Plus-Konstruktion

Verfahren der algebraischen Topologie
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Die Plus-Konstruktion (häufig als Quillens Plus-Konstruktion bezeichnet) ist ein Verfahren der algebraischen Topologie, das unter anderem bei der Definition der algebraischen K-Theorie Anwendung findet.

Konstruktion

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Konstruktion im Fall perfekter Fundamentalgruppen

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Satz: Sei   ein zusammenhängender CW-Komplex mit  . Dann gibt es einen durch Ankleben von 2- und 3-Zellen konstruierten einfach zusammenhängenden CW-Komplex   und eine Inklusion  , so dass die induzierten Morphismen der Homologiegruppen

 

für alle   Isomorphismen sind.

Konstruktion/Beweisidee: Seien   Repräsentanten für ein Erzeugendensystem der Fundamentalgruppe  . Durch Ankleben von 2-Zellen   mittels der Abbildungen   erhält man einen einfach zusammenhängenden CW-Komplex  . Die lange exakte Sequenz

 

spaltet weil   von den 2-Zellen   frei erzeugt wird, man hat also einen Isomorphismus

 

und der Summand   wird von den   erzeugt. Weil   einfach zusammenhängend ist, sind nach dem Satz von Hurewicz die Elemente   von der Form   für Abbildungen  . (Hier bezeichnet   die Fundamentalklasse.) Durch Ankleben von 3-Zellen   mittels der Abbildungen   erhält man einen einfach zusammenhängenden CW-Komplex   mit  . Weil die angeklebten 3-Zellen ihren Rand nicht in   haben, gilt  , und weil lediglich 2- und 3-dimensionale Zellen angeklebt wurden, gilt   für  . Also hat man auch für alle Homologiegruppen ab Grad 3 einen Isomorphismus.

Konstruktion im allgemeinen Fall

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Satz: Sei   ein zusammenhängender CW-Komplex und   ein perfekter Normalteiler. Dann gibt es einen durch Ankleben von 2- und 3-Zellen konstruierten CW-Komplex   und eine Inklusion  , so dass der induzierte Morphismus der Fundamentalgruppen

 

die Quotientenabbildung   und die induzierten Morphismen der Homologiegruppen

 

für alle   Isomorphismen sind.

Konstruktion/Beweisidee: Seien   Repräsentanten für ein Erzeugendensystem von  . Durch Ankleben von 2-Zellen   mittels der Abbildungen   erhält man einen CW-Komplex  , so dass der durch die Inklusion   erzeugte Homomorphismus der Fundamentalgruppen die Quotientenabbildung   ist. Sei   die universelle Überlagerung von   und   das Urbild von  , also   und (weil   perfekt ist)  . Analog zu oben hat man einen Isomorphismus   und der Summand   ist der von den   erzeugte freie  -Modul. Weil   einfach zusammenhängend ist, gibt es   realisierende Abbildungen   und durch Ankleben von 3-Zellen   mittels der Abbildungen   erhält man wieder einen einfach zusammenhängenden CW-Komplex   mit den gewünschten Eigenschaften.

Funktorialität

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Es sei   eine stetige Abbildung zwischen zusammenhängenden CW-Komplexen und es seien   perfekte Normalteiler mit  . Dann induziert   eine bis auf Homotopie eindeutige stetige Fortsetzung  .[1]

Homotopiefaser

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Sei   der klassifizierende Raum einer diskreten Gruppe   und   ein perfekter Normalteiler. Sei   die Homotopiefaser der Plus-Konstruktion  , dann ist   die universelle zentrale Erweiterung von   und  .[2]

Algebraische K-Theorie

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Sei   ein unitärer Ring,   die Gruppe der invertierbaren Matrizen über   und   der klassifizierende Raum von  , d. h. ein asphärischer Raum mit Fundamentalgruppe  . Weil die Gruppe der Elementarmatrizen   perfekt und ein Normalteiler ist, kann man die Plus-Konstruktion anwenden. Die algebraische K-Theorie des Ringes   ist definiert als

 

für  .

Beispiel: endliche Körper

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Sei   ein endlicher Körper mit   Elementen, dann gibt es nach einem Satz von Quillen eine Homotopieäquivalenz

 ,

wobei   die Faser der Abbildung

 

(für   die Wirkung der Adams-Operation auf dem klassifizierenden Raum der unitären Gruppe) ist. Die Homotopiegruppen von   können mit Bott-Periodizität berechnet werden, als Ergebnis erhält man

 .

  ist ein H-Raum mittels einer von Loday definierten Verknüpfung.[3] Die Plus-Konstruktion ist universell für Abbildungen in H-Räume, d. h. jede stetige Abbildung   in einen H-Raum   faktorisiert über  .

Literatur

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Einzelnachweise

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  1. Rosenberg, op.cit., Proposition 5.2.4
  2. Weibel, op.cit., Proposition IV.1.7
  3. Jean Louis Loday: Structure multiplicative en K-théorie algébrique. C. R. Acad. Sci. Paris Sér. A 279 (1974), 321–324.