Lema 6.15 - Levantamiento

Enunciado

Sea p:E→B una aplicación recubridora. Sean también e∈E, b∈B tales que p(e)=b. Para cualquier camino α:I→B que comienza en b, existe un único camino α~:I→E que empieza en e tal que:

p∘α~=α

Al camino α~ se le llama levantamiento de α.

Observación

Notar que se ha fijado el punto e en la fibra, por lo que solo habrá un abierto de la preimagen p−1(U) que contenga a e.

Demostración

Cubrimos todo B por abiertos suficientemente pequeños. Tomamos una división del intervalo I=[0,1], {s0,s1,…,sn} tal que para todo i, el conjunto α([si, si+1]) está contenido en alguno de los abiertos anteriores. Esto existe por el lema del número de Lebesgue.

Vamos a definir α~:[0,1]→E en cada intervalo [si, si+1]. Por hipótesis, α~(0)=e. Suponiendo que α~ está definido para 0≤s≤si, definamos α~ en [si, si+1] como sigue:

α([si, si+1])⊂U

como en la definición de aplicación recubridora. Entonces, existen Vα abiertos en E tales que p|Vα→U es un homeomorfismo. Como α~(si) está ya definido, α~(si)∈V0 con V0 en algún Vα. Por tanto, definimos

α~(s)=(p|V0)−1(α(s)),s∈[si, si+1]

Esto nos otorga la existencia del camino.

En cuanto a la unicidad, se hace de forma similar. Sea α~~ otro camino en E tal que

{α~~(0)=ep∘α~~=α

veamos que α~(s)=α~~(s) para s∈I.
Siguiendo un razonamiento parecido al anterior, podemos encontrar V0 abierto de E tal que

p|V0:V0→Ucumpla{α~([si, si+1])⊂V0α~~ también

Como p es biyectiva en V0 y U, se tiene que α~(s)=α~~(s) para s∈[si, si+1].


Inversa de p

La aplicación p tiene inversa en entornos pequeños, pero no de manera global, por lo que será necesario trabajar con "trocitos".

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  1. El morfismo h es un levantamiento de f, teniendo entonces que g sería el equivalente a la aplicación recubridora. Puesto que g∘h=f. ↩︎

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