Homología, cohomología, número de Euler para variedades no orientables

En lo que sigue, por cohomología me referiré a la cohomología de De Rham . cada variedad METRO metro de dimensión metro se supone que es compacto .

Para colector orientable sé los siguientes resultados

  1. De la dualidad de Poincaré: H k ( METRO , R ) H k ( METRO ) ;
  2. numero betti b norte es la dimensión de la parte libre de torsión del norte th grupo de homología y por lo tanto, también la dimensión de norte grupo de cohomología;
  3. La característica de Euler es la suma alternada de los números betti:
    x ( METRO ) = i = 0 metro ( 1 ) i b i = i = 0 ( 1 ) i oscuro H i ( METRO ) .

Sé también que la dualidad de Poincaré no se cumple, al menos en su versión original, para la variedad no orientada, así como otros resultados que para la variedad orientable se dan por sentados. Mis preguntas son:

  1. ¿Cuál es la relación entre H i ( METRO ) y H i ( METRO , R ) (el último es la parte libre de torsión de H ( METRO , Z ) como un grupo. Al conocer uno de los dos, ¿qué puedo inferir del otro?
  2. En consecuencia, el número de Betti, definido por la dimensión de la parte libre de torsión de la homología, ¿puede pensarse también como la dimensión de la cohomología?
  3. ¿Sigue siendo cierto que la suma alternativa de la dimensión del grupo de cohomología produce la característica de Euler?

Detecto estos puntos, calculando el Z -Homología, Cohomología y característica de Euler de la Botella de Klein, el Plano Proyectivo Real y la tira de Möbius, y todas estas "conjeturas" están verificadas, pero espero que este no pueda ser el caso general.

Descubrí que en los libros, mientras que para el caso orientado la red de resultados es bastante clara, para los casos no orientados no es así. ¿Podría también darme alguna referencia (posiblemente no demasiado técnica ya que soy físico)?

Respuestas (1)

Esto es más un comentario que una respuesta, pero es demasiado largo para un comentario.

La dualidad de Poincaré se cumple para una variedad compacta no orientada, si considera que su coeficiente es Z / 2 Z .

Esto no es muy satisfactorio y puede mejorarlo con el coeficiente local. Esto no es muy intuitivo pero funciona. Esto se llama "dualidad torcida de Poincaré". En abstracto, se definen de la siguiente manera: si METRO es un π = π 1 ( X ) -módulo, entonces la homología con el coeficiente local METRO se define como la homología del complejo C norte ( X ~ ) Z π METRO . Para la variedad no orientada, tiene un sistema local muy adaptado que es simplemente Z como grupo, la estructura de π -módulo dado por γ .1 = 1 si dando vueltas γ conserva la orientación y 1 demás. Llamamos Z w este sistema local.

Ahora bien, la dualidad (retorcida) de Poincaré puede enunciarse de la siguiente manera: tenemos un isomorfismo H i ( X , Z ) H norte i ( X , Z w ) y H i ( X , Z w ) H norte i ( X , Z ) que relacionó la homología con el coeficiente local y la cohomología con el coeficiente entero (y viceversa). Esta es la versión de Davis y Kirk, página 102.

Para tener una idea de todo esto, puede calcular la homología con el coeficiente local para R PAG 2 y comprobando esto coinciden con la cohomología de R PAG 2 .

Las referencias estándar sobre esto son el libro de Hatcher, el libro de Davis y Kirk. Probablemente sean notas de conferencias en línea para declaraciones más precisas o mejoras de estos teoremas.

Gracias por el comentario. Encontré algo similar en Wikipedia. Entonces, según tengo entendido, no hay forma de tener un vínculo entre la cohomología de De Rham y la característica de Euler. Al final es esto lo que estoy buscando.
Tal vez puedas probar el "complejo Twisted de Rham" para ver si esto te da algo. Pero en una variedad no orientada, la integración de formas diferenciales es un poco complicada.