書記が数学やるだけ#857 グラフの同相とホモロジー群の同型
グラフの同相とホモロジー群の同型の関係について,具体例から見ていく。
問題
全ての場合の証明は手間がかかるので,1次ホモロジー群に限定して考える。
説明
「辺の反転,辺の細分とその逆,レトラクション」といった操作では,ホモロジー群は同型を保つ。これを用いてグラフを簡素化してホモロジー群を求めることができる。なお,逆は成立しないことは向き付けを扱う際に触れる。
解答
1次ホモロジー群の辺の反転についてのみ詳細に見ていく。最終的には,グラフの辺における同型写像を示すこととなる。
写像とその核の含有関係については具体的な計算が必要。
準同型かつ逆写像から,同型が示せた。
辺の細分・レトラクションについては以下のように辺と写像を設定すれば,あとは同様にして計算するだけである。
アニュラスの単体分割について,辺の細分の逆を繰り返し用いることで2次元単体と同型であることが言える。
トーラスについて,2次ホモロジー群は容易に決まる。
1次ホモロジー群の導出には,辺の細分の逆により得られた外部と内部を用いる。
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