Sequências espectrais de Lyndon-Hochschild-Serre e de Cartan-Leray, e algumas aplicações

Pós-graduação em Matemática - IBILCE

The first group (co)homology of a group G with coefficients in some G-modules

Let G be a group. We give some formulas for the first group homology and cohomology of a group G with coefficients in an arbitrary G-module (Z) over tilde. More explicit calculations are done in the special cases of free groups, abelian groups and nilpotent groups. We also perform calculations for certain G-module M, by reducing it to the case where the coefficient is a G-module (Z) over tilde. As a result of the well known equalities H-1(X, M) = H-1(pi(1)(X), M) and H-1(X, M) = H-1(pi(1) (X), M), for any G-module M, we are able to calculate the first homology and cohomology groups of topological spaces with certain local system of coefficients.

Spherical space forms - Homotopy self-equivalences and homotopy types, the case of the groups Z/a x (Z/b x TL(2)(F(p)))

Let G = Z/a x(mu) (Z/b x TL(2)(F(p))) and X(n) be an n-dimensional CW-complex with the homotopy type of the n-sphere. We determine the automorphism group Aut(G) and then compute the number of distinct homotopy types of spherical space forms with respect to free and cellular G-actions on all CW-complexes X(2dn - 1), where 2d is a period of G. Next, the group E(X(2dn - 1)/alpha) of homotopy self-equivalences of spherical space forms X(2dn - 1)/alpha, associated with such G-actions alpha on X(2dn - 1) are studied. Similar results for the rest of finite periodic groups have been obtained recently and they are described in the introduction. (C) 2009 Elsevier B.V. All rights reserved.

Integral cohomology of finite postnikov towers

Depuis le séminaire H. Cartan de 1954-55, il est bien connu que l'on peut trouver des éléments de torsion arbitrairement grande dans l'homologie entière des espaces d'Eilenberg-MacLane K(G,n) où G est un groupe abélien non trivial et n>1. L'objectif majeur de ce travail est d'étendre ce résultat à des H-espaces possédant plus d'un groupe d'homotopie non trivial. Dans le but de contrôler précisément le résultat de H. Cartan, on commence par étudier la dualité entre l'homologie et la cohomologie des espaces d'Eilenberg-MacLane 2-locaux de type fini. On parvient ainsi à raffiner quelques résultats qui découlent des calculs de H. Cartan. Le résultat principal de ce travail peut être formulé comme suit. Soit X un H-espace ne possédant que deux groupes d'homotopie non triviaux, tous deux finis et de 2-torsion. Alors X n'admet pas d'exposant pour son groupe gradué d'homologie entière réduite. On construit une large classe d'espaces pour laquelle ce résultat n'est qu'une conséquence d'une caractéristique topologique, à savoir l'existence d'un rétract faible X K(G,n) pour un certain groupe abélien G et n>1. On généralise également notre résultat principal à des espaces plus compliqués en utilisant la suite spectrale d'Eilenberg-Moore ainsi que des méthodes analytiques faisant apparaître les nombres de Betti et leur comportement asymptotique. Finalement, on conjecture que les espaces qui ne possédent qu'un nombre fini de groupes d'homotopie non triviaux n'admettent pas d'exposant homologique. Ce travail contient par ailleurs la présentation de la « machine d'Eilenberg-MacLane », un programme C++ conçu pour calculer explicitement les groupes d'homologie entière des espaces d'Eilenberg-MacLane. <br/><br/>By the work of H. Cartan, it is well known that one can find elements of arbitrarilly high torsion in the integral (co)homology groups of an Eilenberg-MacLane space K(G,n), where G is a non-trivial abelian group and n>1. The main goal of this work is to extend this result to H-spaces having more than one non-trivial homotopy groups. In order to have an accurate hold on H. Cartan's result, we start by studying the duality between homology and cohomology of 2-local Eilenberg-MacLane spaces of finite type. This leads us to some improvements of H. Cartan's methods in this particular case. Our main result can be stated as follows. Let X be an H-space with two non-vanishing finite 2-torsion homotopy groups. Then X does not admit any exponent for its reduced integral graded (co)homology group. We construct a wide class of examples for which this result is a simple consequence of a topological feature, namely the existence of a weak retract X K(G,n) for some abelian group G and n>1. We also generalize our main result to more complicated stable two stage Postnikov systems, using the Eilenberg-Moore spectral sequence and analytic methods involving Betti numbers and their asymptotic behaviour. Finally, we investigate some guesses on the non-existence of homology exponents for finite Postnikov towers. We conjecture that Postnikov pieces do not admit any (co)homology exponent. This work also includes the presentation of the "Eilenberg-MacLane machine", a C++ program designed to compute explicitely all integral homology groups of Eilenberg-MacLane spaces. <br/><br/>Il est toujours difficile pour un mathématicien de parler de son travail. La difficulté réside dans le fait que les objets qu'il étudie sont abstraits. On rencontre assez rarement un espace vectoriel, une catégorie abélienne ou une transformée de Laplace au coin de la rue ! Cependant, même si les objets mathématiques sont difficiles à cerner pour un non-mathématicien, les méthodes pour les étudier sont essentiellement les mêmes que celles utilisées dans les autres disciplines scientifiques. On décortique les objets complexes en composantes plus simples à étudier. On dresse la liste des propriétés des objets mathématiques, puis on les classe en formant des familles d'objets partageant un caractère commun. On cherche des façons différentes, mais équivalentes, de formuler un problème. Etc. Mon travail concerne le domaine mathématique de la topologie algébrique. Le but ultime de cette discipline est de parvenir à classifier tous les espaces topologiques en faisant usage de l'algèbre. Cette activité est comparable à celle d'un ornithologue (topologue) qui étudierait les oiseaux (les espaces topologiques) par exemple à l'aide de jumelles (l'algèbre). S'il voit un oiseau de petite taille, arboricole, chanteur et bâtisseur de nids, pourvu de pattes à quatre doigts, dont trois en avant et un, muni d'une forte griffe, en arrière, alors il en déduira à coup sûr que c'est un passereau. Il lui restera encore à déterminer si c'est un moineau, un merle ou un rossignol. Considérons ci-dessous quelques exemples d'espaces topologiques: a) un cube creux, b) une sphère et c) un tore creux (c.-à-d. une chambre à air). a) b) c) Si toute personne normalement constituée perçoit ici trois figures différentes, le topologue, lui, n'en voit que deux ! De son point de vue, le cube et la sphère ne sont pas différents puisque ils sont homéomorphes: on peut transformer l'un en l'autre de façon continue (il suffirait de souffler dans le cube pour obtenir la sphère). Par contre, la sphère et le tore ne sont pas homéomorphes: triturez la sphère de toutes les façons (sans la déchirer), jamais vous n'obtiendrez le tore. Il existe un infinité d'espaces topologiques et, contrairement à ce que l'on serait naïvement tenté de croire, déterminer si deux d'entre eux sont homéomorphes est très difficile en général. Pour essayer de résoudre ce problème, les topologues ont eu l'idée de faire intervenir l'algèbre dans leurs raisonnements. Ce fut la naissance de la théorie de l'homotopie. Il s'agit, suivant une recette bien particulière, d'associer à tout espace topologique une infinité de ce que les algébristes appellent des groupes. Les groupes ainsi obtenus sont appelés groupes d'homotopie de l'espace topologique. Les mathématiciens ont commencé par montrer que deux espaces topologiques qui sont homéomorphes (par exemple le cube et la sphère) ont les même groupes d'homotopie. On parle alors d'invariants (les groupes d'homotopie sont bien invariants relativement à des espaces topologiques qui sont homéomorphes). Par conséquent, deux espaces topologiques qui n'ont pas les mêmes groupes d'homotopie ne peuvent en aucun cas être homéomorphes. C'est là un excellent moyen de classer les espaces topologiques (pensez à l'ornithologue qui observe les pattes des oiseaux pour déterminer s'il a affaire à un passereau ou non). Mon travail porte sur les espaces topologiques qui n'ont qu'un nombre fini de groupes d'homotopie non nuls. De tels espaces sont appelés des tours de Postnikov finies. On y étudie leurs groupes de cohomologie entière, une autre famille d'invariants, à l'instar des groupes d'homotopie. On mesure d'une certaine manière la taille d'un groupe de cohomologie à l'aide de la notion d'exposant; ainsi, un groupe de cohomologie possédant un exposant est relativement petit. L'un des résultats principaux de ce travail porte sur une étude de la taille des groupes de cohomologie des tours de Postnikov finies. Il s'agit du théorème suivant: un H-espace topologique 1-connexe 2-local et de type fini qui ne possède qu'un ou deux groupes d'homotopie non nuls n'a pas d'exposant pour son groupe gradué de cohomologie entière réduite. S'il fallait interpréter qualitativement ce résultat, on pourrait dire que plus un espace est petit du point de vue de la cohomologie (c.-à-d. s'il possède un exposant cohomologique), plus il est intéressant du point de vue de l'homotopie (c.-à-d. il aura plus de deux groupes d'homotopie non nuls). Il ressort de mon travail que de tels espaces sont très intéressants dans le sens où ils peuvent avoir une infinité de groupes d'homotopie non nuls. Jean-Pierre Serre, médaillé Fields en 1954, a montré que toutes les sphères de dimension >1 ont une infinité de groupes d'homotopie non nuls. Des espaces avec un exposant cohomologique aux sphères, il n'y a qu'un pas à franchir...

Rasmussen's spectral sequences and the \germslN-concordance invariants

Combining known spectral sequences with a new spectral sequence relating reduced and unreduced slN-homology yields a relations hip between the Homflypt-homology of a knot and its slN-concordance invariants. As an application, some of the slN-concordance invariants are shown to be linearly independent.

Homologia de Lawson i descens

La meva recerca en els tres anys de gaudiment de beca s'ha centrat en l'estudi de teories semitopològiques definides a través d'espais de cicles algebraics, introduïts per Friedlander i Lawson. Hem estudiat propietats de descens d'aquestes teories i hem construït una successió espectral que calcula explícitament la cohomologia mòrfica d'una varietat tòrica. D'altra banda, estem treballant en l'estudi de propietats d'invariància homotòpica per la cohomologia mòrfica, així com en l'estructura algebraica dels grups d'homologia de Lawson.

$E_{1}$-Formality of complex algebraic varieties

Let $X$ be a smooth complex algebraic variety. Morgan showed that the rational homotopy type of $X$ is a formal consequence of the differential graded algebra defined by the first term $E_{1}(X,W)$ of its weight spectral sequence. In the present work, we generalize this result to arbitrary nilpotent complex algebraic varieties (possibly singular and/or non-compact) and to algebraic morphisms between them. In particular, our results generalize the formality theorem of Deligne, Griffiths, Morgan and Sullivan for morphisms of compact Kähler varieties, filling a gap in Morgan"s theory concerning functoriality over the rationals. As an application, we study the Hopf invariant of certain algebraic morphisms using intersection theory.

Variétés de drapeaux et opérateurs différentiels

Soit G un groupe algébrique semi-simple sur un corps de caractéristique 0. Ce mémoire discute d'un théorème d'annulation de la cohomologie supérieure du faisceau D des opérateurs différentiels sur une variété de drapeaux de G. On démontre que si P est un sous-groupe parabolique de G, alors H^i(G/P,D)=0 pour tout i>0. On donne en fait trois preuves indépendantes de ce théorème. La première preuve est de Hesselink et n'est valide que dans le cas où le sous-groupe parabolique est un sous-groupe de Borel. Elle utilise un argument de suites spectrales et le théorème de Borel-Weil-Bott. La seconde preuve est de Kempf et n'est valide que dans le cas où le radical unipotent de P agit trivialement sur son algèbre de Lie. Elle n'utilise que le théorème de Borel-Weil-Bott. Enfin, la troisième preuve est attribuée à Elkik. Elle est valide pour tout sous-groupe parabolique mais utilise le théorème de Grauert-Riemenschneider. On présente aussi une construction détaillée du faisceau des opérateurs différentiels sur une variété.

Grupos wallpaper e sua relação com cohomologia de grupos

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

On the existence of G-equivariant maps

Let G be a compact Lie group. Let X, Y be free G-spaces. In this paper, by using the numerical index i (X; R), under cohomological conditions on the spaces X and Y, we consider the question of the existence of G-equivariant maps f: X -> Y.

Differential forms on Carnot groups

The main goal of this thesis is to understand and link together some of the early works by Michel Rumin and Pierre Julg. The work is centered around the so-called Rumin complex, which is a construction in subRiemannian geometry. A Carnot manifold is a manifold endowed with a horizontal distribution. If further a metric is given, one gets a subRiemannian manifold. Such data arise in different contexts, such as: - formulation of the second principle of thermodynamics; - optimal control; - propagation of singularities for sums of squares of vector fields; - real hypersurfaces in complex manifolds; - ideal boundaries of rank one symmetric spaces; - asymptotic geometry of nilpotent groups; - modelization of human vision. Differential forms on a Carnot manifold have weights, which produces a filtered complex. In view of applications to nilpotent groups, Rumin has defined a substitute for the de Rham complex, adapted to this filtration. The presence of a filtered complex also suggests the use of the formal machinery of spectral sequences in the study of cohomology. The goal was indeed to understand the link between Rumin's operator and the differentials which appear in the various spectral sequences we have worked with: - the weight spectral sequence; - a special spectral sequence introduced by Julg and called by him Forman's spectral sequence; - Forman's spectral sequence (which turns out to be unrelated to the previous one). We will see that in general Rumin's operator depends on choices. However, in some special cases, it does not because it has an alternative interpretation as a differential in a natural spectral sequence. After defining Carnot groups and analysing their main properties, we will introduce the concept of weights of forms which will produce a splitting on the exterior differential operator d. We shall see how the Rumin complex arises from this splitting and proceed to carry out the complete computations in some key examples. From the third chapter onwards we will focus on Julg's paper, describing his new filtration and its relationship with the weight spectral sequence. We will study the connection between the spectral sequences and Rumin's complex in the n-dimensional Heisenberg group and the 7-dimensional quaternionic Heisenberg group and then generalize the result to Carnot groups using the weight filtration. Finally, we shall explain why Julg required the independence of choices in some special Rumin operators, introducing the Szego map and describing its main properties.

Nonabelian holomorphic Lie algebroid extensions

International audience

Truncated projective spaces, Brown–Gitler spectra and indecomposable A(1)-modules

MSC 19L41; 55S10.

Alteration of soil properties through a weathering sequence as evaluated by spectral reflectance

In the study of physical, chemical, and mineralogical data related to the weathering of soils and the quantification of their properties, remote sensing constitutes an important technique that, in addition to conventional analyses, can contribute to soil survey. The objectives of this research were to characterize and differentiate soils developed from basaltic rocks that occur in the Parana state, Brazil and to quantify soil properties based on their spectral reflectance. These observations were used to verify the relationship between the soils and reflectance with regard to weathering, organic matter (OM), and forms of Fe. From the least to the most weathered soil, we used a Typic Argiudoll (Reddish Brunizem), Rhodudalf (Terra Roxa Estruturada), and Rhodic Hapludox (Very Dark Red Latosol). The spectral reflectances between 400 and 2500 nm were obtained in the laboratory from soil samples collected at two depth increments, 0- to 20- and 40- to 60-cm, using an Infra Red Intelligent Spectroradiometer (IRIS). Correlation, regression, and discriminant estimates were used in analyzing the soil and spectral data. Results of this study indicated that soils could be separated at the soil-type level based on reflectance intensity in various absorption bands. Soil collected in the 40- to 60-cm depth appeared to have higher reflectance intensities than those from the 0- to 20-cm depth. Removal of OM from soil samples promoted higher reflectance intensity in the entire spectrum. Amorphous and crystalline Fe influenced reflectance differently. Weathering of basaltic soils was correlated with alterations in the reflectance intensities and absorption features of the spectral curves. Multivariate analysis demonstrated that this technique was efficient in the estimation of clay, silt, kaolinite, crystalline Fe, amorphous Fe, and Mg through the use of reflected energy of the soils.

Sequence tag identification of intact proteins by matching tanden mass spectral data against sequence data bases.

Molecular and fragment ion data of intact 8- to 43-kDa proteins from electrospray Fourier-transform tandem mass spectrometry are matched against the corresponding data in sequence data bases. Extending the sequence tag concept of Mann and Wilm for matching peptides, a partial amino acid sequence in the unknown is first identified from the mass differences of a series of fragment ions, and the mass position of this sequence is defined from molecular weight and the fragment ion masses. For three studied proteins, a single sequence tag retrieved only the correct protein from the data base; a fourth protein required the input of two sequence tags. However, three of the data base proteins differed by having an extra methionine or by missing an acetyl or heme substitution. The positions of these modifications in the protein examined were greatly restricted by the mass differences of its molecular and fragment ions versus those of the data base. To characterize the primary structure of an unknown represented in the data base, this method is fast and specific and does not require prior enzymatic or chemical degradation.