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设A是群G的子集,把G中包含A的最小的子群称为由A生成的子群,记作〈A〉;把G中包含A的最小正规子群称为由A生成的正规子群,记作[A].
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现在叙述定理.
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定理4.7(Van-Kampen定理) 如果拓扑空间X可分解为两个开集X1与X2之并,并且X0=X1∩X2非空,道路连通.则∀x0∈X0,有
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其中iι:X0→Xι(ι=1,2)是包含映射.
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如果记也是包含映射,则同态和决定唯一的同态φ:π1(X1,x0)*π1(X2,x0)→π1(X,x0)(习题1).定理的结论可以明确地表述成:φ是满同态,并且Kerφ=[{(i1)π(α)(i2)π(α-1)|α∈π1(X0,x0)}].这就给出了定理要证明的两个方面,其中φ是满同态的证明还不算太困难(习题2),麻烦的是另一部分.有兴趣的读者可以参看附录B,也可在参考书目[4]和[5]中找到证明.
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定理要求X1,X2都是开集,在许多情况下显得不方便.下面给出它的替代形式.
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定理4.7a 如果定理4.7中X1,X2都改为闭集,并且X0是它的一个开邻域的强形变收缩核,其他条件不变,则结论仍成立.
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对于不大熟悉代数的人,Van-Kampen定理的结论不大好理解,也不好应用.好在在本书中只在下列两种特殊的情形应用定理,对代数知识的依赖要少得多.
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(1)X0是单连通的,这时结论简化为
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(2)X2是单连通的,则
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特别当π1(X0,x0)有生成元组A时,[Im(i1)π]=[(i1)π(A)].
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5.2 Van-Kampen定理应用举例
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例1 圆束的基本群.
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图4-26
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