На главную страницу НМУ
Аркадий Борисович Скопенков
Алгебраическая топология с геометрической точки зрения
Аннотация
Будут изучаться важнейшие наглядные объекты математики: графы, двумерные полиэдры,
маломерные многообразия и векторные поля на них.
 Основное содержание курса --- демонстрация алгебраических идей теории препятствий 
на примере решения проблем о существовании и классификации утолщений и векторных полей.
 Эти идеи развивают идею инварианта из "школьной" математики, при помощи которой доказывается невозможность некоторых построений или неэквивалентность различных построений.
 Венец спецкурса --- простое доказательство знаменитой теоремы Штифеля о
параллелизуемости любого ориентируемого трехмерного многообразия.
Для изучения спецкурса необходимы начальные сведения о двумерных многообразиях и векторных полях
(в объеме соответствующей части первого семестра топологии в НМУ или соответствующих разделов одной из книг
'Наглядная топология' В. В. Прасолова, 
 http://www.mccme.ru/prasolov, или В. Г. Болтянского и В. А. Ефремовича,
 http://www.mccme.ru/free-books/djvu/geometry/ boltiansky-nagl-topo.htm).
Определение двумерных полиэдров и трехмерных многообразий будет дано.
Определение групп гомологий естественно появится при решении указанных интересных задач и потому его не обязательно знать заранее.
 В то же время для тех, кто уже изучал алгебраическую топологию, ее применение к конкретным задачам
обычно оказывается нетривиальным и интересным.
Основная часть материала будет изучаться в виде решения задач участниками
(с подробными указаниями и последующим разбором на занятии).
Будут предложены красивые задачи для исследования.
Экзамен
[Экзаменационное задание .pdf]
Примерная программа
- Ориентируемость двумерных многообразий: гомологии и первый класс Штифеля-Уитни.
 - Форма пересечений. Алгоритм распознавания рода графа
(использующий пересечения кривых на поверхности).
 - Утолщения графов. Планарность и род двумерных утолщений.
 - Классификация утолщений графов и первый класс Штифеля-Уитни.
 - Определение двумерных полиэдров и трехмерных многообразий.
Утолщения двумерных полиэдров.
Ложные поверхности.  Критерии трехмерной утолщаемости ложных поверхностей.
Классификация трехмерных, четырехмерных  и многомерных утолщений двумерных полиэдров.
 - Классификация ненулевых касательных векторных полей на подмножествах плоскости и двумерных многообразий.
 - Критерий Эйлера-Пуанкаре существования ненулевого касательного векторного поля на двумерном многообразии.
 - * Нормальные векторные поля. Класс Эйлера.
Существование ненулевого нормального векторного поля на гладкой сфере
с ручками в $\R^4$.
 - Теорема Хопфа о существовании ненулевого касательного векторного поля на
любом 3-многообразии.
Критерий Хопфа существования ненулевого касательного векторного поля для многомерных многообразий.
 - * Нормальные векторные поля для многообразий размерности 3 и выше.
 - Существование ортонормированных систем векторных полей.
Характеристические классы для трехмерных многообразий.
 - Простое доказательство теоремы Штифеля о параллелизуемости 
любого ориентируемого трехмерного многообразия. 
 
 
Литература:
 
главы 2 и 3 из книги
А. Скопенков, Алгебраическая топология с элементарной точки зрения,
Москва, МЦНМО, в печати, 
http://www.mccme.ru/circles/oim/obstruct.pdf.