ในทางคณิตศาสตร์แคลคูลัสชูเบิร์ต[ 1 ]เป็นสาขาหนึ่งของเรขาคณิตเชิงพีชคณิต ที่ เฮอร์มันน์ ชูเบิร์ตนำเสนอในศตวรรษที่ 19 เพื่อแก้ปัญหาการนับต่างๆ ของเรขาคณิตเชิงโปร เจกทีฟ และถือเป็นส่วนหนึ่งของเรขาคณิตเชิงนับ การวางรากฐานที่เข้มงวดมากขึ้นเป็นเป้าหมายของปัญหาที่ 15 ของฮิลเบิร์ตมันเกี่ยวข้องกับแนวคิดที่ทันสมัยกว่าหลายอย่าง เช่น ชั้นลักษณะเฉพาะและทั้งแง่มุมเชิงอัลกอริทึมและการประยุกต์ใช้ยังคงเป็นที่สนใจในปัจจุบัน บางครั้งคำว่าแคลคูลัสชูเบิร์ตถูกใช้เพื่อหมายถึงเรขาคณิตเชิงนับของปริภูมิย่อยเชิงเส้นของปริภูมิเวกเตอร์ ซึ่งเทียบเท่ากับการอธิบายวงแหวนโคฮอโมโลยีของกราสส์มันน์โดยประมาณ บางครั้งก็ใช้เพื่อหมายถึงเรขาคณิตเชิงนับทั่วไปของวาไรตี้เชิงพีชคณิตที่เป็นปริภูมิเอกพันธุ์ของกลุ่มลีแบบง่าย ยิ่งไปกว่านั้น โดยทั่วไปแล้วแคลคูลัสชูเบิร์ตบางครั้งก็เข้าใจว่าครอบคลุมการศึกษาคำถามที่คล้ายคลึงกันในทฤษฎีโคฮอโมโลยีทั่วไป
วัตถุที่ชูเบิร์ตแนะนำคือเซลล์ชูเบิร์ต [ 2 ] ซึ่งเป็น เซต ปิดเฉพาะที่ในกราสส์มันเนียนที่กำหนดโดยเงื่อนไขของการเกิดของปริภูมิย่อยเชิงเส้น ในปริภูมิเชิงฉายที่มี แฟล็กที่กำหนดสำหรับรายละเอียดเพิ่มเติม โปรดดูที่ความหลากหลายของชูเบิร์ต
ทฤษฎีจุดตัด[ 3 ]ของเซลล์เหล่านี้ ซึ่งสามารถมองได้ว่าเป็นโครงสร้างผลคูณในวงแหวนโคฮอโมโลยีของกราสส์มันเนียน ซึ่งประกอบด้วยคลาสโคฮอโมโลยี ที่เกี่ยวข้อง ช่วยให้สามารถกำหนดกรณีที่จุดตัดของเซลล์ส่งผลให้เกิดเซตของจุดที่จำกัดได้ โดยเฉพาะ ผลลัพธ์ที่สำคัญคือเซลล์ชูเบิร์ต (หรือมากกว่านั้นคือคลาสของการปิดซาริสกีวงจรชูเบิร์ตหรือวาไรตี้ชูเบิร์ต ) ครอบคลุมวงแหวนโคฮอโมโลยีทั้งหมด
แง่มุมเชิงการจัดเรียงส่วนใหญ่เกิดขึ้นจากการคำนวณจุดตัดของวัฏจักรชูเบิร์ต เมื่อยกมาจากกราสส์มันเนียนซึ่งเป็นปริภูมิเอกพันธุ์ไปสู่กลุ่มเชิงเส้นทั่วไปที่กระทำต่อปริภูมินั้น คำถามที่คล้ายกันก็เกี่ยวข้องกับการแยกส่วนแบบบรูฮัตและการจำแนกกลุ่มย่อยพาราโบลิก (ในรูป เมทริกซ์ สามเหลี่ยมบล็อก )
การก่อสร้าง
แคลคูลัสชูเบิร์ตสามารถสร้างขึ้นได้โดยใช้วงแหวนโชว์[ 3 ]ของกราสส์มันเนียนโดยที่วัฏจักรการสร้างจะถูกแทนด้วยข้อมูลที่กำหนดทางเรขาคณิต[ 4 ]กำหนดให้กราสส์มันเนียนของระนาบ - ในปริภูมิเวกเตอร์มิติ คง ที่ เป็นและวงแหวนโชว์ของมันเป็น(โปรดทราบว่าบางครั้งกราสส์มันเนียนจะถูกกำหนดเป็นหากปริภูมิเวกเตอร์ไม่ได้ระบุไว้อย่างชัดเจน หรือราวกับว่าปริภูมิแวดล้อมและปริภูมิย่อยมิติ - ของมันถูกแทนที่ด้วยการฉายภาพ) การเลือกธงที่สมบูรณ์ (ตามอำเภอใจ)









สำหรับแต่ละทูเปิลของจำนวนเต็มที่ ลดลงอย่างอ่อน โดยที่ 


กล่าวคือ สำหรับแต่ละส่วนแบ่งน้ำหนัก

ซึ่งแผนภาพ Youngพอดีกับแผนภาพสี่เหลี่ยมผืนผ้าสำหรับการแบ่งส่วนเราจะเชื่อมโยงวาไรตี้ชูเบิร์ต[ 1 ] [ 2 ] (หรือวัฏจักรชูเบิร์ต ) ซึ่งกำหนดไว้ดังนี้ 



นี่คือการปิดในโทโพโลยี Zariskiของเซลล์ Schubert [ 1 ] [ 2 ]

ซึ่งใช้เมื่อพิจารณาความคล้ายคลึงกันของเซลล์แทนที่จะใช้ Chow ring โดย Chow ring เป็นปริภูมิเชิงเส้นที่ไม่ทับซ้อนกัน มีมิติ n ซึ่งผลรวมของมันคือ n = n 

ลักษณะเฉพาะที่เทียบเท่ากันของเซลล์ชูเบิร์ตอาจแสดงได้ในแง่ของแฟล็กสมบูรณ์คู่

ที่ไหน

จากนั้นจะประกอบด้วยปริภูมิย่อยมิติ เหล่านั้น ซึ่งมีฐาน ประกอบด้วยองค์ประกอบ 




ของปริภูมิย่อย
เนื่องจากคลาสโฮโมโลยีซึ่งเรียกว่าคลาสชูเบิร์ตไม่ขึ้นอยู่กับการเลือกแฟล็กที่สมบูรณ์จึงสามารถเขียนได้ดังนี้ ![{\displaystyle [\Sigma _{\mathbf {a} }({\mathcal {V}})]\in A^{*}(\mathbf {Gr} (k,V))}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/63d2a2a019b6b8f5f314ee350476fe2ea7524672)

![{\displaystyle \sigma _{\mathbf {a} }:=[\Sigma _{\mathbf {a} }]\in A^{*}(\mathbf {Gr} (k,V)).}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/9c080d4dff97ea8b9fd26c497bc774c8a30507d6)
สามารถแสดงได้ว่าชั้นเหล่านี้เป็นอิสระเชิงเส้นและสร้างวงแหวนชอว์ (Chow ring) เป็นปริภูมิเชิงเส้น (linear span ) ทฤษฎีการตัดกันที่เกี่ยวข้องเรียกว่าแคลคูลัสชูเบิร์ต (Schubert calculus ) สำหรับลำดับที่ กำหนด ชั้นชูเบิร์ตมักจะถูกแทนด้วยชั้นชูเบิร์ตที่กำหนดโดยจำนวนเต็มตัวเดียว(เช่น การแบ่งส่วนแนวนอน) เรียกว่าชั้นพิเศษโดยใช้สูตรของ Giambelliด้านล่าง ชั้นชูเบิร์ตทั้งหมดสามารถสร้างขึ้นจากชั้นพิเศษเหล่านี้ได้ 




ข้อตกลงการใช้สัญลักษณ์อื่นๆ
ในแหล่งข้อมูลบางแหล่ง[ 1 ] [ 2 ]เซลล์ชูเบิร์ตและวาไรตี้ชูเบิร์ตจะถูกระบุแตกต่างกันเป็นและตามลำดับ โดยที่คือพาร์ติชันเสริมของ ที่มีส่วนประกอบ 





,
ซึ่งแผนภาพ Young นั้นเป็นส่วนประกอบของแผนภาพ Young ที่อยู่ภายในรูปสี่เหลี่ยมผืนผ้า (กลับด้าน ทั้งในแนวนอนและแนวตั้ง) 

อีกหนึ่งรูปแบบการกำหนดป้ายกำกับสำหรับและคือและ ตามลำดับ โดยที่ คือดัชนีหลายตัวที่กำหนดโดย 





จำนวนเต็มเหล่านี้คือ ตำแหน่ง แกนหลักของการแสดงแทนองค์ประกอบของเมทริกซ์ในรูปแบบขั้นบันได ลด รูป 

คำอธิบาย
เพื่ออธิบายคำจำกัดความ ลองพิจารณาระนาบ ทั่วไป ระนาบ นี้จะมีจุดตัดเป็นศูนย์กับระนาบ อื่นก็ต่อเมื่อ เท่านั้น ในขณะที่ 



สำหรับ
ตัวอย่างเช่น ในระนาบคือปริภูมิคำตอบของระบบสมการเชิงเส้นเอกพันธุ์อิสระห้าสมการ สมการเหล่านี้โดยทั่วไปจะครอบคลุมเมื่อจำกัดอยู่ในปริภูมิย่อยที่มีในกรณีนี้ปริภูมิคำตอบ (จุดตัดของ กับ ) จะประกอบด้วยเวกเตอร์ศูนย์เท่านั้น อย่างไรก็ตาม ถ้าและจะต้องมีจุดตัดที่ไม่เป็นศูนย์ ตัวอย่างเช่น มิติที่คาดหวังของจุดตัดของและคือจุดตัดของและมีมิติที่คาดหวังและอื่นๆ 















นิยามของวาไรตี้ชูเบิร์ตระบุว่าค่าแรกของที่มีโดยทั่วไปจะเล็กกว่าค่าที่คาดหวังโดยพารามิเตอร์ระนาบ ที่กำหนดโดยข้อจำกัดเหล่านี้จะกำหนดวา ไรตี้ย่อยพิเศษของ[ 4 ]






คุณสมบัติ
การรวม
มีการจัดลำดับบางส่วนบนทูเพิลทั้งหมด โดยที่ถ้าสำหรับทุกๆ สิ่งนี้ทำให้เกิดการรวมวาไรตี้ชูเบิร์ต 




การแสดงให้เห็นว่าการเพิ่มขึ้นของดัชนีสอดคล้องกับการแบ่งย่อยเฉพาะทางที่มากขึ้นของสายพันธุ์ย่อย
วาไรตี้ชูเบิร์ตมีมิติร่วมเท่ากับน้ำหนัก 

ของพาร์ติชันหรืออีกทางหนึ่ง ตามแบบแผนการเขียนสัญลักษณ์ที่ระบุไว้ข้างต้น มิติของมันคือ น้ำหนัก 



ของการแบ่งส่วนเสริมในแผนภาพยังรูปสี่เหลี่ยมผืนผ้าสามมิติ 

สิ่งนี้มีเสถียรภาพภายใต้การรวมของกราสส์มันเนียน นั่นคือ การรวม

กำหนดไว้สำหรับโดย 

มีทรัพย์สิน

และการรวม

กำหนดโดยการเพิ่มองค์ประกอบพื้นฐานพิเศษ ให้กับ ระนาบแต่ละ ระนาบ ทำให้เกิด ระนาบ 



เช่นกัน

ดังนั้น หากและเป็นเซลล์และซับวาไรตีในกราสส์มันเนียนพวกมันก็อาจถูกมองว่าเป็นเซลล์และซับวาไรตีภายในกราสส์มัน เนียน สำหรับคู่ใดๆที่มีและ ได้ เช่น กัน 








ผลิตภัณฑ์จุดตัด
ผลิตภัณฑ์จุดตัดได้รับการกำหนดขึ้นครั้งแรกโดยใช้สูตร ของ PieriและGiambelli
ในกรณีพิเศษนั้นมีสูตรที่ชัดเจนของผลคูณของกับชั้นชูเบิร์ตใดๆที่กำหนดโดย 



โดยที่และคือค่าน้ำหนักของพาร์ติชัน นี่เรียกว่าสูตร Pieriและสามารถใช้ในการกำหนดผลคูณของการตัดกันของคลาส Schubert สองชั้นใดๆ เมื่อรวมกับสูตร Giambelliตัวอย่างเช่น 


และ

ชั้นชูเบิร์ตสำหรับพาร์ติชันที่มีความยาวใดๆสามารถแสดงได้ในรูปของดีเทอร์มิแนนต์ของเมทริกซ์ที่มีชั้นพิเศษเหล่านั้นเป็นสมาชิก 



นี่คือสูตรที่เรียกว่าสูตรของ Giambelliมีรูปแบบเดียวกับเอกลักษณ์ Jacobi-Trudi ตัวแรก ซึ่งแสดง ฟังก์ชัน Schur ใดๆ ในรูปของดีเทอร์มิแนน ต์ โดยใช้ ฟังก์ชันสมมาตรสมบูรณ์

ตัวอย่างเช่น,

และ

กรณีทั่วไป
ผลคูณเชิงจุดตัดระหว่างคลาสชูเบิร์ตสองคลาสใดๆ กำหนดโดย 

สัมประสิทธิ์Littlewood-Richardsonอยู่ที่ไหน[ 5 ]สูตรPieriเป็นกรณีพิเศษของสิ่งนี้ เมื่อมีความยาว 


ความสัมพันธ์กับคลาส Chern
มีคำอธิบายง่ายๆ เกี่ยวกับวงแหวนโคฮอโมโลยี หรือวงแหวนโชว์ ของกราสส์มันเนียน โดยใช้ชั้นเชิร์นของบันเดิล เวกเตอร์ธรรมชาติสอง ชุด เหนือเรามีลำดับที่แน่นอนของบันเดิลเวกเตอร์เหนือ



โดยที่บันเดิลเชิงสัจพจน์ที่มีไฟเบอร์เหนือองค์ประกอบใดๆคือปริภูมิย่อยนั้นเอง คือบันเดิลเวกเตอร์แบบไม่สำคัญอันดับโดยมีไฟเบอร์เป็น และคือบันเดิลเวกเตอร์ผลหารอันดับโดยมีไฟเบอร์เป็น คลาสเชิร์นของบันเดิลและ คือ 











พาร์ทิชันที่มีแผนภาพยัง (Young diagram) ประกอบด้วยคอลัมน์เดียวที่มีความยาว เท่าใด


ลำดับตรรกะที่ซ้ำซ้อนนี้จึงนำเสนอขนมชิงช้าสวรรค์ (Chow ring) ดังนี้
![{\displaystyle A^{*}(\mathbf {Gr} (k,V))={\frac {\mathbb {Z} [c_{1}(T),\ldots ,c_{k}(T),c_{1}(Q),\ldots ,c_{nk}(Q)]}{(c(T)c(Q)-1)}}.}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/7da96fd477a9ebd86e54c3abfdc37d2e94f8d127)
Gr(2,4)
หนึ่งในตัวอย่างคลาสสิกที่วิเคราะห์คือ Grassmannian เนื่องจากมันกำหนดพารามิเตอร์ของเส้นใน. การใช้ Chow ring แคลคูลัสของ Schubert สามารถใช้ในการคำนวณจำนวนเส้นบนพื้นผิวลูกบาศก์ได้[ 4 ]


ชามริง
ร้าน Chow Ring มีการนำเสนอสินค้า
![{\displaystyle A^{*}(\mathbf {Gr} (2,4))={\frac {\mathbb {Z} [\sigma _{1},\sigma _{1,1},\sigma _{2}]}{((1-\sigma _{1}+\sigma _{1,1})(1+\sigma _{1}+\sigma _{2})-1)}}}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/8ae86640b1425302be5a93dce0b99da43219ac68)
และในฐานะกลุ่มอาเบเลียนแบบมีระดับ[ 6 ]จะได้รับโดย

เส้นบนพื้นผิวทรงลูกบาศก์
โปรดจำไว้ว่า เส้นตรงในให้ปริภูมิย่อยมิติของดังนั้นจึงเป็นสมาชิกของนอกจากนี้ สมการของเส้นตรงสามารถกำหนดได้เป็นภาคตัดของเนื่องจากพื้นผิวลูกบาศก์กำหนดได้เป็นพหุนามลูกบาศก์เอกพันธุ์ทั่วไป ดังนั้นจึงกำหนดได้เป็นภาคตัดทั่วไปเส้นตรงเป็นวาไรตี้ย่อยของก็ต่อเมื่อภาคตัดเป็นศูนย์บนดังนั้นชั้นออยเลอร์ของสามารถอินทิเกรตเหนือเพื่อหาจำนวนจุดที่ภาคตัดทั่วไปเป็นศูนย์บนเพื่อให้ได้ชั้นออยเลอร์ต้องคำนวณชั้นเชิร์นทั้งหมดของ ซึ่งกำหนดโดย 








![{\displaystyle [L]\in \mathbb {G} (1,3)}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/03e1ac972d566c568b8e3807ecf290c4318f6269)





สูตรการแยกส่วนจึงมีรูปแบบเป็นสมการอย่างเป็นทางการดังนี้

โดยที่และสำหรับมัดเส้นแบบเป็นทางการ สมการการแยกจะให้ความสัมพันธ์ 


และ.
เนื่องจากสามารถมองได้ว่าเป็นผลรวมโดยตรงของกลุ่มเส้นที่เป็นทางการ 

ซึ่งคลาส Chern ทั้งหมดคือ

ดังนั้นจึงสรุปได้ว่า

โดยใช้ข้อเท็จจริงที่ว่า
และ
เนื่องจากเป็นคลาสสูงสุด ดังนั้นปริพันธ์จึงเป็น 

ดังนั้น จึงมีเส้นอยู่บนพื้นผิวทรงลูกบาศก์ 
ดูเพิ่มเติม