ここでは東大数理の修士課程の院試の2018B06の解答例を解説していきます。解答例はあくまでも例なので、最短・最易の解答とは限らないことにご注意ください。またこの解答を信じきってしまったことで起こった不利益に関しては一切の責任を負いませんので、参照する際は慎重に慎重を重ねて議論を追ってからご参照ください。また誤り・不適切な記述・非自明な箇所などがあればコメントで指摘していただけると幸いです。
$\mathbb{C}^2$の変換$I,J$を
$$
I(z,w):=(iz,iw)
$$
$$
J(z,w):=(-\overline{w},\overline{z})
$$
で定義され、$\mathbb{C}^2$の間の全単射全体のなす群のうち$I,J$で生成される部分群を$\Gamma$とおく。また
$$
S^1:=\{z\in\mathbb{C}||z|=1\}
$$
$$
D^2:=\{z\in\mathbb{C}||z|\leq1\}
$$
$$
\mathrm{Int}(D^2):=D^2\backslash S^1
$$
とおく。ここで
$$
U=(\mathrm{Int}(D^2)\times S^1)\cup(S^1\times\mathrm{Int}(D^2))
$$
$$
V=((D^2\backslash\{0\})\times S^1)\cup(S^1\times D^2\backslash\{0\})
$$
と定義する。
(1) 整係数ホモロジー群$H_\ast((U\cap V)/\Gamma;\mathbb{Z})$を求めなさい。
(2) 整係数ホモロジー群$H_\ast(V/\Gamma;\mathbb{Z})$を求めなさい。
(3) 整係数ホモロジー群$H_\ast((U\cup V)/\Gamma;\mathbb{Z})$を求めなさい。