Homologie cellulaire
1. Degré de l’application antipodale
On note rnla réflexion sur la première coordonnée dans la sphère Sn:
(x0, . . . , xn)(x0, . . . , xn).
Calculer le degré de rn.
En déduire que le degré de l’application antipodale sur Snest (1)n+1.
2. Les espaces projectifs
Première partie : On considère d’abord les espaces projectifs complexes Pn(C) = (Cn+1 \
{0})/C. L’inclusion standard S2n+1 Cn+1 induit une application f:S2n+1 Pn(C).
1– Construire un homéomorphisme entre B2nfPn1(C)et Pn(C).
2– En déduire une décomposition cellulaire des espaces projectifs complexes.
3– Déterminer les groupes d’homologies (à coefficients dans Z) des espaces projectifs
complexes.
4– Déterminer leurs groupes fondamentaux.
Deuxième partie : On considère maintenant les espaces projectifs réels.
1– Etablir l’analogue des deux premières questions précédentes.
2– Montrer que le morphisme de bord CWi(Pn(R)) CWi1(Pn(R)) est la multiplica-
tion par 1+(1)i+1.
3– En déduire les groupes d’homologies (à coefficients dans Z) de Pn(R)).
4– Déterminer leurs groupes fondamentaux.
3. Homologie des produits d’espaces
1– Donner une décomposition cellulaire du produit P2(R)×P2(R).
2– Montrer que le Z-module des i-chaînes cellulaires associées est isomorphe à :
X
a+b=i
CWa(P2(R)) CWb(P2(R)).
3– Montrer qu’avec l’écriture précédente l’opérateur bord s’écrit id + (1)aid .
4– Calculer l’homologie (à coefficients dans Z) de P2(R)×P2(R).
4. Prescrire les groupes d’homologie
Soit n>2et (Ai)16i6nune suite de groupes abéliens de type fini.
1– Soit kun entier. Montrer qu’il existe une application S1S1de degré k.
2– Montrer qu’il existe une application SnSnde degré k.
3– Montrer qu’il existe un espace topologique connexe Xn,k dont tous les groupes d’ho-
mologie Hi(Xn,k,Z)s’annulent sauf pour i= 0 et i=net tel que pour ce dernier,
Hn(Xn,k)'Z/kZ.
4– Montrer qu’il existe un complexe cellulaire Xde dimension ntel que, pour tout
16i6n, on a Hi(X, Z)'Ai.
5– Peut-on prendre pour Xune variété topologique ?
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2 Topologie différentielle et algébrique des variétés différentielles - M2 2014-2015
5. Calcul des groupes d’homologie d’une 3-variété - tiré de l’examen de 2013-2014
Soit Vle complexe cellulaire fini obtenu en identifiant les faces opposées d’un cube par
une translation suivie d’une rotation d’angle π/2.
1– Déterminer le nombre de 0-cellules, 1-cellules, 2-cellules et 3-cellules de V. En déduire
que Vest une variété. Indication : on pourra utiliser un critère vu en TD.
2– Montrer que le complexe cellulaire associé à Vest de la forme
0Zd3
Z3d2
Z4d1
Z20
et déterminer d3,d2et d1.
3– Calculer les groupes d’homologie Hi(V)pour i= 0,...,3.
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