MathLabs
Định lýĐã chứng minh

Ánh xạ biên bình phương bằng không

Phát biểu

Với ánh xạ biên đơn hình, ∂n∘∂n+1=0\partial_n \circ \partial_{n+1} = 0 với mọi nn.

Vì sao đúng?

Đẳng thức duy nhất này khiến đồng điều được định nghĩa tốt: nó bảo đảm im⁡∂n+1⊆ker⁡∂n\operatorname{im} \partial_{n+1} \subseteq \ker \partial_n, nên thương trong định nghĩa Hn(X)H_n(X) thực sự có nghĩa như một nhóm.

Phác thảo chứng minh

Chỉ cần kiểm tra khẳng định trên một đơn hình chiều nn đơn lẻ σ=[v0,…,vn]\sigma = [v_0, \dots, v_n] rồi mở rộng theo tính tuyến tính. Theo định nghĩa, ∂nσ=∑i=0n(−1)i[v0,…,vi^,…,vn]\partial_n \sigma = \sum_{i=0}^n (-1)^i [v_0, \dots, \hat{v_i}, \dots, v_n], trong đó vi^\hat{v_i} nghĩa là viv_i bị xóa.

Áp dụng ∂n−1\partial_{n-1} lên từng số hạng và xóa thêm đỉnh thứ hai vjv_j (với j≠ij \ne i) khỏi [v0,…,vi^,…,vn][v_0, \dots, \hat{v_i}, \dots, v_n] cho ra mặt [v0,…,vj^,…,vi^,…,vn][v_0, \dots, \hat{v_j}, \dots, \hat{v_i}, \dots, v_n] thiếu đúng hai đỉnh vi,vjv_i, v_j. Theo dõi kỹ dấu: khi j<ij < i, đỉnh bị xóa ở vị trí jj trước (dấu (−1)j(-1)^j) bên trong số hạng đã mang dấu (−1)i(-1)^i, cho dấu tổng (−1)i+j(-1)^{i+j}; khi j>ij > i, xóa vjv_j khỏi đơn hình (n−1)(n-1)-chiều [v0,…,vi^,…,vn][v_0,\dots,\hat{v_i},\dots,v_n] loại bỏ đỉnh nay đang ở vị trí j−1j-1 (vì viv_i đã bị xóa trước), cho dấu (−1)i(−1)j−1=−(−1)i+j(-1)^i (-1)^{j-1} = -(-1)^{i+j}.

Vậy ∂n−1∂nσ=∑j<i(−1)i+j[…,vj^,…,vi^,… ]+∑j>i(−(−1)i+j)[…,vi^,…,vj^,… ]\partial_{n-1}\partial_n \sigma = \sum_{j<i} (-1)^{i+j} [\dots,\hat{v_j},\dots,\hat{v_i},\dots] + \sum_{j>i} \left(-(-1)^{i+j}\right) [\dots,\hat{v_i},\dots,\hat{v_j},\dots]. Mỗi mặt thiếu đúng hai đỉnh {vi,vj}\{v_i, v_j\} với i<ji < j xuất hiện đúng hai lần trong tổng kép này: một lần từ xóa viv_i rồi vjv_j (góp −(−1)i+j-(-1)^{i+j}) và một lần từ xóa vjv_j rồi viv_i (góp +(−1)i+j+(-1)^{i+j}), và hai đóng góp này đối nhau chính xác.

Mọi số hạng triệt tiêu theo cặp, nên ∂n−1∂nσ=0\partial_{n-1}\partial_n \sigma = 0 với mọi đơn hình σ\sigma, do đó ∂n∘∂n+1=0\partial_n \circ \partial_{n+1} = 0 trên toàn bộ CnC_n theo tính tuyến tính.

Chủ đề chứa định lý này

Chứng minh từng bước

Chưa có chứng minh từng bước cho định lý này.

Tài liệu tham khảo

  1. Allen Hatcher (2002). Algebraic Topology
  2. James R. Munkres (1984). Elements of Algebraic Topology
  3. Gunnar Carlsson (2009). Topology and data