Théorème de van Kampen

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En topologie algébrique, le théorème de van Kampen, également appelé théorème de Seifert-Van Kampen, est un résultat permettant de calculer le groupe fondamental d'un espace topologique qui se décompose en des espaces plus simples dont les groupes fondamentaux sont déjà connus.

[modifier] Énoncé

Soient U1, U2 des ouverts connexes par arcs ainsi que leur intersection, et soit x \in U_1 \cap U_2. Alors le groupe fondamental de U_1 \cup U_2 en x est égal au produit fibré des groupes fondamentaux de U1 et U2 au-dessus de celui de U_1 \cap U_2 :

\pi(U_1 \cup U_2, x) = \pi(U_1, x) *_{\pi(U_1 \cap U_2, x)} \pi(U_2,x).

Un cas particulier essentiel est celui où U_1 \cap U_2 est simplement connexe : \pi(U_1 \cup U_2, x) est alors le produit libre π(U1,x) * π(U2,x) des groupes fondamentaux de U1 et U2.

Par exemple, un tore percé d'un trou est homéomorphe à la réunion de deux cylindres d'intersection simplement connexe. Le théorème de van Kampen montre que son groupe fondamental est \mathbb Z^2. De façon similaire, le groupe fondamental du plan projectif est le groupe à deux éléments.

[modifier] Cas de deux sous-espaces fermés

Le théorème énoncé ci-dessus reste valide si U1, U2 et U_1\cap U_2 sont des sous-espaces fermés connexes par arcs.

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