¿Por qué la cohomología de Rham y la cohomología de Cech de la gavilla constante son iguales?

Me siento cómodo con la cohomología de Rham, las gavillas, la cohomología de gavillas y la cohomología de Cech.

Busco probar el siguiente teorema:

Si METRO es una variedad suave de dimensión metro , entonces tenemos el siguiente isomorfismo para cada k metro

H dr k ( METRO ) H ˇ k ( METRO ; R METRO ) .
Por R METRO Me refiero a la gavilla constante de R en METRO .

Delinearé la prueba que estoy siguiendo y daré mis dos preguntas a medida que surjan.

si dejamos Ω k denotan la gavilla de gérmenes de k formularios en METRO entonces por el lema de Poincaré tenemos una sucesión exacta

0 R METRO Ω 0 Ω 1 Ω metro 0 ,
siendo los mapas diferenciales la derivada exterior.

¿Por qué esta secuencia es exacta pero el complejo de Rham no?

En particular, creo que no tengo claro en qué se diferencia una "gavilla de gérmenes" de una gavilla. Y si tomo secciones globales, ¿recuperaré el complejo de Rham habitual?

De todos modos, asumiendo que la sucesión es exacta, obtenemos una serie de sucesiones exactas cortas (SES) de la forma

0 d Ω k 1 Ω k d Ω k 0.
la gavilla Ω k está bien, y de ahí su cohomología H i ( Ω k ) se desvanece por i > 0 . Por lo tanto obtenemos un isomorfismo H i ( d Ω k 1 ) H i + 1 ( d Ω k ) para cada i . Sin embargo, la última oración de esta prueba es un misterio para mí.

"En un extremo de la cadena está la cohomología de Čech y en el otro se encuentra la cohomología de Rham".

Puedo ver por qué después de tomar secciones globales recuperamos la cohomología de Rham, es decir, la H 0 que provienen del SES anterior es H dr k ( METRO ) . Y la cohomología Cech coincide con la cohomología sheaf. Pero no estoy seguro de cómo relacionarlos: ¿debería estar variando k y obtener isomorfismos a través de las secuencias exactas largas correspondientes a diferentes k ?

La secuencia de control que desea es \check{H}.
Sobre la pregunta (1): el complejo de poleas es exacto, el correspondiente complejo de secciones globales por lo general no lo es.
Entonces, ¿tengo razón al pensar que si tomo las secciones globales de la secuencia obtendría el complejo de Rham?
Tienes razón..
Estrictamente hablando, el complejo de Rham comienza en Ω 0 , por lo que nunca es exacto (ya sea como un complejo de haces o el correspondiente complejo de secciones globales).
@ZhenLin Ah, eso es cierto. De alguna manera me había perdido la implicación de agregar la gavilla constante al principio. Gracias
Para responder a una pregunta implícita, a veces los geómetras complejos dicen "la gavilla de gérmenes de funciones holomorfas" para describir lo que los geómetras algebraicos llamarían "la gavilla de funciones holomorfas". Creo que la diferencia en la terminología se remonta a los días en que uno pensaba principalmente en una gavilla como una unión disjunta correctamente topologizada de sus tallos.
De acuerdo, eso tiene sentido: rara vez trabajo sobre los reales, así que me tomó un tiempo darme cuenta de que era una gavilla de todos modos, lo que creo que se puede hacer usando una partición de la unidad, así que al principio pensé que podrían significar gavilla. . De todos modos, es bueno saber por qué, gracias.

Respuestas (1)

  1. El complejo cochain de poleas
    0 R Ω 0 Ω 1
    es exacto: esto se sigue del lema de Poincaré. (Cualquier diferencial cerrado ( norte + 1 ) -la forma en una vecindad abierta suficientemente pequeña debe ser la derivada exterior de algún diferencial norte -form.) Por lo tanto, el complejo cochain
    Ω 0 Ω 1 Ω 2
    es una resolución de la gavilla constante R . Esto se llama el complejo de Rham .
  2. Dejar Z norte = ker ( Ω norte Ω norte + 1 ) ser la gavilla de diferencial cerrado norte -formas. Entonces tenemos sucesiones exactas cortas
    0 Z norte Ω norte Z norte + 1 0
    y por lo tanto largas sucesiones exactas
    0 Γ ( METRO , Z norte ) Γ ( METRO , Ω norte ) Γ ( METRO , Z norte + 1 ) H 1 ( METRO , Z norte )
    de grupos de cohomología de gavilla . (Estos se pueden calcular mediante la cohomología de Čech en una cubierta abierta suficientemente fina). Dado que METRO admite particiones de unidad, H i ( METRO , Ω norte ) = 0 para i > 0 . Así, por i > 0 , tenemos un isomorfismo natural H i ( METRO , Z norte + 1 ) H i + 1 ( METRO , Z norte ) . En particular,
    H i + 1 ( METRO , Z 0 ) H i ( METRO , Z 1 ) H 1 ( METRO , Z i )
    pero Z 0 es (isomorfo a) la gavilla constante R , por lo que deducimos
    H i + 1 ( METRO , R ) coque ( Γ ( METRO , Ω i ) Γ ( METRO , Z i + 1 ) )
    y desde Γ ( METRO , ) se deja exacto,
    0 Γ ( METRO , Z i + 1 ) Γ ( METRO , Ω i + 1 ) Γ ( METRO , Ω i + 2 )
    es una sucesión exacta, entonces coque ( Γ ( METRO , Ω i ) Γ ( METRO , Z i + 1 ) ) es (isomorfo a) H d R i + 1 ( METRO ) . Así tenemos el isomorfismo de de Rham en grados 2 .
  3. En principio todavía tenemos que comprobar que H 0 ( METRO , R ) H d R 0 ( METRO ) y H 1 ( METRO , R ) H d R 1 ( METRO ) . Pero tenemos la secuencia exacta
    0 Γ ( METRO , Z 0 ) Γ ( METRO , Ω 0 ) Γ ( METRO , Z 1 ) H 1 ( METRO , Z 0 ) 0
    y Γ ( METRO , Z 1 ) ker ( Γ ( METRO , Ω 1 ) Γ ( METRO , Ω 2 ) ) , por lo que un cálculo directo completa la prueba.
Gracias, creo que estaba empezando a pensar en ese sentido, pero ahora está mucho más claro.
¿Cómo funciona esto para el caso de grado 1?
Cálculo directo.
@ZhenLin ¿Podría ser un poco más explícito?