圆周的基本群_代数拓扑
拓扑学课程详
2）连续映射的定义、判定及常用构造方法，同胚映射。
3）乘积空间。
4） 商空间，Mobius带、射影平面等典型空间的定义及制作。
2、几个重要的拓扑性质 （约12学时）：
1）分离性（特别是Hausdorff性质）和可数性。
2）度量化，Tietze扩张定理、及Urysohn度量化定理的结论。
7）基本群应用的几个经典例子（代数基本定理的证明等）。
5、复叠空间（约6学时）：
1）复叠映射，复叠空间，提升唯一性定理，复叠空间的基本群。
2）同伦提升定理，映射提升定理。
3）复叠变换，正则复叠空间，万有复叠空间。
每周授课3学时，共48学时 (包括期中考试占用的学时)
平时成绩占20%，期中考试占20-30%，期末考试占50-60%。
参考书
9787115218865；
9787111175070；
教学大纲
1、学习掌握一般拓扑学基本知识，掌握在现代数学中广泛使用的拓扑语言。
2、学习掌握几何拓扑及代数拓扑入门知识，用不变性、不变量讨论空间的拓扑分类。
3、培养拓展几何、拓扑的直观，训练抽象思维及逻辑推理能力，提高综合数学素养。
1、拓扑空间与连续性 （约8学时）：
3）紧致性，紧致空间的性质。乘积空间与紧致性，商空间与紧致性。
4）列紧性，度量空间中紧致等价于列紧。
5）连通性，连通空间的性质，连通分支。
6）道路连通性，道路分支。
7）用拓扑性质判断空间的不同胚。
3、曲面（约5学时）：
1）闭曲面，紧致曲面。。曲面的欧拉示性数。
3）闭曲面及紧致带边曲面的分类定理结论，曲面类型的判别。
4、同伦与基本群（约12学时）：
数学的代数拓扑学
数学的代数拓扑学代数拓扑学是数学的一个分支，它研究的是代数结构和拓扑结构之间的联系和相互作用。
代数拓扑学的发展源远流长，早在19世纪初就开始形成，并在20世纪不断发展壮大。
本文将向您介绍代数拓扑学的基本概念、主要研究内容以及应用领域。
一、代数拓扑学的基本概念代数拓扑学是代数学和拓扑学的交叉学科，它通过研究代数结构和拓扑结构之间的联系，揭示了它们之间的丰富内涵。
代数结构主要包括群、环、域、向量空间等；而拓扑结构主要研究空间的性质和连续变换的特征。
代数拓扑学将代数结构和拓扑结构有机地结合在一起，创造出了一种全新的数学研究方法。
二、代数拓扑学的主要研究内容代数拓扑学的主要研究内容涉及代数学和拓扑学的各个分支。
在代数学方面，代数拓扑学研究群论、环论、域论等代数结构的拓扑性质，如拓扑群、拓扑环、拓扑域等；同时，它还研究了代数结构与拓扑结构之间的范畴等相关问题。
在拓扑学方面，代数拓扑学关注拓扑空间的代数性质，如同调论、同伦论等；此外，它还研究了代数拓扑空间的同伦分类、同调代数等。
三、代数拓扑学的应用领域代数拓扑学是一门基础学科，它在数学以及其他学科的研究中都具有重要的应用价值。
在数学中，代数拓扑学为其他分支学科提供了有力的工具和方法，促进了整个数学领域的发展。
在物理学中，代数拓扑学的方法被广泛应用于研究空间的形变和变形，如弦理论中的拓扑场论。
在工程领域，代数拓扑学也发挥着巨大的作用，例如在图像处理、模式识别等方面的应用。
总结：代数拓扑学作为数学的一个分支，研究的是代数结构和拓扑结构之间的联系和相互作用。
它的基本概念涉及代数结构和拓扑结构，主要研究内容包括群论、环论、拓扑群、同调代数等，而应用领域则涉及数学、物理学和工程学等多个学科。
代数拓扑学的发展推动了数学领域的进步，并在其他学科中发挥着重要的作用。
通过深入研究代数拓扑学，我们可以更好地理解数学世界的奥秘，推动科学技术的发展。
基本群
平凡群在数学里，平凡群是指一个只包含单一元素e的群，其群运算只有e + e = e，单位元素平凡是e，且为阿贝尔群；这些结果都是平凡的，因此以此命名。
平凡群通常被写做Z1，或尽标示为0。
不可把平凡群和空集相混淆，空集中没有任何元素，因此缺少一个单位元而无法形成一个群，虽然这两者在其各自的范畴中扮演着极相近的角色。
每一个群都包含着一个平凡群。
直观诠释：二维环面的情形二维环面上由p点出发的环路首先，让我们考虑二维环面（或甜甜圈面）的例子作为热身，固定其上一点。
从此点出发，则可以建构环路（即：从出发的并回到的闭曲线）。
设想环路如橡皮筋可自由变形与拉长，只要起点与终点仍是且环路仍处在环面上即可。
这种变形叫做同伦，若一环路可以从另一环路借此变形而得到，则称两者同伦等价。
我们只探讨环路的同伦类。
二维环面的基本群由环路的同伦类组成。
a与b非同伦等价在上图中，与并非同伦等价：无法连续地从一者变换到另一者而不将环路“扯断”，它们代表基本群中的不同元素。
借着增加环绕圈数，可以获得更多的同伦类。
a、b两条环路的衔接顾名思义，基本群不只是一个集合，它带还有群结构：二元运算由环路的衔接给出，即先走完第一条环路，再走第二条环路，使得两段环路上的速率相同。
基本群中的单位元素由静止在点的环路代表，逆元由环路的逆行代表之，即：若一元素由环路代表，则其逆元由代表，其中。
形式定义设为拓扑空间，为其中定点。
一条连续道路是一个连续映射，而一个以为基点的环路是一条满足的连续道路。
以下若不另外说明，则环路皆以为基点。
对两条环路，如果存在一个连续函数（保持基点的同伦）使得•••则称两者同伦等价。
不难验证此关系确为等价关系。
因此我们可考虑环路对此关系的等价类，以表一环路隶属的等价类，亦称同伦类。
现在定两条环路的衔接为：直观地说，此环路是先走再走，每一段都将速度加倍，以在单位时间内走完全程。
可证明决定于，因此可在环路的同伦类上定义二元运算“*”。
代数拓扑 讲义
代数拓扑讲义
以下是一份代数拓扑的讲义提纲，供您参考：
一、绪论
1.代数拓扑的定义和研究对象
2.代数拓扑与其他数学分支的关系
3.代数拓扑的应用和发展历程
二、拓扑空间与基本群
1.拓扑空间的定义和性质
2.连续映射和同胚
3.道路和路径
4.基本群的定义和性质
5.连通性、分离性和紧致性
三、同调论基础
1.同调群的定义和性质
2.闭链、边界和循环
3.同调群的计算和应用
4.同调维数和同调群的关系
5.同调论的基本定理
四、流形与微分形式
1.流形的定义和性质
2.微分形式和外微分
3.Stokes定理和Green定理
4.流形的体积和表面积
5.流形上的积分和流形上的积分公式
五、纤维丛与纤维化
1.纤维丛的定义和性质
2.纤维丛的构造和分类
3.纤维丛的微分形式和积分公式
4.纤维化的定义和性质
5.纤维化的构造和分类
六、代数拓扑中的一些重要问题
1.Poincare猜想和Thurston几何化猜想
2.几何化定理及其应用
3.代数曲线和曲面上的几何结构
4.代数拓扑中的一些未解决的问题。
代数拓扑基础曼克勒斯笔记
代数拓扑基础曼克勒斯笔记
（最新版）
目录
1.代数拓扑简介
2.曼克勒斯的概念
3.曼克勒斯的性质
4.曼克勒斯在代数拓扑中的应用
5.总结
正文
1.代数拓扑简介
代数拓扑是拓扑学的一个分支，它主要运用代数的方法来研究拓扑空间之间的关系。
代数拓扑的基本概念包括同调、同伦、不变量等，这些概念都是通过代数结构来描述拓扑空间的性质。
2.曼克勒斯的概念
曼克勒斯（Munkres）是代数拓扑中一种重要的不变量。
它是由美国数学家曼克勒斯于 20 世纪 50 年代提出的，主要研究拓扑空间中各种性质的代数表示。
曼克勒斯可以看作是一种代数不变量，能够刻画拓扑空间的性质。
3.曼克勒斯的性质
曼克勒斯具有以下性质：
（1）曼克勒斯是同伦不变的，即对于同伦等价的拓扑空间，它们的曼克勒斯是相等的。
（2）曼克勒斯具有可积性，即对于任意一个拓扑空间，其曼克勒斯都可以表示为一个可积函数。
（3）曼克勒斯满足乘法公式，即对于任意两个拓扑空间 X 和 Y，它们的曼克勒斯满足特定的乘法公式。
4.曼克勒斯在代数拓扑中的应用
曼克勒斯在代数拓扑中有广泛的应用，主要包括以下几个方面：
（1）刻画拓扑空间的性质：曼克勒斯可以用来刻画拓扑空间的性质，例如紧致性、连通性等。
（2）研究拓扑空间的同伦理论：曼克勒斯可以用来研究拓扑空间的同伦理论，同伦理论是代数拓扑的核心内容之一。
（3）研究拓扑空间的几何化：曼克勒斯可以用来研究拓扑空间的几何化问题，即将拓扑空间嵌入到欧几里得空间中。
5.总结
曼克勒斯是代数拓扑中一种重要的不变量，可以用来刻画拓扑空间的性质、研究同伦理论和几何化问题等。
基本群
平凡群在数学里，平凡群是指一个只包含单一元素e的群，其群运算只有e + e = e，单位元素平凡是e，且为阿贝尔群；这些结果都是平凡的，因此以此命名。
平凡群通常被写做Z1，或尽标示为0。
不可把平凡群和空集相混淆，空集中没有任何元素，因此缺少一个单位元而无法形成一个群，虽然这两者在其各自的范畴中扮演着极相近的角色。
每一个群都包含着一个平凡群。
直观诠释：二维环面的情形二维环面上由p点出发的环路首先，让我们考虑二维环面（或甜甜圈面）的例子作为热身，固定其上一点。
从此点出发，则可以建构环路（即：从出发的并回到的闭曲线）。
设想环路如橡皮筋可自由变形与拉长，只要起点与终点仍是且环路仍处在环面上即可。
这种变形叫做同伦，若一环路可以从另一环路借此变形而得到，则称两者同伦等价。
我们只探讨环路的同伦类。
二维环面的基本群由环路的同伦类组成。
a与b非同伦等价在上图中，与并非同伦等价：无法连续地从一者变换到另一者而不将环路“扯断”，它们代表基本群中的不同元素。
借着增加环绕圈数，可以获得更多的同伦类。
a、b两条环路的衔接顾名思义，基本群不只是一个集合，它带还有群结构：二元运算由环路的衔接给出，即先走完第一条环路，再走第二条环路，使得两段环路上的速率相同。
基本群中的单位元素由静止在点的环路代表，逆元由环路的逆行代表之，即：若一元素由环路代表，则其逆元由代表，其中。
形式定义设为拓扑空间，为其中定点。
一条连续道路是一个连续映射，而一个以为基点的环路是一条满足的连续道路。
以下若不另外说明，则环路皆以为基点。
对两条环路，如果存在一个连续函数（保持基点的同伦）使得•••则称两者同伦等价。
不难验证此关系确为等价关系。
因此我们可考虑环路对此关系的等价类，以表一环路隶属的等价类，亦称同伦类。
现在定两条环路的衔接为：直观地说，此环路是先走再走，每一段都将速度加倍，以在单位时间内走完全程。
可证明决定于，因此可在环路的同伦类上定义二元运算“*”。
博士生数学代数拓扑学知识点归纳总结
博士生数学代数拓扑学知识点归纳总结在数学领域中，代数和拓扑学是两个重要且广泛的研究分支。
作为深入学习数学的博士生，对于代数和拓扑学的知识点进行全面的归纳总结是必不可少的。
本文将针对博士生数学研究中常用的代数和拓扑学知识点进行详细的总结和解释。
一、代数学知识点归纳总结1. 群论群论是代数学中的一个重要分支，研究群的结构和性质。
群是一个集合，具有满足结合律、存在单位元、存在逆元的特点。
群论的重要内容包括子群、循环群、正规子群、同态映射等。
2. 环论环论是研究环的结构和性质的数学分支。
环是一个非空集合，配上两个二元运算：加法和乘法，并满足一定的公理。
环论中的重要内容包括理想、素环、主理想和唯一分解环等。
3. 域论域论是研究域的结构和性质的数学分支。
域是一个非空集合，配上两个二元运算：加法和乘法，并满足一定的公理。
域论涉及到域的扩张、代数元、超越元和代数闭包等重要概念。
4. 线性代数线性代数是研究向量空间和线性映射的数学分支。
线性代数的核心概念包括向量、矩阵、线性方程组、线性变换和特征值等。
在博士研究中，线性代数常常用于解决高维数据的处理和分析问题。
二、拓扑学知识点归纳总结1. 拓扑空间拓扑空间是拓扑学研究的基本对象，它由一个集合和定义在该集合上的一组开集构成。
拓扑空间的重要概念包括拓扑基、邻域、闭包和连通性等。
2. 连续映射连续映射是拓扑学中的核心概念，它描述了拓扑空间之间的关系。
常见的连续映射包括同胚映射、子空间拓扑和商空间拓扑等。
3. 分离公理分离公理是研究拓扑空间性质的重要工具，它用于描述不同点或不同子集之间的分离性质。
常见的分离公理包括Hausdorff公理、正则公理和正则Hausdorff公理等。
4. 同伦论同伦论是研究拓扑空间中连续变形的数学分支，它通过引入同伦等价关系，研究了空间的形状和性质。
同伦论的重要内容包括同伦群、同伦不变量和基本群等。
总结：代数学和拓扑学是数学研究中基础又重要的分支。
代数拓扑集合拓扑代数拓扑拓扑关系拓扑结构_笔记
代数拓扑集合拓扑代数拓扑拓扑关系拓扑结构_笔记学空间数据库的时候，拓扑⽅⾯内容笔记拓扑是研究⼏何图形或空间在连续改变形状后还能保持不变的⼀些性质的⼀个学科。
它只考虑物体间的位置关系⽽不考虑它们的形状和⼤⼩。
“拓扑”就是把实体抽象成与其⼤⼩、形状⽆关的“点”，⽽把连接实体的线路抽象成“线”，进⽽以图的形式来表⽰这些点与线之间关系的⽅法，其⽬的在于研究这些点、线之间的相连关系。
表⽰点和线之间关系的图被称为拓扑结构图。
拓扑结构与⼏何结构属于两个不同的数学概念。
在⼏何结构中，我们要考察的是点、线、⾯之间的位置关系，或者说⼏何结构强调的是点与线所构成的形状及⼤⼩。
如梯形、正⽅形、平⾏四边形及圆都属于不同的⼏何结构，但从拓扑结构的⾓度去看，由于点、线间的连接关系相同，从⽽具有相同的拓扑结构即环型结构。
也就是说，不同的⼏何结构可能具有相同的拓扑结构。
如三⾓形变成四边形、原型、环形，⾓度、长度、⾯积、形状等等都很可能发⽣变化。
此时，不必考虑它们的形状和⼤⼩（如长度、⾯积、形状等等这些），只考虑物体间的位置、结构关系，只专注于在连续改变形状后还能保持不变的⼀些性质(如他们都是⼀个圈)，这就是拓扑学。
拓扑学历史拓扑英⽂名是Topology，直译是地志学，最早指研究地形、地貌相类似的有关学科。
⼏何拓扑学是⼗九世纪形成的⼀门数学分⽀，它属于⼏何学的范畴。
有关拓扑学的⼀些内容早在⼗⼋世纪就出现了。
那时候发现的⼀些孤⽴的问题，在后来的拓扑学的形成中占着重要的地位。
1679年德国数学家莱布尼茨提出的名词拓扑学，起初叫形势分析学，他在17世纪提出“位置的⼏何学”（geometria situs）和“位相分析”（analysis situs）的说法。
1736年欧拉在解决了七桥问题，给当时数学界引起很多思考；1750年欧拉在发表了多⾯体公式；1833年⾼斯在电动⼒学中⽤线积分定义了空间中两条封闭曲线的环绕数。
1847年 J.B.利斯廷根据希腊⽂τπο和λγο（“位置”和“研究”），提出Topology这⼀数学名词，即拓扑学。
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→ π1 (S 1 ) ， n
ωn ，其中
ωn ( s ) = (cos 2π ns,sin 2π ns ) ( s ∈ [0,1]) ，则 φ 是一个同构。
证 作φ:
→ π1 (S 1 ) ， n
2
p f = f。
Lemma2 若 F : I × I → S 1 是一个连续映射，满足
，使得
F (0, t ) = F (1, t ) ， 0 ≤ t ≤ 1，
则存在唯一的连续映射 F : I × I →
1
满足 p F = F ；以及
F (0, t ) = 0, 0 ≤ t ≤ 1 。
（引理的证明要用到 Lebesgue 数的相关知识， 可参考孙以丰译的 《基 础拓扑学》一书。 ） （ 2 ） 设 f :[0,1] → S 1 是 以 (1,0) 为 基 点 的 一 条 闭 道 路 。 则
[φ (n)] ， 其 中 φ ( n) :[0,1] → S 1 ，
s
(cos 2π ns,sin 2π ns ) ( s ∈ [0,1]) 。
设 p:
→ S 1 ，s
(cos 2π s,sin 2π s ) 。ωn :[0,1] →
，s
ns 。
显然有 ωn = p ωn 。 且 f (0) = 0, f (1) = n 。 则有 设 f 是 [0,1] 到 [0, n] 的任意一条道路，
[ f ] ∈ π 1 ( S 1 ) 。 根 据 引 理 1 ， 存 在 f 的 提 升 f :[0,1] →
p f (1) = f (1) = (1,0) ，而 p −1 (1,0) =
。因
⊂
。故 f (1) = n ，
φ (n) = [ p f ] = [ f ] 。所以 φ 是满射。
（3）设 n ∈ ，φ (n) 是 π 1 ( S 1 ) 中的单位元，也就是说，如果用一 条道路 γ 连结 0 到 n ，则 p γ 是一条零伦的环道，即同伦于基点处的 常值环道。取定从 (1,0) ∈ S 1 处的常值环道到 p γ 的一个同伦 F ，由 引理找到 F : I × I → 满足 p F = F ；以及 F (0, t ) = 0, 0 ≤ t ≤ 1 。
f
ωn （直线同伦） 。故 p f
（1）定义平移τ m :
p ωn = ωn 。下证 φ 是同构：
，τ m ( x) = x + m ，则 ωm ⋅ (τ m ωn ) 是 0
→
到 m + n 的道路。于是 ωn+φ (m + n) = [ p ωm+n ] = [ p (ωm ⋅ (τ m ωn ))] =
[ p ωm ] ⋅ [ p (τ m ωn )] = [ p ωm ] ⋅ [ p ωn )] = φ (m) ⋅ φ (n) 。
故 φ 是同态。 下证 φ 既是满射又是单射。 先给出两个引理： Lemma1 任意一条始于 x0 ∈ S 1 的道路 f :[0,1] → S 1 ，
∀x0 ∈ p −1 ( x0 ) ， 存 在 唯 一 的 始 于 x0 的 提 升 f :[0,1] →
则F 令 P = {(0, t ) | 0 ≤ t ≤ 1} ∪ {(1, t ) | 0 ≤ t ≤ 1} ∪ {(t ,0) | 0 ≤ t ≤ 1} ， 将整个 P 映为 (1,0) 。由于 p F = F ，且 P 连通， F 将 P 映为某个整 数。但 F 将{(0, t ) | 0 ≤ t ≤ 1} 映为 0，因此 F ( P ) = 0 。 内由 F ( s,1) 定义的道路是 p γ 的一个提升， 以 0 为起点， 因此 这必然是 γ 。由于 F (1,1) = 0 ，我们有 γ (1) = n = 0 。因此 φ 是单射。 综上所述， φ 是一个同构。 （证完）