基本群
代数拓扑的概念
这个概念最早是由庞加莱在19世纪末20世纪初提出并加以研究。基本群的应用已经渗入到数学的各个分支。 著名的庞加莱猜想也和基本群有关。
定义
设X为拓扑空间,若道路满足f(0)=f(1),则f为闭路,f(0)为基点。闭路f的同伦类记为[f]。定义为基点为x的闭路同伦类的集合,并定义闭路同伦类[f]与[g]的乘法为先后走一遍先走f再走g。则称为X的基本群,或第一同伦群。
如果拓扑空间是道路连通的, 那么这个基本群和选择的起点无关(即选取不同基点的基本群彼此同构),它只依赖于拓扑空间的几何结构。故基本群可简记为π1(X)。
相关概念
基本群是平凡群的连通空间称为单连通的。
基本群到整数群的同态映射全体构成一个群,叫做1维同调群,它们是重要的拓扑不变量
性质
基本群是同伦型不变量。由于基本群是同伦型不变量,因此,如果能计算出两个空间具有不同构的基本群,那么立刻推出这两个空间的同伦型不相同,更非拓扑等价
设X与Y为带基点的空间,则。
连通李群的基本群为阿贝尔群
应用
(1).对于任意群,都存在拓扑空间,使得。更进一步,存在二维胞腔复形,使得。
常见空间
1.可缩空间(就是可以连续收缩成一个点)和球面都是单连通的。
2.圆的基本群为整数加群,即π1(S1)=ℤ。
3.n个S1的楔积的基本群为有n个生成元的自由群。
4.当n>1,n维射影空间的基本群为ℤ2,即π1(ℝPn>1)=ℤ2。
5.n维环面的基本群为ℤn,即π1(𝕋n)=ℤn。
6.π1(SO(2)),因为SO(2)≅S1。
7.π1(SO(3)),因为SO(3)与≅ℝP3。
参考资料
最新修订时间:2024-06-01 17:52
目录
概述
定义
相关概念
性质
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