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Remarque IV.1.2. — Il est remarquable que les id´ees d’homologie et de groupe d’homotopie
aient toutes deux ´et´e introduites dans un mˆeme article par Poincar´e sans pr´ecurseur ´evident.
IV.1.3. — Excision.– Les groupes d’homologie singuli`ere sont beaucoup plus facilement calcu-
lables que les groupes d’homotopie. Cela r´esulte du fait que les r´esultats connus pour les groupes
d’homotopie ont un analogue pour l’homologie singuli`ere, mais un analogue renforc´e.
C’est particuli`erement vrai pour le th´eor`eme d’excision. Si i:A⊂Xest un sous-espace, on
d´efinit le complexe de la paire (X, A) en posant :
Cn(X, A;π) := coKer Cn(A;π)→Cn(X;π),
les diff´erentielles du complexe C∗(X, A;π) ´etant induites par les diff´erentielles de C∗(X;π). On
pose :
Hn(X, A;π) = HnC∗(X, A;π).
Notons qu’il est clair avec cette d´efinition que l’on dispose d’une suite exacte longue :
(Exactitude) . . . →Hn(A;π)i∗
−→ Hn(X;π)→πnHn(X, A;π)∂n
−→ Hn−1(A;π)→. . .
Le th´eor`eme d’excision pour l’homologie s’´enonce alors.
Th´eor`eme IV.1.4 (Excision). — Pour tous sous-espaces A, B ⊂Xdont l’int´erieur recouvre
X, le morphisme induit :
Hn(B, A ∩A;π)→Hn(X, A;π)
est un isomorphisme.
Contrairement au cas des groupes d’homotopie relative, on constate qu’il n’y a pas d’hypoth`ese
sur la connexit´e des espaces A,Bou X.
Notons que ce r´esultat implique aussi le calcul suivant, pour tout couple d’entiers (n, i)∈N∗×N:
Hi(Sn;π) = (πsi i=n ou i=0,
0 sinon.
Et r´etrospectivement, ce r´esultat explique la diff´erence avec les groupes d’homotopie, parce que
les groupes d’homotopie de Snsont triviaux en degr´es > n.
Remarque IV.1.5. — On fera attention que le calcul pr´ec´edent de l’homologie de Snr´esulte en
particulier de la propri´et´e (triviale) de l’homologie singuli`ere :
(Dimension) Hi(∗;π) = (πsi i=0,
0 sinon.
Il est remarquable que les propri´et´es (Additivit´e), (Exactitude), (Excision) et (Dimension) du
foncteur (IV.1) suffisent `a le caract´eriser de mani`ere unique si on le restreint `a la cat´egorie des
CW-complexes. Cela r´esulte du fait qu’on a un algorithme explicite pour calculer l’homologie
singuli`ere d’un CW-complexe (vu au premier semestre).
Ce r´esultat est le c´el`ebre th´eor`eme d’Eilenberg-Steenrod. Les propri´et´es ´enum´er´ees dans le
paragraphe pr´ec´edent pour le foncteur d’homologie singuli`ere s’appellent les axiomes d’Eilenberg-
Steenrod.
IV.1.b. Axiome des suspensions. —
D´efinition IV.1.6. — On d´efinit l’homologie d’un espace point´e (X, x) comme l’homologie de
la paire (X, x). Lorsque le point base de Xn’est pas pr´ecis´e, on peut la note aussi :
˜
Hn(X).