ทฤษฎีบทการประมาณค่าเซลลูลาร์
ในโทโพโลยีเชิง พีชคณิต ทฤษฎีบทการประมาณค่าเซลลูลาร์กล่าวว่าแผนที่ระหว่างคอมเพล็กซ์ CWสามารถถือได้ว่าเป็นประเภทเฉพาะเจาะจงเสมอ กล่าวคือ ถ้าXและYเป็นคอมเพล็กซ์ CW และf : X → Yเป็นแผนที่ต่อเนื่องแล้วfจะเรียกว่าเป็นแผนที่เซลลูลาร์ถ้าfแปลงโครงร่างn มิติ ของXไปยัง โครงร่าง n มิติ ของYสำหรับทุกnกล่าวคือ ถ้าสำหรับทุกnทฤษฎีบทการประมาณค่าเซลลูลาร์กล่าวว่า แผนที่ต่อเนื่องใดๆf : X → Yระหว่างคอมเพล็กซ์ CW XและYนั้นเป็นโฮโมโทปีกับแผนที่เซลลูลาร์ และถ้าfเป็นเซลลูลาร์อยู่แล้วบนซับคอมเพล็กซ์AของXเราก็สามารถเลือกให้โฮโมโทปีนั้นเป็นแบบคงที่บนA ได้อีกด้วย จากมุมมองทางโทโพโลยีเชิงพีชคณิต แผนที่ใดๆ ระหว่างคอมเพล็กซ์ CW จึงสามารถถือได้ว่าเป็นเซลลูลาร์
แนวคิดเรื่องการพิสูจน์
สามารถพิสูจน์ได้โดยการอุปมานตามnโดยมีข้อความว่าfเป็นฟังก์ชันเซลลูลาร์บนโครงร่างX nสำหรับกรณีฐาน n=0 สังเกตว่าส่วนประกอบเส้นทาง ทุกส่วน ของYต้องมีเซลล์ 0 เซลล์ภาพภายใต้fของเซลล์ 0 เซลล์ของXจึงสามารถเชื่อมต่อกับเซลล์ 0 เซลล์ของYได้ด้วยเส้นทาง แต่สิ่งนี้จะให้โฮโมโทปีจากfไปยังแผนที่ซึ่งเป็นฟังก์ชันเซลลูลาร์บนโครงร่าง 0 ของ X
สมมติแบบอุปนัยว่าfเป็นฟังก์ชันเซลลูลาร์บนโครงร่าง ( n − 1) ของXและให้e nเป็น เซลล์ nของXส่วนปิดของe nเป็นเซตกระชับในXเนื่องจากเป็นภาพของแผนที่ลักษณะเฉพาะของเซลล์ และดังนั้นภาพของส่วนปิดของe nภายใต้fก็เป็นเซตกระชับในY เช่นกัน จากนั้นเป็นผลลัพธ์ทั่วไปของ CW-complexes ที่ว่าปริภูมิย่อยกระชับใดๆ ของ CW-complex จะพบ (นั่นคือตัดกันอย่างไม่ธรรมดา ) กับเซลล์ของ complex เพียงจำนวนจำกัดเท่านั้น ดังนั้นf ( e n ) จะพบเซลล์ของY อย่างมากที่สุดเพียงจำนวนจำกัด ดังนั้นเราจึงสามารถเลือกได้ เพื่อเป็นเซลล์ที่มีมิติสูงสุดที่ตรงกับf ( e n ) ถ้าแผนที่f นั้นเป็นเซลลูลาร์บนe n อยู่แล้ว เนื่องจากในกรณีนี้ มีเพียงเซลล์ของ โครงร่าง nของY เท่านั้น ที่ตรงกับf ( e n ) ดังนั้นเราจึงสามารถสมมติได้ว่าk > nจากนั้นจึงเป็นผลลัพธ์ทางเทคนิคที่ไม่ธรรมดา (ดู Hatcher) ที่การจำกัดของfไปยัง สามารถโฮโมโทปเทียบกับX n-1ไปยังแผนที่ที่ขาดจุดp ∈ e kได้ เนื่องจากY k − { p } การเปลี่ยนรูปจะหดกลับไปยังปริภูมิย่อยY k - e kเราจึงสามารถโฮโมโทปข้อจำกัดของfไป ยังเพิ่มเติมได้ ไปยังแผนที่ เช่นgซึ่งมีคุณสมบัติว่าg ( e n ) พลาดเซลล์e kของYโดยยังคงสัมพันธ์กับX n-1เนื่องจากf ( e n ) พบเซลล์ของ Yเพียงจำนวนจำกัดตั้งแต่แรก เราจึงสามารถทำซ้ำกระบวนการนี้ได้จำนวนจำกัดครั้งเพื่อสร้างข้าม เซลล์ทั้งหมดของYที่มีมิติใหญ่กว่าn
เราทำซ้ำกระบวนการนี้สำหรับ เซลล์ n ทุก เซลล์ของXโดยตรึงเซลล์ของซับคอมเพล็กซ์Aที่fเป็นเซลล์อยู่แล้ว และด้วยวิธีนี้เราจะได้โฮโมโทปี (สัมพันธ์กับโครงร่าง ( n − 1) ของXและ เซลล์ nของA ) ของการจำกัดของfไปยังX nเป็นแผนที่ที่เป็นเซลล์บนเซลล์ทั้งหมดของXที่มีมิติไม่เกินnจากนั้นใช้คุณสมบัติการขยายโฮโมโทปีเพื่อขยายสิ่งนี้ไปยังโฮโมโทปีบนX ทั้งหมด และเชื่อมต่อโฮโมโทปีเหล่านี้เข้าด้วยกัน จะทำให้การพิสูจน์เสร็จสมบูรณ์ สำหรับรายละเอียดเพิ่มเติม โปรดดู Hatcher
แอปพลิเคชัน
กลุ่มโฮโมโทปีบางกลุ่ม
ทฤษฎีบทการประมาณค่าเซลลูลาร์สามารถใช้คำนวณกลุ่มโฮโมโทปี บางกลุ่มได้ทันที โดยเฉพาะอย่างยิ่ง ถ้าแล้วให้และโครงสร้าง CW มาตรฐานของพวกมันโดยแต่ละอันมีเซลล์ 0 หนึ่งเซลล์ และมี เซลล์ n หนึ่ง เซลล์สำหรับและเซลล์ kหนึ่งเซลล์สำหรับแผนที่ใดๆที่รักษาจุดฐานไว้จากนั้นจะเป็นโฮโมโทปิกกับแผนที่ซึ่งภาพของแผนที่นั้นอยู่ใน โครงร่าง nของซึ่งประกอบด้วยจุดฐานเพียงจุดเดียว กล่าวคือ แผนที่ใดๆ ก็ตามที่มีลักษณะเช่นนี้จะเป็นแผนที่แบบ nullhomotopic
การประมาณค่าเซลลูลาร์สำหรับคู่
ให้f : (X,A) → (Y,B)เป็นแผนที่ของคู่ CWนั่นคือfเป็นแผนที่จากXไปยังYและภาพของถ้าfอยู่ภายในBแล้วfจะเป็นโฮโมโทปีกับแผนที่เซลลูลาร์(X,A) → (Y,B)เพื่อดูสิ่งนี้ ให้จำกัดfให้อยู่ในAและใช้การประมาณค่าเซลลูลาร์เพื่อหาโฮโมโทปีของfกับแผนที่เซลลูลาร์บนA ใช้คุณสมบัติการขยายโฮโมโทปีเพื่อขยายโฮโมโทปีนี้ไปยัง Xทั้งหมดและใช้การประมาณค่าเซลลูลาร์อีกครั้งเพื่อหาแผนที่ที่เป็นเซลลูลาร์บนXแต่ไม่ละเมิดคุณสมบัติเซลลูลาร์บนA
ดังนั้น ผลที่ตามมาคือ คู่ CW (X,A)จะเชื่อมต่อกันแบบ n-connectedถ้าเซลล์ทั้งหมดของมีมิติที่มากกว่าn อย่างชัดเจน : ถ้าจากนั้นแผนที่ใดๆ→ (X,A)เป็นโฮโมโทปีกับแผนที่เซลลูลาร์ของคู่ และเนื่องจาก โครงร่าง nของXอยู่ภายในAแผนที่ดังกล่าวจึงเป็นโฮโมโทปีกับแผนที่ที่มีภาพอยู่ในAและด้วยเหตุนี้จึงเป็น 0 ในกลุ่มโฮโมโทปีสัมพัทธ์โดย เฉพาะอย่างยิ่ง เรามีสิ่งนั้นเนื่องจากเป็นn-เชื่อมต่อ จึงเป็นผลมาจากลำดับที่แน่นอน ยาว ของกลุ่มโฮโมโทปีสำหรับคู่ดังกล่าวที่เรามีไอโซมอร์ฟิซึม→สำหรับทุกคนและการส่งแบบทั่วถึง→.
การประมาณค่า CW
สำหรับปริภูมิ Xทุกปริภูมิเราสามารถสร้างคอมเพล็กซ์ CW Zและความสมมูลโฮโมโทปีแบบอ่อนได้นั่นเรียกว่าการประมาณค่า CWของXการประมาณค่า CW ซึ่งเป็นการสมมูลแบบโฮโมโทปีอย่างอ่อน ทำให้เกิดไอโซมอร์ฟิซึมบนกลุ่มโฮโมโลยีและโคโฮโมโลยีของXดังนั้นจึงมักสามารถใช้การประมาณค่า CW เพื่อลดข้อความทั่วไปให้เป็นเวอร์ชันที่ง่ายกว่าซึ่งเกี่ยวข้องเฉพาะกับคอมเพล็กซ์ CW เท่านั้น
การประมาณค่า CW สร้างขึ้นโดยการเหนี่ยวนำบนโครงร่างของเพื่อให้แผนที่มีโครงสร้างเหมือนกันสำหรับและกำลังดำเนินการต่อไป(สำหรับจุดอ้างอิงใดๆ) จากนั้นสร้างขึ้นจากโดยการแนบเซลล์ (i+1) ที่ (สำหรับจุดฐานทั้งหมด)
- เชื่อมโยงกันด้วยการแมปที่สร้างแกนหลักของ(และถูกแมปไปยังXโดยการหดตัวของทรงกลมที่สอดคล้องกัน)
- เชื่อมโยงกันด้วยการแมปค่าคงที่และถูกแมปไปยังXเพื่อสร้าง(หรือ)
การประมาณค่าแบบเซลลูลาร์ทำให้มั่นใจได้ว่าการเพิ่มเซลล์ (i+1) เซลล์จะไม่ส่งผลกระทบสำหรับ, ในขณะที่จะถูกแยกออกโดยคลาสของการแมปไฟล์แนบของเซลล์เหล่านี้ให้ความเป็นทั่วถึงของเห็นได้ชัดตั้งแต่ขั้นตอนที่สองของการก่อสร้าง