La esfera unitaria sin un punto es contráctil

Dejar a ser un punto en la esfera unitaria S = { ( X , y , z ) | X 2 + y 2 + z 2 = 1 } .

  1. como muestro eso S { a } es contractible?
  2. ¿Cómo muestro que un bucle no sobreyectivo ϕ PAG ( S , s ) con punto base s es camino homotópico al bucle constante con imagen s ?

Lo que yo sé:

  1. Contráctil significa que debe haber un s S { a } tal que el mapa constante S { a } S { a } con imagen s es homotópico a la identidad en S { a } .
    Entonces quiero un mapa continuo (homotopía) F : [ 0 , 1 ] × S { a } S { a } tal que F ( 0 , X ) = s y F ( 1 , X ) = X .
    ¿Qué me falta todavía en mi prueba?

  2. Un bucle es un camino cerrado: un mapa continuo γ : [ 0 , 1 ] S con γ ( 0 ) = γ ( 1 ) = s . Así que el bucle constante γ tiene γ ( t ) = s para todos t [ 0 , 1 ] .
    Camino homotópico (entre ϕ y γ ) significa que hay un mapa continuo gramo : [ 0 , 1 ] × [ 0 , 1 ] S tal que

    gramo ( 0 , a ) = ϕ ( a ) gramo ( 1 , a ) = γ ( a ) = s gramo ( b , 0 ) = s gramo ( b , 1 ) = s
    para todos a , b [ 0 , 1 ] .

Editar:
Entonces obtuve la sugerencia de que debería usar la homotopía de contratación de 1., pero no sabría qué hacer con ella, y qué homotopía se refiere.
También si demuestro que R 2 es contráctil, he probado entonces 1. debido al homeomorfismo con S { a } ?

1. S 2 { pag t } es homeomorfo a R 2 . 2. Usa la homotopía de contracción que encuentras en 1.
@cjackal Qué es t ?
@ T.Eskin ¿Cómo puedo usar eso?
Creo que "pt" es la abreviatura de la palabra "punto" allí. @cjackal significa la esfera con un punto eliminado.
@AkivaWeinberger ¿Podría ayudar con las otras preguntas?
El plano es contráctil; usa la homotopía F ( t , X ) = t X para reducir todo al origen. Cualquier cosa homeomorfa a un espacio contráctil es contráctil (¿por qué?), así que porque S { a } es homeomorfo al plano, entonces también es contráctil.
Además, si un bucle no es sobreyectivo, entonces hay algún punto en la esfera que se pierde. Así, además de ser un bucle en S , también sería un bucle en S { a } por algún punto a sobre la esfera. Así, podría contratar S { a } , y el bucle con él, hasta un punto. (Esto no mantendrá fijo el punto base, pero puede arreglarlo).

Respuestas (1)

SUGERENCIA: para la primera pregunta, puede usar la proyección estereográfica para ver que una esfera menos un punto es homeomorfa a un plano, en particular, todos los grupos de homotopía son iguales.

Para la segunda pregunta: use el teorema de Van-Kampen para ver que π 1 ( S ) es trivial La conclusión sigue.

¿Hay otra forma de responder a la segunda pregunta sin usar Van-Kampen?