上同调就是 Ext

命题:Hn(X,M∙)≅Ext⁡Zn(Z⋅X, M∙)H^{n}(X, M^{\bullet}) \cong \operatorname{Ext}^{n}_{\mathbb{Z}}(\mathbb{Z}\cdot X,\ M^{\bullet})

prop.cohomology-as-ext · 命题 · 层上同调 · Ext · 拓扑斯

又称上同调就是 Ext·Exercise 7.37·Exercise 5.24

陈述

设 T\mathcal{T} 是拓扑斯,X∈TX \in \mathcal{T},M∙M^{\bullet} 是 T\mathcal{T} 中阿贝尔群的复形。则

R⁡Γ(X, M∙)  ≅  RHom⁡Z(Z⋅X, M∙),Hn(X, M∙)  ≅  Ext⁡Zn(Z⋅X, M∙).\operatorname{R}\Gamma(X,\ M^{\bullet}) \;\cong\; \operatorname{RHom}_{\mathbb{Z}}\bigl(\mathbb{Z}\cdot X,\ M^{\bullet}\bigr), \qquad H^{n}(X,\ M^{\bullet}) \;\cong\; \operatorname{Ext}^{n}_{\mathbb{Z}}\bigl(\mathbb{Z}\cdot X,\ M^{\bullet}\bigr).

说明

证明。 关键在于这两个函子本来是同一个函子。由 Z⋅X\mathbb{Z}\cdot X 的泛性质(它是自由对象:Hom⁡Z(Z⋅X,M)=Hom⁡(X,M)\operatorname{Hom}_{\mathbb{Z}}(\mathbb{Z}\cdot X, M) = \operatorname{Hom}(X, M))✓,

Hom⁡Z(Z⋅X, M)  =  Hom⁡T(X, M)  =  Γ(X,M)=M(X)✓\operatorname{Hom}_{\mathbb{Z}}\bigl(\mathbb{Z}\cdot X,\ M\bigr) \;=\; \operatorname{Hom}_{\mathcal{T}}\bigl(X,\ M\bigr) \;=\; \Gamma(X, M) = M(X) ✓

即「取截面」函子与「Hom⁡(Z⋅X,−)\operatorname{Hom}(\mathbb{Z}\cdot X, -)」逐字相同 ✓。右导出函子只依赖函子本身,故两者的右导出函子在导出范畴里同构:R⁡Γ(X,−)≅RHom⁡(Z⋅X,−)\operatorname{R}\Gamma(X, -) \cong \operatorname{RHom}(\mathbb{Z}\cdot X, -) ✓;逐类取上同调就得到第二个同构 ✓。∎

⭐ 这条是两套语言之间的桥:一边是几何味的「截面」(Γ(X,−)\Gamma(X,-)),一边是代数味的「导出 Hom」。有了它,层上同调的一切计算都能翻译成导出范畴里的 Ext 计算 —— 反过来,Ext 的几何意义也清楚了:它就是某个空间上的上同调。

📌 与「Stonean 上的截面公式」对照看:那条把 Ext 写成 Ext⁡n(M⋅S,N)\operatorname{Ext}^{n}(M \cdot S, N),这条把 Ext 写成 Hn(X,N)H^{n}(X, N),两条合起来正是「Hn(X,N)H^{n}(X, N) 可以用 Z⋅X\mathbb{Z}\cdot X 的消解来算」。

谁指向它(入边)

定义引用 2

参考

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