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复形

发布时间:2023-09-15 12:11:22

复形

复形是组合拓扑的基本概念之一,许多种拓扑空间的研究都可化归为复形拓扑性质的研究,复形是不同维的正常分布的单纯形之总和,即复形中任意两个单纯形,或不相交,或仅具有公共边界等。此外,复形中单纯形所有边界均属于单纯形,复形中单纯形最高维数称之为复形的维数。

复形定义

一个阿贝尔范畴

中的一个复形

,是对象

及态射

的集,且对所有i,满足

复形单纯复形

复形基本介绍

单纯复形(simplicial complex)亦称几何单纯复形,是单纯同调论中的一个基本概念,是用单形构造的并且按一定规则组成的图形,它是定义一类拓扑空间的工具。

复形单纯复形的定义

下面用单形构造更复杂的图形——复形:

定义 K是单形的有限集合。如果K满足

(1) 若

是K的单形,则

的任意面都属于K;

(2) K中所有有单形都规则相处(见下文“规则相处”的介绍);

那么称K为单纯复形,简称复形。K中单形维数的最大值为K的维数,记作

,K的零维单形称为K的顶点。

复形单纯复形的连通性

单纯复形的连通性(connectivity of simplicial complex)是拓扑空间的连通性在复形上的推广。若复形K不是两个非空不相交的子复形的并集,则称复形K是连通的。若L是复形K的连通子复形,并且L不是任何其他连通子复形的真子复形(实际上L是K的极大的连通子复形),则称L为K的一个连通分支,复形K的连通性等价于下列各条件:

1.对于复形K中任意顶点a与b,存在K的一系列顶点

,使得

都是K的1维单形

2.复形K的多面体

是道路连通的。

3.复形K的多面体

是连通的。

任意复形K都是有限个互不相交的连通分支

的并,因此多面体

是相同个数互不相交的连通分支

的并,若单纯复形K是

个连通分支

的并集,则各维同调群

有下列直和分解

对于零维同调群,当复形K是连通复形时,

,这里Z是整数加群。而当复形K是r个连通分支的并集时,

是r个整数加群Z的直和,即

复形单纯形

是R中的点,若

具有线性关系,则说明这一组点占有最广的位置。当

时就是一个点,自然此点占有最广位置。

复形单纯形

是R中占有最广位置的

点,而

,则我们称点

的集合

为q维单纯形,简称q维单形,

称为

顶点,故常将

记作

,而系数

称为此单纯形的重心坐标。

定义对于q维单形

,称

的(

)个顶点中的

个点

所构成的

维单形

的一个r维面,

的0维面就是顶点,把1维面称为棱。

例1考虑3维单形

,对于点

,就有

例如,

维面,

为棱,

为面,

为体,如图1所示。

复形有向单形与无向单形

时,

点有

个排列,它们决定同一个

,这样的单形

被称为无向单形,在

排列中,有一半是偶置换,一半是奇置换,因而这两个置换等价类构成了

两个定向,指定一个定向单形称为有向单形,简记“

”=

,这里指顶点次序为

的有向单形;另一个定向单形记作“

”=

,以单纯形作为构件,可以组成单纯复合形、多面体和链。

复形单纯复合形(复形)

如果

或是一个公共面,则单形

是规则相处的,如图2所示,否则是不规则相处的,如图3所示。

设W是R中有限个单形集合,如果W满足下列两个条件:

(1)如果

的任一面也属于W;

(2)W的任意两个单形

规则相处,

则称W为单纯复合形,简称为复形,如图4所示;否则是非复形,如图5所示。

复形有向单形的基本组

设W是一个n维复形,它的全体无向单形

都己任意地规定了一个定向,这里

为W中q维单形的个数,这样,得到一组有向单形

上式称为W的有向单形的基本组。

复形链

为n维复形W的一个基本组,对于

,形式地定义

称为W的一个q维链。

1维链可看作是有向的折线。

复形链边界

如果把边界算子

扩展到有向单形和复形上去,则有下面的链边界。

定义对于任意q维有向单形

,我们定义(

)维链

称之为

的边界链或简称边界。式中

表示缺

这一点,也可以把

扩展到W的q维链

上去,定义W的任意q维链

的边界为

由此可见,边界算子

建立了链群

的一个同态:

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