Quellcodebibliothek Statistik Leitseite products/Sources/formale Sprachen/GAP/pkg/hap/www/SideLinks/About/   (Algebra von RWTH Aachen Version 4.15.1©)  Datei vom 19.6.2025 mit Größe 18 kB image not shown  

Quelle  aboutCohomologyRings.html   Sprache: HTML

 
 products/Sources/formale Sprachen/GAP/pkg/hap/www/SideLinks/About/aboutCohomologyRings.html


<!DOCTYPE html PUBLIC "-//W3C//DTD HTML 4.01 Transitional//EN">
<html>
<head>
  <meta http-equiv="content-type"
 content="text/html; charset=ISO-8859-1">
  <title>AboutHap</title>
</head>
<body
 style="color: rgb(0, 0, 153); background-color: rgb(204, 255, 255);"
 alink="#000066" link="#000066" vlink="#000066">
<br>
<table
 style="text-align: left; margin-left: auto; margin-right: auto; color: rgb(0, 0, 102);"
 border="0" cellpadding="20" cellspacing="10">
  <tbody>
    <tr align="center">
      <th style="vertical-align: top;">
      <table style="width: 100%; text-align: left;" cellpadding="2"
 cellspacing="2">
        <tbody>
          <tr>
            <td style="vertical-align: top;"><a href="aboutCoxeter.html"><small
 style="color: rgb(0, 0, 102);">Previous</small></a><br>
            </td>
            <td
 style="text-align: center; vertical-align: top; color: rgb(0, 0, 102);"><big><span
 style="font-weight: bold;">About HAP: Integral Cohomology Rings <br>
            </span></big></td>
            <td style="text-align: right; vertical-align: top;"><a
 href="aboutModPRings.html"><small style="color: rgb(0, 0, 102);">next</small></a><br>
            </td>
          </tr>
        </tbody>
      </table>
      <big><span style="font-weight: bold;"></span></big><br>
      </th>
    </tr>
    <tr>
      <td
 style="vertical-align: top; background-color: rgb(255, 255, 255); text-align: left;">The
integral cohomology H<sup>n</sup>(G,Z) of a group G is by definition
the quotient <br>
      <br>
      <table
 style="text-align: left; margin-left: auto; margin-right: auto; width: 502px; height: 112px;"
 border="0" cellpadding="8" cellspacing="0">
        <tbody>
          <tr>
            <td
 style="background-color: rgb(204, 255, 255); text-align: center; vertical-align: top;"><br>
            <br>
            <span style="color: rgb(0, 0, 102);">H</span><sup
 style="color: rgb(0, 0, 102);">n</sup><span
 style="color: rgb(0, 0, 102);">(G,Z) =</span><br>
            </td>
            <td
 style="text-align: center; vertical-align: top; background-color: rgb(204, 255, 255);">
            <div style="text-align: center;"><span
 style="color: rgb(0, 0, 102);"></span><span
 style="color: rgb(0, 0, 102);"><br>
Ker( Hom<sub>ZG</sub>(R<sub>n</sub>,Z) → </span><span
 style="color: rgb(0, 0, 102);">Hom<sub>ZG</sub>(R<sub>n+1</sub>,Z) )</span><span
 style="color: rgb(0, 0, 102);"></span><br>
            <hr style="width: 100%; height: 2px;"> <span
 style="color: rgb(0, 0, 102);"></span></div>
            <div style="text-align: center;"><span
 style="color: rgb(0, 0, 102);">Image( </span><span
 style="color: rgb(0, 0, 102);">Hom<sub>ZG</sub>(R<sub>n-1</sub>,Z) → </span><span
 style="color: rgb(0, 0, 102);">Hom<sub>ZG</sub>(R<sub>n</sub>,Z)<br>
            <br>
            </span></div>
            </td>
          </tr>
        </tbody>
      </table>
      <br>
where <span style="color: rgb(0, 0, 102);">Hom<sub>ZG</sub>(R<sub>n</sub>,Z)
denotes the abelian group of G-equivariant homomorphisms from the n-th
term of a free ZG-resolution R to the trivial G-module Z. The
ZG-homomorphisms in <br>
      <br>
      </span>
      <div style="text-align: center;"><span
 style="color: rgb(0, 0, 102);">Z<sub>n</sub>(R,Z) = Ker( Hom<sub>ZG</sub>(R<sub>n</sub>,Z)
→ </span><span style="color: rgb(0, 0, 102);">Hom<sub>ZG</sub>(R<sub>n+1</sub>,Z)
) </span><br>
      <span style="color: rgb(0, 0, 102);"></span></div>
      <span style="color: rgb(0, 0, 102);"><br>
are called <span style="font-style: italic;">n-cocycles</span>. Those
cocycles lying in <br>
      <br>
      </span>
      <div style="text-align: center;"><span
 style="color: rgb(0, 0, 102);">B<sub>n</sub>(R,Z) = Image( </span><span
 style="color: rgb(0, 0, 102);">Hom<sub>ZG</sub>(R<sub>n-1</sub>,Z) → </span><span
 style="color: rgb(0, 0, 102);">Hom<sub>ZG</sub>(R<sub>n</sub>,Z) </span><br>
      <span style="color: rgb(0, 0, 102);"></span></div>
      <span style="color: rgb(0, 0, 102);"><br>
are called <span style="font-style: italic;">n-coboundaries</span>.</span><br>
      <span style="color: rgb(0, 0, 102);"> <br>
For a finite group G the Universal Coefficient Theorem and the lack of
torsion in Z imply an isomorphism </span><span
 style="color: rgb(0, 0, 102);">H</span><sup
 style="color: rgb(0, 0, 102);">n+1</sup><span
 style="color: rgb(0, 0, 102);">(G,Z) = H<sub>n</sub>(G,Z) for n>0.
The isomorphism does not hold in general for infinite groups. <br>
      <br>
The following commands calculate the integral cohomology groups
of the Artin group
defined by the diagram<br>
      </span>
      <div style="text-align: center;"><span
 style="color: rgb(0, 0, 102);"><img alt="" src="coxeter2.jpg"
 style="width: 207px; height: 114px;"><br>
      </span>
      <div style="text-align: left;"><span
 style="color: rgb(0, 0, 102);">and show that they are different to its
integral homology groups calculated on the previous page.</span><br>
      <span style="color: rgb(0, 0, 102);"></span><span
 style="color: rgb(0, 0, 102);"> </span></div>
      </div>
      </td>
    </tr>
    <tr>
      <td
 style="background-color: rgb(255, 255, 204); vertical-align: top;">gap> 
D:=[ [1,[2,3],[4,3]], [2,[3,3],[5,0]], [3,[4,4]], [5,[6,4],[7,4]] ];;<br>
      <br>
gap>  R:=ResolutionArtinGroup(D,8);;<br>
      <br>
gap>  TR:=HomToIntegers(R);;<br>
      <br>
gap> for i in [1..7] do<br>
> Print(Cohomology(TR,i),"\n");<br>
> od;<br>
[ 0, 0, 0, 0 ]<br>
[ 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0 ]<br>
[ 2, 2, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0 ]<br>
[ 2, 2, 2, 2, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0 ]<br>
[ 2, 2, 0, 0, 0, 0 ]<br>
[  ]<br>
[  ]<br>
      </td>
    </tr>
    <tr>
      <td
 style="vertical-align: top; background-color: rgb(255, 255, 255);">Cohomology
is a <span style="font-style: italic;">contravariant functor, </span>meaning
that a group homomorphism f:G→Q induces a cohomology homomorphism H<sup>n</sup>(f):H<sup>n</sup>(Q,Z)
→ H<sup>n</sup>(G,Z) for all n. The following commands compute the
orders of the kernel and image of H<sup>3</sup>(f) for the quotient
homomorphism f:B<sub>5</sub> → S<sub>5</sub> from the 5-string braid
group to the symmetric group of degree 5.<br>
      </td>
    </tr>
    <tr>
      <td
 style="vertical-align: top; background-color: rgb(255, 255, 204);">gap>
D:=[[1,[2,3]],[2,[3,3]],[3,[4,3]]];;<br>
gap> R:=ResolutionArtinGroup(D,4);;<br>
gap> TR:=HomToIntegers(R);;<br>
      <br>
gap> for i in [1..3]
do                          
#These seemingly unnecessary commands are needed to<br>
gap> x:=Cohomology(TR,i);; od;;     
#construct the boundary homomorphisms in R.<br>
      <br>
gap> B5:=R!.group;; B5gens:=GeneratorsOfGroup(B5);;<br>
gap> S5:=SymmetricGroup(5);; S5gens:=[(1,2),(2,3),(3,4),(4,5)];;<br>
gap> S:=ResolutionFiniteGroup(S5,4);;<br>
      <br>
gap> f:=GroupHomomorphismByImages(B5,S5,B5gens,S5gens);;<br>
gap> eqchmap:=EquivariantChainMap(R,S,f);;<br>
gap> chmap:=HomToIntegers(eqchmap);;<br>
gap> Hf:=Cohomology(chmap,3);;<br>
      <br>
gap> Order(Kernel(Hf));<br>
1<br>
gap> Order(Image(Hf));<br>
2<br>
      </td>
    </tr>
    <tr>
      <td
 style="background-color: rgb(255, 255, 255); vertical-align: top;"><span
 style="color: rgb(255, 0, 0);"></span>For any group G there is a
bilinear mapping<br>
      <br>
      <table
 style="width: 80%; text-align: left; margin-left: auto; margin-right: auto;"
 border="0" cellpadding="2" cellspacing="0">
        <tbody>
          <tr>
            <td
 style="text-align: center; vertical-align: top; background-color: rgb(204, 255, 255);"><br>
            <span style="color: rgb(0, 0, 102);">H<sup>p</sup>(G,Z)
× H<sup>q</sup>(G,Z) → H<sup>p+q</sup>(G,Z),   
(u,v) →u·v</span><br>
            <br>
            </td>
          </tr>
        </tbody>
      </table>
      <br>
called the <span style="font-style: italic;">cup product</span>. 
The product is associative, and  u·v =  (-1)<sup>pq</sup>
v·u .<br>
      <br>
(One construction of the cup product is as follows. Let R be a
ZG-resolution of Z. The cohomology class u is represented by a cocycle <span
 style="text-decoration: underline;">u</span> : R<sub>p</sub> → Z which
induces a chain mapping <span style="text-decoration: underline;">u</span><sub>n</sub>
: R<sub>n</sub>→ <span style="text-decoration: underline;">R</span><sub>n-p</sub>
(for n > p-1). The composition of <span
 style="text-decoration: underline;">u</span><sub>p+q</sub> with the
cocycle <span style="text-decoration: underline;">v</span>: R<sub>q</sub>
→ Z is a cocycle representing a cohomology class u·v in <span
 style="color: rgb(0, 0, 102);">H<sup>p+q</sup>(G,Z).)<br>
      <br>
      <br>
We need some notation for the HAP function <span
 style="font-family: helvetica,arial,sans-serif;">IntegralCupProduct(R,u,v,p,q)</span></span>
      <span style="font-family: serif;">.</span><br>
      <ul>
        <li>Let a<sub>i</sub> be the i-th canonical generator of the
d-generator
abelian group H<sup>n</sup>(G,Z). A cohomology class n<sub>1</sub>a<sub>1</sub>
+ ... +n<sub>d</sub>a<sub>d  </sub>is represented by the integer
vector
u=[n<sub>1</sub>, ..., n<sub>d</sub>].</li>
      </ul>
The following commands illustrate the cup product <span
 style="color: rgb(0, 0, 102);">H<sup>4</sup>(S<sub>4</sub>,Z) × H<sup>4</sup>(S<sub>4</sub>,Z)
→ H<sup>8</sup>(S<sub>4</sub>,Z) in the integral cohomology of the
symmetric group S<sub>4</sub> . </span> </td>
    </tr>
    <tr>
      <td
 style="background-color: rgb(255, 255, 204); vertical-align: top;">gap> 
R:=ResolutionFiniteGroup(SymmetricGroup(4), 9 );;<br>
      <br>
gap>  TR:=HomToIntegers(R);;<br>
      <br>
gap>  Cohomology(TR,4);<br>
[ 2, 12 ]<br>
      <br>
gap> Cohomology(TR,8);<br>
[ 2, 2, 12 ]<br>
      <br>
gap> u:=[1,0];; v:=[0,1];; p:=4;; q:=4;;<br>
      <br>
gap> IntegralCupProduct(R,u,v,p,q);<br>
[ 1, 0, 6 ]<br>
      </td>
    </tr>
    <tr>
      <td
 style="vertical-align: top; background-color: rgb(255, 255, 255);">The
above command can be used to compute the complete cohomology ring H<sup>*</sup>(G,Z)
for finite index subgroups of Artin groups where the K(pi,1) conjecture
is known to hold (once I've implemented the contracting homotopy on the
associated resolution). For example, the four generator affine braid
group, which was considered on the previous page, has cohomology ring<br>
      <br>
      <div style="text-align: center;">H<sup>*</sup>(A<sub>D</sub>,Z) =
Z[s,t,u<sub>1</sub>,u<sub>2</sub>,u<sub>3</sub>,u<sub>4</sub>] / (st, 2u<sub>3</sub>,
2u<sub>4</sub>, J<sub>>3</sub>)<br>
      <div style="text-align: left;"><br>
      </div>
      </div>
where deg(s)=1, deg(t)=2, deg(u<sub>i</sub>)=3.<br>
      <br>
The integral cohomology ring was computed for all 4-generator Artin
groups with compact hyperbolic Coxeter group in the preprint [G. Ellis
& E. Sköldberg, "Cohomology rings for some non-spherical Artin
groups",  http://hamilton.nuigalway.ie] using Haskell code written
by Emil Sköldberg. Previously, the integral cohomology rings of
all the spherical Artin groups has been calculated by theoretical
methods in the papers:<br>
      <ul>
        <li>F.V. Vainshtein, "The cohomology of braid groups
(Russian)", Funktsional. Anal. i
Prilozhen</span>, 12 no. 2 (1978), 72-73.</li>
        <li>V.V. Gorjunov, "The cohomology of braid groups of series C
and D and certain stratifications (Russian)", 
 style="font-style: italic;">Funktsional. Anal. i Prilozhen</span>, 12
no. 2 (1978), 76-77.</li>
        <li> C. Landi, "Cohomology rings of Artin groups", <span
 style="font-style: italic;">Atti Accad. Naz. Lincei Cl. Sci. Fis. Mat.
Natur. Rend. Lincei (9) Mat. Appl.</span>, 11 no. 1 (2000), 41-65.</li>
      </ul>
      </td>
    </tr>
    <tr>
      <td
 style="text-align: left; background-color: rgb(255, 255, 255); vertical-align: top;"><span
 style="color: rgb(255, 0, 0);"></span>Given a ZG-resolution R the
function <span style="font-family: helvetica,arial,sans-serif;">IntegralRingGenerators(R,n)</span>
returns a list of cohomology classes in H<sup>n</sup>(G,Z)
which, together with all cup products of classes of lower degrees,
generates the group H<sup>n</sup>(G,Z). <br>
      <br>
      <a name="rankthree"></a>The following commands show that, for the
free nilpotent group G of
class 2 on three generators, the cohomology H<sup>*</sup>(G,Z) is
generated as a ring
by three classes in dimension 1, eight classes in dimension  2 and
six classes in dimension 3. They also show that, as an abelian
group, the ring H<sup>*</sup>(G,Z) is free abelian of rank 35.<br>
      </td>
    </tr>
    <tr>
      <td
 style="vertical-align: top; background-color: rgb(255, 255, 204);">gap>
F:=FreeGroup(3);;G:=NilpotentQuotient(F,2);;<br>
gap> R:=ResolutionNilpotentGroup(G,10);;<br>
      <br>
gap> for n in [1..9] do<br>
> Print("Cohomology group in dimension ",n," =
",Cohomology(HomToIntegers(R),n),"\n");

>od;<br>
Cohomology group in dimension 1 = [ 0, 0, 0 ]<br>
Cohomology group in dimension 2 = [ 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0 ]<br>
Cohomology group in dimension 3 = [ 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0 ]<br>
Cohomology group in dimension 4 = [ 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0 ]<br>
Cohomology group in dimension 5 = [ 0, 0, 0 ]<br>
Cohomology group in dimension 6 = [ 0 ]<br>
Cohomology group in dimension 7 = [  ]<br>
Cohomology group in dimension 8 = [  ]<br>
Cohomology group in dimension 9 = [  ]<br>
      <br>
gap> for n in [1..9] do<br>
> Print("Ring generators in dimension ",n, " =
",IntegralRingGenerators(R,n),"\n");

> od;<br>
Ring generators in dimension 1 = [ [ 1, 0, 0 ], [ 0, 1, 0 ], [ 0, 0, 1
] ]<br>
Ring generators in dimension 2 =<br>
[ [ 1, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0 ], [ 0, 1, 0, 0, 0, 0, 0, 0 ],<br>
  [ 0, 0, 1, 0, 0, 0, 0, 0 ], [ 0, 0, 0, 1, 0, 0, 0, 0 ],<br>
  [ 0, 0, 0, 0, 1, 0, 0, 0 ], [ 0, 0, 0, 0, 0, 1, 0, 0 ],<br>
  [ 0, 0, 0, 0, 0, 0, 1, 0 ], [ 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 1 ] ]<br>
Ring generators in dimension 3 = <br>
[ [ 0, 0, 0, 0, 0, 1, 0, 0, 0, 0, 0, 0 ],<br>
  [ 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 1, 0, 0, 0, 0 ],<br>
  [ 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 1, 0, 0, 0 ],<br>
  [ 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 1, 0, 0 ],<br>
  [ 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 1, 0 ],<br>
  [ 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 1 ] ]<br>
Ring generators in dimension 4 = [  ]<br>
Ring generators in dimension 5 = [  ]<br>
Ring generators in dimension 6 = [  ]<br>
Ring generators in dimension 7 = [  ]<br>
Ring generators in dimension 8 = [  ]<br>
Ring generators in dimension 9 = [  ]<br>
      </td>
    </tr>
    <tr>
      <td
 style="vertical-align: top; background-color: rgb(255, 255, 255);">Similar
commands can be used to obtain partial information on the cohomology
rings of finite groups. For instance, the following commands show that
the first fifteen
degrees of the (infinite dimensional) graded ring H<sup>*</sup>(S<sub>4</sub>,Z)
are generated
by <br>
      <ul>
        <li>one class of order 2 in degree 2,</li>
        <li>one class of order 2 in degree 3,</li>
        <li>and one class of order 12 in degree 4.</li>
      </ul>
One would have to use theoretical arguments to prove that H<sup>*</sup>(S<sub>4</sub>,Z)
has no other generators in higher degrees. </td>
    </tr>
    <tr>
      <td
 style="vertical-align: top; background-color: rgb(255, 255, 204);">gap>
R:=ResolutionFiniteGroup(SymmetricGroup(4),16);;<br>
gap> TR:=HomToIntegers(R);;<br>
gap> for n in [1..15] do<br>
> Print("The cohomology in degree ", n," is  ",
Cohomology(TR,n),"\n");<br>
> Print("The cohomology ring generators in degree ", n, " are 
",

> IntegralRingGenerators(R,n), "\n");<br>
> od;<br>
The cohomology in degree 1 is  [  ]<br>
The cohomology ring generators in degree 1 are  [  ]<br>
The cohomology in degree 2 is  [ 2 ]<br>
The cohomology ring generators in degree 2 are  [ [ 1 ] ]<br>
The cohomology in degree 3 is  [ 2 ]<br>
The cohomology ring generators in degree 3 are  [ [ 1 ] ]<br>
The cohomology in degree 4 is  [ 2, 12 ]<br>
The cohomology ring generators in degree 4 are  [ [ 0, 1 ] ]<br>
The cohomology in degree 5 is  [ 2 ]<br>
The cohomology ring generators in degree 5 are  [  ]<br>
The cohomology in degree 6 is  [ 2, 2, 2 ]<br>
The cohomology ring generators in degree 6 are  [  ]<br>
The cohomology in degree 7 is  [ 2, 2 ]<br>
The cohomology ring generators in degree 7 are  [  ]<br>
The cohomology in degree 8 is  [ 2, 2, 12 ]<br>
The cohomology ring generators in degree 8 are  [  ]<br>
The cohomology in degree 9 is  [ 2, 2, 2 ]<br>
The cohomology ring generators in degree 9 are  [  ]<br>
The cohomology in degree 10 is  [ 2, 2, 2, 2 ]<br>
The cohomology ring generators in degree 10 are  [  ]<br>
The cohomology in degree 11 is  [ 2, 2, 2 ]<br>
The cohomology ring generators in degree 11 are  [  ]<br>
The cohomology in degree 12 is  [ 2, 2, 2, 2, 12 ]<br>
The cohomology ring generators in degree 12 are  [  ]<br>
The cohomology in degree 13 is  [ 2, 2, 2, 2 ]<br>
The cohomology ring generators in degree 13 are  [  ]<br>
The cohomology in degree 14 is  [ 2, 2, 2, 2, 2 ]<br>
The cohomology ring generators in degree 14 are  [  ]<br>
The cohomology in degree 15 is  [ 2, 2, 2, 2, 2 ]<br>
The cohomology ring generators in degree 15 are  [  ]<br>
      </td>
    </tr>
    <tr>
      <td style="vertical-align: top;">
      <table
 style="margin-left: auto; margin-right: auto; width: 100%; text-align: left;"
 border="0" cellpadding="2" cellspacing="2">
        <tbody>
          <tr>
            <td style="vertical-align: top;"><a
 style="color: rgb(0, 0, 102);" href="aboutCoxeter.html">Previous
Page</a><br>
            </td>
            <td style="text-align: center; vertical-align: top;"><a
 href="aboutContents.html"><span style="color: rgb(0, 0, 102);">Contents</span></a><br>
            </td>
            <td style="text-align: right; vertical-align: top;"><a
 href="aboutModPRings.html"><span style="color: rgb(0, 0, 102);">Next
page</span><br>
            </a> </td>
          </tr>
        </tbody>
      </table>
      <a href="aboutTopology.html"><br>
      </a> </td>
    </tr>
  </tbody>
</table>
<br>
<br>
</body>
</html>

Messung V0.5
C=94 H=99 G=96

¤ Dauer der Verarbeitung: 0.14 Sekunden  (vorverarbeitet)  ¤

*© Formatika GbR, Deutschland






Wurzel

Suchen

Beweissystem der NASA

Beweissystem Isabelle

NIST Cobol Testsuite

Cephes Mathematical Library

Wiener Entwicklungsmethode

Haftungshinweis

Die Informationen auf dieser Webseite wurden nach bestem Wissen sorgfältig zusammengestellt. Es wird jedoch weder Vollständigkeit, noch Richtigkeit, noch Qualität der bereit gestellten Informationen zugesichert.

Bemerkung:

Die farbliche Syntaxdarstellung und die Messung sind noch experimentell.