاع هذا إلى حزم التماثل غير التافهةح0،ح1{\displaystyle {\mathcal {H}}^{0},{\mathcal {H}}^{1}}ومن هنا جاء مصطلح مجمع التقاطعأناجV(و){\displaystyle IC_{\mathbb {V} (f)}}تحتوي على حزم متماثلة ح0(أناجV(و))=سؤالV(و)ح1(أناجV(و))=سؤالص=02حأنا(أناجV(و))=0ل أنا0،1{\displaystyle {\begin{matrix}{\mathcal {H}}^{0}(IC_{\mathbb {V} (f)})&=&\mathbb {Q} _{\mathbb {V} (f)}\\{\mathcal {H}}^{1}(IC_{\mathbb {V} (f)})&=&\mathbb {Q} _{p=0}^{\oplus 2}\\{\mathcal {H}}^{i}(IC_{\mathbb {V} (f)})&=&0&{\text{for }}i\neq 0,1\end{matrix}}}

خصائص المركب IC( X )

تتمتع الدالة المركبة IC p ( X ) بالخصائص التالية

  • على مكمل مجموعة مغلقة ذات بُعد مشترك 2، لدينا
حأنا(جx*أناجص){\displaystyle H^{i}(j_{x}^{*}IC_{p})}تكون القيمة صفرًا عندما يكون i + m 0، وعندما يكون i = − تشكل المجموعات النظام المحلي الثابت C
  • حأنا(جx*أناجص){\displaystyle H^{i}(j_{x}^{*}IC_{p})}يساوي صفرًا عندما يكون i  + m < 0   
  • إذا كانت i  >  0 فإنح-أنا(جx*أناجص){\displaystyle H^{-i}(j_{x}^{*}IC_{p})}يساوي صفرًا باستثناء مجموعة ذات بُعد مشترك لا يقل عن a لأصغر قيمة لـ a حيث p ( a )  mi   
  • إذا كانت i > 0 فإنح-أنا(جx!أناجص){\displaystyle H^{-i}(j_{x}^{!}IC_{p})}يساوي صفرًا باستثناء مجموعة ذات بُعد مشترك لا يقل عن a لأصغر قيمة لـ a مع q ( a )   ( i )

كالعادة، يُمثل q الانحراف المُكمِّل لـ p . علاوة على ذلك، يتميز المُركَّب بهذه الشروط بشكلٍ فريد، وصولاً إلى التماثل في الفئة المُشتقة. لا تعتمد هذه الشروط على اختيار التقسيم الطبقي، مما يُشير إلى أن علم التماثل التقاطعي لا يعتمد على اختيار التقسيم الطبقي أيضاً.

تأخذ ثنائية فيرديير IC p إلى IC q مزاحة بمقدار n  =  dim( X ) في الفئة المشتقة.

انظر أيضاً

مراجع

  1. تحذير: هناك أكثر من اصطلاح واحد لكيفية دخول الانحراف في بناء ديلين: الأرقامص(ك)-ن{\displaystyle p(k)-n}تُكتب أحيانًا على النحو التالي:ص(ك){\displaystyle p(k)}.
  2. ^ نظرية هودج . E. كاتاني، فؤاد الزين، فيليب غريفيث، دونج ترانج لي، محررون. برينستون. 21 يوليو 2014. ردمك 978-0-691-16134-1. OCLC 861677360 . {{cite book}}: صيانة CS1: موقع الناشر مفقود ( رابط ) صيانة CS1: آخرون ( رابط ) ، الصفحات 281-282