同调环同构但同伦不等价的空间:关于X与Y的上同调及同伦性的技术问询
我现在在研究两个拓扑空间的上同调与同伦性质,具体定义如下:
- $X=\left(\mathbb{C} P^{\infty} \times S^{1}\right) /\left(\left{x_{0}\right} \times S{1}\right)$:也就是将$\mathbb{C}P\infty \times S1$中某个固定点$x_0$对应的整个$S1$子空间捏合成一个点得到的商空间
- $Y=\mathbb{C} P^{\infty} \times S{3}$:$\mathbb{C}P\infty$与3维球面的乘积空间
我的目标是证明:这两个空间的上同调环是同构的,但它们本身并不同伦等价。
Y的上同调环计算
Y的上同调环计算相对直接,利用乘积空间的上同调Künneth公式就能得到:
$$ H^(Y;\mathbb{Z}/2)\cong H^(\mathbb{C} P^\infty;\mathbb{Z}/2)\otimes_{\mathbb{Z}/2} H*(S3;\mathbb{Z}/2)\cong\mathbb{Z}/2[x]\otimes_{\mathbb{Z}/2}\mathbb{Z}/2[y]/(y^2)\cong \mathbb{Z}/2[x,y]/(y^2)$$
这里的$x$是$H2(\mathbb{C}P\infty;\mathbb{Z}/2)$的生成元(次数为2),$y$是$H3(S3;\mathbb{Z}/2)$的生成元(次数为3)。
X的上同调环计算与疑问
我一开始尝试通过纤维化序列来计算X的上同调,写出了这样的序列:
$$ *\to X\to\mathbb{C}P^\infty$$
问题1:这个纤维化序列真的成立吗?
基于这个序列,我推导了Serre谱序列的$E_2$页:
$$ E_2^{ij}=\begin{cases}\mathbb{Z}/2,& j=0,i=2k\ 0,&\text{otherwise}\end{cases}$$
我当时认为所有微分都是平凡的,因此$E_2=E_\infty$,进而得到$H^*(X;\mathbb{Z}/2)\cong\mathbb{Z}/2[x]$——但这个结果明显和Y的上同调环不同构,说明我的推导肯定哪里出了问题。
问题2:X的上同调环结构到底是正确的吗?
显然我之前的计算有误,那X的上同调环应该是什么样的?怎么正确推导它?
问题3:如何证明X与Y不同伦等价?
假设我已经成功证明了两个空间的上同调环是同构的,接下来该用什么方法证明它们不是同伦等价的?
补充修正(基于他人提示)
后来根据提示,我意识到之前写的纤维化序列是完全错误的。有资料建议我考虑这样的映射:先看投影$\pi\colon \mathbb{C}P^\infty\times S1\to\mathbb{C}P\infty$,将它延拓到包含映射$i\colon {x_0}\times S1\to\mathbb{C}P\infty\times S^1$的映射锥$Ci$上,得到映射$p\colon Ci\to\mathbb{C} P\infty$(而X其实就是这个映射锥$Ci$),然后研究这个映射$p$的同伦纤维。资料里说这个同伦纤维同伦等价于$S3$,但我完全搞不懂这个结论是怎么推导出来的。
备注:内容来源于stack exchange,提问作者14159

