ZADANIA O DZIA LANIU TORUSA I NIE TYLKO
♠ = zrobione
1 ♠ Obliczy ¨A wymiary grup homologii zespolonego grassmannianu Grk(Cn). Obliczy´c z ilu punkt´ow sk lada sie,Grk(Fnq). Obliczy´c granice,przy q → 1.
2 ♠ Wykaza´c, ˙ze stosuja,c naste,puja,ce elementarne operacje: mnozenie kolumny przez skalar 6= 0 i dodawianie jednej kolumny do innej, po lo˙zonej na prawo (przestawianie kolumn zabronione) mo˙zna dowolna,macierz doprowadzi´c do postaci ,,eszelonu”:
∗ 1 0 0
∗ 0 ∗ 1 1 0 0 0 0 0 1 0
w kt´orym
– ka˙zda kolumna ko´nczy sie,na 1 (a poni˙zej zera),
– wyrazy na prawo od ka˙zdej ko´ncowej jedynki sa,r´owne 0.
Taka posta´c jest jednoznaczna
3 ♠ Wykaza´c, ˙ze GLn(k) =F BπB, gdzie B jest grupa,macierzy g´ornotr´ojka,tnych, a suma przebiega macirze permutacji π.
4 ♠ Opisa´c orbity dzia lania B na ilorazie GLn(k)/B.
5 ♠ Wykaza´c, ˙ze orbita BπB ⊂ GLn(k)/B jest izomorficzna z przestrzenia,afiniczna,Al(π). Obliczy´c l(π).
6 ♠ Uto˙zsami´c GLn(k)/B z przestrzenia, flag F l(n), kt´orej elemantami sa, cia,gi podprzestrzeni liniowych kn
V1⊂ V2 ⊂ · · · ⊂ Vn= kn (dim Vi = i).
7 ♠ Na przestrzeni flag nad cia lem liczb zespolonych dzia la grupa unitarna U (n). Przedstawi´c te, przestrze´n jako przestrze´n ilorazowa,grupy U (n).
8 ♠ Obliczy´c z ilu punkt´ow sk lada sie, przestrze´n pe lnych flag F l(n) nad cia lem q–elementowym.
Znale´z´c zwia,zek ze wzorem na sume,d lugo´sci permutacji nale˙za,cych do grupy Σn.
9 ♠ Rozwa˙zamy dzia lanie grupy macierzy diagonalnych T ⊂ GLn(C) na GLn(C)/B. Znale´z´c punkty sta le tego dzia lania. Obliczy´c wagi dzia lania na przestrzeniach stycznych.
10 ♠ Rozwa˙zamy dzia lanie grupy macierzy diagonalnych postaci ρ(t) = diag(t, t2, t3, . . . , tn) na GLn(C)/B. Dla x ∈ BπB znali˙z´c limt→∞ρ(t)x.
11 ♠ Wykaza´c, ˙ze przestrzenie jednorodne postaci GLn(k)/P dla P ⊃ B to cze,´sciowe przestrzenie flag F l(d1, d2, . . . , dm; n), kt´orej elemantami sa,cia,gi podprzestrzeni liniowych kn
V1 ⊂ V2 ⊂ · · · ⊂ Vm⊂ kn (dim Vi = di).
12 ♠ Opisa´c wyszytkie podgrupy P ⊂ GLn(C) zawieraja,ce B.
13 Wprowad´zmy na przestrzeni C2n antysymetryczna, niezdegenerowana, forme, dwuliniowa, zadana, przez macierz 0 I
−I 0
. Dla i ≤ n rozwa˙zmy podzbi´or grassmannianu Gri(k2n) sk ladaja,cy sie, z i–
wymiarowych przestrzeni izotropowych. Pokaza´c, ˙ze ten zbi´or jest przestrzenia,jednorodna, dla grupy Sp(n) := Spn(C) ∩ U (2n). Wskaza´c maksymalny torus w tej grupie. Znale´z´c punkty sta le dzia lania tego torusa.
14 Wprowad´zmy na przestrzeni C2n symetryczna,niezdegenerowana,forme,dwuliniowa,zadana,przez macierz0 I
I 0
. Dla i ≤ n rozwa˙zmy podzbi´or grassmannianu Gri(k2n) sk ladaja,cy sie,z i–wymiarowych przestrzeni izotropowych. Pokaza´c, ˙ze ten zbi´or jest przestrzenia, jednorodna, dla grupy SO2n(C) ∩ U (2n) ' SO(2n). Wskaza´c maksymalny torus w tej grupie. Znale´z´c punkty sta le dzia lania tego torusa.
15 ♠ Niech A be,dzie k-algebra,. Udowodni´c, ˙ze dzia lanie torusa k∗ na rozmaito´ci afinicznej X = Spec(A) jest r´ownowa˙zne zadaniu Z-gradacji w A.
16 ♠ Niech X = Pn, G = U (k + 1) × U (n − k) zanurzone blokowo w U (n + 1). Roz lo˙zy´c X z naturalnym gdzia laniem G na ekwiwariantny CW-kompleks. (Najpierw rozpatrze´c przupadek k = 0.)
17 ♠ Obliczy´c pier´scie´n kohomologii H∗(G(k, n)) korzystaja,c z rozw l´oknienia G(k, n) → B(U (k) × U (n − k)) → BU (n).
18 ♠ Przyporza,dkowanie G 7→ BG jest funktorem Grupy → hT op.
19 ♠ Niech1 Xi = Gi+1, dk : Xi → Xi−1 rzutowanie polegaja,ce na opuszczaniu k-tej sk ladowej (k = 0, 1, . . . i). Realizacje,geometryczna,definiujemy jako
|X•| =
G
i≥0
Xi× ∆i
.
∼
(dk(a), b) ∼ (a, ∂k(b)) dla a ∈ Xi, b ∈ ∆i−1
gdzie ∂k : ∆i−1 ,→ ∆i jest w lo˙zeniem k-tej ´sciany w sympleksie. Wykaza´c, ˙ze przestrze´n E = |X•| jest ´scia,galna, ˙ze G dzia la na niej wolno (dzia lanie diagonalne). Przedstawi´c E/G jako realizacje, geometryczna,cia,gu przestrzeni Y•.
20 ♠ Sprze,˙zenie na grupie indukuje identyczno´s´c na H∗(BG) (dla grupy niekoniecznie sp´ojnej).
1Definiujemy tu pewien zbi´or presymplicjalny
21 ♠ Je´sli grupa ma torsje,, to BG nie ma sko´nczeniewymiarowego modelu.
22 ♠ Dla grupy sko´nczonej H∗(BG; R) = 0 je´sli |G| jest odwracalny w R.
Wsk: U˙zy´c transfer.
23 ♠ Znale´z´c przekszta lcenia klasyfikuja,ce dla pote,gi wia,zki tautologicznej (γn)⊗k → Pn(dla k ∈ Z) przyjmuja,c model BC∗ = P∞.
24 Dla grupy sko´nczonej HG∗(X; Q) ' H∗(X/G; Q)
25 ♠ Niech 0 < d1 < d2 < · · · < dm < n. Na przestrzeni cze,´sciowych flag mamy wia,zki ilorazowe:
nad punktem x = (V1⊂ V2 ⊂ . . . Vm) ∈ F l(d1, d2, . . . , dm; n) (Qi)x := Vi/Vi−1.
(Przyjmujemy V0 = {0}.) Wykaza´c, ˙ze klasy Cherna wia,zek Qi dla i = 1, 2, . . . m generuja, pier´scie´n kohomologii H∗(F l(d1, d2, . . . , dm; n)).
26 ♠ Torus S1 dzia la na P1
t · [z0 : z1] = [z0 : tkz1] .
Obliczy´c pier´scie´n ekwiwariantnych kohomologii HS∗1(P1). Zbada´c odwzorowanie obcie,cia HS∗1(P1) → HS∗1({ [1 : 0] , [0 : 1] }) ' Z[t] ⊕ Z[t].
27 ♠ Zbada´c odwzorowanie obcie,cia do punkt´ow sta lych HT∗(X) → HT∗(XT) dla X = Pnze standar- dowym dzia laniem torusa. Wykaza´c, ˙ze jest monomorfizmem.
28 ♠ Obliczy´c pier´scie´n ekwiwariantnych kohomologii grassmannianu HT∗(G(k, n)).
29 ♠ Opisa´c pier´scie´n ekwiwariantnych kohomologii F l(d1, d2, . . . , dm; n) ze wzgle,du na dzia lanie torusa. (Por´ownaj zadanie 25.)
30 ♠ Torus T = (S1)2 dzia la P3 wzorem
(t0, t1) · [z0 : z1: z2 : z3] = [t0z0 : t1z1 : t−11 z2: t−10 z3] .
Niech X be,dzie kwadryka, zadana, r´ownaniem z0z3 = z1z2. Obliczy´c pier´scie´n ekwiwariantnych koho- mologii HT∗(X).
31 Udowodni´c, ˙ze je´sli HT∗(X, ; Q) jest wolny nad HT∗(pt; Q), to HT∗(X, ; Q) → H∗(X, ; Q) jest epi- morfizmem.
32 ♠ Spr´obowa´c powt´orzy’c dow´od twierdzenia o lokalizacji K ⊗ΛHG∗(X; Q)→ K ⊗' ΛHG∗(XG; Q) dla grupy nieprzemiennej, np G = U (n). Czy twierdzenie mo˙znaby udowodni´c przy dodatkowych za lo˙zeniach, (np za lo˙zy´c co´s o stabilizatorach).
33 ♠ Udowodni´c, ˙ze teza Twierdzenia o lokalizacji zachodzi dla kohomologii o wsp´o lczynnikach ca lkowitych, je´sli stabilizatory punkt´ow sa,sp´ojne.
34 ♠ Je´sli X jest ekwiwariantnie formalna, sko´nczonego wymiaru, zwarta, to H∗(X) ' H∗(XT) z zachowaniem gradacji modulo 2.
35 ♠ Mno˙zenie przez klase,z H1(T ) zadaje operacje, H∗(X) → H∗+1(X) (lub H∗(X) → H∗−1(X)) Je´sli X jest ekwiwariantnie formalna, to ta operacia jest zerowa. Poda´c przyk lad, gdy ta operacja jest zerowa, ale przestrze´n nie jest ekwiwariantnie formalna.
36 ♠ Niech X = Pnze standardowym dzia laniem (n + 1)-wymiarowego torusa T . Pokaza´c, ˙ze obraz
HT∗(X) ,→ HT∗(XT) '
n
M
k=0
Λ = Λn+1
sk lada sie,z takich cia,g´ow (x0, x1, . . . , xn) ∈ Z[x0, x1, . . . , xn]n+1, ˙ze ti− tj dzieli xi− xj.
37 Udowodni´c, ˙ze obraz prosty w kohomologiach zdefiniowany za pomoca, dualno´sci Poincar´e jest r´owny obrazowi prostemu zdefiniowanemu za pomoca,klasy Thoma.
38 ♠ Niech X = S2n−1 ⊂ Cn z dzia laniem T = S1 przez mno˙zenie zespolone. Obliczy´c HT∗(X) jako H∗
T(pt) modu l.
39 ♠ Niech X = S2 z dzia laniem S1 przez obroty Uto˙zsami´c H∗
T(X;R) z cia,g lymi funkcjami na R, kt´ore sa,wielomianami naR+ iR−. ‘
40 ♠ Niech X = P2 z dzia laniem T = (S1)2
(s, t)[x0; x1; x2] = [x0; sx1; tx2].
Uto˙zsami´c HT∗(X;R) z cia,g lymi funkcjami na R2, kt´ore sa, wielomianami na sto˙zkach rozpie,tych przez naste,puja,ce pary wektor´ow
{(1, 0), (0, 1)}, {(1, 0), (−1, −1)}, {(−1, −1), (0, 1)}.
41 ♠ Za l´o˙zmy, ˙ze mamy kwadrat kartezjan´nski f1 X1 −→ Y1
gX ↓ ↓ gY
X2 −→ Y2 f2
Je´sli gX, gY, f2 (wie,c i f1) sa,w lo˙zeniami, oraz X2 jest transwersalne do Y1, wtedy mamy przemienny diagram
(f1)∗
Hk(X1) −→ Hk(Y1)
g∗X ↑ ↑ gY∗
Hk(X2) −→ Hk(Y2) (f2)∗
.
42 Teza powy˙zsza jest prawdziwa, gdy odwzorowanie f2 jest rozw l´oknieniem.
43 Zdefiniowa´c obraz prosty przy za lo˙zeniu, ˙ze f jest przekszta lceniem w la´sciwym zorientowanych rozmaito´sci.
44 ♠ Niech X be,dzie kwadryka,w P(C2n) zadana,r´ownaniem x0x2n+x1x2n+. . . xn−1xnwe wsp´o lrze,dnych jednorodnych x0, x1, . . . , x2n. Wskaza´c torus (jak najwie,kszy),kt´ory zachowuje X. Znale´z´c punkty sta le i wagi dzia lania torusa na przestrzeniach stycznych.
45 ♠ Niech X be,dzie kwadryka,w P(C2n−1) zadana,r´ownaniem x1x2n+x2x2n+. . . xnxnwe wsp´o lrze,dnych jednorodnych x1, x2, . . . , x2n. Wskaza´c torus (jak najwie,kszy),kt´ory zachowuje X. Znale´z´c punkty sta le i wagi dzia lania torusa na przestrzeniach stycznych.
46 ♠ Obliczy´c klase,kohomologii (stopie´n) grassmanianu G(k, n) zanurzonego w P(ΛkCn) (zanurzenie Pl¨uckera). Na pocza,tek upewni´c sie,, ˙ze dla G(2, 4) wychodzi 2.
Wskaz´owka: Hook formula dla prostoktnego diagramu Younga, np [Fulton: Young Tableaux]
Za pomoca,twierdzenia o lokalizacji mo˙zna policzy´c stopie´n =R
G(k,n)c1(O(1))k(n−k). Oto polecenie w Wolfram Mathematice:
Sum[
(-Sum[t[a], {a, J}])∧(k (n - k))/
Product[t[b] - t[a], {a, J}, {b, Complement[Range[n], J]}], {J, Subsets[Range[n], {k}]}]
Factor[%]
47 Niech n-wymiarowa, E be,dzie wia,zka, zespolona, wektorowa, nad zorientowana, rozmaito´scia, X.
Za l´o˙zmy, ˙ze grupa G dzia la na X i na E niech s : X → E be,dzie niezmenniczym przekrojem, Z = {x ∈ X | s(x) = 0}. Za l´o˙zmy, ˙ze s jest transwersany do przekroju zerowego. Wykaza´c, ˙ze klasa Poincar´e dualna do [Z] jest r´owna cn(E) ∈ HG2n(X).
48 ♠ Niech X = Cn z dzia laniem T o wagach w1, w2, . . . , wn ∈ Hom(T, S1) = H2
T(pt). Obliczy´c klase,Poincar´e dualna,do [0] w H2
T(Cn) = H2
T(pt).
49 ♠ Obliczy´c HSL∗
n(C)(pt).
50 ♠ Niech V = Cn+1 z baza, ε0, ε1, . . . , εn Niech Vi = linεi, εi+1, . . . , εn ⊂ V , codim(Vi) = i.
Oznaczmy przez xi be,dzie klasa, Poincar´e dualna, do [P (Vi)] ∈ H∗
T(Pn) (ze wzgle,du na standardowe dzia lanie torusa). Uto˙zsamiaja,c H∗
T(Pn) z Z[t0, t1, . . .n, ζ]/(Q(ζ + ti) ) znale˙z´c wzory na xi. 51 ♥ (Cia,g dalszy poprzedniego zadania) Zdefiniujmy forme,przecie,´c w HT∗(Pn)
(x, y) = Z
Pn
x ∪ y ∈ Λ.
Poda´c wz´or na (xi, xj).
Przyk lady:
n = 2, obcie,cia klas Pk do punkt´ow sta lych pi:
p0 p1 p2
P2 1 1 1
P1 0 t0− t1 t0− t2 P0 0 0 (t0− t2) (t1− t2) Forma przecie,´c:
P2 P1 P0
P2 0 0 1
P1 0 1 t0− t2
P0 1 t0− t2 (t2− t0) (t2− t1) n = 3, obcie,cia klas Pk do punkt´ow sta lych pi:
p0 p1 p2 p3
P3 1 1 1 1
P2 0 t0− t1 t0− t2 t0− t3 P1 0 0 (t0− t2) (t1− t2) (t0− t3) (t1− t3) P0 0 0 0 (t0− t3) (t1− t3) (t2− t3) Forma przecie,´c:
P3 P2 P1 P0
P3 0 0 0 1
P2 0 0 1 t0− t3
P1 0 1 t0+ t1− t2− t3 (t0− t3) (t1− t3) P0 1 t0− t3 (t0− t3) (t1− t3) (t0− t3) (t1− t3) (t2− t3) Forma przecie,´c dla n = 4:
P4 P3 P2 P1 P0
P4 0 0 0 0 1
P3 0 0 0 1 t0− t4
P2 0 0 1 t0+ t1− t3− t4 (t0− t4) (t1− t4)
P1 0 1 t0+ t1− t3− t4 t23− t0t3− t1t3− t2t3+ t4t3+ t24+ t0t1+ t0t2+ t1t2− t0t4− t1t4− t2t4 (t0− t4) (t1− t4) (t2− t4) P0 1 t0− t4 (t0− t4) (t1− t4) (t0− t4) (t1− t4) (t2− t4) (t0− t4) (t1− t4) (t2− t4) (t3− t4)
Jaki jest wz´or og´olny?
52 Niech X be,dzie grassmanianem Gr2(C4) = G(2, 4) z dzia laniem standardowego torusa. Znale´z´c wzory na ekwiwariantne klasy rozmaito´sci Schuberta w H∗
T(X) i znale˙z´c ich forme,przecie,´c.
53 2 Niech G be,dzie sp´ojna,, zwarta,grupa,Lie, g = T1G. Wykaza´c, ˙ze H∗(G;R) ' (Λg∗)G
(G dzia la na g prze ad, czyli przez pochodna,sprze,gania).
Wskaz´owka: pokaza´c, ˙ze r´o˙zniczka de Rhama na podkompleksie form dwustronnie niezmienniczych w Ω∗(G) jest zerowa.
54 Niech N T be,dzie normalizatorem torusa maksymalnego w sp´onej grupie Lie G. Wykazaa,, ˙ze H∗(BG;R) ' Sym(g∗)G' Sym(t∗)W,
gdzie t = T1T, W = N T/T.
2Dwa naste,pne zadanie nie sa,´sci´sle zwia,zane z wyk ladem, ale nale˙za,do tzw wiedzy obowia,zkowej.
55 Niech λ1≥ λ2 ≥ · · · ≥ λn≥ 0. Udowodni´c, ˙ze
Sλ = det
hλ1 hλ1+1 . . . hλ1+n−1
hλ2−1 hλ2 . . . hλ2+n−2 . . .
hλn−n−1 hλn−n−2 . . . hλn
Ponadto, je´sli λk+1= 0 to do obliczenia Sλ mo˙zna u˙zy´c wyznacnika k × k. Np Si00...0 = hi. 56 Niech µ be,dzie podzia lem powsta lym z λ poprzez zamianie,kolumn i wierszy. Udowodni´c, ˙ze
Sµ= det
eλ1 eλ1+1 . . . eλ1+n−1 eλ2−1 eλ2 . . . eλ2+n−2
. . .
eλn−n−1 eλn−n−2 . . . eλn
Ponadto, je´sli λk+1 = 0 to do obliczenia Sµ mo˙zna u˙zy´c wyznacnika k × k. Np µ = 11 . . . 1
| {z }
i
00 . . . 0 mamy Sµ= ei.
57 Pokaza´c, ˙ze je´sli X mo˙zna zanurzy´c ekwiwariantnie w P(V ) z dzia laniem liniowym T na V , to graf GKM nie ma pe,tli.
Uwaga 1. Je´sli X jest normalna rzutowa rozmaito´s´c algebraiczna, to mo˙zna zanurzy´c [Tw Sumihiro].
Uwaga 2. Ka˙zde dzia lanie T na P(V ) pochodzi od dzia lania liniowego.
58 ♠ Niech T = C∗ dzia la na X ⊂ P(V ) poprzez automorfizmy liniowe. Dla p, q ∈ XT piszemy p → q je´sli istnieje y ∈ X taki, ˙ze limz→0z · y = p i limz→∞z · y = q. Wykaza´c, ˙ze nie ma zamknie,tego cia,gu orbit p0 → p1 → · · · → pn= p0.
59 ♠ Niech X be,dzie rozmaito´s´cia, algebraiczna, rzutowa, z dzia laniem C∗, C ⊂ X krzywa z samo- przecie,ciem, kt´ora jest T -niezmiennicza. Pokaza´c, ˙ze C musi by´c zawarta w XT.
60 ♠ Dane 4 proste w P3 w po lo˙zeniu og´olnym. Ile jest prostych przecinaja,cych wszystkie te 4 proste?
61 ♥ Niech Ω1 = {V ∈ Gr2(C4) | V ∩ C2 6= 0}. W zanurzeniu Pl¨uckera Ω1 jest zadane r´ownaniem m34= 0. Graf GKM dla Gr2(C4) wraz z wyr´o˙znionym pdgrafem odpowiadaja,cym Ω1 wygla,da tak:
Niech c = [Ω1] ∈ H2
T(Gr2(C4). Wiemy, ˙ze dla punkt´ow sta lych pij ∈ {p13, p14, p23, p24} obcie,cie klasy c jest r´owne c|pij = (t3+ t4) − (ti+ tj), bo te punkty sa,ga,dkie i znana jest wia,zka normalna. Wiemy te˙z, ˙ze c|p34 = 0, bo p346∈ Ω1. Obliczy´c c|p12 z tw o lokalizacji.
Wsk. R
Gr2(C4)c =?.
62 ♥ Przy oznaczeniach z powy˙zszego zadania obliczy´c R
Gr2(C4)c4.
63 ♥ Torus T dzia la na Cn. Niech f be,dzie wielomianem od n zmiennych takim, ˙ze dla t ∈ T mamy f (t · z) = w(t)f (z) dla pewnego w ∈ Hom(T, C∗). Niech Z be,dzie zbiorem zer wielomianu f . Wykazaa,,
˙ze [Z] = w ∈ H2
T(Cn) ' H2
T(pt) ' Hom(T, C∗).
64 ♥ Pokaza´c, ˙ze dla wia,zek liniowych definicja formy i klasy Cherna z wyk ladu jest zgodna z definicja,Milnora-Stasheffa (Characteristic classes, definicja r´o˙zniczkowa w Appendixie C).
65 ♥ Udowodni´c, ˙ze definicja warunku (C) tzn lokalnej wolno´sci G∗ modu lu nie zale˙zy od wyboru bazy g.
66 ♠ ´Cw. Ka˙zda lokalnie wolna T∗-algebra ma strukture,W (t)-algebry.
67 Niech (M, ω) be,dzie rozmaito´scia, symplektyczna,. Potok pola v zachowuje forme, symplektyczna, ω wtedy i tylko wtedy gdy dιvω = 0.
68 Zwia,zek odwzorowania momentu z ekwiwariantnymi kohomologiami. Niech T dzia la hamiltonowsko na rozmaito´sci symplektycznej z funkcja,momentu µ. Wtedy ω#:= ω + µ jest zamknie,ta, forma,w ek- wiwariantnym kompleksie de Rhama (model Cartana).
69 Twierdzenie Duistermaata-Heckmana Za l´o˙zmy, ˙ze S1 dzia la hamiltonowsko z funkcja,Hamiltona f . Za l´o˙zmy, ˙ze f ma izolowane punkty krytyczne (r´ownowa˙znie MS1 jest sko´nczony). Wtedy dla ka˙zdego ~ ∈ C
Z
M
e~fωn
n! = X
p∈MS1
e~f (p)
~ne(p) gdzie e(p) ∈ Z jest iloczynem wag reprezentacji stycznej TpM .
70 Zobaczy´c jak wygla,da GKM-graf w wielo´scianie momentu dla M = Spn(C)/B, tzn dla przestrzeni flag grupy symplektycznej Spn(C) ⊂ GL2n(C) dla n = 2, 3.
(Inna definicja przestrzeni flag:
M = {(V1, V2, . . . , Vn) ∈
n
Y
k=1
G(k, 2n) | Vi ⊂ Vi+1, Vn= Vn⊥} tzn takie flagi, ˙ze Vn jest lagran˙zowska.)
23 stycze´n 2018