代数的位相幾何の問題
の 次元部分線形空間全体のなす実グラスマン多様体 (次元 のコンパクト多様体)のオイラー標数 を求めよ。
この問題で使うもの
- CW 複体のオイラー標数(説明と入口の問題)
この問題を解けるようになるまで(89 技能)
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右端(太枠)がこの問題で使う技能です。左へドラッグすると、さらに前の前提をさかのぼれます。技能を押すと、そこまでの道筋が光ります。
一覧で見る(前提が先)
- 三角形の角の大きさ
- 対頂角と平行線の同位角・錯角
- 三角形の外角と角の組み合わせ
- 小数の四則計算
- 分数のたし算・ひき算
- 分数のかけ算・わり算
- 小数と分数のまじった計算
- 逆算(□ を求める)
- 正負の数の加法・減法
- 四則の混じった計算の順序
- 正負の数の乗除・累乗と四則混合
- 分配法則を使った計算のくふう
- 文字式の計算(同類項・分配法則)
- 1 次方程式の解き方
- 二等辺三角形の角
- 平行四辺形と特別な四角形の性質
- 三角形・四角形の面積
- 約数の見つけ方
- 素因数分解と約数の個数
- 平方根の意味と根号の簡単化
- 三平方の定理
- 乗法公式による展開
- 折り返した図形の角と長さ
- 三平方の定理と平面図形
- ベクトルの演算と成分
- 行列の和・積と 2 次の逆行列
- 掃き出し法と連立 1 次方程式
- 行列の階数と解の存在
- ベクトル空間・一次独立・基底・次元
- 円の周の長さと面積
- おうぎ形の弧の長さと面積
- 弧の長さからおうぎ形の中心角と面積を求める
- 特別な直角三角形の辺の比
- 弧度法と単位円による三角関数
- 加法定理と 2 倍角・半角・積和の公式
- 線形変換と行列
- 核と像と次元定理
- 単体複体のホモロジーとベッチ数
- 最大公約数と最小公倍数
- 最大公約数と最小公倍数
- 因数分解
- 文字式で表した整数の性質
- 余りによる整数の分類
- 樹形図で数え上げる
- 積の法則と和の法則
- 和の法則・積の法則と樹形図
- 合同式
- 群の位数と元の位数
- 有限アーベル群の構造と部分群の個数
- 順列・円順列・重複順列
- 組合せ
- 同じものを含む順列・重複組合せ
- 3 次式までの展開と因数分解
- 微分係数と導関数の定義
- 多項式の微分
- 比例・反比例の式とグラフ
- 関数 の式と変域
- 平方完成と 2 次関数のグラフ
- 2 次不等式
- 剰余の定理・因数定理と高次方程式
- 増減表と極値
- 等間隔にならんだ数の和
- 等差・等比数列の和と Σ
- 数列の極限
- 関数の極限
- 関数の連続性と中間値の定理
- 平均値の定理
- 積と商の微分
- 第 2 次導関数とグラフの凹凸
- 合成関数の微分
- の極限
- 三角関数の導関数
- 根号の乗除と加減
- 指数の拡張と指数関数
- 対数の定義と性質
- 自然対数の底
- 指数関数・対数関数の導関数
- 増減・凹凸・漸近線とグラフ
- テイラー展開
- 無限等比級数と無限級数
- べき級数と収束半径
- 母関数と係数の取り出し
- 分割数と分割の母関数
- 有限アーベル群の分類(単因子と素因子型)
- 行列式
- ユークリッドの互除法
- 整数行列の単因子(スミス標準形)
- CW 複体の胞体ホモロジー
- CW 複体のオイラー標数
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
グラスマン多様体はシューベルト胞体による CW 分割をもちます。胞体の次元ごとの個数が分かればオイラー標数が求まります。
ヒント 2
のシューベルト胞体は を満たす整数の組( の長方形に入るヤング図形)と対応し、その次元は です。
ヒント 3
次元 の胞体の個数は です。符号をつけて足しましょう。
答えと解説
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解説を読む
シューベルト胞体分割 の標準旗 に対し、 次元部分空間 について が , に跳ね上がる位置 を考えると、同じ をもつ 全体は開胞体(シューベルト胞体)となり、その次元は
である。, とおくと で、胞体の次元は 。したがって は、 の長方形に入るヤング図形 と 1 対 1 に対応する胞体からなる CW 複体である(胞体数は )。
次元ごとの胞体数 で となるものを数える。
| 個数 |
合計 で、 と一致する。
オイラー標数 CW 複体のオイラー標数は なので
(別解)向き付けを考えた は の 重被覆で、 の極大トーラス の作用の固定点(座標平面 つにそれぞれ 通りの向き)は 個なので 、よって としても求まる。
別解
のオイラー標数を、対角行列からなる最大トーラスではなく、座標軸の符号反転のなす の作用ではなく、 の作用の固定点で計算する。 とみて が作用する。固定点の部分空間は 不変な 2 次元部分空間で、 の 3 個の既約 2 次元表現(互いに非同型)のうちの 1 つに一致する。よって固定点は孤立して 3 個。(トーラス作用の固定点集合のオイラー標数は元の空間のそれに等しい)。
検算: 公式 ( 偶数かつ 奇数のときは 0)。