4. Кусочно-линейная топология

Подмножество Р Î называется конусом с вершиной а и основанием В, если каждая его точка принадлежит единственному отрезку вида ab, где bÎВ. Подмножество ХΠназывается полиэдром, если любая его точка обладает в Х окрестностью, замыкание которой является конусом с компактным основанием. Непрерывное отображение f : X®Y полиэдров называется кусочно-линейным, если оно линейно на лучах каждой конической окрестности любой точки хÎX. Взаимно однозначное кусочно-линейное отображение, обратное к которому также кусочно-линейно, называется кусочно-линейным изоморфизмом. Предметом кусочно-линейной Топология является изучение полиэдров и их кусочно-линейных отображений. В кусочно-линейной Топология полиэдры считаются одинаковыми, если они кусочно-линейно изоморфны.

  Подмножество ХΠтогда и только тогда является (компактным) полиэдром, когда оно представляет собой объединение (конечного) семейства выпуклых многогранников. Любой полиэдр может быть представлен в виде объединения симплексов, пересекающихся только по целым граням. Такое представление называют триангуляцией полиэдра. Каждая триангуляция однозначно определена её симплициальной схемой, то есть множеством всех её вершин, в котором отмечены подмножества, являющиеся множествами вершин симплексов. Поэтому вместо полиэдров можно рассматривать лишь симп-лициальные схемы их триангуляций. Например, по симплициальной схеме можно вычислять группы гомологий и когомологий. Это делается следующим образом:

  а) симплекс, вершины которого определённым образом упорядочены, называется упорядоченным симплексом данной триангуляции (или симплициальной схемы) К; формальные линейные комбинации упорядоченных симплексов данной размерности n с коэффициентами из данной группы G называются n-мepными цепями; все они естественным образом составляют группу, которая обозначается символом C _n(K; G);

  б) выбросив из упорядоченного n-мерного симплекса s вершину с номером i, 0 £ i £ n, получим упорядоченный (n—1)-мерный симплекс, который обозначается символом s⁽ⁱ⁾; цепь  называется границей s; по линейности отображение  распространяется до гомоморфизма  : C_n(K; G)®C_n-1(K; G);

  в) цепи с, для которых  = 0, называются циклами, они составляют группу циклов Z_n(K; G);

  г) цепи вида  называются границами, они составляют группу границ B_n(K; G);

  д) доказывается, что B_n(K; G)ÌZ_n(K; G) (граница является циклом); поэтому определена факторгруппа

  H_n(K; G)=Z_n(K; G)/ B_n(K; G).

  Оказывается, что группа H_n(K; G) изоморфна группе гомологий H_n(X; G) полиэдра X, триангуляцией которого является К. Аналогичная конструкция, в которой исходят не из цепей, а из коцепей (произвольных функций, определённых на множестве всех упорядоченных симплексов и принимающих значения в G ), даёт группы когомологий.

  С этой конструкции, изложенной здесь в несколько модифицированной форме, и началось по существу становление алгебраической Топология В первоначальной конструкции рассматривались так называемые ориентированные симплексы (классы упорядоченных симплексов, отличающихся чётными перестановками вершин). Эта конструкция развита и обобщена в самых разнообразных направлениях. В частности, её алгебраические аспекты дали начало так называемой гомологической алгебре.

  Самым общим образом симплициальную схему можно определить как множество, в котором отмечены некоторые конечные подмножества («симплексы»), причём требуется, чтобы любое подмножество симплекса было снова симплексом. Такая симплициальная схема является симплициальной схемой триангуляции некоторого полиэдра тогда и только тогда, когда число элементов произвольного отмеченного подмножества не превосходит некоторого фиксированного числа. Впрочем, понятие полиэдра можно обобщить (получив так называемые «бесконечномерные полиэдры»), и тогда уже любая симплициальная схема будет схемой триангуляции некоторого полиэдра (называемого её геометрической реализацией).

  Произвольному открытому покрытию {U_a} каждого топологического пространства Х можно сопоставить симплициальную схему, вершинами которой являются элементы U_a покрытия и подмножество которой тогда и только тогда отмечено, когда элементы покрытия, составляющие это подмножество, имеют непустое пересечение. Эта симплициальная схема (и соответствующий полиэдр) называемому нервом покрытия. Нервы всевозможных покрытий в определённом смысле аппроксимируют пространство Х и, исходя из их групп гомологий и когомологий, можно посредством соответствующего предельного перехода получать группы гомологий и когомологий самого X. Эта идея лежит в основе почти всех конструкций общей теории гомологий. Аппроксимация топологического пространства нервами его открытых покрытий играет важную роль и в общей Топология

Топология (от греч. tоpos — место и ¼логия) — часть геометрии, посвященная изучению феномена непрерывности (выражающегося, например, в понятии предела). Разнообразие проявлений непрерывности в математике и широкий спектр различных подходов к её изучению привели к распадению единой Т. на ряд отделов («общая Т.», «алгебраическая Т.» и др.), отличающихся друг от друга по предмету и методу изучения и фактически весьма мало между собой связанных.

I. Общая топология
2. Равномерная топология
3. Алгебраическая топология
4. Кусочно-линейная топология
5. Топология многообразий
6. Основные этапы развития топологии