Свободный факторный комплекс - Википедия - Free factor complex

В математике свободный факторный комплекс (иногда также называют комплекс бесплатных факторов) это свободная группа аналог понятия комплекс кривой поверхности конечного типа. Свободный факторный комплекс был впервые введен в работе Хэтчера и Фогтманна в 1998 году.^[1] Как и комплекс кривой, свободный факторный комплекс известен как Громов-гиперболический. Свободный факторный комплекс играет значительную роль в изучении крупномасштабной геометрии ${ displaystyle operatorname {Out} (F_ {n})}$ .

Формальное определение

Для свободной группы ${ displaystyle G}$ а правильный свободный фактор из ${ displaystyle G}$ это подгруппа ${ Displaystyle A leq G}$ такой, что ${ Displaystyle А neq {1 }, А neq G}$ и что существует подгруппа ${ Displaystyle B leq G}$ такой, что ${ displaystyle G = A ast B}$ .

Позволять ${ Displaystyle п geq 3}$ быть целым числом и пусть ${ displaystyle F_ {n}}$ быть свободная группа ранга ${ displaystyle n}$ . В свободный факторный комплекс ${ displaystyle { mathcal {F}} _ {n}}$ за ${ displaystyle F_ {n}}$ это симплициальный комплекс куда:

(1) 0-клетки - это классы сопряженности в ${ displaystyle F_ {n}}$ надлежащих свободных факторов ${ displaystyle F_ {n}}$ , то есть

{ displaystyle { mathcal {F}} _ {n} ^ {(0)} = {[A] | A leq F_ {n} { text {- правильный свободный множитель}} F_ {n} }.}

(2) Для ${ Displaystyle к geq 1}$ , а ${ displaystyle k}$ -симплекс в ${ displaystyle { mathcal {F}} _ {n}}$ это собрание ${ displaystyle k + 1}$ отдельные 0-клетки ${ displaystyle {v_ {0}, v_ {1}, dots, v_ {k} } subset { mathcal {F}} _ {n} ^ {(0)}}$ такие, что существуют свободные факторы ${ displaystyle A_ {0}, A_ {1}, dots, A_ {k}}$ из ${ displaystyle F_ {n}}$ такой, что ${ displaystyle v_ {i} = A_ {i}}$ за ${ Displaystyle я = 0,1, точки, к}$ , и это ${ Displaystyle A_ {0} leq A_ {1} leq dots leq A_ {k}}$ . [Предположение, что эти 0-клетки различны, означает, что ${ Displaystyle A_ {я} neq A_ {я + 1}}$ за ${ Displaystyle я = 0,1, точки, k-1}$ ]. В частности, 1-ячейка - это набор ${ Displaystyle {[А], [В] }}$ двух различных 0-клеток, где ${ Displaystyle А, В leq F_ {п}}$ правильные свободные факторы ${ displaystyle F_ {n}}$ такой, что ${ Displaystyle A lneq B}$ .

За ${ displaystyle n = 2}$ приведенное выше определение дает комплекс без ${ displaystyle k}$ -ячейки измерения ${ Displaystyle к geq 1}$ . Следовательно, ${ displaystyle { mathcal {F}} _ {2}}$ определяется несколько иначе. Один все еще определяет ${ displaystyle { mathcal {F}} _ {2} ^ {(0)}}$ быть множеством классов сопряженности собственных свободных факторов ${ displaystyle F_ {2}}$ ; (такие свободные множители обязательно бесконечные циклические). Два различных 0-симплекса ${ Displaystyle {v_ {0}, v_ {1} } subset { mathcal {F}} _ {2} ^ {(0)}}$ определить 1-симплекс в ${ displaystyle { mathcal {F}} _ {2}}$ тогда и только тогда, когда существует свободная основа ${ displaystyle a, b}$ из ${ displaystyle F_ {2}}$ такой, что ${ displaystyle v_ {0} = [ langle a rangle], v_ {1} = [ langle b rangle]}$ .Комплекс ${ displaystyle { mathcal {F}} _ {2}}$ не имеет ${ displaystyle k}$ -ячейки измерения ${ Displaystyle к geq 2}$ .

За ${ Displaystyle п geq 2}$ 1-скелет ${ Displaystyle { mathcal {F}} _ {п} ^ {(1)}}$ называется свободный факторный график за ${ displaystyle F_ {n}}$ .

Основные свойства

Для каждого целого числа ${ Displaystyle п geq 3}$ комплекс ${ displaystyle { mathcal {F}} _ {n}}$ связна, локально бесконечна и имеет размерность ${ displaystyle n-2}$ . Комплекс ${ displaystyle { mathcal {F}} _ {2}}$ связна, локально бесконечна и имеет размерность 1.
За ${ displaystyle n = 2}$ , график ${ displaystyle { mathcal {F}} _ {2}}$ изоморфен График Фарея.
Есть естественный действие из ${ displaystyle operatorname {Out} (F_ {n})}$ на ${ displaystyle { mathcal {F}} _ {n}}$ симплициальными автоморфизмами. Для k-суплекс ${ Displaystyle Delta = {[A_ {0}], точки, [A_ {k}] }}$ и ${ displaystyle varphi in operatorname {Out} (F_ {n})}$ надо ${ Displaystyle varphi Delta: = {[ varphi (A_ {0})], точки, [ varphi (A_ {k})] }}$ .
За ${ Displaystyle п geq 3}$ комплекс ${ displaystyle { mathcal {F}} _ {n}}$ имеет гомотопический тип клина сфер размерности ${ displaystyle n-2}$ .^[1]
Для каждого целого числа ${ Displaystyle п geq 2}$ , график свободных факторов ${ Displaystyle { mathcal {F}} _ {п} ^ {(1)}}$ , снабженный симплициальной метрикой (где каждое ребро имеет длину 1), является связным графом бесконечного диаметра.^[2]^[3]
Для каждого целого числа ${ Displaystyle п geq 2}$ , график свободных факторов ${ Displaystyle { mathcal {F}} _ {п} ^ {(1)}}$ , снабженная симплициальной метрикой, является Громов-гиперболический. Этот результат был первоначально установлен Бествиной и Файном;^[4] смотрите также ^[5]^[6] для последующих альтернативных доказательств.
Элемент ${ displaystyle varphi in operatorname {Out} (F_ {n})}$ действует как локсодромная изометрия ${ Displaystyle { mathcal {F}} _ {п} ^ {(1)}}$ если и только если ${ displaystyle varphi}$ является полностью неприводимый.^[4]
Существует грубо липшицево грубо ${ displaystyle operatorname {Out} (F_ {n})}$ -эквивариантное грубо сюръективное отображение ${ displaystyle { mathcal {FS}} _ {n} to { mathcal {F}} _ {n} ^ {(1)}}$ , куда ${ displaystyle { mathcal {FS}} _ {n}}$ это комплекс бесплатных расколов. Однако эта карта не квазиизометрия. Свободно расщепляющий комплекс также известен как Громов-гиперболический, что было доказано Генделем и Мошером. ^[7]
Точно так же существует натуральный грубо липшицево ${ displaystyle operatorname {Out} (F_ {n})}$ -эквивариантное грубо сюръективное отображение ${ Displaystyle CV_ {п} к { mathcal {F}} _ {п} ^ {(1)}}$ , куда ${ displaystyle CV_ {n}}$ (нормализованные по объему) Каллер – Фогтманн Космическое пространство, снабженный симметричной липшицевой метрикой. Карта ${ displaystyle pi}$ идет геодезическим путем в ${ displaystyle CV_ {n}}$ на путь в ${ displaystyle { mathcal {F}} F_ {n}}$ содержится в равномерной хаусдорфовой окрестности геодезической с теми же концами.^[4]
Гиперболическая граница ${ Displaystyle partial { mathcal {F}} _ {п} ^ {(1)}}$ свободного фактор-графа можно отождествить с множеством классов эквивалентности "арационального" ${ displaystyle F_ {n}}$ -деревья на границе ${ Displaystyle частичное CV_ {п}}$ космического пространства ${ displaystyle CV_ {n}}$ .^[8]
Комплекс свободных факторов - ключевой инструмент в изучении поведения случайные прогулки на ${ displaystyle operatorname {Out} (F_ {n})}$ и в определении Граница Пуассона из ${ displaystyle operatorname {Out} (F_ {n})}$ .^[9]

Другие модели

Есть несколько других моделей, которые создают графики грубо. ${ displaystyle operatorname {Out} (F_ {n})}$ -эквивалентно квазиизометрический к ${ Displaystyle { mathcal {F}} _ {п} ^ {(1)}}$ . Эти модели включают:

Граф, множество вершин которого ${ displaystyle { mathcal {F}} _ {n} ^ {0}}$ и где две различные вершины ${ displaystyle v_ {0}, v_ {1}}$ смежны тогда и только тогда, когда существует свободное разложение произведения ${ displaystyle F_ {n} = A ast B ast C}$ такой, что ${ displaystyle v_ {0} = [A]}$ и ${ displaystyle v_ {1} = [B]}$ .
В граф свободных оснований чье множество вершин - это множество ${ displaystyle F_ {n}}$ -классы сопряженности свободных базисов ${ displaystyle F_ {n}}$ , а две вершины ${ displaystyle v_ {0}, v_ {1}}$ смежны тогда и только тогда, когда существуют свободные базы ${ displaystyle { mathcal {A}}, { mathcal {B}}}$ из ${ displaystyle F_ {n}}$ такой, что ${ displaystyle v_ {0} = [{ mathcal {A}}], v_ {1} = [{ mathcal {B}}]}$ и ${ displaystyle { mathcal {A}} cap { mathcal {B}} neq varnothing}$ .^[5]