形變收縮(deformation retract)
想像一個厚橡膠墊圈(環形墊片)以及繞行其中央的那個圓。你可以把橡膠往內擠,使每一點朝那個圓滑動,直到整個墊圈塌縮到它上面——而關鍵在於,已經在圓上的點始終不動。那個圓就是該環的形變收縮核。這是證明「一個複雜空間與它內部某個簡單子空間有相同同倫型」最乾淨的方法。
設 A 是 X 的子空間。X 到 A 的一個形變收縮是一個同倫 H: X x [0,1] -> X,滿足對所有 x 有 H(x, 0) = x、對所有 x 有 H(x, 1) 屬於 A、且對所有 a 屬於 A 有 H(a, 1) = a。也就是說形變從恆等映射出發,最終把一切推入 A。若進一步對所有 a 屬於 A 與所有 t 皆有 H(a, t) = a——A 的點在任何時刻都不動——則稱為強形變收縮。末端映射 r(x) = H(x, 1): X -> A 是一個收縮(r 限制在 A 上為恆等),而該同倫見證了 r ∘ i ≃ id_X,其中 i: A -> X 是包含映射;由於 i ∘ r 在 A 上即為恆等,包含映射 i 遂成為同倫等價。
這是計算同倫不變量的主力工具:要求一個雜亂空間的 pi_1,就把它收縮到一個較簡單者。莫比烏斯帶形變收縮到它的核心圓,故 pi_1 = Z;一個圖形變收縮到若干圓的楔和。但要誠實面對其限度:並非每個子空間都是形變收縮核(可能有收縮卻無實現它的同倫,或根本無收縮——圓盤到其邊界圓並無收縮),而「同倫等價」嚴格地比「其一形變收縮到另一者」更一般;不過對合理的(CW)空間而言,兩個概念透過映射柱緊密相連。
R^n \ {0} 經由 H(x, t) = (1 - t) x + t (x / |x|) 強形變收縮到單位球面 S^{n-1};此同倫對所有 t 逐點固定該球面,且在 t = 1 時把每個非零向量送到它的正規化。因此 R^n \ {0} ≃ S^{n-1}。
沿徑向把去心歐氏空間推到它的單位球面——一個強形變收縮。
收縮(固定 A 的映射 r: X -> A)弱於形變收縮;後者額外要求一條從恆等映射到該收縮的同倫,而許多子空間有收縮卻無形變收縮,或兩者皆無。