Homotopie II

Master 2 — 2025/2026

Les cours sont assurés par Grégory Ginot  et les TDs par Nicolas Guès.
Sur cette page on trouvera des feuilles d'exercices et des corrigés (non-détaillés en général).

 

Le cours a lieu le lundi de 10h45 à 1éh45,  et après-midi 14h-16h   les TDs le mercredi 14h-16h. Attention, cours seulement le matin le 19, mais TD à la place l'après-midi. Pas de cours le le 26, mais TD l'après-midi. Cours à la place du TD le mercredi 28.

Pour vérifier la salle voir la page du Master 2....

Examen le lundi 16 février matin 7C Halle aux Farines, UPC UPC.

Présentation

L'objectif de ce cours est d'introduire la théorie de l'homotopie moderne, ses outils et ses applications. Nous nous intéresserons particulièrement à deux exemples : les complexes de chaînes (cf. les cours d'algèbre homologique et de topologie algébrique) et les espaces topologiques. Nous présenterons les catégories de modèles de Quillen, et nous expliquerons l'équivalence entre les espaces topologiques et les ensembles simpliciaux et revisiteront les résultats d'algèbre homologique dans ce cadre.

Contenu

Contenu

  • Groupes d'homotopie supérieures des espaces topologiques, fibrations de Serre, CW-complexes
  • Complexes de chaines, homotopie des complexes
  • Catégories de modèles
  • Foncteurs de Quillen et dérivés
  • Comparaison des ensembles simpliciaux et espaces topologiques
  • to be completed...

Prérequis

Il est recommandé d'avoir suivi les cours Homologie et Homotopie I. Il sera notamment utile d'avoir une certaine familiarité avec le langage catégorique et les notions de base en topologie algébrique et en algèbre homologique.

Pour des rappels de topologie algébrique et algèbre homologique, on pourra consulter le polycopié suivant

Pour les rappels de topologie algébrique et différentielle, on pourra aussi consulter le site :
Analysis Situs - Topologie algébriques des variétés différentielles  


Bibliographie

Dernière modification : Grégory Ginot, 21 février 2025

Progression du cours

Le matériel présenté dans le cours sera en très grande partie contenu dans les notes suivantes :
  Notes de cours   mises à jour 12/01/2026
(Ces notes contiennent du matériel tirés de divers cour des années précédentes) et en français. On pourra regarder les  notes du cours de Geoffroy Horel.(qui sont en anglais)

Les deux premiers cours (essentiellement inclus dans le chapitre I des notes de 2019) ont porté sur des rappels (de notions abordées dans les cours d'Homotopie I et algèbre homologique) des notions d'homotopie,  groupes d'homotopie supérieurs, suspension puis l'introduction d'une notion clé: l'homotopie faible. On a précisé les relations entre homotopie et homotopie faible sur les CWs-complexes (Théorèmes de Whitehead). On a également fait des rappels  sur les notions de complexes de chaînes, quasi-isomorphismes et homotopie de chaînes, objets projectifs et injectifs. Enfin on a introduit les notions de fibations de Serre et Hurewicz et discuté les propriétés des fibres d'une fibration de Hurewicz et de Serre (inv. d'homotopie et d'homotopie fiable respectivement), la longue suite exacte de groupes d'homotopie d'une fibration de Serre. Nous avons l'exemple fondamentale de la fibration donné par l'espace des chemins et son dual donné par le cylindre d'applications. cf I.1, I.2, I.3, I.4 ainsi que I.6 et I.7

Nous avons donné la définition d'une catégorie de modèles et essayé de commenter les différents axiomes (en lien avec les exemples de toplogie et algèbre homologique) et le théorème établissant que 2 des classes parmi les 3 dans une catégorie de modèle déterminent les autres, les notions d'objets (co)fibrants et remplacements (co)fibrants. Enfin on a évoqué des exemples. Cf le chapitre 2.1 des notes de cours. 

Dans les troisième et quatrième cours nous avons donné les exemples fondamentaux des catégories de modèles de  Quillen et Strom (sur les espaces topologiques) et de Kan sur les ensembles simpliciaux. Puis nous avons abordé la notion de localisation (de Gabriel-Zisman)  C[W^{-1}] d'une catégorie par rapport à une classe de morphismes, aussi appelée catégroei homotopique Ho(C) de C. nous avons  discuté la problématique associée.  Puis nous avons  détailé la catégorie homotopique d'une catégorie de modèle  (section 2.2 des notes de cours de 2019) et les 3 notions d'homotopie associées (à gauche, droite, notamment). En particulier, il faut retenir le théorème identifiant Ho(C) avec le quotient de la catégorie des objets bifibrants par l'équivalence d'homotopie (qui s'identifient avec left and right homotopie dans ce cadre). Enfin il faut retenir la formule calculant les morphismes dans Ho(C) en termes de remplacement (co)fibrants. On a vu le théorème de Whitehead dans le cadre d'une catégorie de modèle quelconque ainsi que le lemme de Brown.

Dans le cinquième cours nous avons

Dans le sixième cours, nous avons

Dans le septième et huitième cours, nous avons

Dans les  neuvième et dixième cours, nous avons

Dans le onzième cours, nous avons

Dans le douzième cours, nous avons



  Il est impératif de bien étudier/reprendre les exemples, exercices vus en TDs et en cours.


Devoir Noté Maison de 2025 (pas 2026); À rendre le jour de l'examen. Il comptera dans la note finale !

Sujet du devoir.


Pour vous entraîner.

Examen de 2017-2018 et Rattrapage de 2018-2019 Examen de 2018-2019

 

Ceux qui souhaitent se familiariser/réviser des notions d'algèbre homologique peuvent consulter la page d'un ancien cours de M1
Algèbre Homologique et théorie des faisceaux qui contient de nombreux exercices corrigés et des notes de cours éventuellement utiles.
Et on trouvera là des liens vers des exercices sur les revêtements et la (co)homologie.

Progression  des TDs

Lien vers les énoncés et corrigés des TDs.




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TDs des années précédentes