चेर्न वर्ग

गणित में, विशेष रूप से बीजगणितीय टोपोलॉजी, विभेदक ज्यामिति और टोपोलॉजी और बीजगणितीय ज्यामिति में, चेर्न कक्षाएं जटिल वेक्टर बंडल वेक्टर बंडलों से जुड़े विशिष्ट वर्ग हैं। तब से वे गणित और भौतिकी की कई शाखाओं में मौलिक अवधारणाएँ बन गए हैं, जैसे कि स्ट्रिंग सिद्धांत, चेर्न-साइमन्स सिद्धांत, गाँठ सिद्धांत, ग्रोमोव-विटन सिद्धांत|ग्रोमोव-विटन इनवेरिएंट्स।

चेर्न कक्षाएं शुरू की गईं.

मूल विचार और प्रेरणा
चेर्न वर्ग विशिष्ट वर्ग हैं। वे एक चिकने मैनिफोल्ड पर वेक्टर बंडलों से जुड़े टोपोलॉजिकल अपरिवर्तनीय  हैं। इस प्रश्न का उत्तर देना काफी कठिन हो सकता है कि क्या दो प्रत्यक्ष रूप से भिन्न वेक्टर बंडल एक जैसे हैं। चेर्न वर्ग एक सरल परीक्षण प्रदान करते हैं: यदि वेक्टर बंडलों की एक जोड़ी के चेर्न वर्ग सहमत नहीं हैं, तो वेक्टर बंडल अलग हैं। हालाँकि, इसका उलटा सच नहीं है।

टोपोलॉजी, विभेदक ज्यामिति और बीजगणितीय ज्यामिति में, यह गिनना अक्सर महत्वपूर्ण होता है कि एक वेक्टर बंडल में कितने रैखिक रूप से स्वतंत्र अनुभाग हैं। उदाहरण के लिए, चेर्न कक्षाएं इसके बारे में कुछ जानकारी प्रदान करती हैं, उदाहरण के लिए, रीमैन-रोच प्रमेय और अतियाह-सिंगर सूचकांक प्रमेय।

अभ्यास में चेर्न कक्षाओं की गणना करना भी संभव है। विभेदक ज्यामिति (और कुछ प्रकार की बीजगणितीय ज्यामिति) में, चेर्न वर्गों को वक्रता रूप के गुणांकों में बहुपद के रूप में व्यक्त किया जा सकता है।

निर्माण
विषय तक पहुंचने के विभिन्न तरीके हैं, जिनमें से प्रत्येक चेर्न वर्ग के थोड़े अलग स्वाद पर केंद्रित है।

चेर्न कक्षाओं के लिए मूल दृष्टिकोण बीजगणितीय टोपोलॉजी के माध्यम से था: चेर्न कक्षाएं होमोटोपी सिद्धांत के माध्यम से उत्पन्न होती हैं जो एक वर्गीकृत स्थान (इस मामले में एक अनंत ग्रासमैनियन) के लिए वेक्टर बंडल से जुड़ी मैपिंग प्रदान करती है। मैनिफोल्ड एम पर किसी भी जटिल वेक्टर बंडल वी के लिए, एम से वर्गीकरण स्थान तक एक नक्शा एफ मौजूद है जैसे कि बंडल वी, वर्गीकरण स्थान पर एक सार्वभौमिक बंडल के पुलबैक और एफ के बराबर है, और चेर्न कक्षाएं इसलिए V को सार्वभौमिक बंडल के चेर्न वर्गों के पुलबैक के रूप में परिभाषित किया जा सकता है। बदले में, इन सार्वभौमिक चेर्न वर्गों को शूबर्ट चक्रों के संदर्भ में स्पष्ट रूप से लिखा जा सकता है।

यह दिखाया जा सकता है कि एम से वर्गीकृत स्थान तक किन्हीं दो मानचित्रों एफ, जी के लिए जिनके पुलबैक समान बंडल वी हैं, मानचित्र समस्थानिक होने चाहिए। इसलिए, किसी भी सार्वभौमिक चेर्न वर्ग के एफ या जी द्वारा एम के कोहोमोलॉजी वर्ग में पुलबैक एक ही वर्ग होना चाहिए। इससे पता चलता है कि वी की चेर्न कक्षाएं अच्छी तरह से परिभाषित हैं।

इस आलेख में मुख्य रूप से वर्णित वक्रता दृष्टिकोण के माध्यम से, चेर्न के दृष्टिकोण ने विभेदक ज्यामिति का उपयोग किया। उन्होंने दिखाया कि पिछली परिभाषा वास्तव में उनके समकक्ष थी। परिणामी सिद्धांत को चेर्न-वील सिद्धांत के रूप में जाना जाता है।

अलेक्जेंडर ग्रोथेंडिक का एक दृष्टिकोण यह भी दर्शाता है कि स्वयंसिद्ध रूप से किसी को केवल लाइन बंडल केस को परिभाषित करने की आवश्यकता है।

बीजगणितीय ज्यामिति में चेर्न वर्ग स्वाभाविक रूप से उत्पन्न होते हैं। बीजगणितीय ज्यामिति में सामान्यीकृत चेर्न वर्गों को किसी भी गैर-एकवचन विविधता पर वेक्टर बंडलों (या अधिक सटीक रूप से, स्थानीय रूप से मुक्त शीव्स) के लिए परिभाषित किया जा सकता है। बीजगणित-ज्यामितीय चेर्न वर्गों को अंतर्निहित क्षेत्र में किसी विशेष गुण की आवश्यकता नहीं होती है। विशेष रूप से, वेक्टर बंडलों का जटिल होना जरूरी नहीं है।

विशेष प्रतिमान के बावजूद, चेर्न वर्ग का सहज अर्थ एक वेक्टर बंडल के अनुभाग (श्रेणी सिद्धांत) के 'आवश्यक शून्य' से संबंधित है: उदाहरण के लिए प्रमेय कहता है कि कोई बालों वाली गेंद को सपाट नहीं कर सकता (बालों वाली गेंद प्रमेय)। यद्यपि यह वास्तव में एक वास्तविक वेक्टर बंडल (गेंद पर बाल वास्तव में वास्तविक रेखा की प्रतियां हैं) के बारे में एक प्रश्न बोल रहा है, ऐसे सामान्यीकरण हैं जिनमें बाल जटिल हैं (नीचे जटिल बालों वाली गेंद प्रमेय का उदाहरण देखें), या कई अन्य क्षेत्रों पर 1-आयामी प्रक्षेप्य स्थानों के लिए।

अधिक चर्चा के लिए चेर्न-साइमन्स सिद्धांत देखें।

लाइन बंडलों का चेर्न वर्ग
(मान लीजिए कि

एक महत्वपूर्ण विशेष मामला तब होता है जब V एक लाइन बंडल होता है। फिर एकमात्र गैर-तुच्छ चेर्न वर्ग पहला चेर्न वर्ग है, जो एक्स के दूसरे कोहोलॉजी समूह का एक तत्व है। चूंकि यह शीर्ष चेर्न वर्ग है, यह बंडल के यूलर वर्ग के बराबर है।

पहला चेर्न वर्ग अपरिवर्तनीयों का एक पूरा सेट बन जाता है जिसके साथ टोपोलॉजिकल रूप से बोलते हुए, जटिल लाइन बंडलों को वर्गीकृत किया जाता है। अर्थात्, X और तत्वों के ऊपर लाइन बंडलों के समरूपता वर्गों के बीच एक आक्षेप है $$H^2(X;\Z)$$, जो अपने पहले चेर्न क्लास को एक लाइन बंडल से जोड़ता है। इसके अलावा, यह आक्षेप एक समूह समरूपता है (इस प्रकार एक समरूपता): $$c_1(L \otimes L') = c_1(L) + c_1(L');$$ जटिल लाइन बंडलों का टेंसर उत्पाद दूसरे कोहोमोलॉजी समूह में जोड़ से मेल खाता है। बीजगणितीय ज्यामिति में, प्रथम चेर्न वर्ग द्वारा जटिल रेखा बंडलों (आइसोमोर्फिज्म वर्गों) का यह वर्गीकरण विभाजक (बीजगणितीय ज्यामिति) के रैखिक तुल्यता वर्गों द्वारा होलोमोर्फिक लाइन बंडलों के (आइसोमोर्फिज्म वर्गों) वर्गीकरण का एक अपरिष्कृत अनुमान है।

एक से अधिक आयाम वाले जटिल वेक्टर बंडलों के लिए, चेर्न वर्ग पूर्ण अपरिवर्तनीय नहीं हैं।

चेर्न-वेइल सिद्धांत के माध्यम से
एक चिकनी मैनिफोल्ड एम पर वेक्टर बंडल एन के एक जटिल हर्मिटियन मीट्रिक वेक्टर बंडल वी को देखते हुए, प्रत्येक चेर्न वर्ग के प्रतिनिधि (जिसे 'चेर्न फॉर्म' भी कहा जाता है) $$c_k(V)$$ V को वक्रता रूप के विशिष्ट बहुपद के गुणांक के रूप में दिया गया है $$\Omega$$ वी का.

$$\det \left(\frac {it\Omega}{2\pi} +I\right) = \sum_k c_k(V) t^k$$ निर्धारक रिंग के ऊपर है $$n \times n$$ आव्यूह जिनकी प्रविष्टियाँ टी में बहुपद हैं और एम पर सम जटिल अंतर रूपों के क्रमविनिमेय बीजगणित में गुणांक हैं। वक्रता रूप $$\Omega$$ V को इस प्रकार परिभाषित किया गया है $$\Omega = d\omega+\frac{1}{2}[\omega,\omega]$$ ω के साथ कनेक्शन प्रपत्र  और डी बाहरी व्युत्पन्न, या उसी अभिव्यक्ति के माध्यम से जिसमें ω वी के गेज समूह के लिए एक गेज क्षेत्र है। स्केलर टी का उपयोग केवल फ़ंक्शन से योग उत्पन्न करने के लिए एक अनिश्चित (चर) के रूप में किया जाता है निर्धारक, और I n × n पहचान मैट्रिक्स को दर्शाता है।

यह कहने के लिए कि दी गई अभिव्यक्ति चेर्न वर्ग का प्रतिनिधि है, यह दर्शाता है कि यहां 'वर्ग' का अर्थ सटीक अंतर रूप को जोड़ने तक है। अर्थात्, चेर्न कक्षाएं डी राम कोहोमोलोजी वर्ग अर्थ में कोहोमोलॉजी कक्षाएं हैं। यह दिखाया जा सकता है कि चेर्न रूपों की कोहोमोलॉजी कक्षाएं वी में कनेक्शन की पसंद पर निर्भर नहीं करती हैं।

यदि मैट्रिक्स पहचान से अनुसरण करता है $$\mathrm{tr}(\ln(X))=\ln(\det(X))$$ वह $$ \det(X) =\exp(\mathrm{tr}(\ln(X)))$$. अब टेलर श्रृंखला को लागू कर रहे हैं $$\ln(X+I)$$, हमें चेर्न रूपों के लिए निम्नलिखित अभिव्यक्ति मिलती है:

$$\sum_k c_k(V) t^k = \left[ I       + i \frac{\mathrm{tr}(\Omega)}{2\pi} t        +   \frac{\mathrm{tr}(\Omega^2)-\mathrm{tr}(\Omega)^2}{8\pi^2} t^2 + i \frac{-2\mathrm{tr}(\Omega^3)+3\mathrm{tr}(\Omega^2)\mathrm{tr}(\Omega)-\mathrm{tr}(\Omega)^3}{48\pi^3} t^3 + \cdots \right].$$

यूलर वर्ग के माध्यम से
कोई चेर्न वर्ग को यूलर वर्ग के संदर्भ में परिभाषित कर सकता है। मिल्नोर और स्टैशेफ की पुस्तक में यह दृष्टिकोण है, और एक वेक्टर बंडल के अभिविन्यास की भूमिका पर जोर देता है।

मूल अवलोकन यह है कि एक जटिल वेक्टर बंडल एक विहित अभिविन्यास के साथ आता है, अंततः क्योंकि $$\operatorname{GL}_n(\Complex)$$ जुड़ा है। इसलिए, कोई बस बंडल के शीर्ष चेर्न वर्ग को उसके यूलर वर्ग (अंतर्निहित वास्तविक वेक्टर बंडल का यूलर वर्ग) के रूप में परिभाषित करता है और निचले चेर्न वर्गों को आगमनात्मक तरीके से संभालता है।

सटीक निर्माण इस प्रकार है. एक-कम रैंक का बंडल प्राप्त करने के लिए आधार परिवर्तन करने का विचार है। होने देना $$\pi\colon E \to B$$ एक पैराकॉम्पैक्ट स्पेस बी पर एक जटिल वेक्टर बंडल बनें। बी को शून्य खंड के रूप में ई में एम्बेडेड होने के बारे में सोचें, आइए $$B' = E \setminus B$$ और नए वेक्टर बंडल को परिभाषित करें: $$E' \to B'$$ ऐसा है कि प्रत्येक फाइबर एफ में एक गैर-शून्य वेक्टर वी द्वारा फैली रेखा द्वारा ई के फाइबर एफ का भागफल है (बी' का एक बिंदु ई के फाइबर एफ और एफ पर एक गैर-शून्य वेक्टर द्वारा निर्दिष्ट किया गया है।) तब $$E'$$ फाइबर बंडल के लिए गाइसिन अनुक्रम से ई की तुलना में रैंक एक कम है $$\pi|_{B'}\colon B' \to B$$: $$\cdots \to \operatorname{H}^k(B; \Z) \overset{\pi|_{B'}^*} \to \operatorname{H}^k(B'; \Z) \to \cdots,$$ हमने देखा कि $$\pi|_{B'}^*$$ के लिए एक समरूपता है $$k < 2n-1$$. होने देना $$c_k(E) = \begin{cases} {\pi|_{B'}^*}^{-1} c_k(E') & k < n\\ e(E_{\R}) & k = n \\ 0 & k > n \end{cases}$$ इसके बाद इस परिभाषा के लिए चेर्न वर्गों के सिद्धांतों को संतुष्ट करने के लिए कुछ काम करना पड़ता है।

यह भी देखें: थॉम स्पेस#द थॉम आइसोमोर्फिज्म।

रीमैन क्षेत्र का जटिल स्पर्शरेखा बंडल
होने देना $$\mathbb{CP}^1$$ रीमैन क्षेत्र बनें: 1-आयामी जटिल प्रक्षेप्य स्थान। मान लीजिए कि रीमैन क्षेत्र के लिए z एक होलोमोर्फिक फ़ंक्शन कई गुना है। होने देना $$V=T\mathbb{CP}^1$$ जटिल स्पर्शरेखा वाले सदिशों का बंडल बनें $$a \partial/\partial z$$ प्रत्येक बिंदु पर, जहां a एक सम्मिश्र संख्या है। हम हेयरी बॉल प्रमेय के जटिल संस्करण को सिद्ध करते हैं: V में कोई खंड नहीं है जो हर जगह गैर-शून्य है।

इसके लिए, हमें निम्नलिखित तथ्य की आवश्यकता है: एक तुच्छ बंडल का पहला चेर्न वर्ग शून्य है, अर्थात, $$c_1(\mathbb{CP}^1\times \Complex)=0.$$ यह इस तथ्य से प्रमाणित होता है कि एक तुच्छ बंडल हमेशा एक सपाट कनेक्शन को स्वीकार करता है। तो वो हम दिखाएंगे $$c_1(V) \not= 0.$$ काहलर मीट्रिक पर विचार करें $$h = \frac{dz d\bar{z}}{(1+|z|^2)^2}.$$ कोई आसानी से दिखाता है कि वक्रता 2-रूप द्वारा दी गई है $$\Omega=\frac{2dz\wedge d\bar{z}}{(1+|z|^2)^2}.$$ इसके अलावा, प्रथम चेर्न वर्ग की परिभाषा के अनुसार $$c_1= \left[\frac{i}{2\pi} \operatorname{tr} \Omega\right] .$$ हमें यह दिखाना होगा कि यह सह-समरूपता वर्ग गैर-शून्य है। यह रीमैन क्षेत्र पर इसके अभिन्न अंग की गणना करने के लिए पर्याप्त है: $$\int c_1 =\frac{i}{\pi}\int \frac{dz\wedge d\bar{z}}{(1+|z|^2)^2}=2$$ ध्रुवीय निर्देशांक पर स्विच करने के बाद। स्टोक्स के प्रमेय के अनुसार, एक सटीक रूप 0 पर एकीकृत होगा, इसलिए कोहोमोलॉजी वर्ग गैर-शून्य है।

इससे यह सिद्ध होता है $$T\mathbb{CP}^1$$ कोई मामूली वेक्टर बंडल नहीं है.

जटिल प्रक्षेप्य स्थान
ढेरों/बंडलों का एक सटीक क्रम है: $$0 \to \mathcal{O}_{\mathbb{CP}^n} \to \mathcal{O}_{\mathbb{CP}^n}(1)^{\oplus (n+1)} \to T\mathbb{CP}^n \to 0$$ कहाँ $$\mathcal{O}_{\mathbb{CP}^n} $$ संरचना शीफ़ है (यानी, तुच्छ रेखा बंडल), $$\mathcal{O}_{\mathbb{CP}^n}(1)$$ सेरे का ट्विस्टिंग शीफ (यानी, हाइपरप्लेन बंडल) है और अंतिम गैर-शून्य पद स्पर्शरेखा शीफ/बंडल है।

उपरोक्त अनुक्रम प्राप्त करने के दो तरीके हैं:

1. Let $z_0, \ldots, z_n$ be the coordinates of $\Complex^{n+1},$ let $\pi\colon \Complex^{n+1} \setminus \{0\} \to \Complex\mathbb{P}^n$ be the canonical projection, and let $U = \mathbb{CP}^n \setminus \{ z_0 = 0\}$. Then we have: $\pi^* d(z_i / z_0) = {z_0 dz_i - z_i d z_0 \over z_0^2}, \, i \ge 1.$ In other words, the cotangent sheaf $\Omega_{\Complex\mathbb{P}^n}

2. _U$, which is a free $\mathcal{O}_U$-module with basis $d(z_i / z_0)$, fits into the exact sequence $ 0 \to \Omega_{\Complex\mathbb{P}^n}

3. _U \overset{dz_i \mapsto e_i}\to \oplus_1^{n+1} \mathcal{O}(-1)

4. _U \overset{e_i \mapsto z_i}\to \mathcal{O}_U \to 0, \, i \ge 0,$ where $e_i$ are the basis of the middle term. The same sequence is clearly then exact on the whole projective space and the dual of it is the aforementioned sequence.

5. Let L be a line in $\Complex^{n+1}$ that passes through the origin. It is an elementary geometry to see that the complex tangent space to $\Complex\mathbb{P}^n$ at the point L is naturally the set of linear maps from L to its complement. Thus, the tangent bundle $T\Complex\mathbb{P}^n$ can be identified with the hom bundle $\operatorname{Hom}(\mathcal{O}(-1), \eta)$ where η is the vector bundle such that $\mathcal{O}(-1) \oplus \eta = \mathcal{O}^{\oplus (n+1)}$. It follows: $T\Complex \mathbb{P}^n \oplus \mathcal{O} = \operatorname{Hom}(\mathcal{O}(-1), \eta) \oplus \operatorname{Hom}(\mathcal{O}(-1), \mathcal{O}(-1)) = \mathcal{O}(1)^{\oplus(n+1)}.$

कुल चेर्न वर्ग की योगात्मकता द्वारा $$c = 1 + c_1 + c_2 + \cdots$$ (अर्थात, व्हिटनी योग सूत्र), $$c(\Complex\mathbb{P}^n) \overset{\mathrm{def}}= c(T\mathbb{CP}^n) = c(\mathcal{O}_{\Complex\mathbb{P}^n}(1))^{n+1} = (1+a)^{n+1},$$ जहां a कोहोमोलॉजी समूह का विहित जनरेटर है $$H^2(\Complex\mathbb{P}^n, \Z )$$; यानी, टॉटोलॉजिकल लाइन बंडल के पहले चेर्न वर्ग का नकारात्मक $$\mathcal{O}_{\Complex\mathbb{P}^n}(-1)$$ (टिप्पणी: $$c_1(E^*) = -c_1(E)$$ कब $$E^*$$ E का द्वैत है।)

विशेष रूप से, किसी के लिए $$k\ge 0$$, $$c_k(\Complex\mathbb{P}^n) = \binom{n+1}{k} a^k.$$

चेर्न बहुपद
चेर्न बहुपद चेर्न वर्गों और संबंधित धारणाओं को व्यवस्थित रूप से संभालने का एक सुविधाजनक तरीका है। परिभाषा के अनुसार, एक जटिल वेक्टर बंडल ई के लिए, 'चेर्न बहुपद' सीt E का मान निम्न द्वारा दिया गया है: $$c_t(E) =1 + c_1(E) t + \cdots + c_n(E) t^n.$$ यह कोई नया अपरिवर्तनीय नहीं है: औपचारिक चर t केवल c की डिग्री का ट्रैक रखता हैk(और)। विशेष रूप से, $$c_t(E)$$ पूरी तरह से ई के कुल चेर्न वर्ग द्वारा निर्धारित होता है: $$c(E) =1 + c_1(E) + \cdots + c_n(E)$$ और इसके विपरीत।

व्हिटनी योग सूत्र, चेर्न वर्गों के सिद्धांतों में से एक (नीचे देखें), कहता है कि सीt इस अर्थ में योगात्मक है: $$c_t(E \oplus E') = c_t(E) c_t(E').$$ अब अगर $$E = L_1 \oplus \cdots \oplus L_n$$ (जटिल) लाइन बंडलों का प्रत्यक्ष योग है, तो यह योग सूत्र से निम्नानुसार है: $$c_t(E) = (1+a_1(E) t) \cdots (1+a_n(E) t)$$ कहाँ $$a_i(E) = c_1(L_i)$$ पहली चेर्न कक्षाएं हैं। जड़ें $$a_i(E)$$, जिसे ई की चेर्न जड़ें कहा जाता है, बहुपद के गुणांक निर्धारित करते हैं: यानी, $$c_k(E) = \sigma_k(a_1(E), \ldots, a_n(E))$$ जहां पीk प्राथमिक सममित बहुपद हैं। दूसरे शब्दों में, ए के बारे में सोचनाi औपचारिक चर के रूप में, सीk पी हैंk. सममित बहुपद पर एक बुनियादी तथ्य यह है कि कोई भी सममित बहुपद, मान लीजिए, टीiटी में प्राथमिक सममित बहुपदों में एक बहुपद हैi'एस। या तो विभाजन सिद्धांत द्वारा या रिंग सिद्धांत द्वारा, कोई चेर्न बहुपद $$c_t(E)$$ कोहोमोलॉजी रिंग को बड़ा करने के बाद रैखिक कारकों में गुणनखंडित किया जाता है; E को पिछली चर्चा में लाइन बंडलों का सीधा योग होना आवश्यक नहीं है। निष्कर्ष यह है

उदाहरण: हमारे पास बहुपद s हैंk $$t_1^k + \cdots + t_n^k = s_k(\sigma_1(t_1, \ldots, t_n), \ldots, \sigma_k(t_1, \ldots, t_n))$$ साथ $$s_1 = \sigma_1, s_2 = \sigma_1^2 - 2 \sigma_2$$ और इसी तरह (cf. न्यूटन की पहचान#प्राथमिक सममित बहुपदों के संदर्भ में शक्ति योग व्यक्त करना|न्यूटन की पहचान)। योग $$\operatorname{ch}(E) = e^{a_1(E)} + \cdots + e^{a_n(E)} = \sum s_k(c_1(E), \ldots, c_n(E)) / k!$$ को E का चेर्न वर्ण कहा जाता है, जिसके पहले कुछ पद हैं: (हम E को लिखने से हटा देते हैं।) $$\operatorname{ch}(E) = \operatorname{rk} + c_1 + \frac{1}{2}(c_1^2 - 2c_2) + \frac{1}{6} (c_1^3 - 3c_1c_2 + 3c_3) + \cdots.$$ उदाहरण: ई का टोड वर्ग इस प्रकार दिया गया है: $$\operatorname{td}(E) = \prod_1^n {a_i \over 1 - e^{-a_i}} = 1 + {1 \over 2} c_1 + {1 \over 12} (c_1^2 + c_2) + \cdots.$$ टिप्पणी: यह अवलोकन कि चेर्न वर्ग अनिवार्य रूप से एक प्राथमिक सममित बहुपद है, चेर्न वर्गों को परिभाषित करने के लिए उपयोग किया जा सकता है। चलो जीn एन-आयामी जटिल वेक्टर स्थानों के अनंत ग्रासमैनियन बनें। यह इस अर्थ में एक वर्गीकृत स्थान है कि, एक्स के ऊपर रैंक एन के एक जटिल वेक्टर बंडल ई को देखते हुए, एक सतत मानचित्र है $$f_E: X \to G_n$$ समरूपता तक अद्वितीय। बोरेल का प्रमेय जी की कोहोमोलॉजी रिंग कहता हैn बिल्कुल सममित बहुपदों का वलय है, जो प्राथमिक सममित बहुपदों में बहुपद हैं σk; तो, एफ का पुलबैकE पढ़ता है: $$f_E^*: \Z [\sigma_1, \ldots, \sigma_n] \to H^*(X, \Z ).$$ फिर एक कहता है: $$c_k(E) = f_E^*(\sigma_k).$$ टिप्पणी: कोई भी चारित्रिक वर्ग चेर्न वर्गों में एक बहुपद है, जिसका कारण इस प्रकार है। होने देना $$\operatorname{Vect}_n^{\Complex}$$ कॉन्ट्रावेरिएंट फ़ैक्टर बनें, जो सीडब्ल्यू कॉम्प्लेक्स एक्स के लिए, एक्स के ऊपर रैंक एन के जटिल वेक्टर बंडलों के आइसोमोर्फिज्म वर्गों का सेट निर्दिष्ट करता है और, एक मानचित्र पर, इसका पुलबैक प्रदान करता है। परिभाषा के अनुसार, एक विशिष्ट वर्ग एक प्राकृतिक परिवर्तन है $$\operatorname{Vect}_n^{\Complex } = [-, G_n]$$ कोहोमोलॉजी फ़ैक्टर के लिए $$H^*(-, \Z ).$$ सहसंयोजी वलय की वलय संरचना के कारण विशिष्ट वर्ग एक वलय बनाते हैं। योनेडा की लेम्मा कहती है कि विशिष्ट वर्गों का यह वलय वास्तव में जी का कोहोमोलॉजी वलय हैn: $$\operatorname{Nat}([-, G_n], H^*(-, \Z )) = H^*(G_n, \Z ) = \Z [\sigma_1, \ldots, \sigma_n].$$

गणना सूत्र
मान लीजिए E रैंक r का एक वेक्टर बंडल है और $$c_t(E) = \sum_{i = 0}^r c_i(E)t^i$$ इसका #चेर्न बहुपद। c_t(\operatorname{Sym}^p E) &= \prod_{i_1 \le \cdots \le i_p} (1 + (\alpha_{i_1} + \cdots + \alpha_{i_p})t), \\ c_t(\wedge^p E) &= \prod_{i_1 < \cdots < i_p} (1 + (\alpha_{i_1} + \cdots + \alpha_{i_p})t). \end{align}$$ विशेष रूप से, $$c_1(\wedge^r E) = c_1(E).$$
 * दोहरे बंडल के लिए $$E^*$$ का $$E$$, $$c_i(E^*) = (-1)^i c_i(E)$$.
 * यदि L एक लाइन बंडल है, तो $$c_t(E \otimes L) = \sum_{i=0}^r c_i(E) c_t(L)^{r-i} t^i$$ इसलिए $$c_i(E \otimes L), i = 1, 2, \dots, r$$ हैं $$c_1(E) + r c_1(L), \dots, \sum_{j=0}^i \binom{r-i+j}{j} c_{i-j}(E) c_1(L)^j, \dots, \sum_{j=0}^r c_{r-j}(E) c_1(L)^j.$$
 * चेर्न जड़ों के लिए $$\alpha_1, \dots, \alpha_r$$ का $$E$$, $$\begin{align}
 * उदाहरण के लिए, के लिए $$c_i = c_i(E)$$,
 * कब $$r = 2$$, $$c(\operatorname{Sym}^2 E) = 1 + 3c_1 + 2 c_1^2 + 4 c_2 + 4 c_1 c_2,$$ *:कब $$r = 3$$, $$c(\operatorname{Sym}^2 E) = 1 + 4c_1 + 5 c_1^2 + 5 c_2 + 2 c_1^3 + 11 c_1 c_2 + 7 c_3.$$
 * (सीएफ. सेग्रे क्लास#उदाहरण 2.)

सूत्रों का अनुप्रयोग
हम लाइन बंडलों के शेष चेरन वर्गों की गणना करने के लिए इन अमूर्त गुणों का उपयोग कर सकते हैं $$\mathbb{CP}^1$$. याद करें कि $$\mathcal{O}(-1)^* \cong \mathcal{O}(1)$$ दिखा $$c_1(\mathcal{O}(1)) = 1 \in H^2(\mathbb{CP}^1;\mathbb{Z})$$. फिर टेंसर शक्तियों का उपयोग करके, हम उन्हें चेर्न वर्गों से जोड़ सकते हैं $$c_1(\mathcal{O}(n)) = n$$ किसी भी पूर्णांक के लिए.

गुण
टोपोलॉजिकल स्पेस X पर एक जटिल वेक्टर बंडल E को देखते हुए, E की चेर्न कक्षाएंk(ई), का एक तत्व है $$H^{2k}(X;\Z),$$ पूर्णांक गुणांकों के साथ X की सहसंरूपता। कोई 'कुल चेर्न क्लास' को भी परिभाषित कर सकता है $$c(E) = c_0(E) + c_1(E) + c_2(E) + \cdots .$$ चूँकि मान वास्तविक गुणांकों के साथ सह-समरूपता के बजाय अभिन्न सह-समरूपता समूहों में हैं, ये चेर्न वर्ग रीमैनियन उदाहरण की तुलना में थोड़ा अधिक परिष्कृत हैं।

शास्त्रीय स्वयंसिद्ध परिभाषा
चेर्न वर्ग निम्नलिखित चार सिद्धांतों को संतुष्ट करते हैं:
 * 1) $$c_0(E) = 1$$ सभी ई के लिए
 * 2) स्वाभाविकता: यदि $$f : Y \to X$$ सतत कार्य (टोपोलॉजी) है और f*E, E का पुलबैक बंडल है $$c_k(f^* E) = f^* c_k(E)$$.
 * 3) हस्लर व्हिटनी योग सूत्र: यदि $$F \to X$$ एक और जटिल वेक्टर बंडल है, फिर वेक्टर बंडलों के प्रत्यक्ष योग का चेर्न वर्ग $$E \oplus F$$ द्वारा दिए गए हैं $$c(E \oplus F) = c(E) \smile c(F);$$ वह है, $$c_k(E \oplus F) = \sum_{i = 0}^k c_i(E) \smile c_{k - i}(F).$$
 * 4) सामान्यीकरण: टॉटोलॉजिकल लाइन बंडल का कुल चेर्न वर्ग $$\mathbb{CP}^k$$ 1−H है, जहां H पोंकारे द्वैत है|हाइपरप्लेन के लिए पोंकारे दोहरा है $$\mathbb{CP}^{k - 1} \subseteq \mathbb{CP}^k$$.

ग्रोथेंडिक स्वयंसिद्ध दृष्टिकोण
वैकल्पिक रूप से, इन्हें सिद्धांतों के थोड़े छोटे सेट से प्रतिस्थापित किया गया:


 * स्वाभाविकता: (ऊपर के समान)
 * एडिटिविटी: यदि $$ 0\to E'\to E\to E\to 0$$ तो, वेक्टर बंडलों का एक सटीक क्रम है $$c(E)=c(E')\smile c(E)$$.
 * सामान्यीकरण: यदि ई एक लाइन बंडल है, तो $$c(E)=1+e(E_{\R})$$ कहाँ $$e(E_{\R})$$ अंतर्निहित वास्तविक वेक्टर बंडल का यूलर वर्ग है।

वह लेरे-हिर्श प्रमेय का उपयोग करके दिखाते हैं कि एक मनमाना परिमित रैंक जटिल वेक्टर बंडल के कुल चेर्न वर्ग को टॉटोलॉजिकल रूप से परिभाषित लाइन बंडल के पहले चेर्न वर्ग के संदर्भ में परिभाषित किया जा सकता है।

अर्थात्, प्रोजेक्टिवाइज़ेशन का परिचय देना $$\mathbb{P}(E)$$ रैंक एन जटिल वेक्टर बंडल ई → बी पर फाइबर बंडल के रूप में बी जिसका फाइबर किसी भी बिंदु पर है $$b\in B$$ फाइबर ई का प्रक्षेप्य स्थान हैb. इस बंडल का कुल स्थान $$\mathbb{P}(E)$$ इसके टॉटोलॉजिकल कॉम्प्लेक्स लाइन बंडल से सुसज्जित है, जिसे हम निरूपित करते हैं $$\tau$$, और पहला चेर्न वर्ग $$c_1(\tau)=: -a$$ प्रत्येक फाइबर पर प्रतिबंध लगाता है $$\mathbb{P}(E_b)$$ हाइपरप्लेन के (पोंकारे-डुअल) वर्ग को घटाकर, जो जटिल प्रक्षेप्य स्थानों के सह-समरूपता को ध्यान में रखते हुए, फाइबर के सह-समरूपता को फैलाता है।

कक्षाएं $$1, a, a^2, \ldots, a^{n-1}\in H^*(\mathbb{P}(E))$$ इसलिए, फाइबर के सह-समरूपता के आधार तक सीमित परिवेशीय सह-समरूपता वर्गों का एक परिवार बनाते हैं। लेरे-हिर्श प्रमेय तब बताता है कि किसी भी वर्ग में $$H^*(\mathbb{P}(E))$$ 1, ए, ए के रैखिक संयोजन के रूप में विशिष्ट रूप से लिखा जा सकता है2, ..., एn−1गुणांक के रूप में आधार पर वर्गों के साथ।

विशेष रूप से, कोई ई के चेर्न वर्गों को ग्रोथेंडिक के अर्थ में परिभाषित कर सकता है, जिसे दर्शाया गया है $$c_1(E), \ldots c_n(E)$$ इस प्रकार कक्षा का विस्तार करके $$-a^n$$, संबंध के साथ: $$ - a^n = c_1(E)\cdot a^{n-1}+ \cdots + c_{n-1}(E) \cdot a + c_n(E) .$$ फिर कोई यह जाँच सकता है कि यह वैकल्पिक परिभाषा किसी भी अन्य परिभाषा से मेल खाती है जिसे कोई पसंद कर सकता है, या पिछले स्वयंसिद्ध लक्षण वर्णन का उपयोग कर सकता है।

शीर्ष चेर्न वर्ग
वास्तव में, ये गुण विशिष्ट रूप से चेर्न वर्गों की विशेषता बताते हैं। अन्य बातों के अलावा, उनका तात्पर्य यह है:


 * यदि n, V की सम्मिश्र रैंक है, तो $$c_k(V) = 0$$ सभी k > n के लिए। इस प्रकार कुल चेर्न वर्ग समाप्त हो जाता है।
 * वी (अर्थ) का शीर्ष चेर्न वर्ग $$c_n(V)$$, जहां n V का रैंक है) हमेशा अंतर्निहित वास्तविक वेक्टर बंडल के यूलर वर्ग के बराबर होता है।

स्वयंसिद्ध वर्णन
चेर्न कक्षाओं का एक और निर्माण है जो कोहोमोलॉजी रिंग, चाउ रिंग के बीजगणितीय एनालॉग में मान लेता है। यह दिखाया जा सकता है कि चेर्न कक्षाओं का एक अनूठा सिद्धांत है जैसे कि यदि आपको बीजगणितीय वेक्टर बंडल दिया जाता है $$E \to X$$ अर्ध-प्रक्षेपी विविधता पर वर्गों का एक क्रम होता है $$c_i(E) \in A^i(X)$$ ऐसा है कि = [D]$$
 * 1) $$c_0(E) = 1$$
 * 2) एक उलटे पूले के लिए $$\mathcal{O}_X(D)$$ (ताकि $$D$$ एक कार्टियर विभाजक है), $$c_1(\mathcal{O}_X(D))
 * 1) वेक्टर बंडलों का सटीक क्रम दिया गया है $$ 0 \to E' \to E \to E \to 0 $$ व्हिटनी योग सूत्र मानता है: $$c(E) = c(E')c(E)$$
 * 2) $$c_i(E) = 0$$ के लिए $$i > \text{rank}(E)$$
 * 3) वो नक्शा $$E \mapsto c(E)$$ एक वलय आकारिकी तक विस्तारित है $$c:K_0(X) \to A^\bullet(X)$$

डिग्री डी हाइपरसर्फेस
अगर $$X \subset \mathbb{P}^3$$ एक डिग्री है $$d$$ चिकनी हाइपरसतह, हमारे पास संक्षिप्त सटीक अनुक्रम है $$0 \to \mathcal{T}_X \to \mathcal{T}_{\mathbb{P}^3}|_X \to \mathcal{O}_X(d) \to 0$$ रिश्ता दे रहा हूँ $$c(\mathcal{T}_X) = \frac{c(\mathcal{T}_{\mathbb{P}^3|_X})}{c(\mathcal{O}_X(d))}$$ फिर हम इसकी गणना इस प्रकार कर सकते हैं $$\begin{align} c(\mathcal{T}_X) &= \frac{(1+[H])^4}{(1 + d[H])} \\ &= (1 + 4[H] + 6[H]^2)(1-d[H]+d^2[H]^2) \\ &= 1 + (4-d)[H] + (6-4d+d^2)[H]^2 \end{align}$$ कुल चर्न वर्ग देना। विशेष रूप से, हम पा सकते हैं $$X$$ एक स्पिन 4-मैनिफोल्ड है यदि $$4-d $$ सम है, इसलिए डिग्री की प्रत्येक चिकनी हाइपरसतह $$2k$$ एक कई गुना घूमना  है।

चेर्न चरित्र
चेर्न कक्षाओं का उपयोग किसी स्थान के टोपोलॉजिकल के-सिद्धांत से लेकर उसके तर्कसंगत कोहोमोलॉजी (पूरा होने) तक रिंगों की एक समरूपता का निर्माण करने के लिए किया जा सकता है। एक लाइन बंडल एल के लिए, चेर्न कैरेक्टर सीएच द्वारा परिभाषित किया गया है

$$\operatorname{ch}(L) = \exp(c_1(L)) := \sum_{m=0}^\infty \frac{c_1(L)^m}{m!}.$$ अधिक सामान्यतः, यदि $$V = L_1 \oplus \cdots \oplus L_n$$ प्रथम चेर्न कक्षाओं के साथ लाइन बंडलों का सीधा योग है $$x_i = c_1(L_i),$$ चेर्न चरित्र को योगात्मक रूप से परिभाषित किया गया है $$ \operatorname{ch}(V) = e^{x_1} + \cdots + e^{x_n} :=\sum_{m=0}^\infty \frac{1}{m!}(x_1^m + \cdots + x_n^m). $$ इसे इस प्रकार पुनः लिखा जा सकता है:

$$ \operatorname{ch}(V) = \operatorname{rk}(V) + c_1(V) + \frac{1}{2}(c_1(V)^2 - 2c_2(V)) + \frac{1}{6} (c_1(V)^3 - 3c_1(V)c_2(V) + 3c_3(V)) + \cdots.$$ विभाजन सिद्धांत को लागू करके उचित ठहराए गए इस अंतिम अभिव्यक्ति को मनमाने ढंग से वेक्टर बंडल वी के लिए परिभाषा सीएच (वी) के रूप में लिया जाता है।

यदि एक कनेक्शन का उपयोग चेर्न वर्गों को परिभाषित करने के लिए किया जाता है जब आधार कई गुना होता है (यानी, चेर्न-वेइल सिद्धांत), तो चेर्न चरित्र का स्पष्ट रूप है $$\operatorname{ch}(V)=\left[\operatorname{tr}\left(\exp\left(\frac{i\Omega}{2\pi}\right)\right)\right]$$ कहाँ $Ω$ कनेक्शन का वक्रता रूप है।

चेर्न चरित्र आंशिक रूप से उपयोगी है क्योंकि यह टेंसर उत्पाद के चेर्न वर्ग की गणना की सुविधा प्रदान करता है। विशेष रूप से, यह निम्नलिखित पहचानों का पालन करता है:

$$\operatorname{ch}(V \oplus W) = \operatorname{ch}(V) + \operatorname{ch}(W)$$ $$\operatorname{ch}(V \otimes W) = \operatorname{ch}(V) \operatorname{ch}(W).$$ जैसा कि ऊपर कहा गया है, चेर्न कक्षाओं के लिए ग्रोथेंडिक एडिटिविटी एक्सिओम का उपयोग करते हुए, इनमें से पहली पहचान को यह बताने के लिए सामान्यीकृत किया जा सकता है कि सीएच के-सिद्धांत के (एक्स) से एक्स के तर्कसंगत कोहोमोलॉजी में एबेलियन समूहों का एक समरूपता है। दूसरी पहचान इस तथ्य को स्थापित करता है कि यह समरूपता K(X) में उत्पादों का भी सम्मान करती है, और इसलिए ch छल्लों की एक समरूपता है।

चेर्न वर्ण का उपयोग हिरज़ेब्रुच-रीमैन-रोच प्रमेय में किया जाता है।

चेर्न संख्या
यदि हम आयाम के एक कुंडा कई गुना  पर काम करते हैं $$2n$$, फिर कुल डिग्री के चेर्न वर्गों का कोई भी उत्पाद $$2n$$ (अर्थात, उत्पाद में चेर्न वर्गों के सूचकांकों का योग होना चाहिए $$n$$) को एक पूर्णांक, वेक्टर बंडल का चेर्न नंबर देने के लिए ओरिएंटेशन होमोलॉजी क्लास (या मैनिफोल्ड पर एकीकृत) के साथ जोड़ा जा सकता है। उदाहरण के लिए, यदि मैनिफोल्ड का आयाम 6 है, तो तीन रैखिक रूप से स्वतंत्र चेर्न संख्याएँ दी गई हैं $$c_1^3$$, $$c_1 c_2$$, और $$c_3$$. सामान्य तौर पर, यदि मैनिफ़ोल्ड में आयाम है $$2n$$, संभावित स्वतंत्र चेर्न संख्याओं की संख्या पूर्णांक विभाजनों की संख्या है $$n$$.

एक जटिल (या लगभग जटिल) मैनिफोल्ड के स्पर्शरेखा बंडल के चेर्न नंबरों को मैनिफोल्ड के चेर्न नंबर कहा जाता है, और महत्वपूर्ण अपरिवर्तनीय हैं।

सामान्यीकृत सहसंगति सिद्धांत
चेर्न कक्षाओं के सिद्धांत का एक सामान्यीकरण है, जहां सामान्य कोहॉमोलॉजी को सामान्यीकृत कोहॉमोलॉजी सिद्धांत से बदल दिया जाता है। वे सिद्धांत जिनके लिए ऐसा सामान्यीकरण संभव है, जटिल कोबॉर्डिज्म#औपचारिक समूह कानून कहलाते हैं। चेर्न वर्गों के औपचारिक गुण समान रहते हैं, एक महत्वपूर्ण अंतर के साथ: नियम जो कारकों के पहले चेर्न वर्गों के संदर्भ में लाइन बंडलों के टेंसर उत्पाद के पहले चेर्न वर्ग की गणना करता है, वह (सामान्य) जोड़ नहीं है, बल्कि एक है औपचारिक समूह कानून.

बीजगणितीय ज्यामिति
बीजगणितीय ज्यामिति में वेक्टर बंडलों के चेर्न वर्गों का एक समान सिद्धांत है। चेर्न वर्ग किन समूहों में आते हैं, इसके आधार पर कई भिन्नताएँ हैं:


 * जटिल किस्मों के लिए चेर्न कक्षाएं ऊपर बताए अनुसार सामान्य कोहोलॉजी में मान ले सकती हैं।
 * सामान्य क्षेत्रों की किस्मों के लिए, चेर्न वर्ग कोहॉमोलॉजी सिद्धांतों जैसे कि ईटेल कोहोमोलोजी या एल-एडिक कोहोमोलॉजी में मान ले सकते हैं।
 * सामान्य क्षेत्रों में किस्मों वी के लिए चेर्न वर्ग चाउ समूहों सीएच (वी) के समरूपता में भी मान ले सकते हैं: उदाहरण के लिए, विविधता वी पर लाइन बंडल का पहला चेर्न वर्ग सीएच (वी) से सीएच तक एक समरूपता है ( वी) डिग्री को 1 से कम करना। यह इस तथ्य से मेल खाता है कि चाउ समूह एक प्रकार के होमोलॉजी समूहों के एनालॉग हैं, और कोहोमोलॉजी समूहों के तत्वों को कैप उत्पाद का उपयोग करके होमोलॉजी समूहों के होमोमोर्फिज्म के रूप में माना जा सकता है।

संरचना के साथ कई गुना
चेर्न वर्गों का सिद्धांत लगभग जटिल विविधताओं के लिए सह-बॉर्डिज्म आक्रमणकारियों को जन्म देता है।

यदि एम लगभग एक जटिल मैनिफोल्ड है, तो इसका स्पर्शरेखा बंडल एक जटिल वेक्टर बंडल है। इस प्रकार एम के 'चेर्न वर्ग' को इसके स्पर्शरेखा बंडल के चेर्न वर्ग के रूप में परिभाषित किया गया है। यदि M भी सघन स्थान है और आयाम 2d का है, तो चेर्न वर्गों में कुल डिग्री 2d के प्रत्येक एकपदी को M के मूल वर्ग के साथ जोड़ा जा सकता है, एक पूर्णांक देते हुए, M का 'चेर्न संख्या'। यदि M' एक और लगभग है समान आयाम का जटिल मैनिफोल्ड, तो यह एम के लिए कोबॉर्डेंट है यदि और केवल यदि एम' की चेर्न संख्याएं एम के साथ मेल खाती हैं।

सिद्धांत संगत लगभग जटिल संरचनाओं की मध्यस्थता द्वारा, वास्तविक सिंपलेक्टिक ज्यामिति वेक्टर बंडलों तक भी फैला हुआ है। विशेष रूप से, सिंपलेक्टिक मैनिफ़ोल्ड ्स में एक अच्छी तरह से परिभाषित चेर्न वर्ग होता है।

अंकगणितीय योजनाएं और डायोफैंटाइन समीकरण
(अरकेलोव ज्यामिति देखें)

यह भी देखें

 * पोंट्रीगिन वर्ग
 * स्टिफ़ेल-व्हिटनी क्लास
 * यूलर क्लास
 * अलग वर्ग
 * शुबर्ट कैलकुलस
 * क्वांटम हॉल प्रभाव
 * स्थानीयकृत चेर्न वर्ग

संदर्भ

 * (Provides a very short, introductory review of Chern classes).
 * (Provides a very short, introductory review of Chern classes).
 * (Provides a very short, introductory review of Chern classes).
 * (Provides a very short, introductory review of Chern classes).
 * (Provides a very short, introductory review of Chern classes).

बाहरी संबंध

 * Vector Bundles & K-Theory – A downloadable book-in-progress by Allen Hatcher. Contains a chapter about characteristic classes.
 * Dieter Kotschick, Chern numbers of algebraic varieties