- Kozyklus
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Ein (Ko-)Kettenkomplex in der Mathematik ist eine Folge von Vektorräumen oder abelschen Gruppen oder allgemein Objekten in abelschen Kategorien, die durch Abbildungen kettenartig verknüpft sind.
Inhaltsverzeichnis
Definition
Kettenkomplex
Ein Kettenkomplex besteht aus einer Folge
von Vektorräumen (abelschen Gruppen, Objekten einer abelschen Kategorie A) und einer Folge
von linearen Abbildungen (Gruppenhomomorphismen, Morphismen in A), so dass
für alle n gilt. Elemente von
heißen n-Ketten. Elemente von
bzw.
heißen n-Zykel bzw. n-Ränder. Aufgrund der Bedingung
ist jeder Rand ein Zykel. Der Quotient
heißt n-te Homologiegruppe (Homologieobjekt) von
, ihre Elemente heißen Homologieklassen. Zykel, die in derselben Homologieklasse liegen, heißen homolog.
Kokettenkomplex
Ein Kokettenkomplex besteht aus einer Folge
von Vektorräumen (abelschen Gruppen, Objekten einer abelschen Kategorie A) und einer Folge
von linearen Abbildungen (Gruppenhomomorphismen, Morphismen in A), so dass
für alle n gilt. Elemente von
heißen n-Koketten. Elemente von
bzw.
heißen n-Kozykel bzw. n-Koränder. Aufgrund der Bedingung
ist jeder Korand ein Kozykel. Der Quotient
heißt n-te Kohomologiegruppe (Kohomologieobjekt) von
, ihre Elemente Kohomologieklassen. Kozykel, die in derselben Kohomologieklasse liegen, heißen kohomolog.
Eigenschaften
- Ein Kettenkomplex
ist genau dann exakt an der Stelle i, wenn
ist, entsprechend für Kokettenkomplexe. Die (Ko-)Homologie misst also, wie stark ein (Ko-)Kettenkomplex von der Exaktheit abweicht.
Kettenhomomorphismus
Eine Funktion
heißt (Ko)-Kettenhomomorphismus, falls sie aus einer Folge von Gruppenhomomorphismen
existiert, welche mit dem Randoperator d vertauscht. Das heißt für den Kettenhomomorphismus:
.
Für den Kokettenhomomorphismus gilt entsprechend
.
Diese Bedingung stellt sicher, dass f Zykel auf Zykel und Ränder auf Ränder abbildet.
Euler-Charakteristik
Es sei (C,d) ein Kokettenkomplex aus Vektorräumen über einem Körper K. Sind nur endlich viele Kohomologiegruppen nichttrivial, und sind diese endlichdimensional, so ist die Euler-Charakteristik des Komplexes definiert als die ganze Zahl
Sind auch die einzelnen Komponenten Ci endlichdimensional und nur endlich viele von ihnen nichttrivial, so ist auch
Im Spezialfall eines Komplexes
mit nur zwei nichttrivialen Einträgen ist diese Aussage der Rangsatz.
Beispiele
- Singuläre Homologie und Kohomologie topologischer Räume.
- Gruppen(ko)homologie.
- Jeder Homomorphismus
definiert einen Kokettenkomplex
-
- Legt man die Indizes so fest, dass sich A in Grad 0 und B in Grad 1 befindet, so ist
und
.
- Die Euler-Charakteristik
- von (C,d) wird in der Theorie der Fredholm-Operatoren der Fredholm-Index von f genannt.
Literatur
- P. J. Hilton & U. Stammbach - A Course in Homological Algebra, Springer-Verlag, ISBN 0-387-90033-0
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