Suite spectrale
En algèbre homologique et en topologie algébrique, une suite spectrale est une suite de modules différentiels (En,dn) tels que
est l'homologie de En. Elles permettent donc de calculer des groupes d'homologie par approximations successives. Elles ont été introduites par Jean Leray en 1946[1].
Il y a plusieurs manières en pratique pour obtenir une telle suite. Historiquement, depuis 1950, les arguments des suites spectrales ont été un outil performant pour la recherche, notamment dans la théorie de l'homotopie. Par exemple, la suite spectrale de Serre (en) permet d'obtenir des informations sur les groupes d'homotopie des sphères.
Explication générale
Une manière de visualiser ce qui se produit dans une suite spectrale est l'utilisation de la métaphore du bloc-note[réf. nécessaire]. E1 étant la première feuille de données, la feuille E2 en dérive par un processus défini ; et ainsi de suite pour les feuilles E3, E4... Le résultat final du calcul serait la dernière feuille du bloc-notes.
En pratique Ei contient certaines données de gradation, souvent même deux. Chaque feuille est ensuite transformée en tableau, agencé en lignes et colonne, avec un groupe abélien dans chaque cellule. Chaque feuille possède aussi des « différentielles », qui agissent depuis chaque cellule de la feuille sur une autre cellule. Le processus défini est alors un moyen de calculer l'état de chaque cellule sur la feuille suivante à partir de la feuille courante, en suivant les différentielles.
Pour être rigoureux, l'élément En devrait indiquer deux indices :
- Enp,q
avec les différentielles dnp,q agissant depuis Enp,q sur un Enp+a,q+b, avec a et b ne dépendant que de n.
Filtrations
Des suites spectrales apparaissent souvent lors des calculs de filtration d'un module E0. Une filtration
d'un module induit une suite exacte courte
avec B, le quotient j de A par son image sous l'inclusion i, et dont la différentielle est induite par celle de A. Soit A1 = H(A) et B1 = H(B) ; une suite exacte longue,
est donnée par le lemme du serpent. Si nous appelons les cartes affichées i1, j1, et k1, et si A2 = i1A1 et B2 = Ker j1k1 / Im j1k1, on peut démontrer que
est une autre suite exacte.
Exemples
Quelques suites spectrales notoires :
- Suite spectrale d'Adams (en) en théorie de l'homotopie stable (en), et d'Adams-Novikov
- Suite spectrale d'Atiyah-Hirzebruch (en)
- Suite spectrale de Bockstein (en)
- Suite spectrale chromatique (en)
- Suite spectrale de Grothendieck (en) pour les foncteurs dérivés d'un composé de deux foncteurs
- Suite spectrale d'Eilenberg-Moore (en) pour l'homologie singulière du pullback d'une fibration
- Suite spectrale de Hodge-de Rham (en) en cohomologie des variétés complexes
- Suite spectrale de Leray (en) en cohomologie des faisceaux
- Suite spectrale de Lyndon-Hochschild-Serre (en) en cohomologie des groupes
- Suite spectrale de Serre (en) d'une fibration
Références
- Jean Leray, « L'anneau d'homologie d'une représentation », Les Comptes rendus de l'Académie des sciences, vol. 222, , p. 1366–1368
- (en) Allen Hatcher, Spectral Sequences in Algebraic Topology, (lire en ligne)
- (en) John McCleary, A User's Guide to Spectral Sequences, Cambridge University Press, coll. « Cambridge Studies in Advanced Mathematics », , 578 p. (ISBN 978-0-521-56759-6, lire en ligne)
- (en) Robert Mosher et Martin Tangora, Cohomology Operations and Applications in Homotopy Theory
- Séminaire Henri Cartan de l'École Normale Supérieure, 1950/1951. Cohomologie des groupes, suite spectrale, faisceaux