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 12 kB image not shown  

Quelle  aboutTopology.html   Sprache: HTML

 
 products/Sources/formale Sprachen/GAP/pkg/hap/www/SideLinks/About/aboutTopology.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="aboutDefinitions.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: Topological View<br>
            </span></big></td>
            <td style="text-align: right; vertical-align: top;"><a
 href="aboutGouter.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
homology of a group G can also be defined as the homology of an orbit
space
X/G  where X is any contractible space admitting a fixed-point
free action of G. Viewed in this way the homology of certain groups is
easily calculated. For example, the free abelian group Z<sup>2</sup> of
rank two acts freely on the Euclidean plane <span
 style="font-weight: bold;">R</span><sup>2</sup>, and the orbit space <span
 style="font-weight: bold;">R</span><sup>2</sup>/Z<sup>2</sup> is the
torus. We thus see that H<sub>1</sub>(Z<sup>2</sup>,Z) = Z<sup>2</sup>, 
H<sub>2</sub>(Z<sup>2</sup>,Z) = Z and H<sub>n</sub>(Z<sup>2</sup>,Z) =
0 for n>2.<br>
      <br>
When G acts freely and cellularly on a contractible CW-space X then the
cellular chain complex <br>
      <br>
      <div style="text-align: center;">... → H<sub>n</sub>(X<sup>n</sup>,X<sup>n-1</sup>)
→ H<sub>n-1</sub>(X<sup>n-1</sup>,X<sup>n-2</sup>) → ... → H<sub>1</sub>(X<sup>1</sup>,X<sup>0</sup>)
→ H<sub>0</sub>(X<sup>0</sup>)<br>
      </div>
      <br>
is a free ZG-resolution of Z. (The <span style="font-style: italic;">chain
group</span> H<sub>n</sub>(X<sup>n</sup>,X<sup>n-1</sup>)
is just
the free abelian group on the n-dimensional cells in X. It inherits the
structure of a ZG-module from the action of G on X.)<br>
      <br>
Not all free ZG-resolutions arise in this way. However, the algorithms
in HAP are  based on the topological view of group cohomology, and
most resolutions in HAP do arise from a space X.<br>
      <br>
The orbit space X/G is a classifying space for the group G, and its
2-skeleton corresponds to a group presentation <span
 style="font-style: italic;"></span>for G. The presentation's
generators correspond to 1-cells of X, and the relations correspond to
2-cells. The presentation can be accessed in HAP. For example, the
following commands yield the presentation <x,y
: x<sup>2</sup>=1, y<sup>2</sup>=1, z<sup>2</sup>=1, (xy)<sup>3</sup>=1,
(yz)<sup>3</sup>=1, (xz)<sup>2</sup>=1> for the
symmetric group S<sub>4</sub>. They also show that, for G=S<sub>4</sub>,
the CW-space X/G has precisely 97 cells in dimension 20. </td>
    </tr>
    <tr>
      <td
 style="background-color: rgb(255, 255, 204); vertical-align: top;">gap> 
R:=ResolutionFiniteGroup(SymmetricGroup(4), 20);;<br>
      <br>
gap> P:=PresentationOfResolution(R);<br>
[ <free group on the generators [ f1, f2, f3 ]>,<br>
  [ f1^2, f2^2, f3^2, f3*f1*f3*f1, f1*f2*f1*f2*f1*f2,
f2*f3*f2*f3*f2*f3 ] ]<br>
      <br>
gap>  Dimension(R)(20);<br>
97<br>
      </td>
    </tr>
    <tr>
      <td
 style="background-color: rgb(255, 255, 255); vertical-align: top;">The
function <span style="font-family: helvetica,arial,sans-serif;">ResolutionFiniteGroup(G,n)</span>
actually returns an object R with several components, one of which is a
function <span style="font-family: helvetica,arial,sans-serif;">Dimension(R)</span>
giving the ZG-rank
of the nth module in the resolution arising from a certain CW-space X.<br>
      <br>
(It is interesting to note that this example calculation disproves a
conjecture made in [M. Salvetti, "Cohomology of Coxeter groups",
Topology and its Applications 118 (2002), 199-208] about classifying
spaces Y of n-generator Coxeter groups W for which the 2-skeleton of Y
corresponds to the standard Coxeter presentation of W. Salvetti
conjectured that Y must have at least (n+k-1)!/(n-1)!k! cells in
dimension k.  According to this conjecture, such a classifying
space Y for the 3-generator Coxeter group W=S<sub>4</sub>  would
have at least 22!/20!2!=231 cells in dimension 20. However, the above
calculation produces a space Y with the required 2-skeleton and just 97
cells in dimension 20.)<br>
      <br>
The 1-skeleton of the space X constructed above for G=S<sub>4</sub> can
be viewed as a .gif file by using the following additional commands.<br>
      </td>
    </tr>
    <tr>
      <td
 style="vertical-align: top; background-color: rgb(255, 255, 204);">gap>
G:=P.freeGroup/P.relators;;<br>
gap> CayleyGraphDisplay(G,GeneratorsOfGroup(G));;<br>
      <br>
      <div style="text-align: center;"><img alt="" src="S4.gif"
 style="width: 320px; height: 226px;"><br>
      </div>
      </td>
    </tr>
    <tr>
      <td
 style="vertical-align: top; background-color: rgb(255, 255, 255);">The
2-cells of the space X are polygonal disks with two, four and
six sides. The attaching
map of say the 10th 3-cell can be pictured as follows.<br>
      </td>
    </tr>
    <tr>
      <td
 style="vertical-align: top; background-color: rgb(255, 255, 204);">gap>
IdentityAmongRelatorsDisplay(R,10);<br>
      <br>
      <div style="text-align: center;"><img
 style="width: 395px; height: 358px;" alt="" src="attachinMap.gif"><br>
      </div>
      </td>
    </tr>
    <tr>
      <td
 style="background-color: rgb(255, 255, 255); vertical-align: top;">The
number of free ZG-generators is not the only measure of complexity
for a resolution R. What is not seen from the above commands on S<sub>4
      </sub>is
that the last of the 97 generators in dimension 20 has an extremely
large
number of 19-dimensional cells in its boundary. This can be seen using <span
 style="font-family: helvetica,arial,sans-serif;">R!.boundary(n,j)</span>
which is a function giving the boundary of the j-th
n-dimensional generator. The 97-th generator has a boundary of length
7303 in the 19-dimensional module of the resolution considered as a
Z-module. This will cause problems for the construction of subsequent
terms of the resolution.<br>
      <br>
There is the option of trying to simplify the resolution R during the
process of its construction. The idea is to find simple homotopy
equivalences that reduce the space X to one involving "smaller"
cells.  The option is invoked by setting a third variable equal to
"true", as in the following. More work needs
to be done on the simple homotopy simplification procedure!<br>
      <br>
The following commands compute three resolutions for the dihedral group
G=D<sub>16</sub> of order 32. The first is computed without
simplifications and the second with simplifications. For comparison,
the third is a free Z<sub>2</sub>G-resolution of Z<sub>2</sub> computed
using standard linear algebra procedures over the field of two elements
(and does not correspond to a CW-space X). The sum of the lengths of
the  boundaries of the 8-dimensional generators is 2813 without
simplifications, 186 with simplifications and 2828 in the mod 2 case.<br>
      </td>
    </tr>
    <tr>
      <td
 style="background-color: rgb(255, 255, 204); vertical-align: top;">gap>
G:=DihedralGroup(32);;<br>
      <br>
gap> R:=ResolutionFiniteGroup(G,8);;<br>
gap>
BoundaryLengthSum:=Sum(List([1..Dimension(R)(8)],x->Length(BoundaryMap(R)(8,x))));<br>
2813<br>
      <br>
gap> Rsimplified:=ResolutionFiniteGroup(G,8,true);;<br>
gap> BoundaryLengthSum:=
Sum(List([1..Dimension(Rsimplified)(8)],x->Length(BoundaryMap(R)(8,x))));<br>
186<br>
      <br>
gap> Rmod2:=ResolutionPrimePowerGroup(G,8);;<br>
gap>
BoundaryLengthSum:=Sum(List([1..Dimension(Rmod2)(8)],x-><br>
                                                                                          
Length(BoundaryMap(R)(8,x))));<br>
2828<br>
      </td>
    </tr>
    <tr>
      <td
 style="text-align: left; background-color: rgb(255, 255, 255); vertical-align: top;">The
vertices of the contractible G-space X correspond to the elements of G,
and the
1-skeleton
can be viewed as the Cayley graph of G with respect to the generators
in the associated presentation. Since the number of edges in the Cayley
graph
depends heavily on the generating set, the ZG-rank of the
1-dimensional module in R is very much influenced by the choice of
generators in "gens".<br>
      <br>
The 2-skeleton of X is obtained by choosing a maximal tree in the
1-skeleton, and then attaching 2-cells for some of those 1-cells not in
the tree. The choice of maximal tree obviously depends on "gens", but
it is even influenced by the ordering of the elements in "gens".
Consequently, when constructing resolutions in HAP one should
experiment with various generating sets for the group in question.<br>
      <br>
To illustrate this point, consider the following timings for the
symmetric group S<sub>3</sub> . The first command computes 100 terms of
a resolution in less time than it takes the second command to compute
29 terms. The third command shows that the order of the generating set
can be important.<br>
      </td>
    </tr>
    <tr>
      <td
 style="vertical-align: top; background-color: rgb(255, 255, 204);">gap>
R:=ResolutionFiniteGroup([(1,2,3),(2,3)],100);;time;<br>
31213<br>
      <br>
gap> R:=ResolutionFiniteGroup([(1,2,3),(1,2)],29);;time;<br>
47250<br>
      <br>
gap> R:=ResolutionFiniteGroup([(2,3),(1,2,3)],100);;time;<br>
49192<br>
      </td>
    </tr>
    <tr>
      <td
 style="vertical-align: top; background-color: rgb(255, 255, 255);">The
algorithm underlying <span
 style="font-family: helvetica,arial,sans-serif;">ResolutionOfFiniteGroup()
      </span>is described
in [G. Ellis, "Computing group resolutions", J. Symbolic Computation,
28
(2004), 1077-1118]. It applies to a generating set for an arbitrary
finite group G. More work needs to be done on how a particular choice
of generators influences the algorithm's performance.

      <br>
      <a href="aboutExtensions.html">Subsequent pages</a> of this
manual show how to incorporate some of the group theoretic
structure of
G into the computation of resolutions. We first mention some
applications of cohomology.<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="aboutDefinitions.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="aboutGouter.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=95 H=97 G=95

¤ Dauer der Verarbeitung: 0.12 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.