微分トポロジー・特性類の問題
上の正則ベクトル束 (階数 )を考える。 を の各ファイバー内の複素直線全体からなる射影束とする。 は複素 次元のコンパクト複素多様体であり、複素構造から定まる向きを入れる。 を 上のトートロジー直線部分束とし、
とおく。ここで は超平面類()である。また、 の正則接束 について完全系列
が成り立つことを用いてよい。 である。
このとき、カップ積 の基本類上の値
を求めよ。
この問題で使うもの
- チャーン類と超曲面の全チャーン類(説明と入口の問題)
- コホモロジー環とカップ積(説明と入口の問題)
この問題を解けるようになるまで(97 技能)
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- 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
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- 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
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- 掃き出し法による逆行列
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- 多項式の微分
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- 関数の極限
- 積と商の微分
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- 微分形式の外積と外微分
- 位置ベクトルと内分点・外分点
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- 重積分の変数変換とヤコビアン
- 曲面の媒介変数表示と面積要素
- 面積分と流束
- ベクトル場の線積分
- グリーンの定理
- 勾配・発散・回転
- ストークスの定理
- 微分形式の積分とストークスの定理
- コホモロジー環とカップ積
- チャーン類と超曲面の全チャーン類
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
Leray–Hirsch の定理により は 上 で生成されます。 を で表す関係式を求め、すべての積を の倍数に帰着させましょう。
ヒント 2
から が出ます。また (ファイバー上の の次数)です。
ヒント 3
、 となります。 を 3 乗して展開しましょう。
答えと解説
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解説を読む
1. コホモロジー環の構造. を各ファイバー に制限すると の第 1 チャーン類になり、ファイバーのコホモロジーを生成する。よって Leray–Hirsch の定理により、 は を基底とする自由 加群である。
2. 関係式. 商束 は直線束で、ホイットニーの公式から
なので、次数 の部分を比べて を得る。次数 の部分を比べて 、すなわち
また より である。
3. 積分. は の 1 点のポアンカレ双対の引き戻しなので、 を 上で評価すると を 1 本のファイバー上で評価した値になる。 だから
と を使うと
4. . なので、その第 1 チャーン類は
与えられた完全系列とホイットニーの公式から
5. 計算. 二項展開すると
手順 3 の結果を代入して
よって である。
(検算) である。後者で同じ計算をすると、、、 となり、 で一致する。
別解
( は階数 1)より である。 から を得る。, なので 。
。 の は 。したがって 。
積分値は、( の次元より)、(ファイバー上で の次数は 1)、、。
。