กลับไปหน้าบทความ

อ่าน 4 นาที

ชุดแดนเซอร์

การวิเคราะห์นูน/เรขาคณิตเมตริก

ในทางเรขาคณิตเซตของ Danzerคือเซตของจุดที่สัมผัสกับวัตถุ นูนทุกอัน ที่มีปริมาตรหนึ่งหน่วยLudwig Danzerตั้งคำถามว่าเซตดังกล่าวสามารถมีความหนาแน่นจำกัดได้หรือไม่...

ชุดแดนเซอร์

ปัญหาที่ยังแก้ไม่ได้ในวิชาคณิตศาสตร์
เซตแดนเซอร์ที่มีความหนาแน่นจำกัดหรือการแยกตัวจำกัดมีอยู่จริงหรือไม่?
การสร้างเซตแดนเซอร์สองมิติที่มีอัตราการเติบโตโอ(n2บันทึกn){\displaystyle O(n^{2}\log n)}จากตารางสี่เหลี่ยมผืนผ้าที่ซ้อนทับกัน โดยมีอัตราส่วนด้าน 1:1, 1:9, 1:81 เป็นต้น

ในทางเรขาคณิตเซตของ Danzerคือเซตของจุดที่สัมผัสกับวัตถุ นูนทุกอัน ที่มีปริมาตรหนึ่งหน่วยLudwig Danzerตั้งคำถามว่าเซตดังกล่าวสามารถมีความหนาแน่นจำกัดได้หรือไม่[ 1 ] [ 2 ]ปัญหาหลายรูปแบบยังคงไม่ได้รับการแก้ไข[ 3 ]

สูตร

เซต ของDanzerในปริภูมิยุคลิดมิติnคือเซตของจุดในปริภูมิที่มีจุดตัดที่ไม่ว่างเปล่ากับทุกทรงนูนที่มีปริมาตรมิติnเท่ากับหนึ่ง ปริภูมิทั้งหมดเองก็เป็นเซตของ Danzer แต่เป็นไปได้ที่เซตของ Danzer จะเป็นเซตแบบไม่ต่อเนื่องที่มีจุดเพียงจำนวนจำกัดในพื้นที่ที่มีขอบเขต[ 4 ]คำถามของ Danzer ถามว่า จำนวนจุดเฉลี่ยต่อหน่วยพื้นที่สามารถมีขอบเขตได้หรือไม่[ 1 ]

วิธีหนึ่งในการกำหนดปัญหาให้เป็นทางการมากขึ้นคือการพิจารณาอัตราการเติบโตของเซตเอส{\displaystyle S}ใน{\displaystyle d}ปริภูมิยูคลิด มิติ -ซึ่งนิยามว่าเป็นฟังก์ชันที่แมปจำนวนจริง{\displaystyle r}ถึงจำนวนจุดของเอส{\displaystyle S}ที่อยู่ในระยะทางที่กำหนด{\displaystyle r}จากจุดกำเนิดคำถามของแดนเซอร์คือ เป็นไปได้หรือไม่ที่เซตของแดนเซอร์จะมีอัตรา การเติบโตโอ(){\displaystyle O(r^{d})}แสดงในสัญกรณ์บิ๊กโอหากเป็นเช่นนั้น จะเท่ากับอัตราการเติบโตของเซตจุดที่มีระยะห่างที่ดี เช่นแลตทิซจำนวนเต็ม (ซึ่งไม่ใช่เซตแดนเซอร์) [ 1 ]

สูตรที่เทียบเท่ากันนั้นเกี่ยวข้องกับความหนาแน่นของเซตเอส{\displaystyle S}ซึ่งกำหนดไว้ดังนี้ลิม ซัพ|เอสบี()|วี(),{\displaystyle \limsup _{r\to \infty }{\frac {|S\cap B_{d}(r)|}{V_{d}(r)}},} ที่ไหนบี(){\displaystyle B_{d}(r)}หมายถึงทรงกลมยุคลิดที่มีรัศมี{\displaystyle r}ใน{\displaystyle d}ปริภูมิยูคลิด มิติ n โดยมีจุดศูนย์กลางอยู่ที่จุดกำเนิด และวี(){\displaystyle V_{d}(r)}แสดงถึงปริมาตรของมันคำถามของ Danzer ถามว่ามีเซต Danzer ที่มีความหนาแน่นจำกัดหรือไม่ หรืออีกทางหนึ่ง เซตที่มีความหนาแน่นจำกัดทุกเซตมีเซตเว้าที่มีปริมาตรสูงตามอำเภอใจซึ่งแยกจากกันหรือไม่[ 3 ]

แทนที่จะขอเซตความหนาแน่นที่มีขอบเขตซึ่งตัดกับเซตแบบนูนใดๆ ที่มีปริมาตรหนึ่งหน่วย การขอเซตความหนาแน่นที่มีขอบเขตซึ่งตัดกับทรงรีทั้งหมดที่มีปริมาตรหนึ่งหน่วย หรือรูปสี่เหลี่ยมผืนผ้าหลายมิติ ทั้งหมด ที่มีปริมาตรหนึ่งหน่วยนั้นเทียบเท่ากัน ตัวอย่างเช่น ในระนาบ รูปร่างของเซตที่ตัดกันเหล่านี้สามารถจำกัดให้เป็นวงรีหรือสี่เหลี่ยมผืนผ้าได้ อย่างไรก็ตาม รูปร่างเหล่านี้ไม่จำเป็นต้องมีด้านหรือแกนขนานกับแกนพิกัดเสมอไป[ 3 ]

ผลลัพธ์บางส่วน

สามารถสร้างเซตของอัตราการเติบโตแบบ Danzer ที่อยู่ภายในปัจจัยพหุโลการิทึมได้โอ(){\displaystyle O(r^{d})}ตัวอย่างเช่น การซ้อนทับตารางสี่เหลี่ยมผืนผ้าที่มีเซลล์ปริมาตรคงที่แต่มีอัตราส่วนด้าน ที่แตกต่างกัน สามารถทำให้ได้อัตราการเติบโตที่สูงขึ้นโอ(nบันทึก1n){\displaystyle O(n^{d}\log ^{d-1}n)}[ 5 ] โครงสร้างสำหรับเซต Danzer เป็นที่รู้จักโดยมีอัตราการเติบโตที่ค่อนข้างช้าโอ(บันทึก){\displaystyle O(r^{d}\log r)}[ 3 ] [ 4 ]โครงสร้างนี้อิงตามผลลัพธ์เชิงลึกของMarina Ratnerในทฤษฎีเออร์โกดิก ( ทฤษฎีบทของ Ratner ) [ 4 ]เนื่องจากทั้งกริดที่ซ้อนทับและโครงสร้างที่ได้รับการปรับปรุงมีอัตราการเติบโตที่เร็วกว่าโอ(){\displaystyle O(r^{d})}เซตเหล่านี้ไม่มีความหนาแน่นที่จำกัด และคำตอบสำหรับคำถามของ Danzer ยังคงไม่เป็นที่ทราบ[ 3 ] [ 4 ]

แม้ว่าการมีอยู่ของเซต Danzer ที่มีความหนาแน่นจำกัดยังคงเป็นเรื่องที่ยังไม่ได้รับการแก้ไข แต่ก็เป็นไปได้ที่จะจำกัดคลาสของเซตจุดที่อาจเป็นเซต Danzer ด้วยวิธีอื่นนอกเหนือจากความหนาแน่น ซึ่งเป็นการตัดทิ้งคำตอบบางประเภทสำหรับคำถามของ Danzer โดยเฉพาะอย่างยิ่ง เซต Danzer ไม่สามารถเป็นผลรวมของแลตทิซ จำนวนจำกัด ได้[ 5 ]ไม่สามารถสร้างขึ้นโดยการเลือกจุดในแต่ละไทล์ของการปูแบบแทนที่ (ในตำแหน่งเดียวกันสำหรับแต่ละไทล์ประเภทเดียวกัน) และไม่สามารถสร้างขึ้นโดยวิธีการตัดและฉายภาพเพื่อสร้างการปูแบบไม่เป็นคาบได้ดังนั้น จุดยอดของการปูแบบกังหันลมและการปูแบบ Penrose จึง ไม่ใช่เซต Danzer [ 4 ]

การเปลี่ยนแปลง

ขอบเขตความคุ้มครอง

ปัญหาที่ได้รับการปรับปรุงให้เข้มข้นขึ้น ซึ่งเสนอโดยTimothy Gowersถามว่ามีเซต Danzer อยู่จริงหรือไม่เอส{\displaystyle S}ซึ่งมีขอบเขตจำกัดซี{\displaystyle C}ขึ้นอยู่กับจำนวนจุดตัดระหว่างเอส{\displaystyle S}และวัตถุนูนใดๆ ที่มีปริมาตรหนึ่งหน่วย[ 6 ]เวอร์ชันนี้ได้รับการแก้ไขแล้ว: เป็นไปไม่ได้ที่เซต Danzer ที่มีคุณสมบัตินี้จะมีอยู่[ 7 ]

การแยกจากกัน

ปัญหาอีกรูปแบบหนึ่งที่ยังไม่ได้รับการแก้ไขคือปัญหาแมลงวันตายของคอนเวย์จอห์น ฮอร์ตัน คอนเวย์เล่าว่าตอนเป็นเด็ก เขาเคยนอนในห้องที่มีวอลเปเปอร์ลายดอกไม้คล้ายกับแมลงวันตายเรียงกัน และเขาพยายามหาบริเวณนูนที่ไม่มีแมลงวันตายอยู่[ 8 ] ในการกำหนดของคอนเวย์ คำถามคือมีเซตแดนเซอร์อยู่หรือไม่ ซึ่งจุดของเซต (แมลงวันตาย) แยกจากกันด้วยระยะทางที่จำกัด เซตดังกล่าวจะต้องมีขอบเขตบนของระยะทางจากแต่ละจุดบนระนาบไปยังแมลงวันตาย (เพื่อให้สัมผัสกับวงกลมทั้งหมดที่มีพื้นที่หนึ่งหน่วย) ดังนั้นมันจึงก่อตัวเป็นเซตเดโลนซึ่งเป็นเซตที่มีทั้งขอบเขตล่างและขอบเขตบนของระยะห่างของจุด นอกจากนี้ยังจำเป็นต้องมีอัตรา การเติบโตด้วยโอ(){\displaystyle O(r^{d})}ดังนั้นหากมีอยู่จริง ก็จะแก้ปัญหาของ Danzer เวอร์ชันดั้งเดิมได้เช่นกัน Conway เสนอรางวัล 1,000 ดอลลาร์สำหรับวิธีแก้ปัญหาของเขา[ 8 ] [ 9 ]ซึ่งเป็นส่วนหนึ่งของชุดปัญหาที่รวมถึงปัญหากราฟ 99 กราฟของ Conwayการวิเคราะห์เหรียญเงินและ การคาด การณ์thrackle [ 9 ]

ดูเพิ่มเติม

  • ปัญหาสามเหลี่ยมไฮล์บรอนน์เกี่ยวกับเซตของจุดที่ไม่ก่อให้เกิดสามเหลี่ยมที่มีพื้นที่ขนาดเล็ก
  • ทฤษฎีบทของมินคอฟสกีกล่าวว่า ทรงนูนปิดทุกทรงที่มีปริมาตรหนึ่งหน่วยและสมมาตรแบบศูนย์กลางรอบจุดกำเนิด จะมีจุดที่ไม่เป็นศูนย์บนโครงข่ายครึ่งจำนวนเต็มอย่างน้อยหนึ่งจุด
ดึงข้อมูลมาจาก " https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Danzer_set&oldid=1360651561 "

สรุปเนื้อหา

ข้อมูลสำคัญจากบทความ

ข้อมูลสำคัญเกี่ยวกับ ชุดแดนเซอร์

ในทางเรขาคณิตเซตของ Danzerคือเซตของจุดที่สัมผัสกับวัตถุ นูนทุกอัน ที่มีปริมาตรหนึ่งหน่วยLudwig Danzerตั้งคำถามว่าเซตดังกล่าวสามารถมีความหนาแน่นจำกัดได้หรือไม่...

สูตร

เซต ของ Danzer ใน ปริภูมิยุคลิด มิติ n คือเซตของจุดในปริภูมิที่มีจุดตัดที่ไม่ว่างเปล่ากับทุก ทรงนูน ที่มี ปริมาตร มิติ n เท่ากับหนึ่ง ปริภูมิทั้งหมดเองก็เป็นเซตของ Danzer แต่เป็นไปได้ที่เซตของ Danzer จะเป็น เซตแบบไม่ต่อเนื่อง...

ผลลัพธ์บางส่วน

สามารถสร้างเซตของอัตราการเติบโตแบบ Danzer ที่อยู่ภายในปัจจัยพหุโลการิทึม O(r^d) .

ขอบเขตความคุ้มครอง

ปัญหาที่ได้รับการปรับปรุงให้เข้มข้นขึ้น ซึ่งเสนอโดย Timothy Gowers ถามว่ามีเซต Danzer อยู่จริงหรือไม่ เอส {\displaystyle S} ซึ่งมีขอบเขตจำกัด ซี {\displaystyle C} ขึ้นอยู่กับจำนวนจุดตัดระหว่าง เอส {\displaystyle S} และวัตถุนูนใดๆ ที่มีปริมาตรหนึ่งหน่วย [ 6 ]...