YaChudo

Букет просторів

Переглядів: 0. Оновлено 10.10.2026.

Букет просторів — топологічний простір, який інтуїтивно можна отримати склеюванням декількох топологічних просторів по одній точці в кожному просторі. Букети просторів часто використовуються в алгебричній топології для обчислень фундаментальних груп і груп гомологій.

Означення

Букет X 1 ∨ X 2 {\displaystyle X_{1}\vee X_{2}} двох просторів X 1 {\displaystyle X_{1}} і X 2 {\displaystyle X_{2}} із виділеними точками x 1 ∈ X 1 {\displaystyle x_{1}\in X_{1}} і x 2 ∈ X 2 {\displaystyle x_{2}\in X_{2}} можна визначити як фактор-простір диз'юнктного об'єднання X 1 {\displaystyle X_{1}} і X 2 {\displaystyle X_{2}}

X 1 ∨ X 2 = ( X 1 ⨿ X 2 ) / ∼ , {\displaystyle X_{1}\vee X_{2}=(X_{1}\amalg X_{2})/{\sim },}

де ∼ {\displaystyle \sim } позначає мінімальне відношення еквівалентності таке, що x 1 ∼ x 2 {\displaystyle x_{1}\sim x_{2}} . У цьому відношенні всі класи еквівалентності складаються з однієї точки за винятком одного, до якого належать дві точки x 1 , x 2 {\displaystyle x_{1},x_{2}} .

Подібним чином визначається букет довільної множини просторів із виділеними точками { ( X α , x α ) } α ∈ A {\displaystyle \{(X_{\alpha },x_{\alpha })\}_{\alpha \in {\mathcal {A}}}}

⋁ α X α = ∐ α X α / ∼ , {\displaystyle \bigvee _{\alpha }X_{\alpha }=\coprod _{\alpha }X_{\alpha }/{\sim },}

де ∼ {\displaystyle \sim } позначає мінімальне відношення еквівалентності таке, що x α ∼ x β {\displaystyle x_{\alpha }\sim x_{\beta }} для всіх α {\displaystyle \alpha } і β {\displaystyle \beta } . Як і вище, для цього відношення всі класи еквівалентності складаються з однієї точки за винятком одного, до якого належать всі виділені точки x α {\displaystyle x_{\alpha }} .

Букет загалом залежить від вибору виділених точок і природним чином є простором з виділеною точкою.

Опис через категорії

Букет можна розуміти як кодобуток в категорії топологічних просторів з виділеною точкою. Крім того, букет можна розглядати як кодекартів квадрат схеми X < {•} > Y в категорії топологічних просторів, де {•} позначає простір з однієї точки.

Приклади

Букет двох кіл з виділеними точками
  • Букет двох кіл з виділеними точками є гомеоморфним «вісімці» (див. рисунок).
  • Букет з двох сфер (розмірності 2) зображений на нижньому рисунку.
  • В теорії гомотопій важливою конструкцією є ідентифікація точок, що лежать на деякому екваторі n-сфери S n {\displaystyle S^{n}} . Отриманий при цьому простір є букетом двох сфер S n {\displaystyle S^{n}} :
S n / ∼ = S n ∨ S n {\displaystyle S^{n}/{\sim }=S^{n}\vee S^{n}}

Властивості

  • Як бінарна операція, побудова букета є асоціативною і комутативною (з точністю до ізоморфізму).
  • Якщо відмічені точки допускають однозв'язні околи, то фундаментальна група букета X 1 ∨ X 2 {\displaystyle X_{1}\vee X_{2}} ізоморфна вільному добутку фундаментальних груп X 1 {\displaystyle X_{1}} і X 2 {\displaystyle X_{2}} . Це твердження випливає з теореми Зейферта — ван Кампена.
  • Нехай X є букетом двох просторів K і L з виділеними точками p і q і до того ж виділені точки є деформаційними ретрактами для деяких своїх околів U ⊂ K і V ⊂ L. Остання властивість означає, що наприклад відображення Id U : Id U ⁡ ( x ) = x , ∀ x ∈ U {\displaystyle \operatorname {Id} _{U}:\operatorname {Id} _{U}(x)=x,\;\forall x\in U} є гомотоптим сталому відображенню, що для всіх елементів U приймає значення p і подібно для L і q. При цих припущеннях справедливою є рівність для редукованих гомологічних груп:
H ~ n ( K ∨ L ) ≅ H ~ n ( K ) ⊕ H ~ n ( L ) . {\displaystyle {\tilde {H}}_{n}(K\vee L)\cong {\tilde {H}}_{n}(K)\oplus {\tilde {H}}_{n}(L).}
Зокрема для прикладів розглянутих вище:
H ~ n ( S 1 ∨ S 1 ) ≅ { Z ⊕ Z n = 1 0 if  n ≠ 1 {\displaystyle {\tilde {H}}_{n}\left(S^{1}\vee S^{1}\right)\cong \left\{{\begin{matrix}\mathbb {Z} \oplus \mathbb {Z} &n=1\\0&{\mbox{if }}n\neq 1\end{matrix}}\right.}
H ~ n ( S 2 ∨ S 2 ) ≅= { Z ⊕ Z n = 2 0 if  n ≠ 2 {\displaystyle {\tilde {H}}_{n}\left(S^{2}\vee S^{2}\right)\cong =\left\{{\begin{matrix}\mathbb {Z} \oplus \mathbb {Z} &n=2\\0&{\mbox{if }}n\neq 2\end{matrix}}\right.}
  • Подібне співвідношення є справедливим і для відносних гомологічних груп:
H n ( K ∨ L , p = q ) ≅ H n ( K , p ) ⊕ H n ( L , q ) . {\displaystyle H_{n}(K\vee L,p=q)\cong H_{n}(K,p)\oplus H_{n}(L,q).}

Див. також

Література

Джерело: стаття у Вікіпедії та історія редагувань (автори).