群与伽罗瓦上同调

上积

上积是一种把上同调类相乘的方式,它把一串分次的阿贝尔群变成一个环。每个次数上的上同调由作为函数的上链构建;上积只是把两个这样的函数相乘——把连续的自变量分别喂给两个因子——再验证这尊重上闭链与上边缘的结构。其回报是:作为环的上同调比作为一列群携带多得多的信息。

对带模 A 与 B(经一个 G 等变双线性映射 A ⊗ B -> C 配对到模 C)的群 G,上积是映射 H^p(G, A) ⊗ H^q(G, B) -> H^{p+q}(G, C)。在非齐次上链上它由 (f ∪ h)(g_1, ..., g_{p+q}) = f(g_1, ..., g_p) · (g_1 ... g_p)·h(g_{p+1}, ..., g_{p+q}) 给出。可验证 d(f ∪ h) = df ∪ h ± f ∪ dh,故该积下降到上同调,并在类上良定。

上积是结合的且分次交换的:对次数 p 与 q 的类有 x ∪ y = (-1)^{pq} y ∪ x。取平凡模 Z,全上同调 H^*(G, Z) = ⊕_n H^n(G, Z) 成为分次交换环,即 G 的上同调环,是有限群中被深入研究的有力不变量。在伽罗瓦上同调中,上积拼装出局部与整体配对(如希尔伯特符号与泰特对偶),它们处于类域论的核心。

对 G = Z/2Z,带 F_2 系数的上同调环是 H^*(Z/2Z, F_2) = F_2[t],一个由次数 1 的生成元 t 生成的多项式环;这里 t ∪ t = t^2 非零,因为特征为 2。

Z/2Z 的模 2 上同调环是一个多项式环。

分次交换意味着奇次类的平方被 2 零化:若 x 次数为奇,则 x ∪ x = -x ∪ x,故 2(x ∪ x) = 0。在特征 2 的域上此符号消失,奇次类可有非零平方。

又称
cup-product pairing杯积杯積