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千葉大学 理学研究科 基盤理学専攻 数学・情報数理学コース 2016年8月実施 専門 B4

Author

祭音Myyura (co-authored with GPT 6 Astra)

Description

R3\mathbb R^3 の部分集合

A={(x,0,0):x1},B={(x,y,0):x+y1},S={(x,y,z):x+y+z=1}A=\{(x,0,0):|x|\le1\},\quad B=\{(x,y,0):|x|+|y|\le1\},\quad S=\{(x,y,z):|x|+|y|+|z|=1\}

を考え、X=AS,Y=BSX=A\cup S,Y=B\cup S とおく。

(1) X,YX,Y を図示せよ。

(2) Hq(X;Z),Hq(Y;Z)H_q(X;\mathbb Z),H_q(Y;\mathbb Z)q=0,1,2q=0,1,2)を求めよ。

(3) 包含 i:XYi:X\hookrightarrow Y が誘導する i:Hq(X;Z)Hq(Y;Z)i_*:H_q(X;\mathbb Z)\to H_q(Y;\mathbb Z) の像を求めよ。

题目描述

AA 为连接 (1,0,0)(-1,0,0)(1,0,0)(1,0,0) 的线段,BB 为平面 z=0z=0 内的实心菱形 x+y1|x|+|y|\le1SS 为八面体表面 x+y+z=1|x|+|y|+|z|=1。令 X=AS,Y=BSX=A\cup S,Y=B\cup S

(1) 画图。

(2) 求两空间的 0,1,20,1,2 次整数同调群。

(3) 求包含映射 i:XYi:X\hookrightarrow Y 在这些同调群上诱导映射的像。

Kai

(1)

SS は正八面体の表面である。XX はその内部に xx 軸上の対角線 AA を加えたもの、YY は赤道の菱形を円板 BB で埋めたものである。薄い面は八面体の表面を表す。

八面体に線分または赤道円板を加えた空間

(2)

SS2S\cong S^2AA の両端を結ぶ SS 上の単純な弧を取って一点に縮めると、XXS2S1S^2\vee S^1 とホモトピー同値になる。従って

H0(X)=Z,H1(X)=Z,H2(X)=Z.H_0(X)=\mathbb Z,\qquad H_1(X)=\mathbb Z,\qquad H_2(X)=\mathbb Z.

YY は上半分の円板 D+D_+、下半分の円板 DD_-、赤道の円板 BB の三枚を、共通の境界円周で貼り合わせた空間である。境界円周を一つの 00 セルと一つの 11 セルで表し、三枚を全て同じ境界向きになるように向き付けると、細胞鎖複体は

0Z3(a,b,c)a+b+cZ0Z0.0\longrightarrow\mathbb Z^3\xrightarrow{(a,b,c)\mapsto a+b+c}\mathbb Z\xrightarrow0\mathbb Z\longrightarrow0.

従って

H0(Y)=Z,H1(Y)=0,H2(Y)={(a,b,c)Z3:a+b+c=0}Z2.H_0(Y)=\mathbb Z,\qquad H_1(Y)=0,\qquad H_2(Y)=\{(a,b,c)\in\mathbb Z^3:a+b+c=0\}\cong\mathbb Z^2.

(3)

両空間は連結なので q=0q=0 の像は Z\mathbb Zq=1q=1 の像は標的が零なので 00

q=2q=2 では H2(X)H_2(X) は球面 SS の基本類で生成され、その像は [D+D][D_+-D_-]H2(Y)H_2(Y) の基底を

u=[D+B],v=[DB]u=[D_+-B],\qquad v=[D_--B]

と取れば i[S]=uvi_*[S]=u-v。従って

imi={Zq=0,0q=1,Z(uv)={(m,m):mZ}Z2q=2.\operatorname{im}i_*= \begin{cases} \mathbb Z&q=0,\\ 0&q=1,\\ \mathbb Z(u-v)=\{(m,-m):m\in\mathbb Z\}\subset\mathbb Z^2&q=2. \end{cases}