Kurs:Riemannsche Flächen (Osnabrück 2022)/Arbeitsblatt 22/latex

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\setcounter{section}{22}






\zwischenueberschrift{Aufgaben}




\inputaufgabe
{}
{

Zeige, dass die Zuordnung aus dem Beweis zu Satz 22.4, die einem Schnitt
\mavergleichskette
{\vergleichskette
{t }
{ \in }{ \Gamma { \left( X, { \mathcal H } \right) } }
{ }{ }
{ }{ }
{ }{ }
} {}{}{} eine \definitionsverweis {Čech-Kohomologieklasse}{}{} zu ${ \mathcal F }$ zuordnet, unabhängig von den gewählten lokalen Repräsentanten in ${ \mathcal I }$ und ein \definitionsverweis {Gruppenhomomorphismus}{}{} ist.

}
{} {}




\inputaufgabegibtloesung
{}
{

Es sei $X$ ein \definitionsverweis {zusammenhängender}{}{} \definitionsverweis {topologischer Raum}{}{.} Zeige, dass $H^1(X,\Z)$, wobei $\Z$ hier die \definitionsverweis {Garbe der lokal konstanten Funktionen}{}{} in $\Z$ bezeichnet, \definitionsverweis {torsionsfrei}{}{} ist.

}
{} {}


Eine \definitionsverweis {Garbe von kommutativen Gruppen}{}{} ${ \mathcal G }$ auf einem \definitionsverweis {topologischen Raum}{}{} $X$ heißt \definitionswort {diskret}{,} wenn für jeden Schnitt
\mavergleichskette
{\vergleichskette
{ s }
{ \in }{ \Gamma { \left( U, { \mathcal G } \right) } }
{ }{ }
{ }{ }
{ }{ }
} {}{}{} die Menge
\mathl{{ \left\{ x \in X \mid s_x \neq 0 \right\} }}{} \definitionsverweis {diskret}{}{} und \definitionsverweis {abgeschlossen}{}{} in $U$ ist.





\inputaufgabe
{}
{

Es sei $X$ ein \definitionsverweis {topologischer Raum}{}{} und $G$ eine \definitionsverweis {kommutative Gruppe}{}{.} Zeige, dass durch
\mavergleichskettedisp
{\vergleichskette
{ { \mathcal G } { \left( U \right) } }
{ \defeq} { { \left\{ s: U \rightarrow G \mid { \left\{ x \in U \mid s(x) \neq 0 \right\} } \text{ ist diskret und abgeschlossen in } U \right\} } }
{ } { }
{ } { }
{ } { }
} {}{}{} eine \definitionsverweis {diskrete Garbe}{}{} auf $X$ gegeben ist.

}
{} {}




\inputaufgabe
{}
{

Es sei $X$ eine \definitionsverweis {riemannsche Fläche}{}{.} Zeige, dass die \definitionsverweis {Garbe der Hauptteilverteilungen}{}{} eine \definitionsverweis {diskrete Garbe}{}{} ist. Kann man sie im Sinne von Aufgabe 22.3 beschreiben?

}
{} {}




\inputaufgabe
{}
{

Es sei $X$ eine \definitionsverweis {riemannsche Fläche}{}{.} Zeige, dass die \definitionsverweis {Divisorengarbe}{}{} eine \definitionsverweis {diskrete Garbe}{}{} ist. Kann man sie im Sinne von Aufgabe 22.3 beschreiben?

}
{} {}


Ein \definitionsverweis {topologischer Raum}{}{} heißt \definitionswort {normal}{,} wenn die einzelnen Punkte \definitionsverweis {abgeschlossen}{}{} sind und es in ihm zu je zwei disjunkten
\mavergleichskette
{\vergleichskette
{ Y,Z }
{ \subseteq }{ X }
{ }{ }
{ }{ }
{ }{ }
} {}{}{} \definitionsverweis {offene Mengen}{}{}
\mavergleichskette
{\vergleichskette
{ Y }
{ \subseteq }{ U }
{ }{ }
{ }{ }
{ }{ }
} {}{}{} und
\mavergleichskette
{\vergleichskette
{ Z }
{ \subseteq }{ V }
{ }{ }
{ }{ }
{ }{ }
} {}{}{} mit
\mavergleichskette
{\vergleichskette
{ U \cap V }
{ = }{ \emptyset }
{ }{ }
{ }{ }
{ }{ }
} {}{}{} gibt.


Dies ist eine weitverbreitete Eigenschaft, insbesondere sind metrische Räume und kompakte Räume normal.


\inputaufgabegibtloesung
{}
{

Es sei
\mavergleichskette
{\vergleichskette
{ X }
{ = }{ U \cup V }
{ }{ }
{ }{ }
{ }{ }
} {}{}{} eine \definitionsverweis {offene Überdeckung}{}{} eines \definitionsverweis {normalen}{}{} \definitionsverweis {topologischen Raumes}{}{} $X$ und sei
\mavergleichskette
{\vergleichskette
{ D }
{ \subseteq }{ U \cap V }
{ }{ }
{ }{ }
{ }{ }
} {}{}{} eine in $U \cap V$ \definitionsverweis {abgeschlossene}{}{} Teilmenge. Wir betrachten den \definitionsverweis {Abschluss}{}{} $\overline{ D }$ von $D$ in $X$. Zeige die folgenden Aussagen. \aufzaehlungvier{Ein Punkt
\mavergleichskette
{\vergleichskette
{ P }
{ \in }{ \overline{ D } \setminus D }
{ }{ }
{ }{ }
{ }{ }
} {}{}{} gehört entweder zu $U$ oder zu $V$. }{Die Menge $\overline{ D } \setminus D$ besitzt eine Zerlegung in disjunkte abgeschlossene Teilmengen
\mavergleichskettedisp
{\vergleichskette
{ \overline{ D } \setminus D }
{ =} { F_1 \cup F_2 }
{ } { }
{ } { }
{ } { }
} {}{}{} mit
\mavergleichskette
{\vergleichskette
{ F_1 }
{ \subseteq }{ U }
{ }{ }
{ }{ }
{ }{ }
} {}{}{} und
\mavergleichskette
{\vergleichskette
{ F_2 }
{ \subseteq }{ V }
{ }{ }
{ }{ }
{ }{ }
} {}{}{.} }{Es sei nun $D$ zusätzlich \definitionsverweis {diskret}{}{.} Dann besitzt $\overline{ D }$ eine Zerlegung in disjunkte abgeschlossene Teilmengen
\mavergleichskettedisp
{\vergleichskette
{ \overline{ D } }
{ =} { E_1 \cup E_2 }
{ } { }
{ } { }
{ } { }
} {}{}{} mit
\mavergleichskette
{\vergleichskette
{ E_1 }
{ \subseteq }{ U }
{ }{ }
{ }{ }
{ }{ }
} {}{}{} und
\mavergleichskette
{\vergleichskette
{ E_2 }
{ \subseteq }{ V }
{ }{ }
{ }{ }
{ }{ }
} {}{}{.} }{Im diskreten Fall besitzt $D$ eine Zerlegung
\mavergleichskettedisp
{\vergleichskette
{ D }
{ =} { D_1 \cup D_2 }
{ } { }
{ } { }
{ } { }
} {}{}{} mit
\mavergleichskette
{\vergleichskette
{ \overline{ D_1 } }
{ = }{ E_1 }
{ }{ }
{ }{ }
{ }{ }
} {}{}{} und
\mavergleichskette
{\vergleichskette
{ \overline{ D_2 } }
{ = }{ E_2 }
{ }{ }
{ }{ }
{ }{ }
} {}{}{.} }

}
{} {}




\inputaufgabe
{}
{

Zeige anhand des \definitionsverweis {topologischen Raumes}{}{}
\mavergleichskette
{\vergleichskette
{ X }
{ = }{ \{a,b,c\} }
{ }{ }
{ }{ }
{ }{ }
} {}{}{} mit den \definitionsverweis {offenen Mengen}{}{}
\mathl{\emptyset,X, \{a\}, U=\{a,b\}, V= \{a,c\}}{,} dass Aufgabe 22.6 ohne die Normalitätsvoraussetzung nicht gilt.

}
{} {}




\inputaufgabegibtloesung
{}
{

Es sei $X$ ein \definitionsverweis {normaler}{}{} \definitionsverweis {topologischer Raum}{}{,} sei
\mavergleichskette
{\vergleichskette
{ X }
{ = }{ U \cup V }
{ }{ }
{ }{ }
{ }{ }
} {}{}{} eine \definitionsverweis {offene Überdeckung}{}{} und sei ${ \mathcal G }$ eine \definitionsverweis {diskrete Garbe}{}{} von kommutativen Gruppen auf $X$. Es sei
\mavergleichskette
{\vergleichskette
{ h }
{ \in }{ \Gamma { \left( U \cap V, { \mathcal G } \right) } }
{ }{ }
{ }{ }
{ }{ }
} {}{}{.} Zeige, dass es Schnitte
\mavergleichskette
{\vergleichskette
{ f }
{ \in }{ \Gamma { \left( U , { \mathcal G } \right) } }
{ }{ }
{ }{ }
{ }{ }
} {}{}{} und
\mavergleichskette
{\vergleichskette
{ g }
{ \in }{ \Gamma { \left( V , { \mathcal G } \right) } }
{ }{ }
{ }{ }
{ }{ }
} {}{}{} mit
\mavergleichskette
{\vergleichskette
{ h }
{ = }{ f{{|}}_{U\cap V}-g {{|}}_{U\cap V} }
{ }{ }
{ }{ }
{ }{ }
} {}{}{} gibt.

}
{} {}




\inputaufgabegibtloesung
{}
{

Es sei $X$ ein \definitionsverweis {normaler}{}{} \definitionsverweis {topologischer Raum}{}{} und sei ${ \mathcal G }$ eine \definitionsverweis {diskrete Garbe}{}{} von kommutativen Gruppen auf $X$. Zeige
\mavergleichskette
{\vergleichskette
{ \check{H}^{ 1 } ( X,{ \mathcal G } ) }
{ = }{ 0 }
{ }{ }
{ }{ }
{ }{ }
} {}{}{.}

}
{} {}