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图4-20
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记X是Möbius带,它是矩形M粘合两侧边所得商空间.记f:M→X是商映射.设A是连结M的两侧边中点的线段,则f(A)是X的腰圆.记r:M→A是沿竖直方向把M压向A(图4-20).则从idM到ir的直线同伦是X到A的一个强形变收缩,并且满足命题4.13的条件,从而导出X到腰圆的强形变收缩.
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记x0是腰圆上一点,a是以x0为基点,并沿腰圆走一圈的闭路,则π1(X,x0)是由〈a〉生成的自由循环群.
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例10 环面T2去掉一点后,以一个经圆和一个纬圆的并集为强形变收缩核(图4-21).
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图4-21
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设M为一矩形,O为M的一个内点,则M{O}粘接a和b后得到T2挖去一点.M的边界Γ是M{O}的强形变收缩核,任一强形变收缩导出T2去掉一点到Γ粘合而得的经圆和纬圆的强形变收缩.
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用同样方法可以说明,任何闭曲面去掉一点后,可强形变收缩为曲面上的一个圆束(即两两相交于同一点的一组圆周的并集)其中
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图4-22是双环面的情形.
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图4-22
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4.4 可缩空间
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可缩空间是伦型最简单的一类空间.
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定义4.10 与单点空间同伦等价的拓扑空间称为可缩空间.
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所有可缩空间构成一个空间的同伦等价类,它是最简单的一个等价类.可缩空间是道路连通的(见习题4),并且是单连通的.
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命题4.14 如果X是可缩空间,则∀x∈X都是X的形变收缩核.
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证明 从X到{x}只有一个映射,记作r.因为X可缩,r是同伦等价.由于X道路连通,{x}到X的映射类只有一个,从而哪一个都是r的同伦逆(习题3).于是包含映射i:{x}→X也是r的同伦逆,即这说明{x}是X的形变收缩核. ▎
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欧氏空间En及En中的凸集都是可缩空间.CX也是可缩的,例7中的空间也是可缩的.下面给出两个直观上难以想象的可缩空间的例子.
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例11 图4-23中的空间X是这样构造的:一个带上下底面的圆筒用一截面隔成上下两室,每一室再在另一室中开一出口(用与筒壁相切的小圆柱面做成).很难直接看出X可形变收缩到它的某一点.但X确实是可缩的,因为它是实心圆柱体的形变收缩核.请读者构造一个从圆柱体到X的形变收缩.
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