Bourbaki

§ 3. Bó

1. Bó các tập hợp

Cho B là một không gian tôpô.

Định nghĩa 1 01NS

Một tiền bó trên B, tương đối với một cơ sở B\mathscr{B} của tôpô trên B, là một hệ xạ ảnh các tập hợp, tương đối với tập hợp chỉ số B\mathscr{B} được sắp thứ tự bởi quan hệ bao hàm.

Nói cách khác (E, III, p. 52), một tiền bó F\mathscr{F} trên B tương đối với B\mathscr{B} là một cặp ((F(U))U∈B,(fUV))((\mathscr{F}(U))_{U\in\mathscr{B}},(f_{UV})), cũng được ký hiệu là (F(U),fUV)(\mathscr{F}(U), f_{UV}), trong đó ((F(U))U∈B((\mathscr{F}(U))_{U\in\mathscr{B}} là một họ các tập hợp có B\mathscr{B} làm tập hợp chỉ số và với mỗi cặp (U,V)(U,V) các phần tử của B\mathscr{B} sao cho U⊂V,fUVU\subset V,f_{UV} là một ánh xạ từ F(V)\mathscr{F}(V) vào F(U)\mathscr{F}(U), các ánh xạ này thỏa mãn các điều kiện sau:

(PF1_1) Các quan hệ U⊂V⊂WU\subset V\subset W kéo theo fUW=fUV∘fVWf_{UW}=f_{UV}\circ f_{VW};

(PF2_2) Với mọi tập hợp mở U ∈B,fUU\in \mathscr{B},f_{UU} là ánh xạ đồng nhất của

F(U) \mathscr{F}(U)

Một tiền bó trên B tương đối với tập hợp các tập con mở của B được gọi đơn giản là một tiền bó trên B.

Cho F=(F(U),fUV)\mathscr{F}= (\mathscr{F}(U), f_{UV}) là một tiền bó trên B, tương đối với một cơ sở B\mathscr{B} của tôpô trên B. Cho U là một phần tử của cơ sở B\mathscr{B}. Các phần tử của F(U)\mathscr{F}(U) được gọi là các thiết diện của F\mathscr{F} trên U. Nếu V là một phần tử của cơ sở B\mathscr{B} chứa U và ss là một phần tử của F(V)\mathscr{F}(V), thì phần tử fUV(s)f_{UV}(s) của F(U)\mathscr{F}(U) được gọi là hạn chế của ss trên U. Nếu không có nguy cơ nhập nhằng đối với các ánh xạ fUVf_{UV}, hạn chế của ss trên U sẽ được ký hiệu là s∣Us|U.

Cho B′B' là một tập con mở của B và B′\mathscr{B}' là một cơ sở của tôpô trên B′B' sao cho B′⊂B\mathscr{B}'\subset \mathscr{B}. Tiền bó trên B′B', tương đối với B′\mathscr{B}', suy ra từ F\mathscr{F} bằng hạn chế, được gọi là hạn chế của F\mathscr{F} lên B′\mathscr{B}' và được ký hiệu là F∣B′\mathscr{F}|\mathscr{B}', tức hệ xạ ảnh ((F(U))U∈B′,(fUV))((\mathscr{F}(U))_{U\in\mathscr{B}'},(f_{UV})) suy ra từ F\mathscr{F} bằng cách hạn chế tập hợp chỉ số xuống B′\mathscr{B}' (loc. cit.). Khi F\mathscr{F} là một tiền bó trên B và B′\mathscr{B}' là tập hợp các tập con mở của B′B', tiền bó F∣B′\mathscr{F}|\mathscr{B}' cũng được ký hiệu là F∣B′\mathscr{F}|B' và được gọi là tiền bó suy ra từ F\mathscr{F} bằng hạn chế lên B′B'.

Định nghĩa 2 01NT

Cho F=(F(U),fUV)\mathscr{F}= (\mathscr{F}(U), f_{UV}) là một tiền bó trên B. Ta nói rằng F\mathscr{F} là một bó trên B nếu, với mọi tập con mở U của B và mọi họ (Ui)i∈I(U_i)_{i\in I} các tập con mở của B, có hợp là U, các tính chất sau được thỏa mãn:

(F1)(F_1) Ánh xạ (fUiU)i∈I:F(U)→∏i∈IF(Ui)(f_{U_iU})_{i\in I}:\mathscr{F}(U)\rightarrow \prod_{i\in I}\mathscr{F}(U_i) là đơn ánh ;

(F2)(F_2) Với mọi họ (si)∈∏i∈IF(Ui)(s_i)\in \prod_{i\in I}\mathscr{F}(U_i) sao cho f(Ui∩Uj)Ui(si)=f_{(U_i\cap U_j)U_i}(s_i) =

f(Ui∩Uj)Uj(sj)f_{(U_i\cap U_j)U_j}(s_j) với mọi cặp (i,j)∈I×I(i, j)\in I\times I, tồn tại một phần tử ss

của F(U)\mathscr{F}(U) sao cho với mọi i∈Ii\in I, ta có fUiU(s)=sif_{U_iU}(s) =s_i.

Nhận xét 01NU

Cho F\mathscr{F} là một tiền bó trên B. Với mọi tập hợp mở U của B, f∅Uf_{\emptyset U} là một ánh xạ từ F(U)\mathscr{F}(U) vào F(∅)\mathscr{F}(\emptyset ), do đó F(∅)\mathscr{F}(\emptyset ) không rỗng ngay khi tồn tại một tập hợp mở U mà F(U)\mathscr{F}(U) không rỗng. Nếu F\mathscr{F} là một bó, thì F(∅)\mathscr{F}(\emptyset ) là một tập hợp một phần tử; điều này thấy được bằng cách áp dụng (F1)(F_1) và (F2)(F_2) cho phủ của tập rỗng bởi họ rỗng (I=∅I =\emptyset ).

Cho F\mathscr{F} là một bó trên B và cho B′B' là một tập con mở của B; tiền bó F∣B′\mathscr{F}|B' suy ra từ F\mathscr{F} bằng hạn chế lên B′B' là một bó, gọi là bó suy ra từ F\mathscr{F} bằng hạn chế lên B′B'.

2. Các bó con của một bó

Cho B là một không gian tôpô. Cho F=(F(U),fUV)\mathscr{F}= (\mathscr{F}(U), f_{UV}) là một tiền bó trên B, đối với một cơ sở B\mathscr{B} của tôpô của B.

Giả sử với mọi tập hợp mở U∈BU\in \mathscr{B}, đã cho một tập con L(U)\mathscr{L}(U) của F(U)\mathscr{F}(U). Nếu ta có fUV(L(V))⊂L(U)f_{UV}(\mathscr{L}(V))\subset \mathscr{L}(U) với mọi cặp (U,V)(U,V) các phần tử của B\mathscr{B} sao cho U⊂VU\subset V, thì cặp L=((L(U))U∈B,(fUV′))\mathscr{L}= ((\mathscr{L}(U))_{U\in\mathscr{B}},(f'_{UV})), trong đó fUV′:L(V)→L(U)f'_{UV}:\mathscr{L}(V)\rightarrow \mathscr{L}(U) là ánh xạ suy ra từ fUVf_{UV}, là một tiền bó. Một tiền bó như vậy được gọi là một tiền bó con của F\mathscr{F}. Vì các ánh xạ fUV′f'_{UV} được xác định bởi tiền bó đã cho F\mathscr{F} và họ (L(U))U∈B(\mathscr{L}(U))_{U\in\mathscr{B}}, nên người ta cũng nói, do lạm dụng ngôn ngữ, rằng họ (L(U))U∈B(\mathscr{L}(U))_{U\in\mathscr{B}} là một tiền bó con của F\mathscr{F}.

Bây giờ giả sử rằng F\mathscr{F} là một bó trên B và cho, với mọi tập con mở U của B,L(U),\mathscr{L}(U), một tập con của F(U)\mathscr{F}(U). Để cho (L(U))U∈B(\mathscr{L}(U))_{U\in\mathscr{B}} là một tiền bó con của F\mathscr{F}, và để cho tiền bó này là một bó, điều kiện sau đây là cần và đủ:

(F) Cho (Ui)i∈I(U_i)_{i\in I} là một họ các tập hợp mở của B, U là hợp của chúng, và ss là một

phần tử của F(U)\mathscr{F}(U). Để ss thuộc L(U)\mathscr{L}(U), điều kiện cần và

đủ là với mọi ii trong I,fUiU(s),f_{U_iU}(s) thuộc L(Ui)\mathscr{L}(U_i).

Thật vậy, nếu điều kiện (F) được thỏa mãn, ta có fUV(L(V))⊂L(U)f_{UV}(\mathscr{L}(V))\subset \mathscr{L}(U) với mọi cặp (U,V)(U,V) các tập mở của B sao cho U⊂VU\subset V và các tính chất (F1)(F_1) và (F2)(F_2) đối với tiền bó con (L(U))(\mathscr{L}(U)) suy ra từ các tính chất tương tự đối với bó F\mathscr{F}. Đảo lại là ngay lập tức.

Khi điều kiện (F) được thỏa mãn, ta nói rằng (L(U))(\mathscr{L}(U)) là một bó con của bó F\mathscr{F}.

3. Ví dụ về các bó

Cho B là một không gian tôpô.

1) Các bó ánh xạ

Cho X là một tập hợp. Với mọi tập mở U của B, ký hiệu bởi F(U;X)\mathscr{F}(U; X) tập hợp các ánh xạ từ U vào X (E, II, p. 31). Với mọi cặp (U,V)(U,V) các tập mở của B sao cho U⊂VU\subset V, đặt rUV:F(V;X)→r_{UV}:\mathscr{F}(V; X)\rightarrow F(U;X)\mathscr{F}(U; X) là ánh xạ hạn chế f↦f∣Uf\mapsto f|U. Hiển nhiên cặp (F(U;X),rUV)(\mathscr{F}(U; X), r_{UV}) là một bó trên B. Nó được gọi là bó trên B của các ánh xạ nhận giá trị trong X, và được ký hiệu bởi F(B;X)\mathscr{F}(B; X).

2) Các bó ánh xạ liên tục

Cho X là một không gian tôpô. Với mọi tập mở U của B, đặt C(U;X)\mathscr{C}(U; X) là tập hợp các ánh xạ liên tục từ U vào X. Khi đó, (C(U;X))(\mathscr{C}(U; X)) là một bó con của bó F(B;X)\mathscr{F}(B; X) theo mệnh đề 4 của TG, I, p. 19. Bó nhận được như vậy được ký hiệu bởi C(B;X)\mathscr{C}(B; X) và gọi là bó trên B của các ánh xạ liên tục nhận giá trị trong X. Trong trường hợp riêng khi X được trang bị tôpô rời rạc, bó C(B;X)\mathscr{C}(B; X) được gọi là bó trên B của các ánh xạ địa phương hằng nhận giá trị trong X.

3) Các bó tiết diện liên tục

Cho E là một không gian tôpô và cho p:E→Bp: E\rightarrow B là một ánh xạ liên tục. Với mọi tập mở U của B, ký hiệu bởi S(U;p)\mathscr{S}(U;p) (hoặc S(U;E)\mathscr{S}(U; E) khi không thể có sự nhầm lẫn) tập hợp các tiết diện liên tục của pp trên U. Họ (S(U;p))(\mathscr{S}(U;p)) là một bó con của bó C(B;E)\mathscr{C}(B; E). Bó nhận được như vậy được ký hiệu bởi S(B;E)\mathscr{S}(B; E) hoặc đơn giản là S(E)\mathscr{S}(E) và gọi là bó trên B của các tiết diện liên tục của B-không gian (E,p)(E, p). Ta sẽ thấy ở noo6^o6 dưới đây rằng mọi bó trên B đều đẳng cấu với bó trên B của các tiết diện liên tục của một B-không gian étalé.

4) Các bó cấu xạ B

Cho (E,p)(E, p) và (E′,p′)(E', p') là các B-không gian. Với mọi tập mở U của E, ký hiệu bởi CB(U;E′)\mathscr{C}_B(U; E') tập hợp các B-cấu xạ từ (U,p∣U)(U, p|U) vào (E′,p′)(E', p'). Họ (CB(U;E′))(\mathscr{C}_B(U; E')) là một bó con của bó C(E;E′)\mathscr{C}(E; E'). Bó nhận được như vậy được ký hiệu bởi CB(E;E′)\mathscr{C}_B(E; E') và gọi là bó trên E của các B-cấu xạ nhận giá trị trong (E′,p′)(E', p'). Khi (E,p)(E, p) bằng với (B(B, IdB)_B), bó này là bó S(B;E)\mathscr{S}(B; E) của ví dụ 3.

Với mọi tập mở U của B, đặt M(U)\mathscr{M}(U) là tập hợp các U-cấu xạ

từ p−1(U)\overset{-1}{p}(U) vào (−p′1)(U)(^-{p'}^1)(U). Với mọi cặp (U,V)(U,V) các tập mở của B sao cho U⊂VU\subset V, đặt mUV:M(V)→M(U)m_{UV}:\mathscr{M}(V)\rightarrow \mathscr{M}(U) là ánh xạ mà với một V-cấu xạ

f:p−1(V)→(−p′1)(V)f:\overset{-1}{p}(V)\rightarrow (^-{p'}^1)(V) nó gán U-cấu xạ từ p−1(U)\overset{-1}{p}(U) vào (−p′1)(U)(^-{p'}^1)(U) suy ra từ ff bằng cách chuyển qua các tập con. Khi đó (M(U),mUV)(\mathscr{M}(U), m_{UV}) là một bó trên B. Nó được ký hiệu bởi M\mathscr{M}orB(E;E′)_B(E; E') và được gọi là bó trên B của các B-cấu xạ từ (E,p)(E, p) vào (E′,p′)(E', p').

Với mọi tập mở U của B, gọi I\mathscr{I}s(U) là tập con của M(U)\mathscr{M}(U)

gồm các U-đẳng cấu của p−1(U)\overset{-1}{p}(U) vào (−p′1)(U)(^-{p'}^1)(U). Họ (I(\mathscr{I}s(U)) là một bó con của bó M\mathscr{M}orB(E;E′)_B(E; E') các cấu xạ từ (E,p)(E, p) vào (E′,p′)(E', p'). Bó do đó thu được được ký hiệu là I\mathscr{I}somB(E;E′)_B(E; E') và được gọi là bó trên B các B-đẳng cấu từ (E,p)(E, p) vào (E′,p′)(E', p').

5) Các bó các ánh xạ lớp CrC^r

Cho X và Y là các đa tạp lớp CrC^r trên một trường K (các quy ước liên quan đến K và rr là những quy ước của VAR, R). Với mọi tập mở U của X, gọi Cr(U;Y)\mathscr{C}^r(U; Y) là tập hợp các cấu xạ lớp CrC^r từ U vào Y. Họ (Cr(U;Y))(\mathscr{C}^r(U; Y)) là một bó con của bó C(X;Y)\mathscr{C}(X; Y). Bó do đó thu được được ký hiệu là Cr(X;Y)\mathscr{C}^r(X; Y) và được gọi là bó trên X của các ánh xạ lớp CrC^r nhận giá trị trong Y (xem VAR, R, 5.4.2).

6) Các bó các không gian con

Nếu U và V là các tập mở của B sao cho U⊂VU\subset V, ký hiệu bởi iUV:P(V)→i_{UV}:\mathfrak{P}(V)\rightarrow P(U)\mathfrak{P}(U) ánh xạ gán cho mỗi tập con A của V tập hợp A∩UA\cap U. Cặp (P(U),iUV)(\mathfrak{P}(U), i_{UV}) là một bó, gọi là bó các không gian con của B và được ký hiệu là P(B)\mathfrak{P}(B). Thật vậy, nếu X ký hiệu tập hợp {0;1}\{0; 1\}, thì ánh xạ gán cho mỗi tập con A của U hàm đặc số của nó φAU:U→X\varphi^U_A: U\rightarrow X là một song ánh từ P(U)\mathfrak{P}(U) lên F(U;X)\mathscr{F}(U; X) (E, III, p. 38) ; hơn nữa, nếu U và V là các tập mở sao cho U⊂VU\subset V, thì với mọi tập con A của V,φA∩UU,\varphi^U_{A\cap U} là hạn chế trên U của φAV\varphi^V_A để cho P(B)\mathfrak{P}(B) được đồng nhất với bó trên B của các ánh xạ nhận giá trị trong X.

Gọi, với mọi tập mở U của B,L(U),\mathscr{L}(U) là một tập con của P(U)\mathfrak{P}(U). Để (L(U))(\mathscr{L}(U)) là một bó con của P(B)\mathfrak{P}(B), điều kiện sau đây là cần và đủ:

(F′)(F') Cho (Ui)i∈I(U_i)_{i\in I} là một họ các tập mở của B, U là hợp của chúng, và A là một

tập con của U ; để A thuộc L(U)\mathscr{L}(U), điều kiện cần và

đủ là với mọi ii trong I, A∩UiA\cap U_i thuộc L(Ui)\mathscr{L}(U_i).

Ví dụ, nếu L(U)\mathscr{L}(U) là tập hợp các tập con đóng của U, thì điều kiện (F′)(F') được thỏa mãn.

7) Tích của các bó

Cho B\mathscr{B} là một cơ sở của tôpô của B và I là một tập hợp. Với mọi i∈Ii\in I, cho Fi=(Fi(U),fi,UV)\mathscr{F}_i= (\mathscr{F}_i(U), f_{i,UV}) là một tiền bó trên B đối với cơ sở B\mathscr{B}. Với mọi tập mở U∈BU\in \mathscr{B}, đặt F(U)=∏i∈IFi(U)\mathscr{F}(U) =\prod_{i\in I}\mathscr{F}_i(U), và với mọi cặp (U,V)(U,V) gồm các phần tử của B\mathscr{B} sao cho U⊂VU\subset V, ký hiệu bởi fUVf_{UV} ánh xạ (fi,UV)i∈I:F(V)→F(U)(f_{i,UV})_{i\in I}:\mathscr{F}(V)\rightarrow \mathscr{F}(U). Khi đó (F(U),fUV)(\mathscr{F}(U), f_{UV}) là một tiền bó trên B đối với B\mathscr{B}, gọi là tiền bó tích của họ (Fi)(\mathscr{F}_i) và được ký hiệu ∏i∈IFi\prod_{i\in I}\mathscr{F}_i. Nó là một bó nếu với mọi i∈I,Fii\in I,\mathscr{F}_i là một bó.

4. Cấu xạ của các tiền bó

Định nghĩa 3 01NV

Cho B là một không gian tôpô, B\mathscr{B} một cơ sở của tôpô của B,F=(F(U),fUV),\mathscr{F}= (\mathscr{F}(U), f_{UV}) và G=(G(U),gUV)\mathscr{G}= (\mathscr{G}(U), g_{UV}) là các tiền bó trên B đối với B\mathscr{B}. Một cấu xạ của các tiền bó từ F\mathscr{F} đến G\mathscr{G} được gọi là một hệ xạ ảnh các ánh xạ từ F\mathscr{F} đến G\mathscr{G}.

Nói cách khác (E, III, p. 54), một cấu xạ của các tiền bó từ F\mathscr{F} đến G\mathscr{G} là một họ (φU)U∈B(\varphi_U)_{U\in\mathscr{B}} sao cho :

(MPF1_1) Với mọi tập mở U thuộc B,φU\mathscr{B},\varphi_U là một ánh xạ

từ F(U)\mathscr{F}(U) vào G(U)\mathscr{G}(U) ;

(MPF2_2) Với mọi cặp (U,V)(U,V) gồm các tập mở thuộc B\mathscr{B} sao cho

U⊂VU\subset V, ta có φU∘fUV=gUV∘φV\varphi_U\circ f_{UV}=g_{UV}\circ \varphi_V.

Khi F\mathscr{F} và G\mathscr{G} là các bó, một cấu xạ của các tiền bó từ F\mathscr{F} đến G\mathscr{G} cũng được gọi là một cấu xạ của các bó. Nếu F\mathscr{F} và G\mathscr{G} là các tiền bó trên B đối với B\mathscr{B}, các cấu xạ của các tiền bó từ F\mathscr{F} đến G\mathscr{G} tạo thành một tập hợp ký hiệu là Mor(F;G\mathscr{F};\mathscr{G}). Thay vì nói : “cho φ\varphi là một cấu xạ của các tiền bó từ F\mathscr{F} đến G\mathscr{G}”, người ta thường sẽ nói “cho φ:F→G\varphi :\mathscr{F}\rightarrow \mathscr{G} là một cấu xạ của các tiền bó”.

Cho F,G,H\mathscr{F},\mathscr{G},\mathscr{H} là các tiền bó trên B đối với B\mathscr{B} và cho φ:F→G\varphi :\mathscr{F}\rightarrow \mathscr{G}, ψ:G→H\psi :\mathscr{G}\rightarrow \mathscr{H} là các cấu xạ của các tiền bó. Họ (ψU∘φU)U∈B(\psi_U\circ \varphi_U)_{U\in\mathscr{B}} là một cấu xạ của các tiền bó từ F\mathscr{F} vào H\mathscr{H}, được ký hiệu bởi ψ∘φ\psi \circ \varphi. Họ (IdF(U)_{\mathscr{F}(U)})U∈B_{U\in\mathscr{B}} là một cấu xạ của các tiền bó từ F\mathscr{F} vào chính nó, được ký hiệu bởi IdF_{\mathscr{F}}.

Để một cấu xạ của các tiền bó φ=(φU):F→G\varphi = (\varphi_U):\mathscr{F}\rightarrow \mathscr{G} là một đẳng cấu, điều kiện cần và đủ là, với mọi tập con mở U của B,φU\mathscr{B},\varphi_U là một song ánh từ F(U)\mathscr{F}(U) lên G(U)\mathscr{G}(U). Điều đó tương đương với việc nói rằng tồn tại một cấu xạ của các tiền bó ψ:G→F\psi :\mathscr{G}\rightarrow \mathscr{F} sao cho ψ∘φ=\psi \circ \varphi = IdF_{\mathscr{F}} và φ∘ψ=\varphi \circ \psi = IdG_{\mathscr{G}}.

Cho F\mathscr{F} và G\mathscr{G} là các tiền bó trên B, đối với một cơ sở B\mathscr{B} của tôpô trên B, cho B′B' là một tập con mở của B và cho B′\mathscr{B}' là một cơ sở của tôpô của B′B' sao cho B′⊂B\mathscr{B}'\subset \mathscr{B}. Cho φ=(φU)U∈B\varphi = (\varphi_U)_{U\in\mathscr{B}} là một cấu xạ của các tiền bó từ F\mathscr{F} vào G\mathscr{G}. Khi đó (φU)U∈B′(\varphi_U)_{U\in\mathscr{B}'} là một cấu xạ của các tiền bó từ F∣B′\mathscr{F}|\mathscr{B}' vào G∣B′\mathscr{G}|\mathscr{B}', được ký hiệu bởi φ∣B′\varphi |\mathscr{B}'. Khi B\mathscr{B} là tập hợp các tập con mở của B và B′\mathscr{B}' là tập hợp các tập con mở của B′,φ∣B′B',\varphi |\mathscr{B}' là một cấu xạ của các tiền bó từ F∣B′\mathscr{F}|B' vào G∣B′\mathscr{G}|B' và cũng được ký hiệu bởi φ∣B′\varphi |B'.

Ví dụ 1 01NW

Cho B là một không gian tôpô, cho (E,p)(E, p) và (E′,p′)(E', p') là các B-không gian và cho f:E→E′f: E\rightarrow E' là một B-cấu xạ. Với mỗi tập con mở U của B, định nghĩa ánh xạ fU:S(U;E)→S(U;E′)f_U:\mathscr{S}(U; E)\rightarrow \mathscr{S}(U; E') bởi fU(s)=f_U(s) = f∘sf\circ s. Họ S(f)=(fU)\mathscr{S}(f) = (f_U) là một cấu xạ của các tiền bó từ S(B;E)\mathscr{S}(B; E) vào S(B;E′)\mathscr{S}(B; E'). Nếu (E′′,p′′)(E'', p'') là một B-không gian và g:E′→E′′g: E'\rightarrow E'' là một B-cấu xạ, ta có S(g∘f)=S(g)∘S(f)\mathscr{S}(g\circ f) =\mathscr{S}(g)\circ \mathscr{S}(f).

Ví dụ 2 01NX

Cho B là một không gian tôpô, B\mathscr{B} một cơ sở của tôpô trên B, F=(F(U),fUV)\mathscr{F}= (\mathscr{F}(U), f_{UV}) một tiền bó trên B đối với B\mathscr{B} và L=(L(U))\mathscr{L}= (\mathscr{L}(U)) một tiền bó con của F\mathscr{F}. Với mọi tập mở U∈BU\in \mathscr{B}, ký hiệu bởi iUi_U đơn ánh chính tắc của L(U)\mathscr{L}(U) vào F(U)\mathscr{F}(U). Khi đó i=(iU)U∈Bi= (i_U)_{U\in\mathscr{B}} là một cấu xạ của các tiền bó từ L\mathscr{L} vào F\mathscr{F}. Ta nói rằng ii là cấu xạ chính tắc từ L\mathscr{L} vào F\mathscr{F}.

Ví dụ 3 01NY

Cho B là một không gian tôpô, B\mathscr{B} một cơ sở của tôpô trên B và I một tập hợp. Với mọi i∈Ii\in I, cho Fi=(Fi(U),fi,UV)\mathscr{F}_i= (\mathscr{F}_i(U), f_{i,UV}) là một tiền bó trên B đối với B\mathscr{B}. Ký hiệu bởi F\mathscr{F} tiền bó tích của họ (Fi)i∈I(\mathscr{F}_i)_{i\in I}. Với mọi tập mở U∈BU\in \mathscr{B}, ta có F(U)=∏i∈IFi(U)\mathscr{F}(U) =\prod_{i\in I}\mathscr{F}_i(U); với mọi i∈Ii\in I, ký hiệu bởi pri,U:F(U)→Fi(U)_{i,U}:\mathscr{F}(U)\rightarrow \mathscr{F}_i(U) phép chiếu có chỉ số ii. Theo ngay lập tức từ định nghĩa của tiền bó F\mathscr{F} rằng họ pri_i = (pri,U_{i,U})U∈B_{U\in\mathscr{B}} là một cấu xạ của các tiền bó từ F\mathscr{F} vào Fi\mathscr{F}_i. Cấu xạ pri_i được gọi là cấu xạ chiếu có chỉ số ii. Với mọi tiền bó F′\mathscr{F}' trên B đối với B\mathscr{B} và mọi họ (ψi)i∈I(\psi_i)_{i\in I}, trong đó ψi\psi_i là một cấu xạ của các tiền bó từ F′\mathscr{F}' vào Fi\mathscr{F}_i, tồn tại một cấu xạ duy nhất của các tiền bó ψ:F′→F\psi :\mathscr{F}'\rightarrow \mathscr{F} sao cho với mọi i∈Ii\in I, pri∘ψ=ψi_i\circ \psi =\psi_i.

Ví dụ 4 01NZ

Cho X là một đa tạp vi phân cấp C∞C^{\infty} trên R\mathbf{R} và cho C∞(X;R)\mathscr{C}^{\infty}(X;\mathbf{R}) là bó trên X của các hàm số trị số cấp C∞C^{\infty}. Nếu P là một toán tử vi phân với các hệ số C∞C^{\infty} trên X, họ các hạn chế của P trên các tập mở của X là một cấu xạ của bó C∞(X;R)\mathscr{C}^{\infty}(X;\mathbf{R}) vào chính nó. Có thể chứng minh rằng ngược lại, mọi cấu xạ R\mathbf{R}-tuyến tính của bó C∞(X;R)\mathscr{C}^{\infty}(X;\mathbf{R}) vào chính nó đều địa phương có dạng này (I, p. 142, exerc. 3).

5. Không gian étale liên kết với một tiền bó

Cho B là một không gian tôpô, B\mathscr{B} một cơ sở của tôpô trên B và F=(F(U),rUV)\mathscr{F}= (\mathscr{F}(U), r_{UV}) một tiền bó trên B đối với cơ sở B\mathscr{B}. Gọi L là tập hợp các cặp (U,s)(U, s) với U ∈B\in \mathscr{B} và s∈F(U)s\in \mathscr{F}(U). Gọi XFX_{\mathscr{F}} là không gian tổng của họ (U)(U,s)∈L(U)_{(U,s)\in L}. Như vậy XFX_{\mathscr{F}} là tập hợp các bộ ba (U,s,x)(U, s, x) trong đó U∈B,s∈F(U),x∈UU\in \mathscr{B},s\in \mathscr{F}(U),x\in U. Gọi RFR_{\mathscr{F}} là quan hệ trên tập hợp XFX_{\mathscr{F}} được xác định bởi RF((U,s,x),(U′,s′,x′))R_{\mathscr{F}}((U, s, x),(U', s', x')) khi và chỉ khi « xx = x′x' và tồn tại W ∈B\in \mathscr{B} sao cho x∈Wx\in W, W ⊂U∩U′\subset U\cap U' và rWU(s)=rWU′(s′)r_{WU}(s) =r_{WU'}(s') ». Quan hệ RFR_{\mathscr{F}} là một quan hệ tương đương trên XF:X_{\mathscr{F}}: theo định nghĩa, nó phản xạ và đối xứng; hãy chứng minh rằng nó bắc cầu. Gọi ξ=(U,s,x),ξ′=(U′,s′,x′)\xi = (U, s, x),\xi '= (U', s', x') và ξ′′\xi '' = (U′′,s′′,x′′)(U'', s'', x'') là các phần tử của XFX_{\mathscr{F}} sao cho ta có RF(ξ,ξ′)R_{\mathscr{F}}(\xi , \xi ') và RF(ξ′,ξ′′)R_{\mathscr{F}}(\xi ', \xi ''). Khi đó ta có x=x′x=x' = x′′x'' và tồn tại hai phần tử W′W' và W′′W'' của B\mathscr{B} chứa xx sao cho W′⊂U∩U′,W′′⊂U′∩U′′,rW′U(s)=W'\subset U\cap U',W''\subset U'\cap U'',r_{W'U}(s) = rW′U′(s′),rW′′U′(s′)=rW′′U′′(s′′)r_{W'U'}(s'),r_{W''U'}(s') =r_{W''U''}(s''). Gọi W là một phần tử của B\mathscr{B} chứa xx và được chứa trong W′∩W′′W'\cap W''. Khi đó ta có W⊂U∩U′′W\subset U\cap U'',

rWU(s)=rWW′∘rW′U(s)=rWW′∘rW′U′(s′)=rWU′(s′) r_{WU}(s) =r_{WW'}\circ r_{W'U}(s) =r_{WW'}\circ r_{W'U'}(s') =r_{WU'}(s')

và, tương tự, rWU′(s′)=rWU′′(s′′)r_{WU'}(s') =r_{WU''}(s''). Do đó, ta có RF(ξ,ξ′′)R_{\mathscr{F}}(\xi , \xi '') và quan hệ RFR_{\mathscr{F}} là bắc cầu.

Kí hiệu EFE_{\mathscr{F}} là tập thương XF/RFX_{\mathscr{F}}/R_{\mathscr{F}} và [U,s,x][U, s, x] là ảnh chính tắc trong EFE_{\mathscr{F}} của một phần tử (U,s,x)(U, s, x) của XFX_{\mathscr{F}}. Với U∈BU\in \mathscr{B} và s∈F(U)s\in \mathscr{F}(U), kí hiệu σF(U,s):U→EF\sigma_{\mathscr{F}}(U, s): U\rightarrow E_{\mathscr{F}} là ánh xạ x↦[U,s,x]x\mapsto [U, s, x]. Trang bị cho tập hợp EFE_{\mathscr{F}} tôpô thương, nghĩa là tôpô mịn nhất để các ánh xạ σF(U,s)\sigma_{\mathscr{F}}(U, s) với U∈BU\in \mathscr{B} và s∈F(U)s\in \mathscr{F}(U) đều liên tục. Ánh xạ pr3:XF→B_3: X_{\mathscr{F}}\rightarrow B xác định, sau khi chuyển qua thương, một ánh xạ liên tục p:EF→Bp: E_{\mathscr{F}}\rightarrow B : ta có p([U,s,x])=xp([U, s, x]) =x.

Mệnh đề 1 01O0

Ánh xạ p:EF→p: E_{\mathscr{F}}\rightarrow B là étale. Do đó, với mọi tập mở U∈BU\in \mathscr{B} và mọi s∈F(U)s\in \mathscr{F}(U), ánh xạ σF(U,s)\sigma_{\mathscr{F}}(U, s) là một tiết diện liên tục của pp trên U.

Cho λ=(U,s)\lambda = (U, s) và μ=(U′,s′)\mu= (U', s') là các phần tử của L. Theo định nghĩa của quan hệ RFR_{\mathscr{F}}, tập hợp AλμA_{\lambda \mu} các điểm xx của U∩U′U\cap U' tại đó σF(U,s)\sigma_{\mathscr{F}}(U, s) và σF(U′,s′)\sigma_{\mathscr{F}}(U', s') trùng nhau là phần trong của tập hợp các x∈U∩U′x\in U\cap U' sao cho s(x)=s′(x)s(x) =s'(x), trong B. Suy ra Aμλ=AλμA_{\mu\lambda}= A_{\lambda \mu}. Khi đó ta kí hiệu hμλ:Aλμ→Aμλh_{\mu\lambda}: A_{\lambda \mu}\rightarrow A_{\mu\lambda} là ánh xạ IdAλμ_{A_{\lambda \mu}}. Tập hợp EFE_{\mathscr{F}} thu được bằng cách dán các tập mở U dọc theo các AλμA_{\lambda \mu} nhờ các song ánh hμλh_{\mu\lambda} (TG, I, p. 16). Theo mệnh đề 9 của TG, I, p. 17, ánh xạ σF(U,s)\sigma_{\mathscr{F}}(U, s) cảm sinh một đồng phôi từ U lên một tập con mở của EFE_{\mathscr{F}}. Điều này chứng tỏ rằng ánh xạ pp là étale (I, p. 33, prop 9).

Với mọi tập mở U∈BU\in \mathscr{B} và mọi s∈F(U)s\in \mathscr{F}(U), ta có σF(U,s)(x)=\sigma_{\mathscr{F}}(U, s)(x) = [U,s,x][U, s, x] với mọi x∈Ux\in U. Do đó mệnh đề thứ hai suy ra từ định nghĩa của pp.

Định nghĩa 4 01O1

Không gian étalé trên B (EF,p)(E_{\mathscr{F}}, p) được định nghĩa ở trên được gọi là không gian étalé trên B liên kết với tiền bó F\mathscr{F}. Với x∈Bx\in B, thớ của EFE_{\mathscr{F}} tại xx được gọi là stalk của tiền bó F\mathscr{F} tại xx và được ký hiệu bởi Fx\mathscr{F}_x. Với mọi tập mở U∈BU\in \mathscr{B}, mọi tiết diện s∈F(U)s\in \mathscr{F}(U) của F\mathscr{F} trên U và mọi điểm xx của U, phần tử [U,s,x][U, s, x] của EFE_{\mathscr{F}} được gọi là mầm tại xx của tiết diện ss.

Cho aa là một điểm của B. Tập hợp B(a)\mathscr{B}(a) các tập mở U∈BU\in \mathscr{B} chứa aa và có thứ tự bởi quan hệ ⊃\supset là lọc được. Từ F\mathscr{F} suy ra, bằng hạn chế của tập hợp chỉ số vào B(a)\mathscr{B}(a), một hệ quy nạp ((F(U))U∈B(a),(rUV))((\mathscr{F}(U))_{U\in\mathscr{B}(a)},(r_{UV})). Theo định nghĩa (E, III, p. 60), giới hạn quy nạp của hệ này là thương của tập hợp các cặp (U,s)(U, s) sao cho a∈Ua\in U và s∈F(U)s\in \mathscr{F}(U) theo quan hệ tương đương R được định nghĩa bởi R((U,s),(U′,s′))R((U, s),(U', s')) khi và chỉ khi tồn tại W ∈B\in \mathscr{B} chứa aa và được chứa trong U∩U′U\cap U' sao cho rWU(s)=rWU′(s′)r_{WU}(s) =r_{WU'}(s'). Vậy giới hạn này được đồng nhất với stalk Fa\mathscr{F}_a của F\mathscr{F} tại aa, theo định nghĩa của giới hạn quy nạp.

Cho G\mathscr{G} là một tiền bó trên B đối với cơ sở B\mathscr{B} và cho φ=(φU)U∈B\varphi = (\varphi_U)_{U\in\mathscr{B}} là một cấu xạ tiền bó từ F\mathscr{F} vào G\mathscr{G}. Ánh xạ (U,s,x)↦(U, s, x)\mapsto (U,φU(s),x)(U, \varphi_U(s), x) từ XFX_{\mathscr{F}} vào XGX_{\mathscr{G}} là tương thích với các quan hệ tương đương RFR_{\mathscr{F}} và RGR_{\mathscr{G}}, theo định nghĩa của một cấu xạ tiền bó. Ký hiệu bởi E(φ):EF→EGE(\varphi ): E_{\mathscr{F}}\rightarrow E_{\mathscr{G}} ánh xạ suy ra từ đó bằng cách chuyển qua các thương. Với mọi U∈BU\in \mathscr{B} và mọi s∈F(U)s\in \mathscr{F}(U), ta có

E(φ)∘σF(U,s)=σG(U,φU(s)) E(\varphi )\circ \sigma_{\mathscr{F}}(U, s) =\sigma_{\mathscr{G}}(U, \varphi_U(s))

do đó, ánh xạ E(φ)E(\varphi ) là liên tục. Ánh xạ E(φ)E(\varphi ) là một cấu xạ B; nó được gọi là cấu xạ B của EFE_{\mathscr{F}} vào EGE_{\mathscr{G}} liên kết với cấu xạ của các tiền bó φ\varphi. Với mọi a∈Ba\in B, bằng hạn chế vào các thớ tại aa, E(φ)E(\varphi ) xác định một ánh xạ của thân Fa\mathscr{F}_a của F\mathscr{F} vào thân Ga\mathscr{G}_a của G\mathscr{G}; nó được ký hiệu bởi φa\varphi_a. Nó cũng là giới hạn quy nạp của các ánh xạ φU\varphi_U (E, III, p. 63), trong đó U chạy qua tập hợp B(a)\mathscr{B}(a) các tập mở thuộc cơ sở B\mathscr{B} và chứa aa.

Ta có E(IdF_{\mathscr{F}}) == IdEF_{E_{\mathscr{F}}}.

Cho H\mathscr{H} là một tiền bó trên B đối với B\mathscr{B} và cho ψ=(ψU)\psi = (\psi_U) là một cấu xạ các tiền bó từ G\mathscr{G} vào H\mathscr{H}. Với [U,s,x]∈EF[U, s, x]\in E_{\mathscr{F}}, ta có

E(ψ∘φ)([U,s,x])=[U,ψU∘φU(s),x] E(\psi \circ \varphi )([U, s, x]) = [U, \psi_U\circ \varphi_U(s), x]
=E(ψ)([U,φU(s),x]) = E(\psi )([U, \varphi_U(s), x])
=E(ψ)∘E(φ)([U,s,x]) = E(\psi )\circ E(\varphi )([U, s, x])

Do đó, ta có E(ψ∘φ)=E(ψ)∘E(φ)E(\psi \circ \varphi ) = E(\psi )\circ E(\varphi ). Đặc biệt, nếu aa là một điểm của B, thì (ψ∘φ)a=ψa∘φa(\psi \circ \varphi )_a=\psi_a\circ \varphi_a.

Nếu φ\varphi là một đẳng cấu, thì E(φ)E(\varphi ) cũng vậy.

Nhận xét 01O2

Cho F\mathscr{F} là một bó trên B đối với cơ sở B\mathscr{B}. Cho B′B' là một tập con mở của B, cho B′\mathscr{B}' là một cơ sở của tôpô của B′B' sao cho B′⊂B\mathscr{B}'\subset \mathscr{B}. Gọi F∣B′\mathscr{F}|\mathscr{B}' là tiền bó trên B′B' đối với cơ sở B′\mathscr{B}' suy ra từ F\mathscr{F} bằng hạn chế.

1) Khi đó tập hợp XF∣B′X_{\mathscr{F}|\mathscr{B}'} là một tập con của XFX_{\mathscr{F}} và quan hệ tương đương RFR_{\mathscr{F}} gây ra trên XF∣B′X_{\mathscr{F}|\mathscr{B}'} quan hệ tương đương RF∣B′R_{\mathscr{F}|\mathscr{B}'}. Do đó suy ra một đơn ánh chính tắc ii từ EF∣B′E_{\mathscr{F}|\mathscr{B}'} vào EFE_{\mathscr{F}}. Ảnh của nó là p−1(B′)\overset{-1}{p}(B') vì với mọi phần tử [U,s,x][U, s, x] của p−1(B′)\overset{-1}{p}(B'), tồn tại một phần tử V của B′\mathscr{B}' sao cho x∈Vx\in V và V⊂UV\subset U, và ta có [U,s,x]=i([V,rVU(s),x])[U, s, x] =i([V, r_{VU}(s), x]). Ánh xạ ii là liên tục vì tôpô của XF∣B′X_{\mathscr{F}|\mathscr{B}'} là tôpô mịn nhất làm cho các ánh xạ xác định bởi x↦[U,s,x]x\mapsto [U, s, x], với U∈B′U\in \mathscr{B}' và s∈F(U)s\in \mathscr{F}(U), đều liên tục. Theo hệ quả 2 của Mệnh đề 6 trong I, p. 30, đơn ánh chính tắc ii từ EF∣B′E_{\mathscr{F}|\mathscr{B}'} vào EFE_{\mathscr{F}} gây ra một B'-đẳng cấu từ EF∣B′E_{\mathscr{F}|\mathscr{B}'} lên p−1(B′)\overset{-1}{p}(B').

Đặc biệt, khi B′B' bằng B,i:EF∣B′→EF,i: E_{\mathscr{F}|\mathscr{B}'}\rightarrow E_{\mathscr{F}} là một B-đẳng cấu của các không gian étalé.

2) Cho G\mathscr{G} là một tiền bó trên B đối với cơ sở B\mathscr{B} và cho φ:F→G\varphi :\mathscr{F}\rightarrow \mathscr{G} là một cấu xạ của các tiền bó. Họ φ′=(φU)U∈B′\varphi '= (\varphi_U)_{U\in\mathscr{B}'} là một cấu xạ tiền bó từ F∣B′\mathscr{F}|\mathscr{B}' vào G∣B′\mathscr{G}|\mathscr{B}'. Biểu đồ

EF∣B′E(φ′)EG∣B′ E\mathscr{F}|\mathscr{B}'E(\varphi ')E\mathscr{G}|\mathscr{B}'
ii′ii'

EFE(φ)EGE_{\mathscr{F}}^{E(\varphi)}E_{\mathscr{G}} , trong đó ii và i′i' là các đơn ánh chính tắc, là giao hoán.

Ví dụ 1 01O3

Cho B là một không gian tôpô, B\mathscr{B} là một cơ sở của tôpô của B và F là một tập hợp. Lấy F\mathscr{F} là tiền bó trên B đối với cơ sở B\mathscr{B} được xác định bởi F(U)=F\mathscr{F}(U) = F với mọi U∈BU\in \mathscr{B} và rUVr_{UV} = IdF_F với mọi cặp (U,V)(U,V) các phần tử của B\mathscr{B} sao cho U⊂VU\subset V. Ánh xạ [U,s,x]↦(x,s(x))[U, s, x]\mapsto (x, s(x)) là một B-đẳng cấu của B-không gian EFE_{\mathscr{F}} lên B-không gian B×FB\times F trong đó F được trang bị tôpô rời rạc. Cần lưu ý rằng khi B\mathscr{B} là tập hợp các tập con mở của B, tiền bó F\mathscr{F} trên B chỉ là một bó nếu tập hợp F thu về một điểm (xem I, p. 43, nhận xét).

Ví dụ 2 01O4

Cho B là một không gian tôpô và (E,p)(E, p) một B-không gian. Cho F\mathscr{F} là bó trên B gồm các tiết diện liên tục của (E,p)(E, p). Ánh xạ (U,s,x)↦s(x)(U, s, x)\mapsto s(x) từ XFX_{\mathscr{F}} vào E là tương thích với quan hệ tương đương RFR_{\mathscr{F}}. Ánh xạ e:EF→Ee: E_{\mathscr{F}}\rightarrow E suy ra từ đó bằng cách chuyển qua thương là một B-cấu xạ; B-cấu xạ ee được gọi là chính tắc. Ảnh của ee là hợp của các ảnh của các tiết diện liên tục của pp trên các tập mở của B. Do đó ánh xạ ee là toàn ánh nếu pp là étale (I, p. 33, mệnh đề 9). Mặt khác, ánh xạ ee là đơn ánh khi và chỉ khi với mọi tập mở U của B và mọi cặp (s,s′)(s, s') các tiết diện liên tục của pp trên U, tập hợp các điểm x∈Ux\in U sao cho s(x)=s′(x)s(x) =s'(x) là mở; điều này đặc biệt đúng nếu pp là étale (I, p. 34, mệnh đề 11, b)). Do đó, nếu (E,p)(E, p) là một B-không gian étale, ánh xạ ee là một B-đẳng cấu.

Ví dụ 3 01O5

Cho B là một không gian tôpô, B\mathscr{B} một cơ sở của tôpô trên B,F,\mathscr{F} một tiền bó trên B đối với B\mathscr{B} và L\mathscr{L} một bó con của F\mathscr{F}. Khi đó tập hợp XLX_{\mathscr{L}} được chứa trong tập hợp XFX_{\mathscr{F}} và quan hệ tương đương RFR_{\mathscr{F}} cảm sinh trên XLX_{\mathscr{L}} quan hệ tương đương RLR_{\mathscr{L}}. B-cấu xạ E(i):EL→EFE(i): E_{\mathscr{L}}\rightarrow E_{\mathscr{F}} liên kết với cấu xạ chính tắc i:L→F(i:\mathscr{L}\rightarrow \mathscr{F}(I, p. 48, ví dụ 2) do đó là đơn ánh. Vì ELE_{\mathscr{L}} và EFE_{\mathscr{F}} là các B-không gian étale, ánh xạ E(i)E(i) là mở và thậm chí còn étale (I, p. 30, hệ quả 1), và do đó cảm sinh một đồng phôi từ ELE_{\mathscr{L}} lên một tập con mở của EFE_{\mathscr{F}}.

6. Bó liên kết với một tiền bó

Giữ lại các ký hiệu của Sốo5^o5. Bó liên kết với tiền bó F\mathscr{F} là bó S(B;EF)\mathscr{S}(B; E_{\mathscr{F}}) gồm các tiết diện liên tục của B-không gian étale EFE_{\mathscr{F}} liên kết với tiền bó F\mathscr{F}, và được ký hiệu bởi F~\widetilde{\mathscr{F}}. Với mọi tập mở U∈BU\in \mathscr{B}, ký hiệu σF(U):F(U)→F~(U)\sigma_{\mathscr{F}}(U):\mathscr{F}(U)\rightarrow \widetilde{\mathscr{F}}(U) là ánh xạ gán cho s∈F(U)s\in \mathscr{F}(U) tiết diện liên tục σF(U,s):x↦[U,s,x]\sigma_{\mathscr{F}}(U, s):x\mapsto [U, s, x] của EFE_{\mathscr{F}} trên U. Theo định nghĩa của quan hệ tương đương RFR_{\mathscr{F}}, họ σF=(σF(U))U∈B\sigma_{\mathscr{F}}= (\sigma_{\mathscr{F}}(U))_{U\in\mathscr{B}} là một cấu xạ tiền bó từ F\mathscr{F} vào tiền bó F~∣B\widetilde{\mathscr{F}}|\mathscr{B}. Cấu xạ σF\sigma_{\mathscr{F}} được gọi là cấu xạ chính tắc của F\mathscr{F} vào F~∣B\widetilde{\mathscr{F}}|\mathscr{B}.

Chúng ta ký hiệu bởi jF:EF→EFj_{\mathscr{F}}: E_{\mathscr{F}}\rightarrow E_{\mathscr{F}} B-cấu xạ hợp thành của B-đẳng cấu chính tắc EF∣B→EF(~IE_{\mathscr{F}|\mathscr{B}}\rightarrow E_{\mathscr{F}}\widetilde{(}I, p. 51) và B-cấu xạ E(σF):EF→E(\sigma_{\mathscr{F}}): E_{\mathscr{F}}\rightarrow EF~∣BE_{\widetilde{\mathscr{F}}|\mathscr{B}}. Mặt khác, ta ký hiệus~\widetilde{s} bởi eF:EF~→EFe_{\mathscr{F}}:E_{\widetilde{\mathscr{F}}}\rightarrow E_{\mathscr{F}} B-đẳng cấu chính tắc (I, p. 52, ví dụ 2).

Mệnh đề 2 01O6

Ánh xạ jFj_{\mathscr{F}} là B-đẳng cấu nghịch đảo của eFe_{\mathscr{F}}.

Với U∈B,s∈F(U)U\in \mathscr{B},s\in \mathscr{F}(U) và x∈Ux\in U, theo định nghĩa của jF:j_{\mathscr{F}}:

jF([U,s,x])=[U,σF(U,s),x] j_{\mathscr{F}}([U, s, x]) = [U, \sigma_{\mathscr{F}}(U, s), x]

do đó eF(jF([U,s,x]))=σF(U,s)(x)=[U,s,x]e_{\mathscr{F}}(j_{\mathscr{F}}([U, s, x])) =\sigma_{\mathscr{F}}(U, s)(x) = [U, s, x]. Điều này chứng minh mệnh đề.

Hệ quả 01O7

Với mọi a∈Ba\in B, ánh xạ (σF)a:Fa→F~a(\sigma_{\mathscr{F}})_a:\mathscr{F}_a\rightarrow \widetilde{\mathscr{F}}_a là song ánh.

Vì jFj_{\mathscr{F}} là một B-đẳng cấu, điều tương tự cũng đúng với E(σF)E(\sigma_{\mathscr{F}}), và (σF)a(\sigma_{\mathscr{F}})_a được suy ra từ nó bằng cách chuyển qua các thớ tại aa.

Cho G\mathscr{G} là một tiền bó trên B đối với B\mathscr{B} và cho φ:F→G\varphi :\mathscr{F}\rightarrow \mathscr{G} là một cấu xạ của các tiền bó. Ta ký hiệu bởi φ~:F~→G~\widetilde{\varphi}:\widetilde{\mathscr{F}}\rightarrow \widetilde{\mathscr{G}} cấu xạ của các bó SE(φ)(\mathscr{S}_{E(\varphi)}(I, p. 48, ví dụ 1), trong đó E(φ):EF→EGE(\varphi ): E_{\mathscr{F}}\rightarrow E_{\mathscr{G}} là B-cấu xạ liên kết với φ\varphi. Với mọi tập mở U∈BU\in \mathscr{B} và mọi s∈F(U)s\in \mathscr{F}(U), theo định nghĩa, ta có

φ~U(σF(U,s))=E(φ)∘σF(U,s)=σG(U,φU(s)) \widetilde{\varphi}_U(\sigma_{\mathscr{F}}(U, s)) = E(\varphi )\circ \sigma_{\mathscr{F}}(U, s) =\sigma_{\mathscr{G}}(U, \varphi_U(s))

Vì vậy ta có:

(1) φ~U∘σF(U)=σG(U)∘φU\widetilde{\varphi}_U\circ \sigma_{\mathscr{F}}(U) =\sigma_{\mathscr{G}}(U)\circ \varphi_U, với mọi U∈BU\in \mathscr{B}. Nói cách khác:

φ~∣B∘σF=σG∘φ(2) \widetilde{\varphi}|\mathscr{B}\circ \sigma_{\mathscr{F}}=\sigma_{\mathscr{G}}\circ \varphi \tag{2}

Mệnh đề 3 01O8

Cho B là một không gian tôpô, cho B\mathscr{B} là một cơ sở của tôpô của B, cho F=(F(U),fUV)\mathscr{F}= (\mathscr{F}(U), f_{UV}) là một tiền bó trên B đối với B\mathscr{B}, cho F~\widetilde{\mathscr{F}} là bó liên kết và cho σF:F→F~∣B\sigma_{\mathscr{F}}:\mathscr{F}\rightarrow \widetilde{\mathscr{F}}|\mathscr{B} là cấu xạ chính tắc. Với một bó G=(G(U),gUV)\mathscr{G}= (\mathscr{G}(U), g_{UV}) trên B và một cấu xạ của các tiền bó φ:F→G∣B\varphi :\mathscr{F}\rightarrow \mathscr{G}|\mathscr{B}, tồn tại một cấu xạ duy nhất của các bó ψ:F~→G\psi :\widetilde{\mathscr{F}}\rightarrow \mathscr{G} sao cho ψ∣B∘σF=φ\psi |\mathscr{B}\circ \sigma_{\mathscr{F}}=\varphi.

Bổ đề 01O9

Cho U là một tập con mở của B và s:U→EFs: U\rightarrow E_{\mathscr{F}} một tiết diện liên tục của EFE_{\mathscr{F}} trên U. Với mọi điểm aa của U, tồn tại một tập mở V∈BV\in \mathscr{B} sao cho a∈Va\in V và V⊂UV\subset U, và một phần tử vv của F(V)\mathscr{F}(V) sao cho s∣V=σF(V,v)s|V =\sigma_{\mathscr{F}}(V, v).

Cho a∈Ua\in U. Theo định nghĩa của không gian EFE_{\mathscr{F}}, tồn tại một tập mở V′∈BV'\in \mathscr{B} sao cho a∈V′a\in V' và một phần tử tt của F(V′)\mathscr{F}(V') sao cho s(a)=[V′,t,a]s(a) = [V', t, a]. Khi đó ss và σF(V′,t)\sigma_{\mathscr{F}}(V', t) cảm sinh, bằng cách hạn chế, hai tiết diện liên tục của EFE_{\mathscr{F}} trên V′∩UV'\cap U bằng nhau tại điểm aa. Theo Mệnh đề 11, b) của I, p. 34, tồn tại một lân cận mở V của aa, được chứa trong V′∩UV'\cap U, thuộc B\mathscr{B}, sao cho ss và σF(V′,t)\sigma_{\mathscr{F}}(V', t) bằng nhau tại mọi điểm của V. Nếu đặt v=fVV′(t)v=f_{VV'}(t), thì quả thật ta có s∣V=σF(V,v)s|V =\sigma_{\mathscr{F}}(V, v).

Ta chứng minh mệnh đề. Với mọi tập mở U của B và mọi tiết diện s∈F~(U)s\in \widetilde{\mathscr{F}}(U), ký hiệu bởi D(U,s)D(U, s) tập hợp các cặp (V,v)(V, v) sao cho V∈B,V⊂U,v∈F(U)V\in \mathscr{B},V\subset U,v\in \mathscr{F}(U) và s∣V=σF(V,v)s|V =\sigma_{\mathscr{F}}(V, v). Theo bổ đề, các tập mở V này tạo thành một phủ của U.

Nếu tồn tại một cấu xạ ψ:F~→G\psi :\widetilde{\mathscr{F}}\rightarrow \mathscr{G} sao cho ψ∣B∘σF=φ\psi |\mathscr{B}\circ \sigma_{\mathscr{F}}=\varphi, thì với mọi tập mở U của B, mọi tiết diện s∈F~(U)s\in \widetilde{\mathscr{F}}(U) và mọi cặp (V,v)∈D(U,s)(V, v)\in D(U, s), ta có gVU(ψU(s))=ψV(s∣V)=φV(v)g_{VU}(\psi_U(s)) =\psi_V(s|V) =\varphi_V(v). Điều này chứng minh tính duy nhất của ψ\psi do tính chất (F1)(F_1) của các bó.

Cho U là một tập mở của B và ss là một phần tử của F~(U)\widetilde{\mathscr{F}}(U). Cho (V,v)(V, v) và (V′,v′)(V', v') là các phần tử của D(U,s)D(U, s). Ta có s(a)=[V,v,a]=[V′,v′,a]s(a) = [V, v, a] = [V', v', a] với mọi điểm a∈V∩V′a\in V\cap V'. Do đó tồn tại một cặp (W,w)∈D(V∩V′,s)(W, w)\in D(V\cap V', s) sao cho a∈Wa\in W và fWV(v)=fWV(v′)=wf_{WV}(v) =f_{WV}(v') =w. Khi đó ta có

gW(V∩V′)∘g(V∩V′)V(φV(v))=gWV(φV(v))=φW(fWV(v))=φW(w) g_{W(V\cap V')}\circ g_{(V\cap V')V}(\varphi_V(v)) =g_{WV}(\varphi_V(v)) =\varphi_W(f_{WV}(v)) =\varphi_W(w)

và tương tự,

gW(V∩V′)∘g(V∩V′)V′(φV′(v′))=φW(w) g_{W(V\cap V')}\circ g_{(V\cap V')V'}(\varphi_{V'}(v')) =\varphi_W(w)

do đó

gW(V∩V′)∘g(V∩V′)V(φV(v))=gW(V∩V′)∘g(V∩V′)V′(φV′(v′)) g_{W(V\cap V')}\circ g_{(V\cap V')V}(\varphi_V(v)) =g_{W(V\cap V')}\circ g_{(V\cap V')V'}(\varphi_{V'}(v'))

Vì tính chất (F1)(F_1) của các bó, do đó ta có

g(V∩V′)V(φV(v))=g(V∩V′)V′(φV′(v′)) g_{(V\cap V')V}(\varphi_V(v)) =g_{(V\cap V')V'}(\varphi_{V'}(v'))

Theo các tính chất (F1)(F_1) và (F2)(F_2) của các bó, tồn tại một phần tử duy nhất ψU(s)∈G(U)\psi_U(s)\in \mathscr{G}(U) sao cho ta có:

(3) gVU(ψU(s))=φV(v)g_{VU}(\psi_U(s)) =\varphi_V(v) với mọi (V,v)∈D(u,s)(V, v)\in D(u, s).

Cho ψU:F~(U)→G(U)\psi_U:\widetilde{\mathscr{F}}(U)\rightarrow \mathscr{G}(U) là ánh xạ thu được. Từ (3) suy ra ngay lập tức rằng họ ψ=(ψU)\psi = (\psi_U) là một cấu xạ của các bó và rằng ta có φV=ψV∘σF(V)\varphi_V=\psi_V\circ \sigma_{\mathscr{F}}(V) với mọi V∈BV\in \mathscr{B}.

Hệ quả 1 01OA

Cho B là một không gian tôpô, F\mathscr{F} là một tiền bó trên B,F~,\widetilde{\mathscr{F}} là bó liên kết và σF:F→F~\sigma_{\mathscr{F}}:\mathscr{F}\rightarrow \widetilde{\mathscr{F}} là cấu xạ chính tắc. Để F\mathscr{F} là một bó, điều kiện cần và đủ là σF\sigma_{\mathscr{F}} là một đẳng cấu.

Nếu σF\sigma_{\mathscr{F}} là một đẳng cấu, thì F\mathscr{F} là một bó. Ngược lại, nếu F\mathscr{F} là một bó, thì theo mệnh đề 3 tồn tại một cấu xạ φ:F~→F\varphi :\widetilde{\mathscr{F}}\rightarrow \mathscr{F} sao cho φ∘σF=\varphi \circ \sigma_{\mathscr{F}}= IdF_{\mathscr{F}}. Vì IdF_{\mathscr{F}} là cấu xạ duy nhất ψ:F~→F~\psi :\widetilde{\mathscr{F}}\rightarrow \widetilde{\mathscr{F}} sao cho ψ∘σF=σF\psi \circ \sigma_{\mathscr{F}}=\sigma_{\mathscr{F}}, do đó ta có σ~F∘φ=\widetilde{\sigma}_{\mathscr{F}}\circ \varphi = IdF~_{\widetilde{\mathscr{F}}}.

Nhận xét 01OB

Cho B là một không gian tôpô, F\mathscr{F} một tiền bó trên B, G\mathscr{G} một bó trên B và φ:F→G\varphi :\mathscr{F}\rightarrow \mathscr{G} một cấu xạ của các tiền bó. Cấu xạ chính tắc σG:G→G~\sigma_{\mathscr{G}}:\mathscr{G}\rightarrow \widetilde{\mathscr{G}} là một đẳng cấu theo hệ quả 1. Theo quan hệ (2) của I, p. 54, cấu xạ duy nhất ψ:F~→G\psi :\widetilde{\mathscr{F}}\rightarrow \mathscr{G} sao cho ψ∘σF=φ\psi \circ \sigma_{\mathscr{F}}=\varphi do đó là σG−1∘φ~\sigma^{-1}_{\mathscr{G}}\circ \widetilde{\varphi}.

Hệ quả 2 01OC

Cho B là một không gian tôpô, F\mathscr{F} và G\mathscr{G} là các bó trên B và φ\varphi là một cấu xạ của các bó từ F\mathscr{F} vào G\mathscr{G}. Các khẳng định sau là tương đương:

(i) φ\varphi là một đẳng cấu;

(ii) Tồn tại một cơ sở B\mathscr{B} của tôpô của B sao cho với mọi U∈BU\in \mathscr{B}, ánh xạ φU\varphi_U là song ánh;

(iii) Với mọi điểm aa của B, ánh xạ φa\varphi_a là một song ánh của thân Fa\mathscr{F}_a lên thân Ga\mathscr{G}_a.

Hệ quả (i)⇒\Rightarrow(ii) là ngay lập tức.

(ii)⇒\Rightarrow(iii) : xét biểu đồ giao hoán (I, p. 51)

EF∣BE(φ∣B)EG∣B E\mathscr{F}|\mathscr{B}E(\varphi |\mathscr{B})E\mathscr{G}|\mathscr{B}
EFE(φ)EG E_{\mathscr{F}}^{E(\varphi)}E_{\mathscr{G}}

trong đó các mũi tên thẳng đứng là các B-đẳng cấu chính tắc. Nếu điều kiện (ii) được thỏa mãn, thì E(φ∣B)E(\varphi |\mathscr{B}) là một B-đẳng cấu, do đó E(φ)E(\varphi ) cũng là một B-đẳng cấu. Các ánh xạ φa\varphi_a suy ra từ E(φ)E(\varphi ) bằng cách chuyển qua các thớ và vì thế là song ánh.

(iii)⇒\Rightarrow(i) : dưới giả thiết (iii), ánh xạ E(φ):EF→EGE(\varphi ): E_{\mathscr{F}}\rightarrow E_{\mathscr{G}} là một B-cấu xạ song ánh của các không gian étalé và vì thế là một B-đẳng cấu (I, p. 30, hệ quả 2 của mệnh đề 6). Do đó cấu xạ φ~:F~→G~\widetilde{\varphi}:\widetilde{\mathscr{F}}\rightarrow \widetilde{\mathscr{G}} là một đẳng cấu. Vì F\mathscr{F} và G\mathscr{G} là các bó, các cấu xạ chính tắc σF:F→F~\sigma_{\mathscr{F}}:\mathscr{F}\rightarrow \widetilde{\mathscr{F}} và σG:G→G~\sigma_{\mathscr{G}}:\mathscr{G}\rightarrow \widetilde{\mathscr{G}} là các đẳng cấu (hệ quả 1) và ta có φ~∘σF=σG∘φ(\widetilde{\varphi}\circ \sigma_{\mathscr{F}}=\sigma_{\mathscr{G}}\circ \varphi (I, p. 54, quan hệ (2)) do đó φ\varphi là một đẳng cấu.

Chú giải 01OD

Cho B là một không gian tôpô. Với mỗi bó F\mathscr{F} trên B, người ta gắn với nó một không gian étalé trên B EFE_{\mathscr{F}} (I, p. 50, định nghĩa 4). Với mỗi không gian étalé trên B T, người ta gắn với nó bó S(T)\mathscr{S}(T) trên B gồm các thiết diện liên tục của nó (I, p. 45, ví dụ 3). Một đẳng cấu chính tắc của các bó σF:F→S(EF)\sigma_{\mathscr{F}}:\mathscr{F}\rightarrow \mathscr{S}(E_{\mathscr{F}}) đã được xác định (I, p. 55, hệ quả 1) và một đẳng cấu chính tắc của các không gian étalé trên B eT:ES(T)→Te_T: E_{\mathscr{S}(T)}\rightarrow T (I, p. 52, ví dụ 2).

Với mọi cặp (F,G)(\mathscr{F},\mathscr{G}) các bó trên B, một ánh xạ φ↦E(φ)\varphi \mapsto E(\varphi ) từ tập hợp các cấu xạ của các bó từ F\mathscr{F} vào G\mathscr{G} vào tập hợp các B-cấu xạ từ EFE_{\mathscr{F}} vào EGE_{\mathscr{G}} đã được xác định (I, p. 50). Ta có các quan hệ

E(IdF_{\mathscr{F}}) == IdEF,E(ψ∘φ)=E(ψ)∘E(φ)_{E_{\mathscr{F}}},E(\psi \circ \varphi ) = E(\psi )\circ E(\varphi ).

Với mọi cặp (T,U)(T,U) các không gian étalé trên B, một ánh xạ f↦S(f)f\mapsto \mathscr{S}(f) từ tập hợp các B-cấu xạ của T vào U tới tập hợp các cấu xạ bó của S(T)\mathscr{S}(T) vào S(U)\mathscr{S}(U) đã được định nghĩa (I, p. 48, Ví dụ 1). Ta có các hệ thức

S\mathscr{S} (IdT_T) == IdS(T),S(g∘f)=S(g)∘S(f)_{\mathscr{S}(T)},\mathscr{S}(g\circ f) =\mathscr{S}(g)\circ \mathscr{S}(f).

Với ký hiệu ở trên, các biểu đồ sau là giao hoán:

FφGES(T)E(S(f))ES(U) \mathscr{F}^{\varphi}\mathscr{G}E_{\mathscr{S}(T)}^{E(\mathscr{S}(f))}E_{\mathscr{S}(U)}

(4) σFσG\sigma_{_{\mathscr{F}}}\sigma_{_{\mathscr{G}}} (5) eTeUe_{_T}e_{_U}

S(EF)S(E(φ))S(EG)\mathscr{S}(E_{\mathscr{F}})^{\mathscr{S}(E(\varphi))}\mathscr{S}(E_{\mathscr{G}}), T fU^fU.

Điều này suy ra từ I, p. 54, công thức (2) đối với biểu đồ thứ nhất, và là một hệ quả ngay lập tức của các định nghĩa đối với biểu đồ thứ hai. Điều này kéo theo rằng với mọi cặp (F,G)(\mathscr{F},\mathscr{G}) các bó trên B và mọi cặp (T,U)(T,U) các không gian étalé trên B, các ánh xạ φ↦E(φ)\varphi \mapsto E(\varphi ) và f↦S(f)f\mapsto \mathscr{S}(f) được xét ở trên là song ánh.

Các kết quả này cho phép suy ra một mệnh đề về các không gian étalé trên B từ một mệnh đề về các bó trên B, và ngược lại.

7. Ảnh trực tiếp và ảnh ngược của một bó

Cho A và B là các không gian tôpô và cho u:A→Bu: A\rightarrow B là một ánh xạ liên tục.

Cho F=(F(U),fUV)\mathscr{F}= (\mathscr{F}(U), f_{UV}) là một tiền bó trên A. Ta định nghĩa một tiền bó F′\mathscr{F}' trên B như sau: với mọi tập mở U của B, đặt F′(U)=F(u−1(U))\mathscr{F}'(U) =\mathscr{F}(\overset{-1}{u}(U)) và với mọi cặp (U,V)(U,V) các tập mở của B sao cho U ⊂V\subset V, đặt fUV′=fu−1(U)u−1(V)f'_{UV}=f_{\overset{-1}{u}(U)\overset{-1}{u}(V)}. Khi đó (F′(U),fUV′)(\mathscr{F}'(U), f'_{UV}) là một tiền bó trên B. Nó được ký hiệu bởi u∗(F)u_*(\mathscr{F}) và được gọi là tiền bó ảnh trực tiếp của tiền bó F\mathscr{F} bởi ánh xạ uu.

Nếu (Ui)i∈I(U_i)_{i\in I} là một họ các tập mở của B, ta có u−1(⋃i∈IUi)=\overset{-1}{u}(\bigcup_{i\in I}U_i) = ⋃i∈Iu−1(Ui)\bigcup_{i\in I}\overset{-1}{u}(U_i) và u−1(⋂i∈IUi)=⋂i∈Iu−1(Ui)\overset{-1}{u}(\bigcap_{i\in I}U_i) =\bigcap_{i\in I}\overset{-1}{u}(U_i) (E, II, p. 25, Prop. 3 and 4). Lập tức suy ra rằng, nếu F\mathscr{F} có tính chất (F1)(F_1) (resp. (F2)(F_2)) của các bó (I, p. 43), thì u∗(F)u_*(\mathscr{F}) cũng có tính chất đó. Do đó, ảnh trực tiếp của một bó là một bó.

Cho F1\mathscr{F}_1 và F2\mathscr{F}_2 là các tiền bó trên A và cho φ:F1→F2\varphi :\mathscr{F}_1\rightarrow \mathscr{F}_2 là một cấu xạ tiền bó. Khi đó tồn tại một cấu xạ tiền bó duy nhất u∗φ:u∗F1→u∗F2u_*\varphi :u_*\mathscr{F}_1\rightarrow u_*\mathscr{F}_2 sao cho với mọi tập mở U của B, ánh xạ (u∗φ)(U):(u∗F1)(U)→(u∗F2)(U)(u_*\varphi )(U): (u_*\mathscr{F}_1)(U)\rightarrow (u_*\mathscr{F}_2)(U) là ánh xạ φ(u−1(U)):F1(u−1(U))→F2(u−1(U))\varphi (\overset{-1}{u}(U)):\mathscr{F}_1(\overset{-1}{u}(U))\rightarrow \mathscr{F}_2(\overset{-1}{u}(U)). Nếu F3\mathscr{F}_3 là một tiền bó trên A và nếu ψ:F2→F3\psi :\mathscr{F}_2\rightarrow \mathscr{F}_3 là một cấu xạ tiền bó, ta có u∗(ψ∘φ)=u∗(ψ)∘u∗(φ)u_*(\psi \circ \varphi ) =u_*(\psi )\circ u_*(\varphi ).

Cho C là một không gian tôpô và cho v:B→v: B\rightarrow C là một ánh xạ liên tục. Nếu F\mathscr{F} là một tiền bó trên A, thì các tiền bó v∗(u∗(F))v_*(u_*(\mathscr{F})) và (v∘u)∗(F)(v\circ u)_*(\mathscr{F}) trùng nhau. Nếu φ:F1→F2\varphi :\mathscr{F}_1\rightarrow \mathscr{F}_2 là một cấu xạ tiền bó trên A, ta có đẳng thức v∗(u∗(φ))=(v∘u)∗(φ)v_*(u_*(\varphi )) = (v\circ u)_*(\varphi ).

Ví dụ 1 01OE

Cho B là một không gian tôpô, A là một không gian con của B và F=(F(U),fUV)\mathscr{F}= (\mathscr{F}(U), f_{UV}) là một tiền bó trên A. Gọi i:A→Bi: A\rightarrow B là đơn ánh chính tắc. Khi đó ta có i∗(F)=(F′(U),fUV′)i_*(\mathscr{F}) = (\mathscr{F}'(U), f'_{UV}) trong đó với mọi tập mở U của B,F′(U)=F(U∩A),\mathscr{F}'(U) =\mathscr{F}(U\cap A), và với mọi cặp (U,V)(U,V) các tập mở của B với U⊂V,fUV′=f(U∩A)(V∩A)U\subset V,f'_{UV}=f_{(U\cap A)(V\cap A)}.

Bây giờ cho G\mathscr{G} là một tiền bó trên B. Ảnh ngược của tiền bó G\mathscr{G} bởi uu được định nghĩa là, và được ký hiệu bởi u∗(G)u^*(\mathscr{G}), bó CB(A;EG)\mathscr{C}_B(A; E_{\mathscr{G}}) trên A gồm các B-cấu xạ với giá trị trong B-không gian EG(E_{\mathscr{G}}(I, p. 45, ví dụ 4). Nó đẳng cấu chính tắc với bó trên A gồm các thiết diện của không gian étalé A A×BEGA\times_BE_{\mathscr{G}} (I, p. 9, mệnh đề 3). Từ đó suy ra (I, p. 52, ví dụ 2) một đẳng cấu chính tắc φ\varphi từ không gian étalé liên kết với u∗(G)u^*(\mathscr{G}) lên A-không gian A×BEGA\times_BE_{\mathscr{G}}. Hơn nữa, nếu G\mathscr{G} là một bó, thì với mọi điểm aa của A có một song ánh chính tắc ψa:u∗(G)a→Gu(a):\psi_a:u^*(\mathscr{G})_a\rightarrow \mathscr{G}_{u(a)}: với mọi lân cận mở U của aa trong A và mọi B-cấu xạ f:U→EGf: U\rightarrow E_{\mathscr{G}}, ta có

φ([U,f,a])=(a,f(a)),ψa([U,f,a])=f(a) \varphi ([U, f, a]) = (a, f(a)),\psi_a([U, f, a]) =f(a)

Cho G1\mathscr{G}_1 và G2\mathscr{G}_2 là các tiền bó trên B và cho φ:G1→G2\varphi :\mathscr{G}_1\rightarrow \mathscr{G}_2 là một cấu xạ của các tiền bó. Bằng thay đổi cơ sở của cấu xạ các B-không gian étalé E(φ):EG1→EG2E(\varphi ): E_{\mathscr{G}_1}\rightarrow E_{\mathscr{G}_2} ta thu được một cấu xạ của các A-không gian étalé A×BEG1→A×BEG2A\times_BE_{\mathscr{G}_1}\rightarrow A\times_BE_{\mathscr{G}_2}, do đó một cấu xạ của các bó trên A,u∗(φ):u∗(G1)→u∗(G2),u^*(\varphi ):u^*(\mathscr{G}_1)\rightarrow u^*(\mathscr{G}_2). Cho G3\mathscr{G}_3 là một tiền bó trên B và cho ψ:G2→G3\psi :\mathscr{G}_2\rightarrow \mathscr{G}_3 là một cấu xạ của các tiền bó. Khi đó có đẳng thức u∗(ψ∘φ)=u∗(ψ)∘u∗(φ)u^*(\psi \circ \varphi ) =u^*(\psi )\circ u^*(\varphi ).

Cho C là một không gian tôpô và cho v:B→v: B\rightarrow C là một ánh xạ liên tục. Nếu G\mathscr{G} là một tiền bó trên C, thì các bó u∗(v∗(G))u^*(v^*(\mathscr{G})) và (v∘u)∗(G)(v\circ u)^*(\mathscr{G}) được đồng nhất một cách chính tắc (I, p. 5). Nếu φ:G1→G2\varphi :\mathscr{G}_1\rightarrow \mathscr{G}_2 là một cấu xạ của các tiền bó trên C, thì hơn nữa ta có u∗(v∗(φ))=(v∘u)∗(φ)u^*(v^*(\varphi )) = (v\circ u)^*(\varphi ).

Nhận xét 01OF

Cấu xạ chính tắc σG:G→G~\sigma_{\mathscr{G}}:\mathscr{G}\rightarrow \widetilde{\mathscr{G}} ở I, p. 53 tương ứng, theo ngôn ngữ các không gian étalé, với đẳng cấu jGj_{\mathscr{G}} của mệnh đề 2 ở I, p. 53. Suy ra rằng u∗(σG)u^*(\sigma_{\mathscr{G}}) là một đẳng cấu. Đặc biệt, nếu A = B và u=u= IdA_A, thì tiền bó u∗(F)u^*(\mathscr{F}) là bó F~\widetilde{\mathscr{F}}.

Ví dụ 2 01OG

Cho B là một không gian tôpô và A là một không gian con của B. Cho i:A→Bi: A\rightarrow B ký hiệu đơn ánh chính tắc. Với mọi bó G\mathscr{G} trên B, ký hiệu GA\mathscr{G}_A là bó i∗(G)i^*(\mathscr{G}), và nói rằng GA\mathscr{G}_A là bó trên A cảm sinh bởi bó G\mathscr{G}. Bó GA\mathscr{G}_A được đồng nhất với bó S(A;(EG)A)\mathscr{S}(A; (E_{\mathscr{G}})_A) gồm các thiết diện của không gian étalé A cảm sinh bởi EGE_{\mathscr{G}} trên A.

Giả sử rằng A là một không gian con mở của B, và cho G\mathscr{G} là một bó trên B. Theo định nghĩa, bó GA\mathscr{G}_A là bó G~∣A\widetilde{\mathscr{G}}|A suy ra từ G~\widetilde{\mathscr{G}} bằng hạn chế vào tập mở A (I, p. 43). Cho σG:G→G~\sigma_{\mathscr{G}}:\mathscr{G}\rightarrow \widetilde{\mathscr{G}} là đẳng cấu chính tắc (I, p. 55, hệ quả 1). Khi đó σG∣A\sigma_{\mathscr{G}}|A là một đẳng cấu, gọi là chính tắc, từ bó G∣A\mathscr{G}|A lên bó GA\mathscr{G}_A và được gọi là đẳng cấu chính tắc từ G∣A\mathscr{G}|A lên GA\mathscr{G}_A.

8. Các đồng cấu αetβ\alpha \mathbf{e}\mathbf{t}\beta ; phép nối

Cho A và B là các không gian tôpô và cho u:A→Bu: A\rightarrow B là một ánh xạ liên tục. Cho G\mathscr{G} là một tiền bó trên B. Theo định nghĩa của ảnh trực tiếp của các tiền bó, một tiết diện của bó u∗u∗Gu_*u^*\mathscr{G} trên một tập mở U của B là một tiết diện của bó u∗Gu^*\mathscr{G} trên tập mở u−1(U)\overset{-1}{u}(U) của A, tức là một B-cấu xạ u−1(U)→EG\overset{-1}{u}(U)\rightarrow E_{\mathscr{G}}. Do đó người ta định nghĩa một cấu xạ bó G~→u∗u∗G\widetilde{\mathscr{G}}\rightarrow u_*u^*\mathscr{G} bằng cách gán cho tiết diện ss của EGE_{\mathscr{G}} trên một tập mở U của B tiết diện s∘us\circ u của EGE_{\mathscr{G}} trên u−1(U)\overset{-1}{u}(U). Hợp thành của cấu xạ này với cấu xạ chính tắc σG:G→G~\sigma_{\mathscr{G}}:\mathscr{G}\rightarrow \widetilde{\mathscr{G}} (I, p. 53) là một cấu xạ tiền bó G→u∗u∗G\mathscr{G}\rightarrow u_*u^*\mathscr{G} sẽ được ký hiệu bởi βGu\beta_{\mathscr{G}}^u, hoặc thậm chí bởi βG\beta_{\mathscr{G}} nếu không có sự mơ hồ nào về ánh xạ uu.

Nhận xét 1 01OH

Cho A, B, C là các không gian tôpô, cho u:A→B,v:B→Cu: A\rightarrow B,v: B\rightarrow C là các ánh xạ liên tục; đặt w=v∘uw=v\circ u. Cho G\mathscr{G} là một tiền bó trên C.

Cho U là một tập mở của C và ss là một tiết diện của EGE_{\mathscr{G}} trên U. Khi đó βGv(s)\beta_{\mathscr{G}}^v(s) là tiết diện s∘vs\circ v của EGE_{\mathscr{G}} trên v−1(U)\overset{-1}{v}(U), và v∗(βv∗Gu)(βGv(s))v_*(\beta_{v^*\mathscr{G}}^u)(\beta^v_{\mathscr{G}}(s)) là tiết diện s∘v∘u=s∘ws\circ v\circ u=s\circ w của EGE_{\mathscr{G}} trên u−1(v−1(U))=w−1(U)\overset{-1}{u}(\overset{-1}{v}(U)) =\overset{-1}{w}(U).

Suy ra rằng βGw=v∗(βv∗Gu)∘βGv\beta_{\mathscr{G}}^w=v_*(\beta_{v^*\mathscr{G}}^u)\circ \beta_{\mathscr{G}}^v.

Nhận xét 2 01OI

Nếu γ:G1→G2\gamma :\mathscr{G}_1\rightarrow \mathscr{G}_2 là một cấu xạ tiền bó trên B, thì các cấu xạ tiền bó βG2∘γ\beta_{\mathscr{G}_2}\circ \gamma và u∗u∗(γ)∘βG1u_*u^*(\gamma )\circ \beta_{\mathscr{G}_1} là bằng nhau. Thật vậy, nếu V là một tập mở của B và s∈G1(V),βG1(s)s\in \mathscr{G}_1(V),\beta_{\mathscr{G}_1}(s) là tiết diện tt của A×BEG1A\times_BE_{\mathscr{G}_1} trên u−1(V)\overset{-1}{u}(V), được xác định bởi x↦(x,[V,s,u(x)])x\mapsto (x,[V, s, u(x)]). Do đó ảnh của tt dưới u∗(γ)u^*(\gamma ) là tiết diện của A×BEG2A\times_BE_{\mathscr{G}_2} trên u−1(V)\overset{-1}{u}(V) cho bởi x↦(x,[V,γ(s),u(x)])x\mapsto (x,[V, \gamma (s), u(x)]). Vậy quả thật u∗u∗(γ)∘βG1(s)=βG2(γ(s))u_*u^*(\gamma )\circ \beta_{\mathscr{G}_1}(s) =\beta_{\mathscr{G}_2}(\gamma (s)).

Mệnh đề 4 01OJ

Cho A và B là các không gian tôpô, u:A→Bu: A\rightarrow B là một ánh xạ liên tục, G\mathscr{G} là một tiền bó trên B,F,\mathscr{F} là một bó trên A.

Với mọi cấu xạ tiền bó φ:G→u∗F\varphi :\mathscr{G}\rightarrow u_*\mathscr{F}, tồn tại một cấu xạ bó duy nhất ψ:u∗(G)→F\psi :u^*(\mathscr{G})\rightarrow \mathscr{F} sao cho φ=u∗(ψ)∘βG\varphi =u_*(\psi )\circ \beta_{\mathscr{G}}.

Nói cách khác, ánh xạ chính tắc

Mor(u∗(G),Fu^*(\mathscr{G}),\mathscr{F})→\rightarrow Mor(G,u∗(F)\mathscr{G}, u_*(\mathscr{F})),ψ↦u∗(ψ)∘βG,\psi \mapsto u_*(\psi )\circ \beta_{\mathscr{G}}

là một song ánh.

Với ký hiệu của mệnh đề 4, đôi khi người ta sẽ ký hiệu ψ=φ♯\psi =\varphi^{\sharp} và φ=ψ♭\varphi =\psi^{\flat}.

Ta chứng minh mệnh đề 4. Theo nhận xét 2 áp dụng cho cấu xạ σG:G→G~\sigma_{\mathscr{G}}:\mathscr{G}\rightarrow \widetilde{\mathscr{G}}, cấu xạ βG\beta_{\mathscr{G}} bằng hợp thành

u∗(u∗(σG)−1)∘βG~∘σG u_*(u^*(\sigma_{\mathscr{G}})^{-1})\circ \beta_{\widetilde{\mathscr{G}}}\circ \sigma_{\mathscr{G}}

trong đó u∗(σG):u∗(G)→u∗(G~)u^*(\sigma_{\mathscr{G}}):u^*(\mathscr{G})\rightarrow u^*(\widetilde{\mathscr{G}}) là đẳng cấu chính tắc của nhận xét ở I, p. 58. Gọi φ~:G~→u∗F\widetilde{\varphi}:\widetilde{\mathscr{G}}\rightarrow u_*\mathscr{F} là cấu xạ bó duy nhất sao cho φ~∘σG=φ(\widetilde{\varphi}\circ \sigma_{\mathscr{G}}=\varphi (I, p. 54, mệnh đề 3). Khi đó chỉ cần chứng minh rằng tồn tại một cấu xạ bó duy nhất ψ~:u∗(G)→F\widetilde{\psi}:u^*(\mathscr{G})\rightarrow \mathscr{F} sao cho u∗(ψ~)∘βG=φ~u_*(\widetilde{\psi})\circ \beta_{\mathscr{G}}=\widetilde{\varphi}.

Vì vậy ta co~\widetilde{o} thể giả sử rằng G\mathscr{G} là một bó. Để một cấu xạ bó ψ:u∗(G)→F\psi :u^*(\mathscr{G})\rightarrow \mathscr{F} thỏa mãn kết luận của mệnh đề 4, điều kiện cần và đủ là với mọi tập mở V của B và mọi tiết diện tt của EGE_{\mathscr{G}} trên V, ta có

φV(t)=ψu−1(V)(t∘u∣u−1(V))(6) \varphi_V(t) =\psi_{\overset{-1}{u}(V)}(t\circ u|\overset{-1}{u}(V)) \tag{6}

Gọi U0U_0 là một tập mở của A và s0s_0 là một phần tử của u∗(G)(U0)u^*(\mathscr{G})(U_0), nói cách khác là một B-cấu xạ từ U0U_0 vào EGE_{\mathscr{G}}. Gọi S(U0,s0)S(U_0, s_0) là tập hợp các bộ ba (U,V,t)(U,V, t) trong đó U là một tập mở của A được chứa trong U0U_0, V là một tập mở của B sao cho u(U)⊂Vu(U)\subset V, và tt là một tiết diện của EGE_{\mathscr{G}} trên V sao cho ta có

t∘u∣U=s0∣U(7) t\circ u|U =s_0|U \tag{7}

Nếu U1U_1 và U2U_2 là các tập mở của A với U1⊂U2U_1\subset U_2, ta ký hiệu bởi fU1U2f_{U_1U_2} ánh xạ hạn chế F(U2)→F(U1)\mathscr{F}(U_2)\rightarrow \mathscr{F}(U_1). Với mọi (U,V,t)∈S(U0,s0)(U,V, t)\in S(U_0, s_0), khi đó ta có quan hệ

fUU0(ψU0(s0))=ψU(s0∣U) f_{UU_0}(\psi_{U_0}(s_0)) =\psi_U(s_0|U)
=ψU(t∘u∣U) =\psi_U(t\circ u|U)
=fUu−1(V)(ψu−1(V)(t∘u∣u−1(V))) =f_{U\overset{-1}{u}(V)}(\psi_{\overset{-1}{u}(V)}(t\circ u|\overset{-1}{u}(V)))

Do đó, nếu ψ:u∗(G)→F\psi :u^*(\mathscr{G})\rightarrow \mathscr{F} thỏa mãn (6), thì ta có

fUU0(ψU0(s0))=fUu−1(V)(φV(t))(8) f_{UU_0}(\psi_{U_0}(s_0)) =f_{U\overset{-1}{u}(V)}(\varphi_V(t)) \tag{8}

Ta hãy chứng minh rằng, với mọi điểm aa của U0U_0, tồn tại một bộ ba (U,V,t)∈S(U0,s0)(U,V, t)\in S(U_0, s_0) sao cho a∈Ua\in U. Thật vậy, gọi aa là một điểm của U0U_0. Tồn tại một lân cận mở V của B chứa u(a)u(a) và một tiết diện tt của không gian étalé EGE_{\mathscr{G}} trên V sao cho t(u(a))=s0(a)t(u(a)) =s_0(a) (I, p. 33, mệnh đề 9). Đặt U1=u−1(V)∩U0U_1=\overset{-1}{u}(V)\cap U_0. Các tiết diện s0∣U1s_0|U_1 và t∘u∣U1t\circ u|U_1 của không gian étalé trên U1U_1 là EG×BU1E_{\mathscr{G}}\times_BU_1 trùng nhau tại điểm aa. Theo mệnh đề 11, b) của I, p. 34, tập hợp các điểm tại đó chúng trùng nhau là một tập mở U của U1U_1 chứa aa. Khi đó bộ ba (U,V,t)(U,V, t) thuộc S(U0,s0)S(U_0, s_0).

Công thức (8) và tính chất (F1)(F_1) của các bó (I, p. 43) khi đó suy ra tính duy nhất của ψ\psi.

Cho (U,V,t)(U,V, t) và (U′,V′,t′)(U',V', t') là các phần tử của S(U0,s0)S(U_0, s_0). Theo quan hệ (7), các hạn chế của tt và t′t' lên u(U∩U′)u(U\cap U') trùng nhau. Theo Mệnh đề 11, b) của I, p. 34, tồn tại một tập mở W của B sao cho u(U∩U′)⊂u(U\cap U')\subset W⊂V∩V′W\subset V\cap V' và t∣W=t′∣Wt|W =t'|W. Do đó

fu−1(W)u−1(V)(φV(t))=φW(t∣W)=φW(t′∣W)=fu−1(W)u−1(V′)(φV′(t′)) f_{\overset{-1}{u}(W)\overset{-1}{u}(V)}(\varphi_V(t)) =\varphi_W(t|W) =\varphi_W(t'|W) =f_{\overset{-1}{u}(W)\overset{-1}{u}(V')}(\varphi_{V'}(t'))

suy ra

f(U∩U′)u−1(V)(φV(t))=f(U∩U′)u−1(V′)(φV′(t′))(9) f_{(U\cap U')\overset{-1}{u}(V)}(\varphi_V(t)) =f_{(U\cap U')\overset{-1}{u}(V')}(\varphi_{V'}(t')) \tag{9}

Theo các tính chất (F1)(F_1) và (F2)(F_2) của bó F\mathscr{F}, tồn tại một phần tử duy nhất s′s' của F(U0)\mathscr{F}(U_0) sao cho với mọi bộ ba (U,V,t)(U,V, t) của S(U0,s0)S(U_0, s_0), ta có:

fUU0(s′)=fUu−1(V)(φV(t))(10) f_{UU_0}(s') =f_{U\overset{-1}{u}(V)}(\varphi_V(t)) \tag{10}

Hãy ký hiệu phần tử này là ψU0(s0)\psi_{U_0}(s_0).

Cho U1U_1 là một tập mở được chứa trong U0U_0 và đặt s1=s0∣U1s_1=s_0|U_1. Nếu (U,V,t)∈(U,V, t)\in S(U1,s1)S(U_1, s_1), thì U là một tập mở được chứa trong U0U_0 và t∘u∣U=s1∣U=s0∣Ut\circ u|U =s_1|U =s_0|U, do đó (U,v,t)∈S(U0,s0)(U, v, t)\in S(U_0, s_0) và khi ấy quan hệ (10) kéo theo rằng

fUU1(fU1U0(ψU0(s0)))=fUU0(ψU0(s0))=fUu−1(V)(φV(t)) f_{UU_1}(f_{U_1U_0}(\psi_{U_0}(s_0))) =f_{UU_0}(\psi_{U_0}(s_0)) =f_{U\overset{-1}{u}(V)}(\varphi_V(t))

Theo định nghĩa của ψU1(s1)\psi_{U_1}(s_1), vì vậy ta có ψU1(s1)=fU1U0(ψU0(s0))\psi_{U_1}(s_1) =f_{U_1U_0}(\psi_{U_0}(s_0)). Điều này chứng minh rằng họ ψ=(ψU)\psi = (\psi_U) là một cấu xạ của các bó từ u∗(G)u^*(\mathscr{G}) vào F\mathscr{F}.

Hãy chứng minh rằng ψ\psi thỏa mãn quan hệ (6). Do đó cho V là một tập mở của B và cho tt là một tiết diện của EGE_{\mathscr{G}} trên V. Nếu U = u−1(V)\overset{-1}{u}(V) và nếu s=t∘u∣Us=t\circ u|U, thì bộ ba (U,V,t)(U,V, t) thuộc S(U,s)S(U, s) và quan hệ (6) là một hệ quả ngay lập tức của quan hệ (10), áp dụng cho U=U0U = U_0.

Mệnh đề 5 01OK

Cho A và B là các không gian tôpô và cho u:A→Bu: A\rightarrow B là một ánh xạ liên tục.

a) Cho G1\mathscr{G}_1 và G2\mathscr{G}_2 là các tiền bó trên B và cho γ:G1→G2\gamma :\mathscr{G}_1\rightarrow \mathscr{G}_2 là một cấu xạ của các tiền bó. Hơn nữa, cho F\mathscr{F} là một bó trên A và φ:G2→u∗F\varphi :\mathscr{G}_2\rightarrow u_*\mathscr{F} là một cấu xạ của các tiền bó. Ta có đẳng thức

(φ∘γ)♯=φ♯∘u∗(γ)(11) (\varphi \circ \gamma )^{\sharp}=\varphi^{\sharp}\circ u^*(\gamma ) \tag{11}

b) Cho F1,F2\mathscr{F}_1,\mathscr{F}_2 là các bó trên A và cho G\mathscr{G} là một tiền bó trên B. Cho φ:F1→F2\varphi :\mathscr{F}_1\rightarrow \mathscr{F}_2 là một cấu xạ của các bó và cho γ:G→\gamma :\mathscr{G}\rightarrow u∗F1u_*\mathscr{F}_1 là một cấu xạ của các tiền bó. Ta có quan hệ

(u∗(φ)∘γ)♯=φ∘γ♯ (u_*(\varphi )\circ \gamma )^{\sharp}=\varphi \circ \gamma^{\sharp}

a) Theo định nghĩa của φ♯\varphi^{\sharp} và Nhận xét 2 của I, p. 60, ta có

φ∘γ=u∗(φ♯)∘βG2∘γ=u∗(φ♯)∘u∗u∗(γ)∘βG1 \varphi \circ \gamma =u_*(\varphi^{\sharp})\circ \beta_{\mathscr{G}_2}\circ \gamma =u_*(\varphi^{\sharp})\circ u_*u^*(\gamma )\circ \beta_{\mathscr{G}_1}

Do đó, φ∘γ=u∗(φ♯∘u∗(γ))∘βG1\varphi \circ \gamma =u_*(\varphi^{\sharp}\circ u^*(\gamma ))\circ \beta_{\mathscr{G}_1}, suy ra quan hệ (11).

b) Theo định nghĩa của γ♯\gamma^{\sharp}, ta có

u∗(φ)∘γ=u∗(φ)∘u∗(γ♯)∘βG=u∗(φ∘γ♯)∘βG u_*(\varphi )\circ \gamma =u_*(\varphi )\circ u_*(\gamma^{\sharp})\circ \beta_{\mathscr{G}}=u_*(\varphi \circ \gamma^{\sharp})\circ \beta_{\mathscr{G}}

do đó có quan hệ đã phát biểu, xét đến định nghĩa của (u∗(φ)∘γ)♯(u_*(\varphi )\circ \gamma )^{\sharp}.

Đặt αF\alpha_{\mathscr{F}} = Idu∗(F)♯^{\sharp}_{u_*(\mathscr{F})}; đó là cấu xạ bó duy nhất ρ:u∗(u∗(F))→F\rho :u^*(u_*(\mathscr{F}))\rightarrow \mathscr{F} sao cho

Idu∗(F)=u∗(ρ)∘βu∗(F)_{u_*(\mathscr{F})}=u_*(\rho )\circ \beta_{u_*(\mathscr{F})}.

Quan hệ (11), áp dụng cho G2=u∗(F)\mathscr{G}_2=u_*(\mathscr{F}) và cho cấu xạ φ=\varphi = Idu∗(F)_{u_*(\mathscr{F})}, cho với mọi cấu xạ tiền bó γ:G→u∗(F)\gamma :\mathscr{G}\rightarrow u_*(\mathscr{F}) sự phân tích

γ♯=αF∘u∗(γ) \gamma^{\sharp}=\alpha_{\mathscr{F}}\circ u^*(\gamma )

Từ đó theo mệnh đề 4 suy ra rằng với mọi cấu xạ bó ψ\psi từ u∗(G)u^*(\mathscr{G}) vào F\mathscr{F}, ψ♭\psi^{\flat} là cấu xạ duy nhất φ:G→u∗(F)\varphi :\mathscr{G}\rightarrow u_*(\mathscr{F}) sao cho ψ=αF∘u∗(φ)\psi =\alpha_{\mathscr{F}}\circ u^*(\varphi ).

Ví dụ 1 01OL

Xét một không gian tôpô B, một không gian con A của B, và ký hiệu bởi i:A→Bi: A\rightarrow B đơn ánh chính tắc. Cho (E,p)(E, p) và (E′,p′)(E', p') là các B-không gian. Lấy G\mathscr{G} là bó M\mathscr{M}orB(E;E′)_B(E; E') (I, p. 45, ví dụ 4) và F\mathscr{F} là bó M\mathscr{M}orA(EA;EA′)_A(E_A; E'_A). Với mọi tập mở V của B và mọi V-cấu xạ f:EV→EV′f: E_V\rightarrow E'_V, đặt φV(f)=fV∩A\varphi_V(f) =f_{V\cap A}, trong đó fV∩Af_{V\cap A} là (V∩A)(V\cap A)-cấu xạ từ EV∩AE_{V\cap A} vào EV∩A′E'_{V\cap A} cảm sinh bởi ff. Họ φ=(φV)\varphi = (\varphi_V) thu được là một cấu xạ bó từ G\mathscr{G} vào i∗Fi_*\mathscr{F}. Theo mệnh đề 4, tồn tại một cấu xạ bó duy nhất ψ:M\psi :\mathscr{M}orB(E;E′)A→M_B(E; E')_A\rightarrow \mathscr{M}orA(EA;EA′)_A(E_A; E'_A) sao cho ta có

ψV∩A(σG(V,f)∣V∩A)=fV∩A(12) \psi_{V\cap A}(\sigma_{\mathscr{G}}(V, f)|V\cap A) =f_{V\cap A} \tag{12}

với mọi tập mở V của B và mọi f∈CV(EV;EV′)f\in \mathscr{C}_V(E_V; E'_V). Cấu xạ ψ\psi được gọi là cấu xạ chính tắc từ M\mathscr{M}orB(E;E′)A_B(E; E')_A vào M\mathscr{M}orA(EA;EA′)_A(E_A; E'_A).

Nếu A thu về một điểm aa, thì cấu xạ này được đồng nhất với cấu xạ thân tại aa của bó M\mathscr{M}orB(E;E′)_B(E; E') lên tập C(Ea;Ea′)\mathscr{C}(E_a; E'_a).

Chuyển qua các bó con, cấu xạ ψ\psi cảm sinh một cấu xạ chính tắc từ I\mathscr{I}somB(E;E′)A_B(E; E')_A vào I\mathscr{I}somA(EA;EA′)_A(E_A; E'_A).

Ví dụ 2 01OM

Cho A, B, C là các không gian tôpô và cho u:A→Bu: A\rightarrow B, v:B→Cv: B\rightarrow C là các ánh xạ liên tục; đặt w=v∘uw=v\circ u. Cho E và E′E' là các C-không gian. Cấu xạ chính tắc từ M\mathscr{M}orC(E;E′)A_C(E; E')_A vào M\mathscr{M}orA(EA;EA′)_A(E_A; E'_A) là hợp thành của cấu xạ M\mathscr{M}orC(E;E′)A→M_C(E; E')_A\rightarrow \mathscr{M}orB(EB;EB′)A_B(E_B; E'_B)_A suy ra từ cấu xạ chính tắc của M\mathscr{M}orC(E;E′)B_C(E; E')_B vào M\mathscr{M}orB(EB;EB′)_B(E_B; E'_B) và cấu xạ chính tắc của M\mathscr{M}orB(EB,EB′)A_B(E_B,E'_B)_A vào M\mathscr{M}orA(EA,EA′)_A(E_A,E'_A).

9. Bó mềm

Định nghĩa 5 01ON

Cho p:E→Bp: E\rightarrow B là một ánh xạ étale. Ta nói rằng ánh xạ pp là mềm, hoặc rằng B-không gian étale (E,p)(E, p) là mềm, nếu mọi tiết diện liên tục của pp trên một không gian con đóng của B đều mở rộng được thành một tiết diện liên tục của pp trên B.

Cho F\mathscr{F} là một bó trên B. Ta nói rằng F\mathscr{F} là một bó mềm nếu không gian étale liên kết (I, p. 50, định nghĩa 4) là mềm.

Cho F\mathscr{F} là một bó trên B. Bó F\mathscr{F} là mềm khi và chỉ khi với mọi Z đóng của B, mọi lân cận mở U của Z và mọi s∈F(U)s\in \mathscr{F}(U), tồn tại t∈F(B)t\in \mathscr{F}(B) và một lân cận mở V của Z được chứa trong U sao cho s∣V=t∣Vs|V =t|V.

Nếu F\mathscr{F} là một bó mềm thì F(B)\mathscr{F}(B) khác rỗng: thật vậy, tiết diện duy nhất của không gian étale EFE_{\mathscr{F}} liên kết với F\mathscr{F} trên ∅\emptyset mở rộng được thành một tiết diện liên tục của EFE_{\mathscr{F}} trên B.

Cho p:E→Bp: E\rightarrow B là một ánh xạ étale và cho A là một không gian con đóng của B. Nếu pp là mềm thì ánh xạ pA:p−1(A)→Ap_A:\overset{-1}{p}(A)\rightarrow A là mềm. Tương đương, nếu F\mathscr{F} là một bó mềm trên B thì bó cảm sinh trên một không gian con đóng A là mềm.

Mệnh đề 6 01OO

Cho B là một không gian tôpô, F\mathscr{F} là một bó trên B và (Ai)i∈I(A_i)_{i\in I} là một phủ đóng hữu hạn địa phương của B. Để bó F\mathscr{F} là mềm, điều kiện cần và đủ là, với mọi i∈Ii\in I, bó cảm sinh FAi\mathscr{F}_{A_i} là mềm.

Điều kiện ấy hiển nhiên là cần. Hãy chứng minh rằng nó là đủ. Ký hiệu bởi p:E→Bp: E\rightarrow B B-không gian étale EFE_{\mathscr{F}} liên kết với bó F\mathscr{F}. Cho A là một không gian con đóng của B và s:A→Es: A\rightarrow E là một tiết diện liên tục của pp trên A; vấn đề là chứng minh rằng ss có một mở rộng liên tục lên B. Với mọi tập con J của I, đặt AJ=⋃i∈JAiA_J=\bigcup_{i\in J}A_i; tập hợp AJA_J là đóng trong B (TG, I, p. 6, mệnh đề 4).

Cho S\mathscr{S} là tập hợp các cặp (J,t)(J, t) trong đó J là một tập con của I và tt là một tiết diện liên tục của E trên AJA_J trùng với ss trên A∩AJA\cap A_J. Ta biến S\mathscr{S} thành một tập hợp có thứ tự bởi quan hệ thứ tự ký hiệu là ⩽\leqslant mà theo đó (J,t)⩽(J′,t′)(J, t)\leqslant (J', t') nếu J⊂J′J\subset J' và t′∣AJ=tt'|A_J=t. Với σ=(J,t)∈S\sigma = (J, t)\in \mathscr{S}, ta viết Jσ=JJ_{\sigma}= J và tσ=tt_{\sigma}=t. Hãy chỉ ra rằng tập hợp có thứ tự S\mathscr{S} là quy nạp. Cho S là một tập con được sắp thứ tự toàn phần của S\mathscr{S}. Đặt J=⋃σ∈SJσJ =\bigcup_{\sigma\in S}J_{\sigma}; đây là một tập con của I. Khi đó ta định nghĩa một tiết diện tt của E trên AJA_J bằng cách đặt t(x)=tσ(x)t(x) =t_{\sigma}(x), nếu x∈AJσx\in A_{J_{\sigma}}; do đó t∣A∩AJ=st|A\cap A_J=s. Cho j∈Jj\in J và cho σ∈S\sigma \in S sao cho j∈Jσj\in J_{\sigma}; vì t∣Aj=tσ∣Ajt|A_j=t_{\sigma}|A_j, hạn chế của tt trên AjA_j là liên tục. Khi đó suy ra từ TG, I, p. 19, Prop. 4 rằng tt là liên tục. Vậy, (J,t)(J, t) là một phần tử của S\mathscr{S}; theo phép dựng, nó là một cận trên của S. Điều này chứng minh rằng tập hợp S\mathscr{S} là quy nạp. Do đó nó có một phần tử cực đại (J,t)(J, t) (E, III, p. 20, th. 2).

Ta lập luận bằng phản chứng, giả sử rằng J =I̸= I\not . Cho ii là một phần tử của I-J. Đặt A′=(Ai∩A)∪(Ai∩AJ)A'= (A_i\cap A)\cup (A_i\cap A_J) và định nghĩa một tiết diện s′s' của E trên A′A' bởi:

′s(a)'s(a) với a∈Ai∩Aa\in A_i\cap A,

s(a)= s(a) =

t(a)t(a) với a∈Ai∩AJa\in A_i\cap A_J,

điều này là có thể vì ss và tt trùng nhau trên A∩AJA\cap A_J. Hơn nữa, vì Ai∩AA_i\cap A và Ai∩AJA_i\cap A_J là đóng, nên tiết diện s′s' là liên tục (TG, I, p. 19, mệnh đề 4). Theo giả thiết, tồn tại một tiết diện liên tục si:Ai→Es_i: A_i\rightarrow E kéo dài s′s'. Vì các hạn chế của sis_i và tt lên AJ∩AiA_J\cap A_i là bằng nhau, nên tiết diện liên tục t′:AJ∪{i}→Et': A_{J\cup \{i\}}\rightarrow E trùng với tt trên AJA_J và với sis_i trên AiA_i là một tiết diện liên tục của pp trên AJ∪{i}A_{J\cup \{i\}}, kéo dài s∣A∩AJ∪{i}s|A\cap A_{J\cup \{i\}}. Khi đó ta có (J,t)<(J∪{i},t′)(J, t)<(J\cup \{i\}, t'), điều này mâu thuẫn với giả thiết rằng (J,t)(J, t) là cực đại.

Vậy, J = I, do đó AJ=BA_J= B và tt là một tiết diện liên tục của E trên B kéo dài ss.

Hệ quả 1 01OP

Cho B là một không gian paracompact, F\mathscr{F} một bó trên B và (Ui)i∈I(U_i)_{i\in I} một phủ mở của B. Nếu, với mọi i∈Ii\in I, bó cảm sinh F∣Ui\mathscr{F}|U_i là mềm, thì bó F\mathscr{F} là mềm.

Thật vậy, tồn tại một phủ đóng hữu hạn địa phương (Fj)j∈J(F_j)_{j\in J} mịn hơn phủ (Ui)i∈I(U_i)_{i\in I} (TG, IX, p. 49, mệnh đề 4 và p. 48, hệ quả 1). Do đó, với mọi j∈Jj\in J, bó F∣Fj\mathscr{F}|F_j là mềm và mệnh đề suy ra rằng bó F\mathscr{F} là mềm.

Hệ quả 2 01OQ

Cho B là một không gian paracompact, F\mathscr{F} một bó trên B và (Ai)i∈I(A_i)_{i\in I} một phủ đóng hữu hạn địa phương của B. Để bó F\mathscr{F} là mềm, điều kiện cần và đủ là điều kiện sau được thỏa mãn:

Với mọi i∈Ii\in I, mọi tập con đóng A của AiA_i, mọi tập mở V của B chứa A và mọi phần tử ss của F(V)\mathscr{F}(V), tồn tại một lân cận mở U của AiA_i trong B, một phần tử tt của F(U)\mathscr{F}(U) và một lân cận mở W của A trong B được chứa trong U∩VU\cap V sao cho t∣W=s∣Wt|W =s|W.

Giả sử rằng bó F\mathscr{F} là mềm, và hãy chỉ ra rằng điều kiện được thỏa mãn. Cho i∈Ii\in I, cho A là một tập con đóng của AiA_i, cho V là một tập con mở của B chứa A và cho ss là một phần tử của F(V)\mathscr{F}(V). Đặt s0=σF(s)s_0=\sigma_{\mathscr{F}}(s). Đó là một tiết diện liên tục trên V của không gian étalé EFE_{\mathscr{F}}. Vì AiA_i là đóng, A là đóng trong B và s0∣As_0|A kéo dài thành một tiết diện t0:B→EFt_0: B\rightarrow E_{\mathscr{F}}, theo định nghĩa của một bó mềm. Các tiết diện s0s_0 và t0∣Vt_0|V của không gian étalé trên V EF×BVE_{\mathscr{F}}\times_BV trùng nhau trên A, nên trùng nhau trên một lân cận W của A (I, p. 34, mệnh đề 11, b)).

Ngược lại, giả sử điều kiện của hệ quả được thỏa mãn. Theo mệnh đề 6, chỉ cần chứng minh rằng, với mọi i∈Ii\in I, bó FAi\mathscr{F}_{A_i} là mềm. Cho A là một tập con đóng của AiA_i và cho s0s_0 là một tiết diện của không gian étalé của F∣Ai\mathscr{F}|A_i trên A, nghĩa là, một tiết diện liên tục trên A của không gian étalé EFE_{\mathscr{F}}. Vì A đóng trong B và vì B là paracompact, s0s_0 mở rộng thành một tiết diện ss trên một lân cận V của A trong B (I, p. 37, đl. 2). Theo giả thiết, tồn tại một lân cận mở U của AiA_i trong B và một tiết diện tt của EFE_{\mathscr{F}} trên U trùng với ss trên một lân cận của A. Hạn chế của tt lên AiA_i là một tiết diện của FAi\mathscr{F}_{A_i} mở rộng s0s_0. Vậy bó FAi\mathscr{F}_{A_i} là mềm. Theo mệnh đề 6, bó F\mathscr{F} là mềm.

10. Các bó cấu trúc

Giả sử đã cho một Loài cấu trúc Σ và một khái niệm σ\sigma-cấu xạ đối với Loài cấu trúc này.

Cho B là một không gian tôpô.

Một tiền bó F\mathscr{F} trên B được gọi là nhận giá trị trong Loài cấu trúc Σ nếu, với mọi tập mở U của B, tập hợp F(U)\mathscr{F}(U) được trang bị một cấu trúc thuộc Loài Σ và nếu các ánh xạ hạn chế là các σ\sigma-cấu xạ.

Một tiền bó như thế sẽ được gọi là một bó nhận giá trị trong Loài cấu trúc Σ nếu hơn nữa nó là một bó các tập hợp.

Nếu F\mathscr{F} và G\mathscr{G} là các tiền bó nhận giá trị trong Loài cấu trúc Σ, một cấu xạ φ\varphi được gọi là một cấu xạ của các tiền bó nhận giá trị trong Σ nếu, với mọi tập mở U, ánh xạ φ(U)\varphi (U) là một σ\sigma-cấu xạ.

Do đó, chẳng hạn, người ta nói đến các bó nhóm, các bó nhóm Abel, các bó kk-môđun (với kk là một vành cố định), các bó vành, các bó kk-đại số (với kk là một vành giao hoán cố định).

Bó trên B của các ánh xạ nhận giá trị trong một nhóm (resp. một nhóm Abel, resp. một kk-môđun, resp. một vành, resp. một kk-đại số) tự nhiên được trang bị một cấu trúc bó nhóm (resp. bó nhóm Abel, resp. bó kk-môđun, resp. bó vành, resp. bó kk-đại số). Nếu X là một đa tạp khả vi cấp CrC^r trên R\mathbf{R}, bó Cr(X;R)\mathscr{C}^r(X;\mathbf{R}) các hàm số thực cấp CrC^r là một bó R\mathbf{R}-đại số, và bó trên X các tiết diện cấp CrC^r của một bó vectơ E trên X là một bó các không gian vectơ trên R\mathbf{R}; một toán tử vi phân xác định một cấu xạ của các bó không gian vectơ trên R\mathbf{R}.

Đối với các Loài cấu trúc Σ này, suy ra từ phép dựng mà chúng ta đã cho rằng bó F~\widetilde{F} liên kết với một tiền bó F\mathscr{F} nhận giá trị trong Loài cấu trúc Σ (nhóm, nhóm Abel, kk-môđun, vành, kk-đại số) là một bó nhận giá trị trong Loài cấu trúc đó, và cấu xạ chính tắc jF:F→F~j_{\mathscr{F}}:\mathscr{F}\rightarrow \widetilde{\mathscr{F}} là một cấu xạ của các tiền bó nhận giá trị trong Loài cấu trúc Σ.

Chẳng hạn, bó trên B của các ánh xạ nhận giá trị trong một nhóm tự nhiên được trang bị một cấu trúc bó nhóm.

Cho A và B là các không gian tôpô và cho u:A→Bu: A\rightarrow B là một ánh xạ liên tục. Nếu F\mathscr{F} là một (tiền)bó trên A nhận giá trị trong Loài cấu trúc Σ, thì (tiền)bó ảnh trực tiếp u∗(F)u_*(\mathscr{F}) của (tiền)bó F\mathscr{F} theo uu cũng vậy.

Giả sử hơn nữa rằng Loài cấu trúc Σ là loài nhóm, nhóm Abel, kk-môđun, vành hoặc kk-đại số. Nếu G\mathscr{G} là một (tiền)bó trên B nhận giá trị trong Loài cấu trúc Σ, thì bó u∗Gu^*\mathscr{G} trên A, ảnh ngược của tiền bó G\mathscr{G} bởi ánh xạ uu, được trang bị một cấu trúc bó nhận giá trị trong Σ. Trong trường hợp này, các cấu xạ phép nối α\alpha và β\beta là các cấu xạ của những tiền bó nhận giá trị trong Loài cấu trúc Σ. Đặc biệt, nếu φ:G→u∗F\varphi :\mathscr{G}\rightarrow u_*\mathscr{F} là một cấu xạ của những tiền bó nhận giá trị trong Σ, thì cấu xạ φ♯\varphi^{\sharp} cũng có tính chất đó; nếu ψ:u∗(G)→F\psi :u^*(\mathscr{G})\rightarrow \mathscr{F} là một cấu xạ của những tiền bó nhận giá trị trong Σ, thì cấu xạ ψ♭\psi^{\flat} cũng có tính chất đó.

Bài tập

Xem các bài tập của § 3.

Machine translation of the English, by gpt-5.4, against glossary version 34. Not checked by a person.