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代数的位相幾何の問題

難易度 4大学院入試の難問レベル大学院数学 代数的位相幾何

を種数 の向き付け可能な閉曲面とする。 の相異なる 点からなる部分集合全体の空間

(順序付き配置空間 を、対称群 の座標の入れ替えによる作用で割った商空間)のオイラー標数 を求めよ。

この問題で使うもの

この問題を解けるようになるまで(90 技能)
算数中学高校大学大学院

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一覧で見る(前提が先)
  1. 三角形の角の大きさ
  2. 対頂角と平行線の同位角・錯角
  3. 三角形の外角と角の組み合わせ
  4. 小数の四則計算
  5. 分数のたし算・ひき算
  6. 分数のかけ算・わり算
  7. 小数と分数のまじった計算
  8. 逆算(□ を求める)
  9. 正負の数の加法・減法
  10. 四則の混じった計算の順序
  11. 正負の数の乗除・累乗と四則混合
  12. 分配法則を使った計算のくふう
  13. 文字式の計算(同類項・分配法則)
  14. 1 次方程式の解き方
  15. 二等辺三角形の角
  16. 平行四辺形と特別な四角形の性質
  17. 三角形・四角形の面積
  18. 約数の見つけ方
  19. 素因数分解と約数の個数
  20. 平方根の意味と根号の簡単化
  21. 三平方の定理
  22. 乗法公式による展開
  23. 折り返した図形の角と長さ
  24. 三平方の定理と平面図形
  25. ベクトルの演算と成分
  26. 行列の和・積と 2 次の逆行列
  27. 掃き出し法と連立 1 次方程式
  28. 行列の階数と解の存在
  29. ベクトル空間・一次独立・基底・次元
  30. 円の周の長さと面積
  31. おうぎ形の弧の長さと面積
  32. 弧の長さからおうぎ形の中心角と面積を求める
  33. 特別な直角三角形の辺の比
  34. 弧度法と単位円による三角関数
  35. 加法定理と 2 倍角・半角・積和の公式
  36. 線形変換と行列
  37. 核と像と次元定理
  38. 単体複体のホモロジーとベッチ数
  39. 最大公約数と最小公倍数
  40. 最大公約数と最小公倍数
  41. 因数分解
  42. 文字式で表した整数の性質
  43. 余りによる整数の分類
  44. 樹形図で数え上げる
  45. 積の法則と和の法則
  46. 和の法則・積の法則と樹形図
  47. 合同式
  48. 群の位数と元の位数
  49. 有限アーベル群の構造と部分群の個数
  50. 順列・円順列・重複順列
  51. 組合せ
  52. 同じものを含む順列・重複組合せ
  53. 3 次式までの展開と因数分解
  54. 微分係数と導関数の定義
  55. 多項式の微分
  56. 比例・反比例の式とグラフ
  57. 関数 の式と変域
  58. 平方完成と 2 次関数のグラフ
  59. 2 次不等式
  60. 剰余の定理・因数定理と高次方程式
  61. 増減表と極値
  62. 等間隔にならんだ数の和
  63. 等差・等比数列の和と Σ
  64. 数列の極限
  65. 関数の極限
  66. 関数の連続性と中間値の定理
  67. 平均値の定理
  68. 積と商の微分
  69. 第 2 次導関数とグラフの凹凸
  70. 合成関数の微分
  71. の極限
  72. 三角関数の導関数
  73. 根号の乗除と加減
  74. 指数の拡張と指数関数
  75. 対数の定義と性質
  76. 自然対数の底
  77. 指数関数・対数関数の導関数
  78. 増減・凹凸・漸近線とグラフ
  79. テイラー展開
  80. 無限等比級数と無限級数
  81. べき級数と収束半径
  82. 母関数と係数の取り出し
  83. 分割数と分割の母関数
  84. 有限アーベル群の分類(単因子と素因子型)
  85. 行列式
  86. ユークリッドの互除法
  87. 整数行列の単因子(スミス標準形)
  88. CW 複体の胞体ホモロジー
  89. CW 複体のオイラー標数
  90. 閉曲面の分類と多角形の貼り合わせ

ヒント

行き詰まったら、上から順に 1 つずつ開いてください。

ヒント 1

まず順序付き配置空間 のオイラー標数を求め、それから による商を考えましょう。

ヒント 2

最後の点を忘れる写像 はファイバーが「 から 点を除いた曲面」のファイバー束です。ファイバー束ではオイラー標数が積になります。

ヒント 3

です。 の作用は自由なので、商写像は 重被覆になります。

答えと解説

答えを見る
結果を記録する(このブラウザにだけ保存されます):
解説を読む

である。

順序付き配置空間 ファデル・ノイヴィルトのファイブレーション

は局所自明なファイバー束で、ファイバーは から 点を除いた曲面である。閉曲面から 点を除くとオイラー標数は だけ減るので(除いた点の小さな開円板を取り除くと考えればよい)、ファイバーのオイラー標数は 。

ファイバーと底空間がともに有限 CW 複体とホモトピー同値なファイバー束では、オイラー標数は積になる()。したがって


順序のない配置空間 は に座標の入れ替えで作用し、点が相異なるので単位元以外の元は固定点をもたない。有限群の自由な作用なので、商写像 は 重の被覆写像である。有限重被覆ではオイラー標数は重数倍になるので

別解

のオイラー標数は、ファイバー束 (ファイバーは から 点を除いたもの)を繰り返し用いて 、ここで 。。

は に自由に作用するので、 は 6 重被覆で 。

検算: 。

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