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注意这里基点x0是可以任意取的.因此f诱导出许多基本群同态(对每个点x∈X有一个同态),它们都记作fπ.
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命题4.9 设f:X→Y,g:Y→Z都是连续映射,x0∈X,y0=f(x0),z0=g(y0).则
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(gf)π=gπfπ:π1(X,x0)→π1(Z,z0).
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证明 设α∈π1(X,x0).取a∈α,则
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(gf)π(α)=〈gfa〉=gπ(〈fa〉)=gπfπ(α). ▎
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显然,若id:X→Y是恒同映射,则
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idπ:π1(X,x0)→π1(X,x0)
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是恒同自同构,即idπ(α)=α,∀α∈π1(X,x0).
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定理4.1 若f:X→Y是同胚映射,x0∈X,y0=f(x0),则fπ:π1(X,x0)→π1(Y,y0)是同构.
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证明 设g是f的逆映射,g导出同态gπ:π1(Y,y0)→π1(X,x0).由命题4.9.
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gπfπ=(gf)π=idπ:π1(X,x0)→π1(X,x0)
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是恒同同构,同理fπgπ:π1(Y,y0)→π1(Y,y0)也是恒同同构.因此fπ与gπ是一对互逆的同构. ▎
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定理说明基本群是拓扑不变量.
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2.4 基本群与基点的关系
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基本群是由空间和基点共同决定的.那么同一空间在不同基点处的基本群有什么关系?下面回答这个问题.
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先设x0与x1是在X的同一道路分支中的两点.设ω是从x0到x1的一个道路类.∀α∈π1(X,x0),ω-1αω∈π1(X,x1).于是,由ω#(α)=ω-1αω规定了对应ω#:π1(X,x0)→π1(X,x1)(图4-8).
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图4-8
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定理4.2 若ω是从x0到x1的道路类,则
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(1)如果ω′是从x1到x2的道路类,则
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