Topologie en Meetkunde, 4e en 5e periode, 2002
Het college wordt gegeven door Prof. dr. D. Siersma. De practicumleiders zijn Jaap van Oosten, Pepijn van der Laan, Sander Dahmen en Johan Bosman.
Het practicum is op dinsdagmiddag van 13.15 tot 15.00. Er zijn twee groepen: Van Oosten/Dahmen in K8b, en vdLaan/Bosman in 611A.
We gebruiken het boek Topology, a first course van James A. Munkres.
Hieronder volgt, per week, de behandelde stof en de opgaven voor het werkcollege. 'Oud' slaat op de eerste editie van dit boek (rood kaft), 'Nieuw' op de tweede (groen kaft).
Het wordt ernstig aanbevolen, de nieuwe versie van het boek aan te schaffen; de oude versie is in periode 5 niet meer bruikbaar!
Tentamenregeling: er zijn twee tentamens, A en B, die elk als afzonderlijk tentamen tellen voor 2 studiepunten.
- Week 11. Behandeld: paragr 12 en 13 (Nieuw); 2-1 en 2-2 (Oud)
Opgaven: Nieuw 13-1,2,3,4,7; Oud 2-2-1,2,3,4,6
- Week 12. Behandeld: 15,16, begin 17 (Nieuw); 2-4,2-5, begin 2-6 (Oud)
Opgaven: Nieuw 16-1,16-3,16-6,17-3,17-8; Oud 2-5-1,2-5-3,2-5-7,2-6-3,2-6-8abc.
Extra opgaven: i) Vertaal stellingen over "afsluiting" in stellingen over "inwendige". ii) Stel X en Y hebben de co-eindige topologie. Wanneer is de product-topologie op XxY weer de co-eindige topologie?
- Week 13. Behandeld: rest 17,18 (Nieuw); 2-6,2-7 (Oud)
Opgaven: Nieuw 17-13,19ab,20 (enkele onderdelen),18-7a,8 (Y=\R); Oud 2-6-13,18ab,19 (enkele onderdelen), 2-7-3,8a,9(voor Y=\R),14
- Week 14. Eenmalige verandering tijd en plaats: college op dinsdag 2 april, 13.15-14.00 in K11, werkcollege 14.15-16.00 in K11 (beide groepen!).
Behandeld: 20,21 (Nieuw); 2-9,2-10 (Oud)
Opgaven: Nieuw 20-3,5;21-2; Oud 2-9-2,5,2-10-2
Extra opgave: Laten P en Q twee punten zijn in een metrische ruimte X.
i) Toon aan: de afbeelding van X naar X, gegeven door x -> d(x,P), is continu;
ii) Toon aan, dat de middelloodlijn (of conflictverzameling) van P en Q,
Conf(P,Q) = { x \in X | d(x,P) = d(x,Q) }, gesloten is in X.
iii) Idem voor het "gewogengeval" (a , b > 0):
{ x \in X | a*d(x,P) = b*d(x,Q) }
Als a ongelijk is aan b dan is deze verzameling begrensd.
Tweede extra opgave: Stel X een metrische ruimte, A\subset X een niet-lege deelverzameling. Laat g(x):= inf{d(x,a)| a\in A}.
Laat zien dat g:X->\R continu is en dat g^{-1}({0}) de afsluiting van A
is.
- Week 15. Behandeld: 26,27 tot Lebesgue getal (Nieuw); 3-5,3-6 (Oud)
Opgaven: Nieuw 26-1,3,7,8;27-2; Oud 3-5-1,3,8,9;3-6-4
- Week 16. Behandeld: Nieuw 23,24 Oud 3-1,3-2; plus overgeslagen eigenschappen van homeomorfismen.
Opgaven: Nieuw 23-1,4;24-1,8. Oud 3-1-1,5;3-2-1,7,8.
Extra opgave: Laat zien dat de identieke functie f(x)=x: X-->X een homeomorfisme is; dat de samenstelling van twee homeomorfismen weer een homeomorfisme is, en dat als f een homeomorfisme is, zijn inverse er ook een is.
- Week 17. Herhalingscollege door Van Oosten; proeftentamen op het werkcollege.
- Week 18. Tentamen A-deel 2 mei, 9--12, Van Unnik 311.
- Week 20. Start periode 5. Let op: in deze periode zullen college en werkcollege regelmatig van plaats wisselen!
College Maandag 13-5, 13.15-15.00 in 611, werkcollege Dinsdag 13.15-15.00 in 611 en K8b.
Behandeld: Nieuw 51,52,22(iets over quotient-topologie).
Opgaven: Nieuw 51-1,3;52-3,4;22-4. Oud 8-1-1,5;8-2-2,3;2-11-5,6.
- Week 21. College op dinsdag, 13.15-15.00 in 611. Geen werkcollege. Behandeld: Nieuw 53,54; oud 8-3,8-4. Vanaf hier loopt de behandeling in Oud en Nieuw uit elkaar: Stelling 55.6 (Nieuw) is 8-10.2 (Oud), maar het bewijs is iets anders.
Opgaven: Nieuw 53-3,5;54-5,7,8 (Oud 8-3-5,4;8-4-9,8+Laat zien dat de fundamentaalgroep van de torus gelijk is aan ZxZ)
Extra opgave: geef overdekkingsafbeeldingen van de cilinder naar de Moebiusband, van de torus naar de torus (niet de identiteit!), en van de torus naar de Kleinse Fles.
- Week 22.Werkcollege op maandag in 611, college op dinsdag in 611 (zelfde tijden).
Behandeld: (Nieuw) 55 (minus 55.5 en 55.8),58 (tot midden p. 363),59 en 60.
Vanaf nu is het oude boek niet meer bruikbaar! We geven de stof en opgaven dus alleen uit de nieuwe versie.
Opgaven: 55-2,3;58-2;59-1,3;60-1,4,5.
- Week 23.Werkcollege op maandag, college op dinsdag.
Behandeld: 70--75 (Van Kampen-stelling zonder bewijs).
- Week 24.Werkcollege op maandag, college op dinsdag.
Behandeld: 76-77 en het resultaat van 78 (zonder bewijs).
Opgaven: Bepaal de fundamentaalgroepen van de figuur theta en het 1-skelet van het viervlak volgens de methode van 71.1; 73-1; 74-1,3,4,5; 75-1,2,3.
Extra opgave: zij X=S^2-twee punten, Y=P^2-een punt. Laat zien dat er een overdekkingsafbeelding f:X-->Y is, bepaal de fundamentaalgroepen van X en Y, en geef het groepshomomorfisme f*.
- Week 25.Werkcollege op maandag en dinsdag.
Opgaven: verder met opgaven van 75 (zie Week 24); 76-1,2; 77-1,3. Herhalingsopgaven;proeftentamen.
- Week 26.Werkcollege (vragenuur) op dinsdag.
- Tentamen donderdag 4 juli 9.00-12.00, TR 1 038.
Herkansing A-deel 10 juli 9.00-12.00, WG 611a.
Overzicht van de stof van periode 5 (deel B)
De stof voor deze periode is grotendeels een selectie uit
"Part II: Algebraic Topology".
Dit deel van het college is minder theoretisch, vaak gericht op
het berekenen en toepassen. Soms worden bewijzen overgeslagen
of alleen geschetst.
- Hoofdstuk 9: De fundamentaalgroep.
- Par 51
- Homotopie van paden.
- Par 52
- De fundamentaalgroep.
Hier en ook later zijn alle gebruikte begrippen uit de
groepentheorie op het college nader geformulerd en
toegelicht. De groepentheorie wordt in deze cursus
meer als "taal" gebruikt dan als diepe theorie.
- Par 53
- Overdekkingsruimten.
- Par 54
- Fundamentaalgroep van de cirkel.
(een betetere titel is: het liften van paden
en homotopien)
bewijs van 54.1 behandeld; van 54.2 alleen geschetst
de rest van de paragraaf behandeld; aandacht voor groep
en voortbrenger (pag 346). Stelling 54.6 overgeslagen.
- Par 55
- Retracties en vaste punten.
Overslaan: 55.8
- Par 58
- Deformatieretracten en homotopietype.
Behandeld tot het midden van pag. 363 tot en met
de opmerking, dat twee ruimten met hetzelfde homotopietype
isomorfe fundamentaalgroepen hebben. De rest van pag 363
tot en met pag 365 : overslaan.
- Par 59
- De fundementaalgroep van de n-sfeer.
Deze paragraaf is gebruikt als opmaat voor de Stelling
van Van Kampen en het berekenen van fundamentaalgroepen.
Allereeerst zegt stelling 59.1 dat de fundamentaalgroep van
de vereniging X = U \cup V (beide open) wordt voortgebracht
door lussen uit U en V; maw te schrijven zijn als "woorden"
bestaande uit elementen van de fundamentaalgroepen van U resp V.
(bewijs hoort bij de stof).
Er zit een meerduidigheid in deze woord-schrijfwijze en
die heeft te maken met de fundamentaalgroep van U \cap V
(de doorsnede). Twee gevallen hebben we daarbij vermeld:
- De doorsnede U \cap V is enkelvoudig samenhangend:
Dan is de fundamentaalgroep van de vereniging U \cup V
gelijk aan het vrije produkt van de fundamentaalgroepen
van U, resp V. Dit betekent dat er geen meerduidgheid is
in de woord-schrijfwijze, m.a.w. er gelden geen extra relaties
tussen elementen van de verschillende fundamentaalgroep.
- Bij het aanhechten van een zg. 2-cel wordt wordt de
meerduidigheid gegeven door de "randcirkel", m.a.w.
we moeten deze relatie toevoegen aan de fundamentaalgroep
van de betrokken ruimte. (details staan in par 72)
We hebben de gevallen 1. en 2. niet bewezen.
Gevolg 59.2 en stelling 59.3 zijn behandeld en belangrijk
(inclusief bewijs).
- Par 60
- Fundamentaalgroep van sommige oppervlakken.
(helemaal behandeld).
- Hoofdstuk 11: Seifert-van Kampen stelling.
- NB. Par 67, 68 en 69 zijn te gebruiken als referentie voor
onderwerpen uit de groepentheorie (alleen gebruiken
voor zover nodig).
- Par 70
- Seifert-van Kampen stelling.
Overslaan: zie de bovenstaande discussie bij par 59.
- Par 71
- De fundamentaalgroep van een wig van cirkels.
Aleen het geval van eindig veel cirkels; dus stelling 71.1
met bewijs. Rest van de paragraaf: overslaan.
- Par 72
- Aanhechten van een 2-cel.
De introductie plus stelling 72.1 (in de formulering
van geval b) bij Par 59. (geen bewijs).
- Par 73
- Fundamentaalgroep van de torus en de hoed van Dunce.
Behandeld m.u.v. lemma 73.3.
- Hoofdstuk 12: Classificatie van oppervlakken.
- Par 74
- Fundamentaalgroep van oppervlakken.
Behandeld; hierbij komt ook het begrip quotientruimte voor;
zie hiervoor Par22 (hoort ook bij de stof met name pag 136-140).
- Par 75
- Homologie van oppervlakken.
Shortcut : We maken de fundamentaalgroep abels door het
toevoegen van de relaties ab = ba voor alle generatoren.
Daarna rechtstreeks naar 75.3, 75.4 en 75.5.
- Par 76
- Knippen en plakken.
- Par 77
- De classificatiestelling.
Behandeld vanuit zowel meetkundig als algebraisch standpunt
(de vier regels in opgave 77-3).
- Par 78
- de constructie van compacte oppervlakken.
De inhoud van stellingen 78.1 en 78.2 (met enig begrip;
maar zonder bewijs).
Dit beschrijft de tentamenstof voor Topologie en Meetkunde B.
A-tentamen van 3 mei 2001.
Hertentamen A-deel van 11 juli 2001, en een beknopte uitwerking.
B-tentamen van 3 juli 2001, en een beknopte uitwerking.
B-tentamen van 4 juli 2002 met beknopte uitwerking.