Waldhausen [Wal78b; Wal78a; Wal79; Wal85] は, 基点つき位相空間 \(X\) に対し, “algebraic
\(K\)-theory” \(A(X)\) を定義した。 そのアイデアは, ループ空間 \(\Omega X\) の suspension spectrum \(\Sigma ^{\infty }(\Omega X)\) が“環”のような構造を
持つことによる。つまり \(\Omega X\) が up to homotopy で群であり \(\Sigma ^{\infty }(-)\) を取ることはその sphere spectrum を“係数”とする group
ring を構成するようなもの, とみなすわけである。
このアイデアを実現するために, Waldhausen が導入したのが, category with cofibrations and weak
equivalences である。 名前が長いので, 現在では Waldhausen category と呼ばれることが多いようである。 その
cofibration に関する条件から, simplicial category を構成することができ, その homotopy theoretic group
completion, つまり 分類空間の loop space として algebraic \(K\)-theory (の空間) が得られる。この構成は,
\(S_{\bullet }\)-construction と呼ばれる。
-
Waldhausen category
- \(S_{\bullet }\)-construction
- algebraic \(K\)-theory of Waldhausen category
\(S_{\bullet }\)-construction は, weak equivalence がない category with cofibrations に対する構成が本質的である。
例えば, Dundas, Goodwillie, McCarthy の本 [DGM13] では, 主に category with cofibrations
の場合が扱われている。
- category with cofibrations
この構成により infinite loop space ができるのは, \(S_{\bullet }\)-construction により (simplicial) category with
cofibration ができ, \(S_{\bullet }\)-construction を繰り返すことができるからであるが, 実はこれは symmetric spectrum
を構成していることになっている。このことの証明は, 例えば, Geisser と Hesselholt の [GH99] の Appendix
(section 6) にある。
- symmetric spectrum としての Waldhausen \(K\)-theory
Waldhausen の構成は, algebraic \(K\)-theory の性質を証明するのにも有用である。そのような例として, Thomason と
Trobaugh [TT90] による導来同値不変性がある。 そのために, 彼等は complicial biWaldhausen category
という概念を導入している。
- complicial biWaldhausen category
- complicial biWaldhausen category の homotopy category は triangulated
category
- complicial biWaldhausen category の algebraic \(K\)-theory の導来同値不変性
一方で, Schlichting は, [Sch02] で homotopy category が triangulated category
として同値であるが, Waldhausen \(K\)-theory が同型ではない例を構成している。Toën と Vezzosi [TV04] は,
homotopy category ではなく Dwyer-Kan の simplicial localization で完全に決まることを示している。
一般化としては, Barwick [Bar16] による Waldhausen category の \((\infty ,1)\)-version とそれに対する algebraic
\(K\)-theory の構成もある。 Waldhausen category では, cofibration と weak equivalence
を指定する必要があるが, weak equivalence の部分は quasicategory の構造に含まれているので, cofibration に対応する
subcategory を指定するだけでよい。 同様のものは, Fiore, Lück, Pieper [FP19] により Waldhausen
quasicategory として導入されている。Fiore らは, Barwick のものと同値であると言っている。
- Waldhausen \(\infty \)-category
- Waldhausen quasicategory
一方, Barwick は [Bar15] で, exact \(\infty \)-category の概念を導入し, その algebraic \(K\)-theory も定義している。
Devalapurkar [Dev]は Barwick の定義を少し修正し, exact \(\infty \)-category に対し stable \(\infty \)-category
を対応させることを提案している。
- exact \(\infty \)-category の algebraic \(K\)-theory
Barwick は, Theorem of the Heart, つまり \(t\)-structure を持つ stable \(\infty \)-category とその heart
は同じ algebraic \(K\)-theory を持つことを示している。
Dyckerhoff と Kapranov [DK] は, Waldhausen の \(S_{\bullet }\)-construction を行なってできるものが unital
\(2\)-Segal space の構造を持つことを発見している。 同様のことは, Gálvez-Carrillo と Kock と Tonks [GKT;
GKT18a; GKT18b; GKT18c] によっても独立に発見されている。
その一般化を Bergner ら [Ber+21a] が導入している。 augmented stable double Segal space から
unital 2-Segal space を作る構成である。 そして [Ber+21b] で, その構成がこれまで知られている構成, つまり exact
category や stable \((\infty ,1)\)-category, exact \((\infty ,1)\)-categoryに対する \(S_{\bullet }\)-construction, そして exact functor
に対する relative \(S_{\bullet }\)-construction を全て包括するものであることを示している。
- augmented stable double Segal space に対する \(S_{\bullet }\)-construction
別の一般化としては, Dyckerhoff が [Dyc21] で導入した categorified Dold-Kan correspondence
がある。
- categorified Dold-Kan correspondence
Waldhausen category から cobordism category のようなものを作ることを Raptis と Steimle
[RS19] が提案している。 できたものは, \(S_{\bullet }\)-construction で得られるものと, 基本的に同じホモトピー型を持つようである。
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