กลับไปหน้าบทความ

อ่าน 18 นาที

แคลคูลัสของชูเบิร์ต

ในทางคณิตศาสตร์แคลคูลัสชูเบิร์ตเป็นสาขาหนึ่งของเรขาคณิตเชิงพีชคณิต ที่ เฮอร์มันน์ ชูเบิร์ตนำเสนอในศตวรรษที่ 19 เพื่อแก้ปัญหาการนับต่างๆ ของเรขาคณิตเชิงโปร เจกทีฟ...

แคลคูลัสของชูเบิร์ต

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 โปรดดูที่ความหลากหลายของชูเบิร์

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

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

สูตรมิติ

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

สูตรของ Pieri

ในกรณีพิเศษนั้นมีสูตรที่ชัดเจนของผลคูณของกับชั้นชูเบิร์ตใดๆที่กำหนดโดย

โดยที่และคือค่าน้ำหนักของพาร์ติชัน นี่เรียกว่าสูตร Pieriและสามารถใช้ในการกำหนดผลคูณของการตัดกันของคลาส Schubert สองชั้นใดๆ เมื่อรวมกับสูตร Giambelliตัวอย่างเช่น

และ

สูตรของจิอัมเบลลี

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

Gr(2,4)

หนึ่งในตัวอย่างคลาสสิกที่วิเคราะห์คือ Grassmannian เนื่องจากมันกำหนดพารามิเตอร์ของเส้นใน. การใช้ Chow ring แคลคูลัสของ Schubert สามารถใช้ในการคำนวณจำนวนเส้นบนพื้นผิวลูกบาศก์ได้[ 4 ]

ชามริง

ร้าน Chow Ring มีการนำเสนอสินค้า

และในฐานะกลุ่มอาเบเลียนแบบมีระดับ[ 6 ]จะได้รับโดย

เส้นบนพื้นผิวทรงลูกบาศก์

โปรดจำไว้ว่า เส้นตรงในให้ปริภูมิย่อยมิติของดังนั้นจึงเป็นสมาชิกของนอกจากนี้ สมการของเส้นตรงสามารถกำหนดได้เป็นภาคตัดของเนื่องจากพื้นผิวลูกบาศก์กำหนดได้เป็นพหุนามลูกบาศก์เอกพันธุ์ทั่วไป ดังนั้นจึงกำหนดได้เป็นภาคตัดทั่วไปเส้นตรงเป็นวาไรตี้ย่อยของก็ต่อเมื่อภาคตัดเป็นศูนย์บนดังนั้นชั้นออยเลอร์ของสามารถอินทิเกรตเหนือเพื่อหาจำนวนจุดที่ภาคตัดทั่วไปเป็นศูนย์บนเพื่อให้ได้ชั้นออยเลอร์ต้องคำนวณชั้นเชิร์นทั้งหมดของ ซึ่งกำหนดโดย

สูตรการแยกส่วนจึงมีรูปแบบเป็นสมการอย่างเป็นทางการดังนี้

โดยที่และสำหรับมัดเส้นแบบเป็นทางการ สมการการแยกจะให้ความสัมพันธ์

และ.

เนื่องจากสามารถมองได้ว่าเป็นผลรวมโดยตรงของกลุ่มเส้นที่เป็นทางการ

ซึ่งคลาส Chern ทั้งหมดคือ

ดังนั้นจึงสรุปได้ว่า

โดยใช้ข้อเท็จจริงที่ว่า

และ

เนื่องจากเป็นคลาสสูงสุด ดังนั้นปริพันธ์จึงเป็น

ดังนั้น จึงมีเส้นอยู่บนพื้นผิวทรงลูกบาศก์

ดูเพิ่มเติม

ดึงข้อมูลมาจาก " https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Schubert_calculus&oldid=1332066672 "

สรุปเนื้อหา

ข้อมูลสำคัญจากบทความ

ข้อมูลสำคัญเกี่ยวกับ แคลคูลัสของชูเบิร์ต

ในทางคณิตศาสตร์แคลคูลัสชูเบิร์ตเป็นสาขาหนึ่งของเรขาคณิตเชิงพีชคณิต ที่ เฮอร์มันน์ ชูเบิร์ตนำเสนอในศตวรรษที่ 19 เพื่อแก้ปัญหาการนับต่างๆ ของเรขาคณิตเชิงโปร เจกทีฟ...

การก่อสร้าง

แคลคูลัสชูเบิร์ตสามารถสร้างขึ้นได้โดยใช้ วงแหวนโชว์ [ 3 ] ของ กราสส์มันเนียน โดยที่วัฏจักรการสร้างจะถูกแทนด้วยข้อมูลที่กำหนดทางเรขาคณิต [ 4 ] กำหนดให้กราสส์มันเนียนของระนาบ - ในปริภูมิเวกเตอร์มิติ คง ที่...

ข้อตกลงการใช้สัญลักษณ์อื่นๆ

ในแหล่งข้อมูลบางแหล่ง [ 1 ] [ 2 ] เซลล์ชูเบิร์ตและวาไรตี้ชูเบิร์ตจะถูกระบุแตกต่างกันเป็นและตามลำดับ โดยที่คือ พาร์ติชันเสริม ของ ที่มีส่วนประกอบ X a {\displaystyle X_{\mathbf {a} }} Σ a {\displaystyle \Sigma _{\mathbf {a} }} S λ {\displaystyle S_{\lambda }} S...

คำอธิบาย

เพื่ออธิบายคำจำกัดความ ลองพิจารณาระนาบ ทั่วไป ระนาบ นี้จะมีจุดตัดเป็นศูนย์กับระนาบ อื่นก็ต่อเมื่อ เท่านั้น ในขณะที่ k {\displaystyle k} w ⊂ V {\displaystyle w\subset V} V j {\displaystyle V_{j}} j ≤ n − k {\displaystyle j\leq n-k}