\RequirePackage[l2tabu, orthodox]{nag} \documentclass[final,10pt,a4paper]{article} \usepackage[T1]{fontenc} \usepackage[utf8]{inputenc} \usepackage{multicol} \usepackage{amssymb,amsmath} \usepackage{stmaryrd} \usepackage{hyperref} \usepackage{lmodern} \usepackage{microtype} \usepackage{savetrees} \usepackage{mathtools} \usepackage{amsthm} \theoremstyle{definition} \newtheorem*{defi}{Def} \newtheorem*{propi}{Prop} \newcommand{\me}[1]{\textbf{#1}} \newcommand{\real}{\mathbb{R}} \newcommand{\nat}{\mathbb{N}} \newcommand{\nsimplex}[1][n]{\Delta^{#1}} \newcommand{\ord}[1]{\left[#1\right]} \newcommand{\cat}[1][C]{\mathcal{#1}} \newcommand{\op}[1]{#1^{\text{op}}} \newcommand{\natt}[2]{#1 \Rightarrow #2} \newcommand{\Hom}[3]{\mathrm{Hom}_{#1} (#2,#3)} % Common Categories \newcommand{\Set}{\mathsf{Set}} \newcommand{\Simplex}{\mathsf{\Delta}} \newcommand{\SSet}{\mathsf{SSet}} \newcommand{\Top}{\mathsf{Top}} \title{Einführung in die kategorielle Homotopietheorie} \author{Florian Guthmann\\ \texttt{florian.guthmann@fau.de}} \begin{document} \maketitle{} \section{Kategorieller Hintergrund}\label{sec:background} \section{(Ko)limiten}\label{sec:limits} \section{Kan-Erweiterungen}\label{sec:kan-extensions} \section{(Ko)enden}\label{sec:ends} \section{Simpliziale Objekte}\label{sec:simplicial-objects} \begin{defi}[5.1.2] Sei $(e_{1},\dots,e_{n})$ die Standardbasis von $\real^{n}$ und $e_{0} \coloneqq 0 \in \real^{n}$. \begin{enumerate} \item Der \me{Standard-$n$-Simplex} $\nsimplex{}\subset \real^{n}$ ist der geordnete $n$-Simplex $[e_{0},\dots,e_{n}]$. \item Für $n \in \nat$ und $i \in \{0,\dots,n\}$ ist die affin-lineare $i$-te \me{Seitenabbildung} $f^{n}_{i} : \nsimplex{n-1} \to \nsimplex{}$ und \me{Degeneration} $s^{n}_{i} : \nsimplex{n+1} \to \nsimplex{}$ gegeben durch \[ f^{n}_{i}(e_{j}) = \begin{cases} e_{j} & j < i\\ e_{j+1} & j \geq i\\ \end{cases}\\\qquad s^{n}_{i}(e_{j}) = \begin{cases} e_{j} & j \leq i\\ e_{j-1} & j > i \end{cases} \] \end{enumerate} \end{defi} \begin{defi}[5.2.1]\hfill\break \begin{enumerate} \item Die \me{Simplexkategorie $\Simplex$} hat \begin{itemize} \item als Objekte die endlichen Ordinalzahlen $\ord{n} = \{0,1,\dots,n-1\}$ für $n \in \nat$ \item als Morphismen $f : \ord{m} \to \ord{n}$ schwach monotone Abbildungen \end{itemize} \item Die $i$-te \me{Seitenabbildung} $\delta^{i}_{n} : \ord{n} \to \ord{n+1}$ für $i \in \ord{n + 1}$ und die $j$-te \me{Degeneration} $\sigma^{j}_{n} : \ord{n+1} \to \ord{n}$ sind gegeben durch \[ \delta^{i}_{n}(k) = \begin{cases} k & 0 \leq k < i\\ k + 1 & i \leq k < n \end{cases}\\\qquad \sigma^{i}_{n} = \begin{cases} k & 0 \leq k \leq j\\ k - 1 & j < k \leq n \end{cases} \] \end{enumerate} \end{defi} \begin{propi}[5.2.2]\hfill\break \begin{enumerate} \item Jeder Morphismus $f : \ord{m} \to \ord{n}$ kann als Komposition von Seitenabbildungen und Degenerationen ausgedrückt werden: \[ f = \delta^{i_{1}}_{n-1} \circ \dots \circ \delta^{i_{k}}_{m - l} \circ \sigma^{j_{1}}_{m-l} \circ \dots \circ \sigma^{j_{l}}_{m-1} \] wobei $n = m - l + k$ und $0 \leq i_{k} < \dots < i_{1} < n$, $0 \leq j_{1} < \dots < j_{l} < m -1$ \item Es gelten die Relationen: \begin{align*} \delta^{i}_{n+1} \circ \delta^{j}_{n} =& \delta^{j+1}_{n+1} \circ \delta^{i}_{n} & \text{ für } i \leq j\\ \sigma^{j}_{n} \circ \sigma^{i}_{n+1} =& \sigma^{i}_{n} \circ \delta^{j+1}_{n+1} & \text{ für } i \leq j\\ \sigma^{j}_{n} \circ \delta^{i}_{n} =& \begin{cases} \delta^{i}_{n-1} \circ \sigma^{j-1}_{n-1} & i < j\\ 1_{\ord{n}} & i \in \{j, j + 1\}\\ \delta^{i-1}_{n-1} \circ \sigma^{j}_{n-1} & i > j + 1 \end{cases} &\\ \end{align*} \end{enumerate} \end{propi} \begin{defi}[5.2.4] Sei $\cat$ eine Kategorie.\\ Ein \me{(ko)simpliziales Objekt} in $\cat$ ist ein Funktor $S : \op{\Simplex} \to \cat$ ($S : \Simplex \to \cat$) und ein \me{(ko)simplizialer Morphismus} zwischen (ko)simplizialen Objekten $S$ und $S'$ ist eine natürliche Transformation $\lambda : \natt{S}{S'}$ Ein (ko)simpliziales Objekt in $\Set$ ist eine \me{(ko)simpliziale Menge}, ein (ko)simplizialer Morphismus in $\Set$ eine \me{(ko)simpliziale Abbildung}. Simpliziale Mengen und Abbildungen bilden die Kategorie $\SSet = \Set^{\op{\Simplex}}$. \end{defi} \begin{defi}[5.2.7] Für jedes kosimpliziale Objekt $F : \Simplex \to \cat$ in $\cat$ ist $\Hom{\cat}{F(-),-} : \cat \to \SSet$ ein Funktor der: \begin{itemize} \item einem Objekt $C$ die simpliziale Menge $\Hom{\cat}{F(-)}{C} : \op{\Simplex} \to \Set$ \item einem Morphismus $c : C \to C'$ die simpliziale Abbildung \[ \Hom{\cat}{F(-)}{c} : \natt{\Hom{\cat}{F(-)}{C}}{\Hom{\cat}{F(-)}{C'}} \] \end{itemize} zuweist. \end{defi} \begin{defi} Für $\cat = \Top$ sei $F : \Simplex \to Top$ ein kosimpliziales Objekt mit \[ T_{n} = \Delta^{n},\\ T(\delta^{i}_{n}) = f^{n}_{i} : \Delta^{n-1} \to \Delta^{n},\\ T(\sigma^{i}_{n_+1}) = s^{n}_{i} : \Delta^{n+1} \to \Delta^{n} \]. Dann ist der \me{singuläre Nerv} der Funktor $\Hom{}{T(-)}{-} : \Top \to \SSet$ der \begin{itemize} \item einem topologischem Raum $X$ die simpliziale Menge $S^{X}$ mit \[ S^{X}_{n} =\Hom{\Top}{\Delta^{n}}{X}$,\\ d^{i}_{n} : \Hom{}{\Delta^{n}}{X} \to \Hom{}{\Delta^{n-1}}{X}, \sigma \mapsto \sigma \circ f^{n}_{i},\\ s^{i}_{n} : \Hom{}{\Delta^{n}}{X} \to \Hom{}{\Delta^{n+1}}{X}, \sigma \mapsto \sigma \circ s^{i}_{n},\\ \] \end{itemize} \end{defi} \section{Homotopien}\label{sec:homotopies} \section{Kan-Komplexe und Quasikategorien}\label{sec:quasi-categories} \end{document} %%% Local Variables: %%% mode: latex %%% TeX-master: t %%% End: