Massey products, toric topology and combinatorics of polytopes

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

In this paper we introduce a direct family of simple polytopes $P^{0} {\subset}  P^{1} {\subset}{\kern 1pt}{\cdots}$ such that for any $2 {\leq} k {\leq} n$ there are non-trivial strictly defined Massey products of order $k$ in the cohomology rings of theirmoment-angle manifolds$\mathcal Z_{P^n}$. We prove that the direct sequence of manifolds $*\subset S^{3}\hookrightarrow…\hookrightarrow\mathcal Z_{P^n}\hookrightarrow\mathcal Z_{P^{n+1}} {\hookrightarrow} {\cdots}$ has the following properties: every manifold $\mathcal Z_{P^n}$ is a retract of $\mathcal Z_{P^{n+1}}$, and one has inverse sequences in cohomology (over $n$ and $k$, where $k\to\infty$ as $n\to\infty$) of the Massey products constructed.As an application we get that there are non-trivial differentials $d_k$, for arbitrarily large $k$ as $n\to\infty$, in the Eilenberg–Moore spectral sequence connecting the rings $H^*(\Omega X)$ and $H^*(X)$ with coefficients in a field, where $X=\mathcal Z_{P^n}$.

About the authors

Victor Matveevich Buchstaber

Steklov Mathematical Institute of Russian Academy of Sciences

Email: buchstab@mi-ras.ru
Doctor of physico-mathematical sciences, Professor

Ivan Yur'evich Limonchenko

HSE University

Email: iylim@mail.ru
Candidate of physico-mathematical sciences

References

  1. H. Uehara, W. S. Massey, “The Jacobi identity for Whitehead products”, Algebraic geometry and topology, A symposium in honor of S. Lefschetz, Princeton Univ. Press, Princeton, N. J., 1957, 361–377
  2. W. S. Massey, “Some higher order cohomology operations”, International symposium on algebraic topology, Universidad Nacional Autonoma de Mexico and UNESCO, Mexico City, 1958, 145–154
  3. J. P. May, “Matric Massey products”, J. Algebra, 12:4 (1969), 533–568
  4. D. Kraines, “Massey higher products”, Trans. Amer. Math. Soc., 124:3 (1966), 431–449
  5. E. J. O'Neill, “On Massey products”, Pacific J. Math., 76:1 (1978), 123–127
  6. D. Sullivan, “Infinitesimal computations in topology”, Inst. Hautes Etudes Sci. Publ. Math., 47 (1977), 269–331
  7. P. Deligne, Ph. Griffiths, J. Morgan, D. Sullivan, “Real homotopy theory of Kähler manifolds”, Invent. Math., 29:3 (1975), 245–274
  8. И. К. Бабенко, И. А. Тайманов, “Произведения Масси в симплектических многообразиях”, Матем. сб., 191:8 (2000), 3–44
  9. A. Tralle, J. Oprea, Symplectic manifolds with no Kähler structure, Lecture Notes in Math., 1661, Springer-Verlag, Berlin, 1997, viii+207 pp.
  10. Yu. Rudyak, A. Tralle, “On Thom spaces, Massey products, and nonformal symplectic manifolds”, Internat. Math. Res. Notices, 2000:10, 495–513
  11. И. В. Баскаков, “Тройные произведения Масси в когомологиях момент-угол комплексов”, УМН, 58:5(353) (2003), 199–200
  12. G. Denham, A. I. Suciu, “Moment-angle complexes, monomial ideals and Massey products”, Pure Appl. Math. Q., 3:1, Special issue: In honor of R. D. MacPherson. Part 3 (2007), 25–60
  13. V. M. Buchstaber, T. E. Panov, Toric topology, Math. Surveys Monogr., 204, Amer. Math. Soc., Providence, RI, 2015, xiv+518 pp.
  14. J. Herzog, T. Hibi, Monomial ideals, Grad. Texts in Math., 260, Springer-Verlag London, Ltd., London, 2011, xvi+305 pp.
  15. T. Panov, N. Ray, R. Vogt, “Colimits, Stanley–Reisner algebras, and loop spaces”, Categorical decomposition techniques in algebraic topology (Isle of Skye, 2001), Progr. Math., 215, Birkhäuser, Basel, 2004, 261–291
  16. T. E. Panov, N. Ray, “Categorical aspects of toric topology”, Toric topology, Contemp. Math., 460, Amer. Math. Soc., Providence, RI, 2008, 293–322
  17. I. Limonchenko, “Topology of moment-angle manifolds arising from flag nestohedra”, Chin. Ann. Math. Ser. B, 38:6 (2017), 1287–1302
  18. И. Ю. Лимонченко, “О высших произведениях Масси и рациональной формальности момент-угол-многообразий над мультивставками”, Тр. МИАН, 305, МАИК «Наука/Интерпериодика», М., 2019 (в печати)
  19. Е. Г. Журавлева, “Произведения Масси в когомологиях момент-угол многообразий, соответствующих многогранникам класса Погорелова”, Матем. заметки, 105:4 (2019), 526–536
  20. А. В. Погорелов, “О правильном разбиении пространства Лобачевского”, Матем. заметки, 1:1 (1967), 3–8
  21. Е. М. Андреев, “О выпуклых многогранниках в пространствах Лобачевского”, Матем. сб., 81(123):3 (1970), 445–478
  22. В. М. Бухштабер, Н. Ю. Ероховец, М. Масуда, Т. Е. Панов, С. Пак, “Когомологическая жeсткость многообразий, задаваемых трeхмерными многогранниками”, УМН, 72:2(434) (2017), 3–66
  23. И. Ю. Лимонченко, “Произведения Масси в когомологиях момент-угол-многообразий 2-усеченных кубов”, УМН, 71:2(428) (2016), 207–208
  24. Ж.-П. Серр, “Локальная алгебра и теория кратностей”, Курс лекций, записанный П. Габриэлем, Математика, 7:5 (1963), 3–94
  25. Е. С. Голод, “О гомологиях некоторых локальных колец”, Докл. АН СССР, 144:3 (1962), 479–482
  26. T. H. Gulliksen, G. Levin, Homology of local rings, Queen's Papers in Pure and Appl. Math., 20, Queen's Univ., Kingston, Ont., 1969, x+192 pp.
  27. J. Grbic, S. Theriault, “The homotopy type of the complement of a coordinate subspace arrangement”, Topology, 46:4 (2007), 357–396
  28. J. Grbic, S. Theriault, “The homotopy type of the polyhedral product for shifted complexes”, Adv. Math., 245 (2013), 690–715
  29. Е. Грбич, С. Терио, “Теория гомотопий в торической топологии”, УМН, 71:2(428) (2016), 3–80
  30. K. Iriye, D. Kishimoto, “Decompositions of polyhedral products for shifted complexes”, Adv. Math., 245 (2013), 716–736
  31. K. Iriye, D. Kishimoto, “Fat-wedge filtration and decomposition of polyhedral products”, Kyoto J. Math., 59:1 (2019), 1–51
  32. J. Grbic, T. Panov, S. Theriault, Jie Wu, “Homotopy types of moment-angle complexes for flag complexes”, Trans. Amer. Math. Soc., 368:9 (2016), 6663–6682
  33. A. Berglund, M. Jöllenbeck, “On the Golod property of Stanley–Reisner rings”, J. Algebra, 315:1 (2007), 249–273
  34. L. Katthän, “A non-Golod ring with a trivial product on its Koszul homology”, J. Algebra, 479 (2017), 244–262
  35. F. Bosio, L. Meersseman, “Real quadrics in $mathbf C^n$, complex manifolds and convex polytopes”, Acta Math., 197:1 (2006), 53–127
  36. S. Lopez de Medrano, “Topology of the intersection of quadrics in $mathbb{R}^n$”, Algebraic topology (Arcata, CA, 1986), Lecture Notes in Math., 1370, Springer, Berlin, 1989, 280–292
  37. S. Gitler, S. Lopez de Medrano, “Intersections of quadrics, moment-angle manifolds and connected sums”, Geom. Topol., 17:3 (2013), 1497–1534
  38. И. Ю. Лимонченко, “Кольца Стенли–Райснера обобщенных многогранников усечения и их момент-угол-многообразия”, Алгебраическая топология, выпуклые многогранники и смежные вопросы, К 70-летию со дня рождения члена-корреспондента РАН Виктора Матвеевича Бухштабера, Тр. МИАН, 286, МАИК «Наука/Интерпериодика», М., 2014, 207–218
  39. И. Ю. Лимонченко, “Семейства минимально неголодовских комплексов и полиэдральные произведения”, Дальневост. матем. журн., 15:2 (2015), 222–237
  40. P. Beben, J. Grbic, “LS-category of moment-angle manifolds, Massey products, and a generalization of the Golod property”, Trans. Amer. Math. Soc., 2016, 1–21 (Submitted)
  41. V. Buchstaber, I. Limonchenko, Embeddings of moment-angle manifolds and sequences of Massey products
  42. V. Buchstaber, I. Limonchenko, Direct families of polytopes with nontrivial Massey products
  43. В. М. Бухштабер, “Кольцо простых многогранников и дифференциальные уравнения”, Геометрия, топология и математическая физика. I, Сборник статей. К 70-летию со дня рождения академика Сергея Петровича Новикова, Тр. МИАН, 263, МАИК «Наука/Интерпериодика», М., 2008, 18–43
  44. В. М. Бухштабер, В. Д. Володин, “Точные верхние и нижние границы для нестоэдров”, Изв. РАН. Сер. матем., 75:6 (2011), 17–46
  45. A. Bahri, M. Bendersky, F. R. Cohen, S. Gitler, “Operations on polyhedral products and a new topological construction of infinite families of toric manifolds”, Homology Homotopy Appl., 17:2 (2015), 137–160
  46. W. Bruns, J. Gubeladze, “Combinatorial invariance of Stanley–Reisner rings”, Georgian Math. J., 3:4 (1996), 315–318
  47. В. М. Бухштабер, Т. Е. Панов, “Действия торов, комбинаторная топология и гомологическая алгебра”, УМН, 55:5(335) (2000), 3–106
  48. A. Bahri, M. Bendersky, F. R. Cohen, S. Gitler, “The polyhedral product functor: a method of decomposition for moment-angle complexes, arrangements and related spaces”, Adv. Math., 225:3 (2010), 1634–1668
  49. M. W. Davis, T. Januszkiewicz, “Convex polytopes, Coxeter orbifolds and torus actions”, Duke Math. J., 62:2 (1991), 417–451
  50. В. М. Бухштабер, Т. Е. Панов, Торические действия в топологии и комбинаторике, МЦНМО, М., 2004, 272 с.
  51. T. E. Panov, “Cohomology of face rings, and torus actions”, Surveys in contemporary mathematics, London Math. Soc. Lecture Note Ser., 347, Cambridge Univ. Press, Cambridge, 2008, 165–201
  52. V. M. Buchstaber, N. Ray, “Tangential structures on toric manifolds, and connected sums of polytopes”, Internat. Math. Res. Notices, 2001:4 (2001), 193–219
  53. Ф. А. Богомолов, “О действиях окружности на гладких нечетномерных сферах”, Матем. заметки, 5:4 (1969), 401–408
  54. И. В. Баскаков, В. М. Бухштабер, Т. Е. Панов, “Алгебры клеточных коцепей и действия торов”, УМН, 59:3(357) (2004), 159–160
  55. M. Hochster, “Cohen–Macaulay rings, combinatorics, and simplicial complexes”, Ring theory II (Univ. Oklahoma, Norman, OK, 1975), Lecture Notes in Pure and Appl. Math., 26, Dekker, New York, 1977, 171–223
  56. Т. Е. Панов, Я. А. Верeвкин, “Полиэдральные произведения и коммутанты прямоугольных групп Артина и Коксетера”, Матем. сб., 207:11 (2016), 105–126
  57. A. Postnikov, “Permutohedra, associahedra, and beyond”, Int. Math. Res. Not. IMRN, 2009:6 (2009), 1026–1106
  58. A. Postnikov, V. Reiner, L. Williams, “Faces of generalized permutohedra”, Doc. Math., 13 (2008), 207–273
  59. В. М. Бухштабер, Н. Ю. Ероховец, “Конструкции семейств трехмерных многогранников, характеристические фрагменты фуллеренов и многогранники Погорелова”, Изв. РАН. Сер. матем., 81:5 (2017), 15–91
  60. В. М. Бухштабер, Е. В. Корицкая, “Квазилинейное уравнение Бюргерса–Хопфа и многогранники Сташефа”, Функц. анализ и его прил., 41:3 (2007), 34–47
  61. V. M. Buchstaber, V. D. Volodin, “Combinatorial $2$-truncated cubes and applications”, Associahedra, Tamari lattices, and related structures, Tamari memorial Festschrift, Prog. Math. Phys., 299, Birkhäuser/Springer, Basel, 2012, 161–186
  62. E. M. Feichtner, B. Sturmfels, “Matroid polytopes, nested sets and Bergman fans”, Port. Math. (N.S.), 62:4 (2005), 437–468
  63. M. Carr, S. L. Devadoss, “Coxeter complexes and graph-associahedra”, Topology Appl., 153:12 (2006), 2155–2168
  64. R. Bott, C. Taubes, “On the self-linking of knots”, Topology and physics, J. Math. Phys., 35:10 (1994), 5247–5287
  65. J. D. Stasheff, “Homotopy associativity of $H$-spaces. I”, Trans. Amer. Math. Soc., 108:2 (1963), 275–292
  66. В. М. Бухштабер, А. Н. Холодов, “Структуры Боаса–Бака на последовательностях полиномов”, Функц. анализ и его прил., 23:4 (1989), 11–23
  67. В. М. Бухштабер, Н. Ю. Ероховец, “Многогранники, числа Фибоначчи, алгебры Хопфа и квазисимметрические функции”, УМН, 66:2(398) (2011), 67–162
  68. Дж. Мак-Клири, Путеводитель по спектральным последовательностям, МЦНМО, М., 2008, 664 с.
  69. В. М. Бухштабер, Когомологические операции в обобщенных теориях когомологий, Дисс. … канд. физ.-матем. наук, Мех.-матем. ф-т МГУ, М., 1969
  70. J. Milnor, “Construction of universal bundles. I”, Ann. of Math. (2), 63:2 (1956), 272–284
  71. A. Dold, R. Lashof, “Principal quasifibrations and fibre homotopy equivalence of bundles”, Illinois J. Math., 3:2 (1959), 285–305
  72. А. Дольд, “Полуточные гомотопические функторы”, Математика, 14:1 (1970), 3–93
  73. S. Eilenberg, J. C. Moore, “Homology and fibrations. I. Coalgebras, cotensor product and its derived functors”, Comment. Math. Helv., 40 (1966), 199–236
  74. Дж. Ф. Адамс, “О несуществовании отображений с инвариантом Хопфа, равным единице”, Математика, 5:4 (1961), 3–86
  75. O. Cornea, G. Lupton, J. Oprea, D. Tanre, Lusternik–Schnirelmann category, Math. Surveys Monogr., 103, Amer. Math. Soc., Providence, RI, 2003, xviii+330 pp.
  76. M. Ginsburg, “On the Lusternik–Schnirelmann category”, Ann. of Math. (2), 77:3 (1963), 538–551
  77. T. Ganea, “Lusternik–Schnirelmann category and strong category”, Illinois J. Math., 11:3 (1967), 417–427
  78. Х. Тода, Композиционные методы в теории гомотопических групп сфер, Наука, М., 1982, 222 с.
  79. J. M. Cohen, “The decomposition of stable homotopy”, Ann. of Math. (2), 87:2 (1968), 305–320
  80. J. P. May, “The cohomology of principal bundles, homogeneous spaces, and two-stage Postnikov systems”, Bull. Amer. Math. Soc., 74:2 (1968), 334–339
  81. В. М. Бухштабер, “Группы полиномиальных преобразований прямой, неформальные симплектические многообразия и алгебра Ландвебера–Новикова”, УМН, 54:4(328) (1999), 161–162
  82. В. М. Бухштабер, “Характер Чженя–Дольда в кобордизмах. I”, Матем. сб., 83(125):4(12) (1970), 575–595
  83. Л. В. Гончарова, “Когомологии алгебр Ли формальных векторных полей на прямой”, Функц. анализ и его прил., 7:2 (1973), 6–14
  84. Л. В. Гончарова, “Когомологии алгебр Ли формальных векторных полей на прямой”, Функц. анализ и его прил., 7:3 (1973), 33–44
  85. В. М. Бухштабер, А. В. Шокуров, “Алгебра Ландвебера–Новикова и формальные векторные поля на прямой”, Функц. анализ и его прил., 12:3 (1978), 1–11
  86. И. В. Артельных, “Произведения Масси и спектральная последовательность Бухштабера”, УМН, 55:3(333) (2000), 165–166
  87. Д. В. Миллионщиков, “Алгебра формальных векторных полей на прямой и гипотеза Бухштабера”, Функц. анализ и его прил., 43:4 (2009), 26–44
  88. А. С. Шварц, “Род расслоенного пространства”, Докл. АН СССР, 119:2 (1958), 219–222
  89. S. Halperin, J.-M. Lemaire, “Notions of category in differential algebra”, Algebraic topology — rational homotopy (Louvain-la-Neuve, 1986), Lecture Notes in Math., 1318, Springer, Berlin, 1988, 138–154
  90. B. Jessup, “New estimates for the collapse of the Milnor–Moore spectral sequence over a field”, Proc. Amer. Math. Soc., 114:4 (1992), 1115–1117
  91. K. Iriye, T. Yano, “A Golod complex with non-suspension moment-angle complex”, Topology Appl., 225 (2017), 145–163

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML

Copyright (c) 2019 Buchstaber V.M., Limonchenko I.Y.

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».