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 11 kB image not shown  

Quelle  aboutDefinitions.html   Sprache: HTML

 
 products/sources/formale Sprachen/GAP/pkg/hap/www/SideLinks/About/aboutDefinitions.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;"><big><span
 style="font-weight: bold;"></span></big>
      <table style="width: 100%; text-align: left;" cellpadding="2"
 cellspacing="2">
        <tbody>
          <tr>
            <td style="vertical-align: top;"><a href="aboutIntro.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: Some Definitions</span></big></td>
            <td style="text-align: right; vertical-align: top;"><a
 href="aboutTopology.html"><small style="color: rgb(0, 0, 102);">next</small></a><br>
            </td>
          </tr>
        </tbody>
      </table>
      <big><span style="font-weight: bold;"><span
 style="font-family: opensymbol;"> <span
 style="font-family: opensymbol;"></span></span></span></big><br>
      </th>
    </tr>
    <tr>
      <td
 style="vertical-align: top; background-color: rgb(255, 255, 255); text-align: left;">The
cohomology of a group G can be defined in terms of resolutions. Let Z
be the group of integers considered as a trivial ZG-module. A <span
 style="font-style: italic;">free ZG-resolution</span> of Z is a
sequence of ZG-module homomorphisms<br>
      <br>
      <div style="text-align: center;">... → M<sub>n</sub> → M<sub>n-1</sub>
→ ... → M<sub>1 </sub>→ M<sub>0</sub> <br>
      <br>
      <div style="text-align: left;">satisfying:<br>
      <ul>
        <li>(Freeness) Each M<sub>n</sub> is a free ZG-module.<br>
        </li>
        <li>(Exactness) The image of M<sub>n+1</sub> → M<sub>n </sub>equals
the kernel of M<sub>n</sub> → M<sub>n-1</sub> for all n>0.<br>
        </li>
        <li>(Augmentation) The cokernel of M<sub>1 </sub>→ M<sub>0</sub>
is isomorphic to the trivial ZG-module Z.</li>
      </ul>
The maps M<sub>n</sub> → M<sub>n-1 </sub>are referred to as <span
 style="font-style: italic;">boundary homomorphisms</span>. Setting TM<sub>n
      </sub>equal
to the abelian group M<sub>n</sub>/G obtained from M<sub>n</sub> by
killing the G-action, we get an induced sequence of abelian group
homomorphisms<br>
      <br>
      <div style="text-align: center;">... → TM<sub>n</sub> → TM<sub>n-1</sub>
→ ... → TM<sub>1 </sub>→ TM<sub>0</sub> .<br>
      <br>
      <div style="text-align: left;">This sequence will generally not
satisfy the above exactness condition, and one defines the <span
 style="font-style: italic;">integral homology</span> of
G to be<br>
      <br>
      <table
 style="background-color: rgb(204, 255, 255); text-align: left; margin-left: auto; margin-right: auto; width: 558px; height: 36px;"
 cellpadding="2" cellspacing="2">
        <tbody>
          <tr>
            <td style="text-align: center; vertical-align: top;"><br>
            <span style="color: rgb(0, 0, 102);">H</span><sub
 style="color: rgb(0, 0, 102);">n</sub><span
 style="color: rgb(0, 0, 102);">(G,Z) = Kernel(T</span><span
 style="color: rgb(0, 0, 102);">M</span><sub
 style="color: rgb(0, 0, 102);">n</sub><span
 style="color: rgb(0, 0, 102);"> → T</span><span
 style="color: rgb(0, 0, 102);">M</span><sub
 style="color: rgb(0, 0, 102);">n-1</sub><span
 style="color: rgb(0, 0, 102);">)
/ Image(T</span><span style="color: rgb(0, 0, 102);">M</span><sub
 style="color: rgb(0, 0, 102);">n+1</sub><span
 style="color: rgb(0, 0, 102);"> → T</span><span
 style="color: rgb(0, 0, 102);">M</span><sub>n</sub>)<br>
            <br>
            </td>
          </tr>
        </tbody>
      </table>
      <br>
      <div style="text-align: center;">
      <div style="text-align: left;">for all n>0. By changing the
definition of TM<sub>n</sub>
one arrives at the definition of homology H<sub>n</sub>(G,A) and
cohomology H<sup>n</sup>(G,A) with coefficients in a ZG-module A.
Needless to say, homology and cohomology are invariants of G, and do
not depend on the particular choice of free ZG-resolution.<br>
      <br>
(See David Joyners <a href="http://arxiv.org/abs/0706.0549">intoduction</a>
to group cohomology for more details on this definition.)<br>
      </div>
      </div>
      </div>
      </div>
      </div>
      </div>
      </td>
    </tr>
    <tr>
      <td
 style="vertical-align: top; background-color: rgb(255, 255, 255);">There
are two steps to computing group
homology: <br>
      <ul>
        <li>Construct a free ZG-resolution R = {M<sub>n</sub>}.</li>
        <li>Calculate the homology from TR = {TM<sub>n</sub>} using
some
version of the Smith Normal Form algorithm.</li>
      </ul>
For example, the 25th integral homology of the Dihedral group D<sub>512
      </sub>of order 1024 can be calculated using the following
commands.<br>
      </td>
    </tr>
    <tr>
      <td
 style="background-color: rgb(255, 255, 204); vertical-align: top;">gap>
F:=FreeGroup(2);;x:=F.1;;y:=F.2;;<br>
gap> G:=F/[x^2,y^512,(x*y)^2];; 
D_512:=Image(IsomorphismPermGroup(G));;<br>
      <br>
gap> R:=ResolutionFiniteGroup(D_512,26);<br>
Resolution of length 26 in characteristic 0 for <permutation group
of size 1024 with 2 generators> .<br>
      <br>
gap> time; #The time, in milliseconds, for constructing R.<br>
265262<br>
      <br>
gap> TR:=TensorWithIntegers(R);;<br>
Chain complex of length 26 in characteristic 0 .<br>
      <br>
gap> Homology(TR,25);<br>
[ 2, 2, 2, 2, 2, 2, 2, 2, 2, 2, 2, 2, 2, 2 ]<br>
      </td>
    </tr>
    <tr>
      <td
 style="background-color: rgb(255, 255, 255); vertical-align: top;">We
see that H<sub>25</sub>(D<sub>512</sub>,Z) = (Z<span
 style="font-family: monospace;"><sub>2</sub></span>)<sup>14</sup>. 
(Quicker methods for computing this are given on subsequent pages!)<br>
      <br>
Homology with other coefficients can also be calculated from the
resolution R. For
instance, the following additional command shows that the 25th
homology of D<sub>512</sub> with coefficients in the trivial module Z<sub>2</sub>
is the vector space H<sub>25</sub>(D<sub>512</sub>,Z<sub>2</sub>) = (Z<sub>2</sub>)<sup>26</sup>.
      <br>
      </td>
    </tr>
    <tr>
      <td
 style="background-color: rgb(255, 255, 204); vertical-align: top;">gap>
T2R:=TensorWithIntegersModP(R,2);;<br>
Chain complex of length 26 in characteristic 2 .<br>
      <br>
gap> Homology(T2R,25);<br>
26<br>
      </td>
    </tr>
    <tr>
      <td
 style="background-color: rgb(255, 255, 255); vertical-align: top;">(At
this point we should note that there exist more efficient methods for
computing the homology of a finite group G over the finite field Z<sub>p</sub>
with trivial action. <br>
      <br>
One approach, which has been used very succesfully by Jon Carlson on
small p-groups, is to regard the group ring Z<sub>p</sub>G as a vector
space of rank |G|. Each term in a Z<sub>p</sub>G-resolution R is then
also a vector space, and one can use linear algebra techniques to
construct R. Details of Carlson's computations can be found
 href="http://www.math.uga.edu/%7Elvalero/cohointro.html">here</a>. <br>
      <br>
The HAP function <span style="font-family: helvetica,arial,sans-serif;">ResolutionPrimePowerGroup(G,n)</span>
uses this idea to compute a free Z<sub>p</sub>G-resolution
for a p-group G. The resolution is minimal in the sense that the number
of free generators in degree n is equal to the rank of the vector space
H<sub>n</sub>(G,Z<sub>p</sub>) . For example, the following commands
compute the ranks of the first 25 mod 2 homology groups of the Sylow
2-subgroup of the Mathieu group M<sub>12</sub> .<br>
      </td>
    </tr>
    <tr>
      <td
 style="vertical-align: top; background-color: rgb(255, 255, 204);">gap>
G:=SmallGroup(64,134);;    #This is the Sylow 2-subgroup
of MathieuGroup(12).<br>
gap> R:=ResolutionPrimePowerGroup(G,25);; time;<br>
436107<br>
      <br>
gap> #The dimensions of the first twenty-five mod 2 homology groups
of G
are:<br>
gap> List([0..25],n->Dimension(R)(n));<br>
[ 1, 3, 6, 10, 15, 21, 28, 36, 45, 55, 66, 78, 91, 105, 120, 136, 153,
171,<br>
  190, 210, 231, 253, 276, 300, 325, 351 ]<br>
      </td>
    </tr>
    <tr>
      <td
 style="vertical-align: top; background-color: rgb(255, 255, 255);">The
linear algebra approach to mod p cohomology will not work so well on
large
groups G since one ends up having to compute null-spaces of large
matrices. Consider for instance the above computation for G=D<sub>512</sub>.
Any resolution is going to have at least 26 Z<sub>2</sub>G-generators
in dimension 25, and 25 generators in dimension 24. So to obtain the
26th term one would have
to compute the nullspace of a matrix with (1024)<sup>2</sup>×26×25
=  681574400 entries.  <br>
      <br>
An efficient method for mod p cohomology of larger groups has been
developed by David Green. It involves non-abelian
Gröbner basis techniques and is described in the book [D.J.
Green, <span style="font-style: italic;">Gröbner bases and the
computation of group cohomology</span>, Lecture Notes in Math., No.
1828 (Springer, 2003)] and on the corresponding <a
 style="color: rgb(0, 0, 102);"
 href="http://www.math.uni-wuppertal.de/%7Egreen/Coho/index.html">web
page</a>.) <br>
      </td>
    </tr>
    <tr>
      <td
 style="text-align: left; background-color: rgb(255, 255, 255); vertical-align: top;">For
integral (or mod p) computations to succeed the ZG-rank of the
resolution R
should not
be too large in any given dimension. The construction of small
ZG-resolutions is an interesting problem and at first glance might seem
to
be a purely algebraic one. However, we can benefit from the advice
of Sir Michael Atiyah.<br>
      <br>
      <br>
      <table
 style="margin-left: auto; margin-right: auto; text-align: left; width: 621px; height: 185px;"
 border="0" cellpadding="10" cellspacing="2">
        <tbody>
          <tr>
            <td
 style="background-color: rgb(204, 255, 255); vertical-align: top;"><br
 style="color: rgb(0, 0, 102);">
            <div style="text-align: left;">
            <div style="margin-left: 40px; color: rgb(0, 0, 102);">"Fundamentally
the purpose of
algebra always was to produce a formula
which one could put into a machine, turn a handle and get an answer.
You took something that had a meaning; you converted it into a formula,
and you got the answer. In this process you do not
need to think any more about what
the different stages in the algebra correspond to in the geometry. You
lose the insights, and this can be important at different
stages.
You must not give up the insight altogether! You might want to come
back
to it later on."

            <br>
            <small>M. Atiyah, "Mathematics in the 20th century"
Bulletin London Math. Soc.  34 (2002),  1-15. </small><br>
            </div>
            <br>
            </div>
            </td>
          </tr>
        </tbody>
      </table>
      <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 href="aboutIntro.html">Previous
Page</a><br>
            </td>
            <td style="text-align: center; vertical-align: top;"><a
 href="aboutContents.html">Contents</a><br>
            </td>
            <td style="text-align: right; vertical-align: top;"><a
 href="aboutTopology.html">Next page</a><br>
            </td>
          </tr>
        </tbody>
      </table>
      <br>
      </td>
    </tr>
  </tbody>
</table>
<br>
<br>
</body>
</html>

Messung V0.5
C=96 H=98 G=96

¤ Dauer der Verarbeitung: 0.10 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.