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Théorème 1Cohomologie singulière

Invariance de la cohomologie par homotopie

Énoncé

(i) Deux applications continues homotopes f,g:X→Yf, g : X \to Y induisent les mêmes morphismes f∗=g∗:Hn(Y;G)→Hn(X;G)f^* = g^* : {H^n}(Y; G) \to H^n(X; G).

(ii) Une équivalence d'homotopie induit des isomorphismes en cohomologie. Une partie étoilée non vide de ℝm{\mathbb R^m} a la cohomologie d'un point : GG en degré 00, et 00 en degré n≠0n \neq 0.

Démonstration

(i) La démonstration du nœud Invariance par homotopie construit, à partir d'une homotopie de ff à gg, l'opérateur prisme P:Cn(X)→Cn+1(Y)P : C_n(X) \to C_{n+1}(Y), qui vérifie ∂P+P∂=g#−f#\partial P + P\partial = g_\# - f_\#. Par le point (i) du nœud Complexes de cochaînes, f#=(f#)#f^\# = (f_\#)^\# et g#=(g#)#g^\# = (g_\#)^\# induisent le même morphisme en cohomologie.

(ii) Si g∘fg \circ f et f∘gf \circ g sont homotopes aux identités, f∗∘g∗f^* \circ g^* et g∗∘f∗g^* \circ f^* sont les identités, par (i) et par la fonctorialité (Cohomologie singulière, (i)).

Une partie étoilée par rapport à aa se contracte sur aa (Invariance par homotopie, (ii)) : l'inclusion du point aa est une équivalence d'homotopie, et l'on conclut par le point (ii) du nœud Cohomologie singulière.

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Remarque

La démonstration ne refait aucun travail géométrique : toute identité entre opérateurs sur les chaînes se transpose en une identité entre cochaînes. Ce sera encore le cas pour les petites chaînes et Mayer-Vietoris ; ce qui est propre à la cohomologie, c'est le renversement des flèches, f∗f^* allant de la cohomologie de l'espace d'arrivée vers celle de l'espace de départ.

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