อ่าน 5 นาที
โซ่ปกติ
ใน ทางคณิตศาสตร์ โดยเฉพาะอย่างยิ่งใน พีชคณิตคอมพิวเตอร์ และ ทฤษฎีการกำจัด โซ่ปกติ (Regular chain) คือ เซตสามเหลี่ยม ชนิดหนึ่งของ พหุนามหลายตัวแปร บนฟิลด์ โดยที่ เซตสามเหลี่ยม...
โซ่ปกติ
ในทางคณิตศาสตร์โดยเฉพาะอย่างยิ่งในพีชคณิตคอมพิวเตอร์และทฤษฎีการกำจัดโซ่ปกติ (Regular chain)คือเซตสามเหลี่ยมชนิดหนึ่งของพหุนามหลายตัวแปรบนฟิลด์ โดยที่เซตสามเหลี่ยมคือลำดับจำกัดของพหุนามซึ่งแต่ละตัวมีตัวแปรอย่างน้อยหนึ่งตัวมากกว่าตัวก่อนหน้า เงื่อนไขที่เซตสามเหลี่ยมต้องมีเพื่อให้เป็นโซ่ปกติคือ สำหรับทุกkรากร่วมทุกตัว (ในฟิลด์ปิดทางพีชคณิต ) ของ พหุนาม kตัวแรกสามารถขยายไปเป็นรากร่วมของ พหุนามตัวที่ ( k + 1)ได้ กล่าวอีกนัยหนึ่ง โซ่ปกติช่วยให้สามารถแก้ระบบสมการพหุนาม ได้ โดยการแก้สมการตัวแปรเดียวต่อเนื่องกันโดยไม่ต้องพิจารณากรณีต่างๆ
ลำดับเลขคณิตปกติช่วยเสริมแนวคิดของเซตลักษณะเฉพาะของ Wuในแง่ที่ว่ามันให้ผลลัพธ์ที่ดีกว่าด้วยวิธีการคำนวณที่คล้ายคลึงกัน
การแนะนำ
เมื่อกำหนดระบบเชิงเส้นเราสามารถแปลงระบบนั้นให้เป็นระบบสามเหลี่ยม ได้ โดยใช้การกำจัดแบบเกาส์สำหรับกรณีที่ไม่เป็นเชิงเส้น เมื่อกำหนดระบบพหุนาม F บนฟิลด์ เราสามารถแปลง (แยกส่วนหรือทำให้เป็นสามเหลี่ยม) ระบบนั้นให้เป็นเซตของเซตสามเหลี่ยมจำนวนจำกัดในแง่ที่ว่าวาไรตี้พีชคณิตV (F) ถูกอธิบายโดยเซตสามเหลี่ยมเหล่านี้
เซตสามเหลี่ยมอาจอธิบายเฉพาะเซตว่าง เท่านั้น เพื่อแก้ไขกรณีที่เสื่อมสภาพนี้ แนวคิดของโซ่ปกติจึงถูกนำมาใช้โดย Kalkbrener (1993) [ 1 ] Yang และ Zhang (1994) อย่างอิสระ โซ่ปกติยังปรากฏใน Chou และ Gao (1992) โซ่ปกติเป็นเซตสามเหลี่ยมพิเศษที่ใช้ในอัลกอริทึมต่างๆ สำหรับการคำนวณการแยกส่วนมิติที่ไม่ผสมของวาไรตี้พีชคณิต โดยไม่ต้องใช้การแยกตัวประกอบ การแยกส่วนเหล่านี้มีคุณสมบัติที่ดีกว่าที่ได้จากอัลกอริทึมของ Wuคำจำกัดความดั้งเดิมของ Kalkbrener ขึ้นอยู่กับการสังเกตต่อไปนี้: วาไรตี้ที่ไม่สามารถลดทอนได้ทุกตัวถูกกำหนดอย่างไม่ซ้ำกันโดยจุดทั่วไปจุด ใดจุดหนึ่ง และวาไรตี้สามารถแสดงได้โดยการอธิบายจุดทั่วไปของส่วนประกอบที่ไม่สามารถลดทอนได้ จุดทั่วไปเหล่านี้กำหนดโดยโซ่ปกติ
ตัวอย่าง
ให้Q เป็น ฟิลด์จำนวนตรรกยะในQ [ x 1 , x 2 , x 3 ] โดยมีการเรียงลำดับตัวแปรx 1 < x 2 < x 3 ,
เป็นเซตสามเหลี่ยมและเป็นโซ่ปกติด้วย จุดทั่วไปสองจุดที่กำหนดโดยTคือ ( a , a , a ) และ ( a , − a , a ) โดยที่aเป็นจำนวนอดิศัยเหนือQดังนั้นจึงมีส่วนประกอบที่ไม่สามารถแยกย่อยได้สองส่วน ซึ่งกำหนดโดย{ x 2 − x 1 , x 3 − x 1 }และ{ x 2 + x 1 , x 3 − x 1 }ตามลำดับ โปรดทราบว่า: (1) เนื้อหาของพหุนามตัวที่สองคือx 2ซึ่งไม่ได้มีส่วนช่วยในจุดทั่วไปที่แสดง และสามารถลบออกได้ (2) มิติของแต่ละส่วนประกอบคือ 1 ซึ่งเป็นจำนวนตัวแปรอิสระในโซ่ปกติ
คำจำกัดความอย่างเป็นทางการ
ตัวแปรในวงแหวนพหุนาม
ค่า ต่างๆ จะถูกเรียงลำดับเสมอเป็นx 1 < ⋯ < x n พหุนาม fที่ไม่ใช่ค่าคงที่ใน สามารถมองได้ว่าเป็นพหุนามเอกตัวแปรในตัวแปรที่ใหญ่ที่สุดของมัน ตัวแปรที่ใหญ่ที่สุดในfเรียกว่าตัวแปรหลัก ซึ่งเขียนแทนด้วยmvar ( f ) ให้uเป็นตัวแปรหลักของfและเขียนเป็น
โดยที่eคือดีกรีของfเทียบกับu และคือสัมประสิทธิ์นำของfเทียบกับuดังนั้น ค่าเริ่มต้นของfคือและeคือดีกรีหลักของมัน
- ชุดสามเหลี่ยม
เซตย่อย Tที่ไม่ว่างของเรียกว่าเซตสามเหลี่ยม ถ้าพหุนามในTไม่ใช่ค่าคงที่และมีตัวแปรหลักที่แตกต่างกัน ดังนั้น เซตสามเหลี่ยมจึงเป็นเซตจำกัด และมีจำนวนสมาชิกไม่เกิน n
- โซ่ปกติ
ให้T = { t 1 , ..., t s } เป็นเซตสามเหลี่ยม โดยที่mvar ( t 1 ) < ⋯ < mvar ( t s ) , ให้ i เป็นค่าเริ่มต้นของt iและhเป็นผลคูณของh iแล้วTเป็นโซ่ปกติถ้า
โดยที่ ผลลัพธ์แต่ละอย่างจะถูกคำนวณโดยสัมพันธ์กับตัวแปรหลักt iตามลำดับ คำจำกัดความนี้มาจาก Yang และ Zhang ซึ่งมีลักษณะเชิงอัลกอริทึมเป็นอย่างมาก
- ส่วนประกอบเสมือนและอุดมคติอิ่มตัวของโซ่ปกติ
ส่วนประกอบเสมือนW ( T ) ที่อธิบายโดยโซ่ปกติTคือ
- นั่นคือ
ผลต่างเซตของความหลากหลายV ( T ) และV ( h ) วัตถุพีชคณิตที่แนบมากับโซ่ปกติคืออุดมคติอิ่มตัว ของมัน
ผลลัพธ์คลาสสิกประการหนึ่งคือการปิดแบบ ZariskiของW ( T ) เท่ากับวาไรตี้ที่กำหนดโดย sat( T ) นั่นคือ
และมิติของมันคือn − | T | ซึ่งเป็นผลต่างระหว่างจำนวนตัวแปรและจำนวนพหุนามใน T
- การแบ่งส่วนแบบสามเหลี่ยม
โดยทั่วไป มีสองวิธีในการแยกส่วนระบบพหุนามFวิธีแรกคือการแยกส่วนแบบไม่เร่งรีบ กล่าวคือ แสดงเฉพาะจุดทั่วไปในความหมาย (ของ Kalkbrener) เท่านั้น
ประการที่สองคือการอธิบายเลขศูนย์ทั้งหมดในความหมายของ ลาซาร์ด
มีอัลกอริธึมหลายแบบที่ใช้ได้สำหรับการแบ่งรูปสามเหลี่ยมในทั้งสองทิศทาง
คุณสมบัติ
ให้Tเป็นโซ่ปกติในวงแหวนพหุนาม R
- อุดมคติอิ่มตัว sat( T ) คืออุดมคติที่ไม่ผสมกันซึ่งมีมิติn − | T |
- ลำดับเลขคณิตปกติมีคุณสมบัติการกำจัดที่แข็งแกร่งในแง่ที่ว่า:
- พหุนามpอยู่ใน sat( T ) ก็ต่อเมื่อ p ถูกลดรูปเสมือนเป็นศูนย์โดยTนั่นคือ
- ดังนั้น การทดสอบการเป็นสมาชิกสำหรับ sat( T ) จึงเป็นแบบอัลกอริทึม
- พหุนามpเป็น ตัวหารศูนย์ มอดูล sat( T ) ก็ต่อเมื่อและ.
- ดังนั้น การทดสอบความสม่ำเสมอสำหรับ sat( T ) จึงเป็นแบบอัลกอริทึม
- กำหนดให้ไอเดียลเฉพาะP หนึ่งตัว จะมีโซ่ปกติC อยู่จริง โดยที่P = sat( C )
- ถ้าสมาชิกตัวแรกของสายโซ่ปกติCเป็นพหุนามที่ไม่สามารถแยกตัวประกอบได้ และสมาชิกตัวอื่น ๆ เป็นเชิงเส้นในตัวแปรหลักแล้ว sat( C ) จะเป็นไอเดียลเฉพาะ
- ในทางกลับกัน ถ้าPเป็นไอเดียลเฉพาะแล้ว หลังจากการเปลี่ยนตัวแปรเชิงเส้นเกือบทั้งหมด จะมีสายโซ่ปกติCที่มีรูปร่างก่อนหน้าอยู่ ซึ่งP = sat( C )
- เซตสามเหลี่ยมจะเป็นโซ่ปกติก็ต่อเมื่อมันเป็นเซตลักษณะเฉพาะของริตต์ของอุดมคติอิ่มตัวของมัน
ดูเพิ่มเติม
เอกสารอ้างอิงเพิ่มเติม
- P. Aubry, D. Lazard, M. Moreno Maza. เกี่ยวกับทฤษฎีของเซตสามเหลี่ยมวารสารการคำนวณเชิงสัญลักษณ์, 28(1–2):105–124, 1999.
- F. Boulier และ F. Lemaire และ M. Moreno Maza. ทฤษฎีบทที่เป็นที่รู้จักกันดีเกี่ยวกับระบบสามเหลี่ยมและหลักการ D5 . Transgressive Computing 2006, กรานาดา, สเปน.
- อี. ฮูเบิร์ต. บันทึกเกี่ยวกับเซตสามเหลี่ยมและอัลกอริธึมการแยกส่วนสามเหลี่ยม ตอนที่ 1: ระบบพหุนาม . LNCS, เล่มที่ 2630, Springer-Verlag Heidelberg.
- F. Lemaire และ M. Moreno Maza และ Y. Xie. ไลบรารี RegularChains. การประชุม Maple ปี 2005.
- M. Kalkbrener: คุณสมบัติเชิงอัลกอริทึมของวงแหวนพหุนาม J. Symb. Comput. 26(5): 525–581 (1998)
- D. Wang. การคำนวณระบบสามเหลี่ยมและระบบปกติวารสารการคำนวณเชิงสัญลักษณ์ 30(2) (2000) 221–236
- หยาง, แอล., จาง, เจ. (1994). การค้นหาความสัมพันธ์ระหว่างสมการพีชคณิต: อัลกอริทึมที่ประยุกต์ใช้กับการให้เหตุผลอัตโนมัติปัญญาประดิษฐ์ในคณิตศาสตร์ หน้า 147-15 สำนักพิมพ์มหาวิทยาลัยออกซ์ฟอร์ด
สรุปเนื้อหา
ข้อมูลสำคัญจากบทความ
ข้อมูลสำคัญเกี่ยวกับ โซ่ปกติ
ใน ทางคณิตศาสตร์ โดยเฉพาะอย่างยิ่งใน พีชคณิตคอมพิวเตอร์ และ ทฤษฎีการกำจัด โซ่ปกติ (Regular chain) คือ เซตสามเหลี่ยม ชนิดหนึ่งของ พหุนามหลายตัวแปร บนฟิลด์ โดยที่ เซตสามเหลี่ยม...
การแนะนำ
เมื่อกำหนด ระบบเชิงเส้น เราสามารถแปลงระบบนั้นให้เป็น ระบบสามเหลี่ยม ได้ โดยใช้ การกำจัดแบบเกาส์ สำหรับกรณีที่ไม่เป็นเชิงเส้น เมื่อกำหนด ระบบพหุนาม F บนฟิลด์ เราสามารถแปลง (แยกส่วนหรือทำให้เป็นสามเหลี่ยม) ระบบนั้นให้เป็น เซตของเซตสามเหลี่ยมจำนวนจำกัด...
ตัวอย่าง
ให้ Q เป็น ฟิลด์ จำนวนตรรกยะ ใน Q [ x 1 , x 2 , x 3 ] โดยมีการเรียงลำดับตัวแปร x 1 < x 2 < x 3 ,
ดูเพิ่มเติม
วิธีการกำหนดชุดลักษณะเฉพาะของหวู่ ฐาน Gröbner ระบบกึ่งพีชคณิตปกติ การแบ่งส่วนแบบสามเหลี่ยม