R/R_disc 在 Stone 上的截面

命题:Q=R/RdiscQ = \mathbb{R}/\mathbb{R}^{\mathrm{disc}} 的截面是连续函数模局部常值函数

prop.condab-quotient-r-disc · 命题 · 凝聚态 · 商 · 连续函数

又称R/R_disc 的截面·Exercise 8.3

陈述

记 Q:=R/RdiscQ := \mathbb{R}/\mathbb{R}^{\mathrm{disc}}(把 Rdisc\mathbb{R}^{\mathrm{disc}} 看成离散拓扑的加法群,R\mathbb{R} 取通常拓扑,商在凝聚态阿贝尔群里取)。设 SS 是 Stone 空间。则

Q(S)  =  C(S,R) / C(S,Rdisc),Q(S) \;=\; C(S, \mathbb{R})\,\big/\,C(S, \mathbb{R}^{\mathrm{disc}}),

即:到 R\mathbb{R} 的连续函数,模去局部常值函数。

说明

证明。 凝聚态阿贝尔群里的短正合列

0⟶Rdisc⟶R⟶Q⟶00 \longrightarrow \mathbb{R}^{\mathrm{disc}} \longrightarrow \mathbb{R} \longrightarrow Q \longrightarrow 0

给出长正合列

0→Γ(S,Rdisc)→Γ(S,R)→Γ(S,Q)→Hcond1(S,Rdisc).0 \to \Gamma(S, \mathbb{R}^{\mathrm{disc}}) \to \Gamma(S, \mathbb{R}) \to \Gamma(S, Q) \to H^{1}_{\mathrm{cond}}(S, \mathbb{R}^{\mathrm{disc}}).

末项为零:SS 是 Stone 空间,而 Rdisc\mathbb{R}^{\mathrm{disc}} 对应的凝聚态阿贝尔群就是常凝聚态群 R‾\underline{\mathbb{R}},由「Stone 空间上常系数零调」得 H1=0H^{1} = 0 ✓。再看前两项:Γ(S,R)=Hom⁡Cond(S,R)=C(S,R)\Gamma(S, \mathbb{R}) = \operatorname{Hom}_{\mathrm{Cond}}(S, \mathbb{R}) = C(S, \mathbb{R}) ✓;Γ(S,Rdisc)=C(S,Rdisc)\Gamma(S, \mathbb{R}^{\mathrm{disc}}) = C(S, \mathbb{R}^{\mathrm{disc}}) —— 映入离散空间 Rdisc\mathbb{R}^{\mathrm{disc}} 的连续映射正是局部常值映射 ✓(Rdisc\mathbb{R}^{\mathrm{disc}} 的每个单点集都是开的,所以连续函数在每个点上局部常值)。于是 Γ(S,Q)=C(S,R)/C(S,Rdisc)\Gamma(S, Q) = C(S,\mathbb{R})/C(S,\mathbb{R}^{\mathrm{disc}}) ✓。∎

⚠️ 这个商不是零:只要 SS 上有非常值的连续实值函数(例如 S=βIS = \beta I 时取一个非局部常值的有界函数),Q(S)≠0Q(S) \ne 0。这与「拓扑阿贝尔群不是阿贝尔范畴」是同一件事的两面:在拓扑群层面商不好使,在凝聚态层面才有上面这条正确的截面公式。

⭐ 它也是「Zdisc→Zcoarse\mathbb{Z}^{\mathrm{disc}} \to \mathbb{Z}^{\mathrm{coarse}} 型现象」的一般样子:改拓扑不改底集,却真的改变了层的截面。

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定义引用 2

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