31.1. Példa (komplex projektív tér). Az n-dimenziós komplex projekív tér, ℂℙn, ideális hipersíkja ℂℙn−1, a „véges része” pedig ℂn. Ez indukcióval megad egy olyan CW-felbontást, melyben összesen n + 1 cella van: 0-tól 2n-ig minden páros dimenzióban egy-egy. Ezért a ℂℙn CW-lánc-komplexusának −1 fokszámtól 2n + 1 fokszámig terjedő része:
![]() |
A kohomológia-csoportok:
![]() |
A kohomológia-gyűrű egy „levágott polinom-gyűrű”, másodfokú generátorral. A generátort első Chern-osztálynak hívjuk, jele c1.
31.2. Feladat. Lásd be, hogy a komplex projektív tér 31.1. Példaban megadott felbontása valóban CW felbontás, és ezért a kohomológia csoportjai valóban az ott megadottak. (A gyűrű-struktúrával majd később foglalkozunk.)
31.3. Feladat. Add meg a ℂℙn × ℂℙm, illetve a ℂℙ∞ × ℂℙ∞ terek CW-felbontását! Számítsd ki a ℤ-együtthatós homológia- és kohomológia-csoportjait!
Végeredmény: Az alábbi izomorfizmusok valójában gyűrű-izomorfizmusok, de most csak fokszámozott csoport-izomorfizmust kell bizonyítani:
![]() |
![]() |
A homológia-csoportok vizsgálatát az olvasóra hagyjuk. □
Ötlet. Legyenek {ei} illetve {fj} a cellák a két ℂℙ∞ CW-felbintásában, dim(ei) = dim(fi) = 2i. A szorzat-tér d-dimenziós cellái:
31.4. Feladat. Számítsd ki a δ : ℂℙ∞ℂℙ∞ × ℂℙ∞ átlós
beágyazás által indukált homomorfizmusokat a terek homológia- és
kohomológia-csoportjai között!
Végeredmény: Átvesszük a 31.1. Példából a cj jelölést, a 31.3. Feladattal kapcsolatban bevezetett [ei × fj] és xiyj jelöléseket.
Ötlet. Legyen (x0,x1,…xk) egy homogén koordináta-rendszer a ℂℙk
téren! Jelölje Ai illetve Bi azt a két lineáris alteret ℂℙk-ben, amelyet
az xi+1 = xi+2 = = xk = 0, illetve az x0 = x1 =
= xi = 0
egyenlet-rendszer határoz meg! Világos, hogy dim(Ai) = i és dim(Bi) =
k − i − 1, a két altér diszjunkt, és együtt kifeszítik az egyész ℂℙk
teret. Legyen
i azon komplex egyenesek halmaza, amelyek az Ai és
a Bi alterek egy-egy pontját kötik össze! Lásd be, hogy az Ai ∪ Bi
halmaz komplementumának minden pontján keresztül pontosan egy
i-beli egyenes halad át.
Keress egy olyan ϕi : ℂℙk → ℂℙk transzformációt, amelyik
az Ai és a Bi altereket minden pontját helyben hagyja, az i-beli
egyeneseket saját magukba képezi, az Ai altér egy Ui nyílt környezetét
homeomorfan képezi az Bi komplementumára, az Ui komplementumán
pedig egy retrakció a Bi altérre! (Tehát ϕi az Ui környezetet az Ai
centrumból az
i-beli egyenesek mentén „felfújja”, hogy kitöltse az
egész ℂℙk \ B
i halmazt.)
Ezután keress olyan ψi : ℂℙk → ℂℙk transzformációt, amelyik
az Ai és az Bi altereket minden pontját helyben hagyja, az i-beli
egyeneseket saját magukba képezi, az Ui zárt halmazon retrakció
az Ai altérre, az Ui komplementumát pedig homeomorfan képezi az
Ai komplementumára. (Tehát ψi az Ui komplementumát, ami az Ai
altér egy környezete, az Ai centrumból az
i-beli egyenesek mentén
„felfújja”, hogy kitöltse az egész ℂℙk \ A
i halmazt.)
Jelölje Δ az X = ℂℙk × ℂℙk szorzat-tér átlóját! Tekintsük a Φ i = ϕi × ψi szorzat-leképezéseket: ezek az X teret saját magára képezik. Lásd be, hogy mindegyik Φi homotóp az identitás-leképezéssel!
Lásd be, hogy Φ0 úgy képezi a Δ sokaságot X-be, hogy az A0 × A0 pont egy környezetével irányítástartóan, egyrétegűen lefedi a ℂℙk × A0 részsokaságot, a környezet komplementumát pedig a B0 × ℂℙk részsokaságba képezi!
Lásd be, hogy a Φ1∘Φ0 kompozíció úgy képezi a Δ sokaságot X-be, hogy az (A1 × A1) ∩ Δ egyenes egy környezetével irányítástartóan, egyrétegűen lefedi a ℂℙk×A 0 és a B0×A1 részsokaságokat, a környezet komplementumát pedig a B1 × ℂℙk részsokaságba képezi!
Lásd be i szerinti teljes indukcióval, hogy a Φi ∘ Φi−1 ∘∘ Φ1 ∘ Φ0
kompozíció úgy képezi a Δ sokaságot X-be, hogy az (Ai × Ai) ∩ Δ
i-dimenziós altér egy környezetével irányítástartóan, egyrétegűen
lefedi a ℂℙk × A
0, B0 × A1, B1 × A2, ..., Bi−1 × Ai+1 részsokaságokat,
a környezet komplementumát pedig a Bi × ℂℙk részsokaságba képezi!
Tehát a Φk∘Φk−1∘∘Φ1∘Φ0 kompozíció úgy képezi a Δ sokaságot
X-be, hogy a kép irányítástartóan, egyrétegűen lefedi a ℂℙk × A
0,
B0 ×A1, B1 ×A2, ..., Bk−1 ×Ak részsokaságokat. Ebből már következik
az állítás. □
31.5. Feladat. A 31.4. Feladat állítását felhasználva lásd be, hogy a ℂℙ∞ projektív tér kohomológia gyűrűje valóban a 31.1. Példában megadott polinom-gyűrű!
31.6. Feladat. Lásd be, hogy a ℂℙn projektív tér kohomológia gyűrűje valóban a 31.1. Példában megadott gyűrű!
Ötlet. A
ℂℙnℂℙ∞ beágyaás homomorfizmust indukál a kohomológia-gyűrűk
között. Lásd be, hogy ez n fokszámig izomorfuzmus, n-nél magasabb
fokszámokra pedig nulla! □
31.7. Példa (valós projektív tér). Az n-dimenziós valós projekív tér, ℝℙn, ideális hipersíkja ℝℙn−1, a „véges része” pedig ℝn. Ez indukcióval megad egy olyan CW-felbontást, melyben összesen n + 1 cella van: 0-tól n-ig minden dimenzióban egy-egy. Ezért a ℝℙn CW-lánc-komplexusának −1 fokszámtól n + 1 fokszámig terjedő része:
Bizonyítás. Ugyanúgy megy, mint a komplex projektív tereknél. □