En topología algebraica , una disciplina dentro de las matemáticas , el teorema de los modelos acíclicos se puede utilizar para demostrar que dos teorías de homología son isomorfas . El teorema fue desarrollado por los topólogos Samuel Eilenberg y Saunders MacLane . [ 1 ] Descubrieron que, cuando los topólogos escribían demostraciones para establecer la equivalencia de diversas teorías de homología, existían numerosas similitudes en los procesos. Eilenberg y MacLane descubrieron entonces el teorema para generalizar este proceso.
Se puede utilizar para demostrar el teorema de Eilenberg-Zilber ; esto lleva a la idea de la categoría modelo .
Enunciado del teorema
Dejarser una categoría arbitraria yser la categoría de complejos de cadena de- módulos sobre algún anillo. Dejarsean functores covariantes tales que:
- para.
- Hayparade tal manera quetiene base en, entonceses un functor libre .
- es- y-acíclico en estos modelos, lo que significa quea pesar dey todo.
Entonces se cumplen las siguientes afirmaciones: [ 2 ] [ 3 ]
- Cada transformación naturalinduce un mapa de cadena natural.
- Sison transformaciones naturales,son mapas de cadena natural como antes ypara todos los modelos, entonces existe una homotopía de cadena natural entrey.
- En particular, el mapa de la cadenaes único salvo homotopía de cadena natural .
Generalizaciones
Complejos proyectivos y acíclicos
Lo anterior es una de las versiones más antiguas del teorema. Otra versión es la que dice que sies un complejo de proyectivos en una categoría abeliana yes un complejo acíclico en esa categoría, entonces cualquier mapase extiende a un mapa de cadena, único salvo homotopía.
Esto se reduce casi por completo al teorema anterior si se utiliza la categoría de funtores.como la categoría abeliana. Los functores libres son objetos proyectivos en esa categoría. Los morfismos en la categoría de functores son transformaciones naturales, por lo que los mapas de cadena construidos y las homotopías son todos naturales. La diferencia es que en la versión anterior,La suposición de ser acíclico es más fuerte que la de ser acíclico solo en ciertos objetos.
Por otro lado, la versión anterior casi implica esta versión al dejaruna categoría con un solo objeto. Entonces el functor libreEs básicamente un módulo gratuito (y por lo tanto proyectivo).Ser acíclico en los modelos (solo hay uno) no significa otra cosa que el complejoes acíclico.
Clases acíclicas
Existe un gran teorema que unifica ambos puntos anteriores. [ 4 ] [ 5 ] Seaser una categoría abeliana (por ejemplo,o). Una clasede complejos de cadena sobreSe considerará una clase acíclica siempre que:
- El complejo 0 está en.
- El complejopertenece asi y solo si la suspensión dehace.
- Si los complejosyson homotópicos y, entonces.
- Cada complejo enes acíclico.
- Sies un complejo doble, cuyas filas están todas en, entonces el complejo total depertenece a.
Existen tres ejemplos naturales de clases acíclicas, aunque sin duda existen otros. El primero es el de los complejos homotópicamente contraíbles. El segundo es el de los complejos acíclicos. En las categorías de funtores (por ejemplo, la categoría de todos los funtores de espacios topológicos a grupos abelianos), existe una clase de complejos que son contraíbles en cada objeto, pero donde las contracciones podrían no estar dadas por transformaciones naturales. Otro ejemplo también se encuentra en las categorías de funtores, pero en este caso los complejos son acíclicos solo en ciertos objetos.
Dejardenotamos la clase de mapas de cadena entre complejos cuyo cono de mapeo pertenece a. A pesar deNo necesariamente posee un cálculo de fracciones derechas o izquierdas, sino propiedades más débiles de tener clases de homotopía de fracciones izquierdas y derechas que permiten formar la clase.obtenido invirtiendo las flechas en. [ 4 ]
Dejarser un endofunctor aumentado en, lo que significa que se da una transformación natural (el functor identidad enDecimos que el complejo de cadenaes- presentable si para cada, el complejo de cadena
pertenece aEl operador de frontera viene dado por
- .
Decimos que el functor complejo de cadenaes- acíclico si el complejo de cadena aumentada pertenece a.
Teorema . Seaser una clase acíclica yla clase correspondiente de flechas en la categoría de complejos de cadena. Supongamos quees-presentable yes-acíclico. Entonces cualquier transformación naturalse extiende, en la categoríaa una transformación natural de functores de cadenay esto es único enhasta homotopías de cadena. Si suponemos, además, quees-presentable, esoes-acíclico, y quees un isomorfismo, entonceses equivalencia homotópica.
Ejemplo
Aquí tenemos un ejemplo de este último teorema en acción. Seaser la categoría de espacios triangulares ysea la categoría de functores con valores de grupo abeliano en. Dejar sea el functor complejo de cadena singular ySea el functor complejo de cadena simplicial .sea el functor que asigna a cada espacioel espacio
- .
Aquí,es el-símplex y este functor asigna ala suma de tantas copias de cada uno-simplex ya que hay mapas. Entonces dejaser definido porHay un aumento obvioy esto induce a uno aSe puede demostrar que ambosyson ambos-presentable y-acíclico (la prueba de quees presentable y acíclico no es del todo sencillo y utiliza un desvío a través de la subdivisión simplicial, que también puede manejarse utilizando el teorema anterior). La clasees la clase de equivalencias homológicas. Es bastante obvio quey por lo tanto concluimos que la homología singular y simplicial son isomorfas en.
Hay muchos otros ejemplos tanto en álgebra como en topología, algunos de los cuales se describen en [ 4 ] [ 5 ].
Referencias
- ↑ S. Eilenberg y S. Mac Lane (1953), "Modelos acíclicos". Amer. J. Math. 75 , págs. 189-199
- ↑ Joseph J. Rotman , Introducción a la topología algebraica (1988) Springer-Verlag ISBN 0-387-96678-1( Véase el capítulo 9, teorema 9.12 )
- ↑ Dold, Albrecht (1980), Lecciones de topología algebraica , Serie de estudios exhaustivos en matemáticas, vol. 200 (2.ª ed.), Berlín, Nueva York: Springer-Verlag , ISBN 3-540-10369-4
- 1 2 3 M. Barr, " Modelos acíclicos " (1999).
- 1 2 M. Barr, Modelos acíclicos (2002) Monografía CRM 17 , Sociedad Matemática Americana ISBN 978-0821828779.
- Schon, R. "Modelos acíclicos y escisión." Proc. Amer. Math. Soc. 59 (1) (1976) pp.167--168.
- álgebra homológica
- Teoremas en topología algebraica