توزیع یکنواخت

 

در ریاضیات ، دنباله { ها 1 ، ها 2 ، ها 3 ، ...} از اعداد حقیقی گفته می شود equidistributed یا توزیع یکنواخت ، اگر نسبت به شرایط حال سقوط در یک فاصله فرعی متناسب با طول که فاصله است. چنین توالی هایی در نظریه تقریب Diophantine مورد مطالعه قرار گرفته و کاربردهایی در ادغام مونت کارلو دارند .

 

فهرست

تعریف ویرایش ]

دنباله { ها 1 ، ها 2 ، ثانیه 3 ، ...} از اعداد حقیقی گفته می شود equidistributed در غیر منحط فاصله [ ،  ب ] اگر برای هر فاصله فرعی [ ج ،  د ] از [ ،  ب ] ما داریم

\ displaystyle \ lim _ {n \ to \ infty} {\ left | \ {\، s_ {1}، \ dots، s_ {n} \، \} \ cap [c، d] \ Right |  \ over n} = {dc \ over ba}.

(در اینجا ، نماد | { 1 ، ... ، n  } ∩ [ c ، d ] | تعداد عناصر ، از اولین عناصر n دنباله ، که بین c و d است را نشان می دهد .)

به عنوان مثال ، اگر یک دنباله در [0 ، 2] تقسیم شود ، از آنجا که فاصله [0.5 ، 0.9] 1/5 طول بازه [0 ، 2] را اشغال می کند ، به عنوان n بزرگ می شود ، نسبت n اول اعضای دنباله ای که بین 0.5 و 0.9 قرار دارند باید به 1/5 نزدیک شوند. با بیان آزادانه می توان گفت که هر یک از اعضای دنباله به همان اندازه احتمال دارد که در هرجای دامنه خود قرار بگیرد. با این حال ، این به این معنی نیست که} n a دنباله ای از متغیرهای تصادفی است. بلکه یک توالی مشخص از اعداد واقعی است.

اختلاف ویرایش ]

تعریف ما اختلاف N برای دنباله { ها 1 ، ها 2 ، ها 3 ، ...} با توجه به بازه [ ،  ب ] عنوان

\ displaystyle D_ {N} = \ sup _ {a \ leq c \ leq d \ leq b} \ left \ vert {\ frac {\ left | \ {\، s_ {1}، \ dots، s_ {N \، \} \ cap [c، d] \ Right |} {N}} - {\ frac {dc} {ba}} \ Right \ vert.

در نتیجه اگر اختلاف N به صفر متمایل شود ، N در حالی که N تمایل به بی نهایت دارد ، توالی توزیع می شود.

توزیع سهام یک معیار نسبتاً ضعیف برای بیان این حقیقت است که یک توالی بخش را پر می کند و هیچ شکافی را ندارد. به عنوان مثال ، نقاشی های یکنواخت متغیر تصادفی بر روی یک بخش در بخش تقسیم می شود ، اما شکاف های بزرگی در مقایسه با یک دنباله وجود خواهد داشت که در ابتدا تعداد زیادی از ε در قطعه ، برای برخی کوچک ε ، با روشی مناسب انتخاب شده وجود خواهد داشت. ، و سپس این کار را برای مقادیر کوچکتر و کوچکتر ε ادامه می دهد. برای معیارهای قوی تر و برای ساخت توالی هایی که به طور یکنواخت تر توزیع می شوند ، دنباله عدم اختلاف را مشاهده کنید .

معیار انتگرال ریمان برای توزیع مجدد ویرایش ]

به یاد بیاورید که اگر f تابعی با انتگرال ریمان در فاصله [ a ،  b ] باشد ، آنگاه انتگرال آن حد مبالغ ریمان است که با نمونه برداری از عملکرد f در مجموعه ای از نقاط منتخب از یک قسمت خوب از فاصله انتخاب شده است. بنابراین ، اگر یک دنباله در [ a ،  b ] تقسیم شود ، انتظار می رود که این دنباله برای محاسبه انتگرال یک تابع یکپارچه ریمان استفاده شود. این منجر به معیار [1] برای دنباله توزیع شده می شود:

فرض کنید { 1 ، 2 ، 3 ، ...} دنباله ای است که در بازه [ a ،  b ] موجود است. در نتیجه وضعیت های زیر یکسان اند:

  1. دنباله در [ a ،  b ] تقسیم می شود.
  2. برای هر تابع یکپارچه سازگار با ریمان ( دارای ارزش پیچیده ) f  : [ a ،  b ] ℂ ، حد زیر حاوی:

\ lim _ {\ N \ به \ infty}} {\ frac {1} {N}} \ sum _ {{n = 1}} ^ {{N}} f \ left (s_ {n} \ Right) = {\ frac {1} {ba}} \ int _ {a} ^ {b} f (x) \، dx

نشان دادناثبات

این معیار منجر به ایده ادغام مونت-کارلو می شود ، جایی که انتگرال ها با نمونه گیری از عملکرد بر روی دنباله ای از متغیرهای تصادفی که در فاصله زمانی توزیع شده اند محاسبه می شوند.

نمی توان ملاک انتگرال را به طبقه ای از کارکردهای بزرگتر از مواردی که یکپارچه سازگار با ریمان هستند ، تعمیم داد. به عنوان مثال ، اگر انتگرال Lebesgue در نظر گرفته شود و f در 1 در نظر گرفته شود ، این معیار با شکست مواجه می شود. به عنوان نمونه متقابل ، f را به عنوان تابع نشانگر دنباله توزیع شده توزیع کنید. سپس در معیار ، سمت چپ همیشه 1 است ، در حالی که سمت راست صفر است ، زیرا دنباله قابل شمارش است ، بنابراین تقریباً در همه جا صفر است .

در حقیقت ، قضیه De Bruijn-Post معکوس معیار فوق را بیان می کند: اگر f تابعی باشد به گونه ای که معیار فوق برای هر توالی توزیع شده در [ a ،  b ] نگه داشته باشد ، آنگاه f در ریمان یکپارچه است [ a ،  b ] [2]

توزیع ماژول توزیع 1 ویرایش ]

دنباله { 1 ، 2 ، 3 ، ...} از اعداد حقیقی گفته می شود equidistributed پیمانه 1 یا توزیع یکنواخت پیمانه 1 اگر دنباله ای از قطعات کسری از N ، مشخص شده توسط { N } یا با n  - ⌊ n ⌋ ، در فاصله [0 ، 1] تقسیم می شود.

مثالها ویرایش ]

تصویر از پر کردن فاصله واحد ( X محور) با استفاده از اولین نفر از ون der Corput توالی قوانین و مقررات، N 0-999 ( Y محور). درجه بندی رنگ به دلیل بی حس کردن است.

0 ، α ، 2 α ، 3 α ، 4 α ، ...

مدول 1 توزیع شده است. [3]

  • به طور کلی ، اگر p چند جملهای با حداقل یک ضریب غیر از اصطلاح ثابت ثابت غیرمنطقی باشد ، توالی p ( n ) به صورت یکنواخت توزیع می شود.

این توسط ویل اثبات شد و کاربردی از قضیه تفاوت ون درپروت است. [4]

  • ورود به سیستم دنباله ( N ) است نه توزیع یکنواخت پیمانه 1. [3] این واقعیت است که مربوط به قانون بنفورد .
  • توالی همه ضربات α غیر منطقی توسط اعداد پی در پی ،

α ، 3 α ، 5 α ، 7 α ، 11 α ، ...

این یک قضیه معروف از نظریه اعداد تحلیلی است که توسط IM Vinogradov در سال 1948 منتشر شده است . [5]

ملاک ویل ویرایش ]

معیار ویل بیان می کند که توالی n به صورت پراکنده توزیع می شود اگر فقط و فقط برای همه عدد صحیح غیر صفر ℓ ،

\ lim _ {\ n \ به \ infty}} {\ frac {1} {n}} \ sum _ {{j = 1}} ^ {{n}} e ^ {2 \ pi i \ ell a_ j}}} = 0.

این ملاک نامگذاری شده است و برای اولین بار توسط هرمان ویل تدوین شده است . [7] این اجازه می دهد تا سوالات توزیع توزیع به مرزهای مبالغ نمایی کاهش یابد ، یک روش اساسی و کلی.

نشان دادنطرح اثبات

کلیات ویرایش ]

دنباله N بردارها در K است پیمانه 1 equidistributed اگر و تنها اگر برای هر بردار ℓ ∈ غیر صفر  K ،

\ lim _ {\ n \ به \ infty}} {\ frac {1} {n}} \ sum _ {{j = 0}} ^ {{n-1}} e ^ {{2 \ pi i \ ell \ cdot v_ {j}}} = 0.

مثال استفاده ویرایش ]

معیار ویل را می توان برای اثبات قضیه تقسیم توزیع به کار برد ، با بیان اینکه توالی ضرب های 0 ، α ، 2 α ، 3 α ، ... برخی از عدد واقعی α به صورت مجزا تقسیم می شود اگر و فقط اگر α غیر منطقی است. [3]

فرض α غیر منطقی است و معنی توالی ما توسط J  =   (که در آن J شروع می شود از 0، به ساده فرمول بعد). بگذارید   ≠ 0 عدد صحیح باشد. از آنجا که α غیر منطقی است ، ℓα هرگز نمی تواند یک عدد صحیح باشد ، بنابراین\ textstyle e ^ {2 \ pi i \ ell \ alpha}هرگز نمی تواند 1. با استفاده از فرمول جمع یک سری هندسی محدود ،

\ left | \ sum _ {{j = 0}} ^ {{n-1}} e ^ {{2 \ pi i \ ell j \ alpha}} \ right | = \ left | \ sum _ {{j = 0}} ^ {{n-1}} \ left (e ^ {{2 \ pi i \ ell \ alpha}} \ Right) ^ {j} \ right | = \ left | {\ frac {1-e ^ {2 \ pi i \ ell n \ alpha}}}-1-e ^ {{2 \ pi i \ ell \ alpha}}}} \ Right | \ leq {\ frac 2 {\ left | 1-e ^ {2 \ pi i \ ell \ alpha}} \ درست |}} ،

محدود محدود که به n بستگی ندارد . بنابراین ، پس از تقسیم n و اجازه دادن به n تمایل به بی نهایت ، سمت چپ به سمت صفر گرایش پیدا می کند و ملاک ویل راضی است.

در مقابل، توجه کنید که اگر α منطقی است و سپس این دنباله equidistributed نمی پیمانه 1، چرا که تنها تعداد محدودی از گزینه های برای بخش کسری وجود دارد J  =   .

قضیه تفاوت ون در کرپت ویرایش ]

قضیه Johannes van der Corput [8] بیان می کند که اگر به ازای هر ساعت دنباله n + h  -  n به صورت یکنواخت مدولو 1 توزیع شود ، بنابراین n نیز وجود دارد . [9] [10] [11]

های van der مجموعه Corput مجموعه ای است H از اعداد صحیح به طوری که اگر برای هر ساعت در H دنباله بازدید کنندگان N + ساعت  -  بازدید کنندگان N یکنواخت توزیع پیمانه 1، پس است N . [10] [11]

قضایای متریک ویرایش ]

قضایای متریک رفتار یک دنباله پارامتری را برای تقریباً تمام مقادیر پارامتر α توصیف می کند : یعنی برای مقادیر α که در بعضی از مجموعه های استثنایی Lebesgue قرار ندارد ، صفر را نشان داد.

  • برای هر دنباله اعداد صحیح متمایز n ، دنباله { n α mod تقسیم شده است مود 1 برای تقریباً تمام مقادیر α . [12]
  • دنباله { α n mod تقریباً برای همه مقادیر α > 1 تقسیم می شود. [13]

معلوم نیست که آیا توالی { N } یا { π N } هستند وزارت دفاع 1. equidistributed با این حال مشخص است که دنباله { α N } است نه وزارت دفاع 1 equidistributed اگر α است تعداد PV .

دنباله خوب توزیع شده ویرایش ]

گفته می شود که دنباله های 1 ، 2 ، 3 ، ...} از اعداد واقعی به خوبی توزیع می شود در [ a ،  b ] اگر برای هر زیر مجموعه [ c ،  d ] از [ a ،  b ] ما داشته باشیم.

\ displaystyle \ lim _ {n \ to \ infty} {\ left | \ {\، s_ {k + 1}، \ dots، s_ {k + n} \، \} \ cap [c، d] \ Right |  \ over n} = {dc \ over ba}

به طور یکنواخت در k . واضح است که هر توالی خوب توزیع شده به طور یکنواخت توزیع می شود ، اما معکوس نگه ندارد. تعریف modulo 1 به خوبی توزیع شده مشابه است.

توالی ها با توجه به یک اقدام دلخواه تقسیم می شوند ویرایش ]

برای یک فضای اندازه گیری احتمال دلخواه(X ، \ مو)، دنباله ای از امتیازات x_ {n گفته می شود که با توجه به تقسیم توزیع می شودمو\ مو اگر میانگین اندازه گیری نقاط ضعیف به هم گرایش پیدا کند\ مو [14]

\ frac {\ sum _ {{k = 1}} ^ {n} \ delta _ {{x_ {k}}}} {n}} \ Rightarrow \ mu \.

در هر اندازه گیری احتمال بورل در یک فضای قابل تفکیک و اندازه گیری ، یک توالی پراکنده توزیع شده با توجه به اندازه گیری وجود دارد. در واقع ، این بلافاصله از این واقعیت ناشی می شود که چنین فضایی استاندارد است .

پدیده عمومی توزیع مجدد برای سیستم های دینامیکی مرتبط با گروه های دروغ بسیار پیش می آید ، به عنوان مثال در راه حل مارگولیس برای حدس Oppenheim .

همچنین مشاهده کنید ویرایش ]

منابع

https://en.wikipedia.org/wiki/Equidistributed_sequence#Weyl's_criterion

هرمان ویل

 

هرمان ویل

هرمان ویل ETH-Bib Portr 00890.jpg
بدنیا آمدن

هرمان کلاوس هوگو ویل


9 نوامبر 1885

المشورن ، امپراتوری آلمان

فوت کرد8 دسامبر 1955 (70 سالگی)

زوریخ ، سوئیس

ملیتآلمانی
آلما مادهدانشگاه گوتینگن
شناخته شده برایلیست مباحث نامگذاری شده توسط هرمان ویل 
واقع بینانه ساختاری انتنتی [1]
Wormhole
همسر (همسر)فردریکه برته هلن جوزف (نام مستعار "هلا") (1893-1993) 
الن بور (نائل لوهشتاین) (1902-1988)
فرزندانفریتز یواخیم ویل (1915-1915) 
مایکل ویل (1917–2011)
جوایزعضو انجمن سلطنتی [2] 
جایزه لوباچفسکی (1927) 
سخنرانی گیبس (1948)
حرفه علمی
زمینه هایفیزیک ریاضی
موسساتموسسه مطالعات پیشرفته 
دانشگاه گوتینگن 
ETH زوریخ
پایان نامهSinguläre Integralgleichungen mit besonder Berücksichtigung des Fourierschen Integraltheorems (1908)
مشاور دکترادیوید هیلبرت [3]
دانشجویان دکتراالكساندر وینشتین
سایر دانشجویان قابل توجهSaunders Mac Lane
تأثیراتامانوئل کانت [4]
ادموند هوسرل [4]
LEJ بروور [4]
امضا
هرمان ویل امضا.svg

هرمان کلاوس هوگو ویل ، ForMemRS [2] ( آلمانی: [vaɪl] ؛ 9 نوامبر 1885 - 8 دسامبر 1955) یک ریاضیدان آلمانی ، فیزیکدان نظری و فیلسوف بود . اگرچه بیشتر عمر کار خود را در زوریخ ، سوئیس و سپس پرینستون ، نیوجرسی گذراند ، اما او با سنت ریاضیات دانشگاه گوتینگن ، که توسط نمایندگان دیوید هیلبرت و هرمان مینکوفسکی نمایندگی شده است ، همراه است .

تحقیقات وی برای فیزیک نظری و همچنین رشته های صرفاً ریاضی از جمله نظریه اعداد از اهمیت عمده ای برخوردار بوده است . وی یکی از مؤثرترین ریاضیدانان قرن بیستم و عضو مهمی از انستیتوی مطالعات پیشرفته در سالهای اولیه بود. [5] [6] [7]

ویل کارهای فنی و برخی کلی را در مورد فضا ، زمان ، ماده ، فلسفه ، منطق ، تقارن و تاریخ ریاضیات منتشر کرد . او یکی از اولین کسانی بود که ارتباط نسبیت عام با قوانین الکترومغناطیس را تصور می کرد . در حالی که هیچ ریاضیدان نسل خود مایل به "جهان گرایی" هنری پوانکاره یا هیلبرت نبود ، ویل به اندازه هر کس نزدیک شد. [ بی طرفی است مورد مناقشه ] مایکل Atiyah، به ویژه ، اظهار داشته است که هر وقت او یک موضوع ریاضی را بررسی می کرد ، می فهمید که ویل بر او مقدم بوده است. [8]

 

فهرست

زندگینامه ویرایش ]

ویل در المشورن ، یک شهر کوچک در نزدیکی هامبورگ ، آلمان متولد شد و در Gymnasium Christianeum در Altona شرکت کرد . [9]

از سال 1904 تا 1908 در هر دو گوتینگن و مونیخ در رشته ریاضیات و فیزیک تحصیل کرد . دکترای وی در دانشگاه گوتینگن تحت نظارت دیوید هیلبرت که وی بسیار تحسین کرد ، اهدا شد .

در سپتامبر سال 1913 در گوتینگن ، ویل با فردریکه برته هلن جوزف ازدواج کرد (30 مارس 1893 [10] - 5 سپتامبر 1948 [11] ) که با نام هلن (نام مستعار "هلا") رفت. هلن دختر دکتر برونو ژوزف بود (سیزدهم دسامبر 1861 - 10 ژوئن 1934) ، پزشک معلمی که سمت Sanitätsrat را در ریبنیتز-دامگارتن آلمان نگه داشت. هلن یک فیلسوف بود (او شاگرد پدیدارشناس Edmund Husserl بود ) و مترجم ادبیات اسپانیایی به آلمانی و انگلیسی (به ویژه آثار فیلسوف اسپانیایی خوزه اورتگا و گاست ). [12] از طریق ارتباط نزدیک هلن با هوسرل بود که هرمان با تفکر هوسرل با (و بسیار تحت تأثیر آن) آشنا شد. هرمان و هلن دو پسر داشتند ،فریتز یواخیم ویل (19 فوریه 1915 - 20 ژوئیه 1977) و مایکل ویل (15 سپتامبر 1917 - 19 مارس 2011) ، [13] هر دو در زوریخ سوئیس متولد شدند. هلن در 5 سپتامبر 1948 در پرینستون ، نیوجرسی درگذشت. یک مراسم یادبود به افتخار او در 9 سپتامبر 1948 در پرینستون برگزار شد. سخنرانان در مراسم یادبود شامل پسرش فریتز یواخیم ویل و ریاضیدانان اسوالد وبلن و ریچارد کورانت بودند . [14] در سال 1950 هرمان با مجسمه ساز الن بور (نائل لوهشتاین) ازدواج کرد (17 آوریل 1902 - 14 ژوئیه 1988) ، [15] که بیوه استاد ریچارد جوزف بور (11 سپتامبر 1892 - 15 دسامبر 1940) بود [ 16] زوریخ.

پس از چند سال تدریس دروس تدریس ، ویل در سال 1913 گوتینگن را ترک کرد تا زوریخ صندلی ریاضیات را بگیرد [17] در ETH زوریخ ، جایی که او همکار آلبرت انیشتین بود ، که مشغول بررسی جزئیات نظریه نسبیت عام . انیشتین تأثیر ماندگاری در ویل داشت که مجذوب فیزیک ریاضی شد. در سال 1921 ویل با اروین شرودینگر ، فیزیکدان نظری که در آن زمان استاد دانشگاه زوریخ بود ملاقات کرد.. آنها به مرور زمان به دوستان نزدیک می شدند. ویل با همسر شرودینگر همسر آنماری (آنی) شرودینگر (née Bertel) رابطه جنسی عاشقانه ای داشت ، در همان زمان آنی در حال کمک به پرورش یک دختر نامشروع اروین به نام روت جورجی گری اریک مارس بود که در سال 1934 در آکسفورد انگلستان به دنیا آمد. . [18] [19]

ویل سخنگوی کامل کنگره بین المللی ریاضیدانان (ICM) در سال 1928 در بولونیا [20] و سخنگوی دعوت شده از ICM در سال 1936 در اسلو بود . وی در سال 1928 به عنوان یك عضو انجمن فیزیكی آمریكا انتخاب شد [21] و عضو آكادمی ملی علوم در سال 1940. [22] برای سال تحصیلی 1928-1929 وی استاد مهمان در دانشگاه پرینستون بود ، [23] كه در آنجا او مقاله ای با هوارد پی. رابرتسون نوشت . [24]

ویل در سال 1930 زوریخ را ترک کرد تا جانشین هیلبرت در گوتینگن شود و وقتی نازی ها در سال 1933 قدرت را به دست گرفتند ، به ویژه هنگامی که همسر وی یهودی بود ، رفت. به او در مؤسسه جدید مطالعات پیشرفته در پرینستون ، نیوجرسی ، یکی از اولین مقامهای اساتید ارائه شده بود ، اما به دلیل عدم تمایل به ترک میهن خود کاهش یافته بود. با اوج گرفتن اوضاع سیاسی در آلمان ، او نظر خود را تغییر داد و وقتی دوباره به مقام پیشنهاد شد ، پذیرفت. وی تا زمان بازنشستگی در سال 1951 در آنجا ماند. همراه او با همسر دوم الن ، وقت خود را در پرینستون و زوریخ گذراند و در 8 دسامبر سال 1955 در حالی که در زوریخ زندگی می کرد در اثر حمله قلبی درگذشت.

ویل در 12 دسامبر سال 1955 در زوریخ Created شد . [25] خدمه وی در دستان خصوصی ماندند [ منبع غیرقابل اعتماد؟ ] تا سال 1999، در آن زمان آنها در طاق دخمه مردگان در فضای باز در دفن شدهاند گورستان پرینستون . [26] بقایای فرزند هرمان مایکل ویل (2011-1991) درست در کنار خاکستر هرمان در همان طاق کلمبیایی منتقل می شود.

ویل یک پناهیست بود . [27]

مشارکت ها ویرایش ]

این بخش برای تأیید نیاز به استناد اضافی دارد . لطفاً با افزودن استناد به منابع معتبر ، این مقاله را بهبود بخشید . اطلاعات بدون مرجع ممکن است مشکل ایجاد کرده و پاک شوند. یافتن منابع: "هرمان ویل"  -  اخبار · روزنامه ها · کتاب ها · محقق · JSTOR
         ( فوریه 2017 ) یاد بگیرید چگونه و چه زمانی این پیام الگوی را حذف کنید )

هرمان ویل (چپ) و ارنست پشل (راست).

توزیع مقادیر ویژه ویرایش ]

اطلاعات بیشتر: قانون Weyl و قانون Weyl j حدس Weyl

در سال 1911 ویل انتشار Über die asymptotische Verteilung der Eigenwerte ( در مورد توزیع بدون علامت ویژه مقادیر ویژه ) را نشان داد که در آن ثابت کرد که مقادیر ویژه لاپلاسیان در دامنه جمع و جور مطابق قانون به اصطلاح Weyl توزیع می شوند . وی در سال 1912 براساس اصول گوناگونی اثبات جدیدی ارائه داد. ویل چندین بار به این موضوع بازگشت ، سیستم الاستیسیته را در نظر گرفت و حدس ویل را تدوین کرد . این آثار توزیع بی اهمیت دامنه از مقادیر ویژه از تجزیه و تحلیل مدرن را آغاز کردند.

مبانی هندسی مانیفولدز و فیزیک ویرایش ]

اطلاعات بیشتر: تبدیل Weyl و Tensor Weyl

در سال 1913 ، ویل Die Idee der Riemannschen Fläche ( مفهوم یک سطح ریمان ) را منتشر کرد ، که به درمان یکپارچه ای از سطوح ریمان پرداخت . در آن ویل از توپولوژی مجموعه ای برای تعیین دقیق تر نظریه سطح ریمان استفاده کرد ، مدلی که در ادامه کار روی مانیفولد ها دنبال می شود . او به همین منظور کارهای اولیه LEJ Brouwer در توپولوژی را جذب کرد .

ویل به عنوان یکی از چهره های اصلی مکتب گوتینگن ، از ابتدای فعالیت خود کاملاً مورد تأیید کار اینشتین بود. او پیشرفت فیزیک نسبیت را در سال 1918 در Raum، Zeit، Materie ( فضا ، زمان ، ماده ) خود دنبال کرد و در سال 1922 به چاپ چهارم رسید. در سال 1918 ، او مفهوم سنج را معرفی کرد و اولین نمونه از آنچه اکنون است معروف به یک نظریه سنج است . نظریه سنج ویلی تلاشی ناموفق برای مدل سازی میدان الکترومغناطیسی و میدان گرانشی به عنوان خصوصیات هندسی فضا بود . تانسور Weyl در هندسه ریمانیاز اهمیت عمده ای در درک ماهیت هندسه کنفورماسی برخوردار است. در سال 1929 ، ویل مفهوم vierbein را به نسبیت عام معرفی کرد. [28]

رویکرد کلی خود را در فیزیک بر پایهی پدیدارشناسی فلسفه ادموند هوسرل ، به طور خاص هوسرل 1913 ی ideen زو einer reinen Phänomenologie UND phänomenologischen فلسفه. Erstes Buch: Allgemeine Einführung in die reine Phänomenologie (ایده های یک پدیدارشناسی ناب و فلسفه پدیدارشناسی. کتاب اول: مقدمه عمومی). هوسرل به انتقاد گوتلوب فرگه به شدت در مورد نخستین اثر خود در مورد فلسفه حسابی واکنش جدی نشان داده بود و در حال بررسی حس ریاضی و ساختارهای دیگر بود ، که فرگه از مرجع تجربی متمایز کرده بود. [ نیاز به استناد ]

گروه های توپولوژیک ، گروه های دروغ و تئوری نمایندگی ویرایش ]

مقاله اصلی: پیتر ویل قضیه ، گروه ویل ، spinor ویل ، و جبر ویل

از سال 1923 تا 1938 ، ویل تئوری گروه های جمع و جور ، از نظر بازنمایی ماتریس را توسعه داد . در مورد گروه جمع و جور دروغ ، او فرمول شخصیت اساسی را ثابت کرد .

این نتایج در درک ساختار تقارن مکانیک کوانتومی اساسی است که وی بر اساس تئوری گروهی قرار داده است. این شامل اسپینورها بود . همراه با فرمول ریاضی مکانیک کوانتومی در مقیاسی بزرگ به دلیل جان فون نویمان ، این درمان آشنا داد از حدود سال 1930. گروه های غیر جمع و جور و نمایندگی خود را، به ویژه گروه هایزنبرگ ، همچنین در این زمینه خاص شده بودند، در خود 1927 کمیت ویل ، بهترین پل بین فیزیک کلاسیک و کوانتومی تا به امروز. از این زمان ، و مطمئناً به کمک نمایشگاههای ویل ، گروه های دروغ و جبرهای دروغ بسیار کمک شده استهر دو ریاضیات محض و فیزیک نظری به یک بخش اصلی تبدیل شدند .

کتاب او گروه های کلاسیک نظریه ثابت را مجددا مورد بررسی قرار داده است . آن را پوشش داده گروه متقارن ، گروه کلی خطی ، گروه های متعامد و گروه ها symplectic و نتایج را بر روی خود ویژگیهای و تضمینی .

تحلیل هارمونیک و نظریه شماره تحلیلی ویرایش ]

اطلاعات بیشتر: ملاک ویل

ویلی همچنین با استفاده از معیار خود برای توزیع یکنواخت mod 1 ، که یک گام اساسی در تئوری اعداد تحلیلی بود ، نحوه استفاده از مبالغ نمایی در تقریب دیوفانتین را نشان داد . این کار به عملکرد zema ریمان و همچنین نظریه شماره افزودنی اعمال شده است . توسط بسیاری دیگر ساخته شده است.

مبانی ریاضیات ویرایش ]

در زنجیره ویل منطق توسعه تجزیه و تحلیل اخباری با استفاده از سطوح پایین تر از برتراند راسل را نظریه منشعب از انواع . او قادر به توسعه بسیاری از حساب دیفرانسیل و انتگرال کلاسیک بود، در حالی که با استفاده از نه اصل موضوع انتخاب و نه اثبات با تناقض ، و اجتناب از گئورگ کانتور را مجموعه های نامحدود . ویل در این دوره از ساختارگرایی رادیکال ایده آل گرایانه عاشقانه ، فیچت آلمانی ، فیچت خواست .

اندکی پس از انتشار «Continuum Weyl» به طور خلاصه موقعیت خود را کاملاً به شهودگرایی بروو تغییر داد. در زنجیره ، امتیاز constructible به عنوان نهادهای گسسته وجود داشته باشد. ویل یک پیوستار را می خواست که مجموع امتیازات نیست. او مقاله جنجالی نوشت و اعلام كرد كه ، برای خودش و لژ بروو ، "ما انقلاب هستیم". [ نیاز به استناد ] این مقاله در تبلیغ دیدگاه های شهودی نسبت به آثار اصلی خود بروور بسیار مؤثر است.

جورج پولیا و ویل ، در طی یک گردهمایی ریاضیدانان در زوریخ (9 فوریه 1918) ، در مورد جهت آینده ریاضیات شرط بندی کردند. ویل پیش بینی کرد که در 20 سال بعد ، ریاضیدانان متوجه می شوند که کل مبهم بودن مفاهیمی مانند اعداد واقعی ، مجموعه ها و شمارش معقولات چیست و علاوه بر این ، سؤال در مورد حقیقت یا غلط بودن حداقل خاصیت فوقانیاعداد واقعی است. به همان اندازه که پرسیدن درباره حقیقت ادعاهای اساسی هگل در فلسفه طبیعت معنی دار است. [29] هر پاسخی برای چنین سؤالی غیرقابل توصیف ، بی ربط با تجربه و در نتیجه بی معنا خواهد بود.

با این حال ، طی چند سال ویل تصمیم گرفت که شهودگرایی Brouwer محدودیت های زیادی را در ریاضیات ایجاد کند ، همانطور که همیشه منتقدین گفته اند. مقاله "بحران" معلم فرمالیست ویل را هیلبرت ناراحت کرده بود ، اما بعدها در دهه 1920 ویل بخشی از موقعیت خود را با وضعیت هیلبرت آشتی داد.

بعد از حدود 1928 ویل ظاهرا تصمیم گرفته بود که شهود گرایی ریاضی بود سازگار با شور و شوق خود را برای نمی پدیدارشناسی فلسفه هوسرل ، به عنوان او فکر ظاهرا زودتر بود. ویل در دهه های آخر عمر خود بر ریاضیات به عنوان "ساخت نمادین" تأکید کرد و نه تنها به هیلبرت بلکه به ارنست کاسیرر نزدیک تر شد . اما ویل به ندرت به کاسیر اشاره می کند ، و فقط مقالات و بندهایی مختصر برای بیان این موضع نوشت.

تا سال 1949 ، ویل کاملاً از ارزش نهایی شهود گری سرخورده شد و نوشت: "ریاضیات با بروو بالاترین وضوح شهودی خود را به دست می آورد. او موفق می شود تا آغاز تجزیه و تحلیل را به روشی طبیعی توسعه دهد ، همه وقت ارتباط را با شهود بسیار بیشتر حفظ می کند. با این وجود نمی توان انکار کرد که در پیشبرد تئوری های بالاتر و عمومی تر ، عدم استفاده از قوانین ساده منطق کلاسیک سرانجام منجر به تقریباً غیرقابل تحمل می شود. بنای برج او که اعتقاد بر این است که از بلوک های بتونی ساخته شده است ، قبل از چشمانش در غبار حل می شود. "

فرمین های ویل ویرایش ]

مقاله اصلی: ویل فرمیون

در سال 1929 ، ویل فرمیون را برای استفاده در یک نظریه جایگزینی برای نسبیت پیشنهاد داد. این فرمیون یک قطعه ذرات بدون جرم و بار الکتریکی است. یک الکترون می تواند به دو فرمون Weyl تقسیم شود یا از دو فرمون Weyl تشکیل شود. نوترینوها یک بار تصور می شد که فرمیونها ویل، اما آنها در حال حاضر شناخته شده اند که جرم است. فرمینون های ویل برای برنامه های الکترونیکی به دنبال حل مشکلات موجود در الکترون هستند. چنین قطعات جزئی در سال 2015 کشف شد ، به شکلی از کریستال های معروف به نیمه های ویلی ، نوعی ماده توپولوژیکی. [30] [31] [32]

نقل قول ها ویرایش ]

  • سوال مبانی نهایی و معنای نهایی ریاضیات باز است. ما نمی دانیم که در چه جهاتی راه حل نهایی خود را پیدا خواهد کرد و حتی اصلاً نمی توان از یک هدف نهایی نهایی انتظار داشت. "ریاضیات" ممکن است یک فعالیت خلاق انسان ، مانند زبان یا موسیقی ، از اصالت اولیه باشد ، که تصمیمات تاریخی آن مخالف عقلانیت عینی کامل است.

Gesammelte Abhandlungen —as به نقل از کتاب سال - انجمن فلسفی آمریکا ، 1943 ، ص. 392

  • در این روزها فرشته توپولوژی و شیطان جبر انتزاعی برای روح هر حوزه ریاضی فردی می جنگند. ویل (1939b ، ص 500)

کتابشناسی ویرایش ]

همچنین مشاهده کنید ویرایش ]

مباحث به نام هرمان ویل ویرایش ]

مقاله اصلی: لیست مواردی که به نام هرمان ویل نامگذاری شده است

منابع 

https://en.wikipedia.org/wiki/Hermann_Weyl

گروه کاملاً فشرده

 

از ویکیپدیا، دانشنامه آزاد

این مقاله لیستی از منابع ، خواندن مرتبط یا پیوندهای خارجی را در بر می گیرد ، اما منابع آن ناشناخته مانده اند زیرا فاقد نقل قول های داخلی هستند لطفاً با معرفی استناد دقیق تر ، به بهبود این مقاله کمک کنید . ( مارس 2011 ) یاد بگیرید که چگونه و چه زمانی این پیام الگوی را حذف کنید )

در ریاضیات ، یک گروه محلی کاملاً فشرده ، یک گروه توپولوژیکی G است که برای آن توپولوژی زیر بنایی بصورت محلی فشرده است و Hausdorff . گروه های فشرده محلی به دلیل اینکه نمونه های زیادی از گروه هایی که در طول ریاضیات بوجود می آیند از نظر محلی فشرده هستند و چنین گروه هایی از معیار طبیعی به نام اندازه گیری هاربرخوردار هستند از اهمیت بالایی برخوردار است . این به شما امکان می دهد تا انتگرال های توابع قابل اندازه گیری Borel را در G تعریف کنید تا مفاهیم آنالیز استاندارد مانند تبدیل فوریه وL ^ {pفضاها قابل تعمیم است.

بسیاری از نتایج تئوری نمایندگی گروه محدود با متوسطی بر گروه ثابت شده است. برای گروه های فشرده ، تغییرات این اثبات نتایج متوسط ​​را با میانگین گرفتن با توجه به انتگرال هار عادی ، نتایج مشابهی به همراه می آورد . در حالت کلی فشرده محلی ، چنین تکنیکی ها نیازی به نگه داشتن ندارند. نظریه نتیجه بخش اصلی تحلیل هارمونیک است . تئوری نمایندگی برای گروه های آبلیایی محلی فشرده با دوگانگی پونتریاژین توصیف شده است .

 

فهرست

نمونه ها و نمونه های متضاد ویرایش ]

  • هر گروه کامپکت به صورت محلی فشرده است.
    • به طور خاص گروه دایره T از تعداد پیچیده مدول واحد تحت ضرب فشرده است ، و به همین ترتیب به صورت محلی فشرده است. این گروه دایره ای به عنوان تاریخی به عنوان اولین گروه غیرمستقیم موضعی که دارای خاصیت فشردگی محلی است ، خدمت می کند و به همین دلیل انگیزه جستجوی تئوری کلی تر را ارائه می دهد که در اینجا ارائه می شود.
  • هر گروه گسسته به صورت محلی فشرده است. بنابراین ، نظریه گروههای محلی کاملاً فشرده شامل تئوری گروههای عادی است زیرا از هر گروهی می توان توپولوژی مجزا داد .
  • گروه های دروغ ، که بصورت محلی اقلیدسی هستند ، همه گروه های محلی فشرده هستند.
  • هاسدورف فضای برداری توپولوژیکی به صورت محلی جمع و جور است اگر و تنها اگر آن محدود بعدی .
  • اگر گروه توپولوژی نسبی به عنوان زیرمجموعه اعداد واقعی اضافه شود ، گروه افزودنی اعداد منطقی Q کاملاً فشرده نیست . در صورت داشتن توپولوژی گسسته ، از نظر محلی فشرده است.
  • گروه افزودنی اعداد p- adic p به صورت محلی برای هر شماره اصلی p فشرده است .

خواص ویرایش ]

با یکدستی ، فشردگی محلی فضای زیرزمینی برای یک گروه توپولوژیکی فقط باید در هویت بررسی شود. یعنی یک گروه G یک فضای محلی کم حجم است اگر و فقط اگر عنصر هویت یک محله فشرده دارد . از این رو نتیجه می گیرد که در هر نقطه یک پایگاه محلی از محله های فشرده وجود دارد.

در صورت بسته بودن زیر گروه یک چیزهای بی اهمیت ، یک گروه توپولوژیکی Hausdorff است.

هر زیر گروه بسته از یک گروه کاملاً فشرده به صورت محلی فشرده است. (برعکس ، هر گروه فرعی کاملاً فشرده از یک گروه هاسدورف بسته می شود). هر مقدار از گروه های محلی کاملاً فشرده به صورت محلی فشرده است. کالا از یک خانواده از گروههای منطقهای و جمع و جور است موضعا فشرده اگر و تنها اگر همه آنها به جز تعداد محدودی از عوامل در واقع جمع و جور هستند.

گروه های توپولوژیک همیشه به عنوان فضاهای توپولوژیک کاملاً منظم هستند. گروه های کاملاً فشرده از نظر طبیعی بودن خاصیت قوی تری دارند .

هر گروه محلی جمع و جور که قابل شمارش دوم است ، به عنوان یک گروه توپولوژیکی قابل اندازه گیری است (به عنوان مثال می توان یک متریک چپ با سازگار با توپولوژی ارائه داد) و کامل است .

در یک گروه لهستانی G ، σ-جبر مجموعه های تهی Haar شرایط زنجیره ای قابل شمارش را برآورده می کند اگر و فقط اگر G به صورت محلی فشرده باشد. [1]

گروه های بومی محلی فشرده ویرایش ]

برای هر گونه آبلی موضعا فشرده (LCA) گروه ، گروه های homomorphisms مداوم

هوم ( A ، 1 )

از گروه A به گروه دایره دوباره کاملاً فشرده است. دوگانگی پونتریاژین ادعا می کند که این پیمانکار معادل مقوله ها را القا می کند

LCA op → LCA.

این تفریحگر چندین ویژگی گروههای توپولوژیکی را رد و بدل می کند. به عنوان مثال، گروه های محدود به گروه های محدود مطابقت دارد، گروه فشرده به گروه مجزا مطابقت دارد، و که metrisable گروه به اتحادیه های شمارا از گروه فشرده (و معاون در تمام اظهارات عکس) مطابقت دارد.

گروه های LCA یک دسته بندی دقیق را تشکیل می دهند ، در حالی که مونومورفیسم های قابل قبول در زیر گروه ها بسته می شوند و اپی مورفیسم های قابل قبول نقشه های تعیین کننده توپولوژیکی هستند. بنابراین می توان طیف K- تئوری این دسته را در نظر گرفت. کلوزن (2017) نشان داده است که آن را اندازه گیری تفاوت بین جبری K-نظریه از Z و R ، اعداد صحیح و اعداد حقیقی، به ترتیب، به این معنا است که یک وجود دارد دنباله فیبر هموتوپی

K ( Z ) → K ( R ) → K (LCA).

همچنین مشاهده کنید 

https://en.wikipedia.org/wiki/Locally_compact_group

مکعب کانتور

این مقاله لیستی از منابع ، خواندن مرتبط یا پیوندهای خارجی را در بر می گیرد ، اما منابع آن ناشناخته مانده اند زیرا فاقد نقل قول های داخلی هستند لطفاً با معرفی استناد دقیق تر ، به بهبود این مقاله کمک کنید . ( ژانویه 2020 ) یاد بگیرید که چگونه و چه زمانی این پیام الگوی را حذف کنید )

در ریاضیات ، یک مکعب کانتور است گروه توپولوژیک از فرم {0، 1} برای برخی از مجموعه شاخص . ساختارهای جبری و توپولوژیکی آن عبارتند از گروه مستقیم توپولوژی محصول و محصول نسبت به گروه حلقوی مرتبه 2 (که خود این توپولوژی گسسته است ).

اگر است مجموعه ای شمارا نامحدودی ، مربوط به کانتور مکعب است فضای کانتور . مکعب های کانتور در بین گروه های جمع و جور خاص هستند زیرا هر گروه جمع و جور یک تصویر مداوم از یک است ، اگرچه معمولاً یک تصویر همگن نیست. (ادبیات می تواند نامشخص باشد ، بنابراین برای امنیت ، فرض کنید که همه فضا هاوسدورف هستند .)

از نظر توپولوژیکی ، هر مکعب کانتور:

این چهار ویژگی توسط یک قضیه شپین ، مکعب های کانتور را مشخص می کنند. هر فضای رضایت خواص است homeomorphic به یک مکعب کانتور.

در حقیقت ، هر فضای AE (0) تصویر مداوم یک مکعب کانتور است و با کمی تلاش می توان ثابت کرد که هر گروه جمع و جور AE (0) است. از این رو نتیجه می گیرد که هر گروه کامپکت صفر بصورت هومومورف به یک مکعب کانتور است و هر گروه جمع و جور یک تصویر مداوم از یک مکعب کانتور است.

منابع 

https://en.wikipedia.org/wiki/Cantor_cube

اسفنج منگر


از ویکیپدیا، دانشنامه آزاد

 

تصویری از 4 ، اسفنج پس از چهار تکرار روند ساخت و ساز

در ریاضیات ، اسفنج منگر (همچنین به عنوان مکعب منگر ، منحنی جهانی منگر ، مکعب سیرپینسکی یا اسفنج سیرپینسکی شناخته می شود ) [1] [2] [3] یک منحنی فراکتال است . این یک تعمیم سه بعدی از مجموعه یک بعدی کانتور و فرش سیرپینسکی دو بعدی است . این نخستین بار توسطکارل منگر در سال 1926 و در مطالعات خود در مورد مفهوم بعد توپولوژیکی توصیف شده است . [4] [5]

 

فهرست

ساخت و ساز ویرایش ]

تصویر 3: نمایش مجسمه ای از تکرارهای 0 (پایین) تا 3 (بالا).

ساخت اسفنج منگر را می توان به شرح زیر توصیف کرد:

  1. با یک مکعب شروع کنید.
  2. مانند هر مکعب روبیک ، هر صورت مکعب را به نه مربع تقسیم کنید . این زیر مکعب را به 27 مکعب کوچکتر تقسیم می کند.
  3. مکعب کوچکتر را در وسط هر صورت برداشته و مکعب کوچکتر را در مرکز مکعب بزرگتر بردارید و 20 مکعب کوچکتر باقی بگذارید. این اسفنج Menger سطح 1 (شبیه مکعب باطل ) است.
  4. برای هر کدام از مکعب های کوچکتر باقیمانده ، مراحل دو و سه را تکرار کنید و به تکرار آگهی بی نهایت ادامه دهید .

تکرار دوم به اسفنج سطح 2 می دهد ، تکرار سوم اسفنج سطح 3 و غیره را نشان می دهد. خود اسفنج منگر بعد از تعداد نامحدود تکرارها ، محدودیت این روند را دارد.

تصویری از ساخت تکرار شونده یک اسفنج منگر تا 3 ، تکرار سوم

انیمیشن اسفنج منگر از طریق (4) مراحل بازگشتی

خواص ویرایش ]

سطح مقطع شش ضلعی اسفنج منگر سطح 4.الف مراجعه سری از کاهش عمود بر قطر فضایی است.

N هفتم مرحله از اسفنج منگر، N ، است تا از 20 ساخته شده N کوچکتر مکعب با طول ضلع، هر (1/3) N . حجم کل N بنابراین (20/27) N . مساحت کل از N است عبارت 2 (20/9) داده N + 4 (8/9) N . [6] [7]بنابراین حجم ساخت و ساز نزدیک به صفر می شود در حالی که مساحت آن بدون محدودیت افزایش می یابد. با این وجود با ادامه کار ساخت و ساز ، هر سطح انتخابی در ساخت و ساز کاملاً سوراخ می شود ، به طوری که حد نه یک جامد است و نه یک سطح. ابعاد توپولوژیکی 1 دارد و بر همین اساس به عنوان منحنی مشخص می شود.

هر قسمت از ساخت و ساز تبدیل به یک فرش سیرپینسکی می شود و تقاطع اسفنج با هر مورب مکعب یا هر خط میانی صورت یک مجموعه کانتور است . مقطع اسفنج از طریق آن مرکز و عمود بر یک قطر فضای یک شش ضلعی منظم سوراخ با هگزاگرام مرتب در تقارن شش برابر شده است. [8] تعداد این شش گوش ها ، در اندازه نزولی ، توسط داده شده است\ displaystyle a_ {n} = 9a_ {n-1} -12a_ {n-2}}، با \ displaystyle a_ {0} = 1 ، \ a_ {1} = 6[9] .

ابعاد اسفنجی Hausdorff استlog 20/ورود به سیستم 32.727 پوند لبسگو بعد پوشش از اسفنج منگر یکی، مانند هر است منحنی . منگر نشان داد، در سال 1926 ساخت و ساز، که اسفنج است منحنی جهانی ، در آن هر منحنی  [ RU ] است homeomorphic به یک زیر مجموعه از اسفنج منگر، که در آن یک منحنی به معنی هر جمع و جور فضای متریک از لبسگو پوشش یک بعد؛ این شامل درختان و نمودارهایی با تعداد قابل توجهی از لبه ها ، راسها و حلقه های بسته دلخواه است که به روش دلخواه به یکدیگر متصل می شوند. در یک روش مشابه ، فرش سیرپینسکییک منحنی جهانی برای همه منحنی هایی است که می توان در صفحه دو بعدی کشیده شد. اسفنج منگر ساخته شده در سه بعد این ایده را به نمودارهایی که مسطح نیستند ، گسترش می دهد و ممکن است در هر ابعادی تعبیه شود.

اسفنج Menger یک مجموعه بسته است . از آنجایی که این مرز نیز محدود است ، قضیه هایین-بورل دلالت بر جمع و جور بودن آن دارد . این اندازه گیری Lebesgue  0. است. از آنجا که حاوی مسیرهای مداوم است ، یک مجموعه غیر قابل شمارش است .

تعریف رسمی ویرایش ]

به طور رسمی ، اسفنج منگر می تواند به شرح زیر تعریف شود:

M: = \ bigcap _ {n \ in \ mathbb {N}} M_ {n

که در آن 0 است مکعب واحد و

M_ {n + 1}: = \ سمت چپ \ {{\ شروع {ماتریس} (x ، y ، z) \ in \ mathbb {R} ^ {3}: & {\ fill {ماتریس exists \ من ، j ، k \ in \ {0،1،2 \} :( 3x-i، 3y-j، 3z-k) \ in M_ {n} \\ {\ mbox {و حداکثر یکی از}} i، j، k {\ mbox {برابر است با 1}} \ end {ماتریس}} \ end {ماتریس}} \ درست \.

MegaMenger ویرایش ]

مدلی از تتریكس كه در مركز كمبریج Level-3 MegaMenger در جشنواره علوم كمبریج 2015 مشاهده شده است

یکی از MegaMenger ، در دانشگاه حمام

MegaMenger یک پروژه با هدف ساختن بزرگترین مدل فراکتال بود که توسط مت پارکر از دانشگاه کوئین مری لندن و لورا تالمان از دانشگاه جیمز مدیسون پیشگام شد . هر مکعب کوچک از شش کارت ویزیت تاشو ساخته شده ساخته شده است ، در مجموع 960 000 برای یک اسفنج سطح چهار. سطوح بیرونی سپس با پانل های کاغذ یا مقوا چاپ شده با طرح فرش سیرپینسکی پوشیده شده اند تا از نظر زیبایی زیبایی بیشتری داشته باشند. [10] در سال 2014 ، بیست و سه اسفنج منگر ساخته شد ، که این ترکیب یک سطح اسفنج منگر توزیع شده سطح چهار را تشکیل می دهد. [11]

فراکتال های مشابه ویرایش ]

مکعب اورشلیم ویرایش ]

مکعب تکرار سوم مکعب اورشلیم

 

اورشلیم مکعب است فراکتال شی توسط اریک بیرد در سال 2011. به صورت بازگشتی حفاری توصیف آن ایجاد شده است صلیب یونانی سوراخ شکل به یک مکعب. [12] [13] این نام از چهره مکعب شبیه به الگوی صلیب بیت المقدس ناشی می شود.

ساخت مکعب اورشلیم را می توان به شرح زیر توصیف کرد:

  1. با یک مکعب شروع کنید.
  2. یک صلیب را از هر طرف مکعب برش دهید و هشت مکعب (از رتبه 1) در گوشه های مکعب اصلی بگذارید ، و همچنین دوازده مکعب کوچکتر (از رتبه +2) که در لبه های مکعب اصلی قرار دارند بین مکعب های رتبه +1.
  3. روند را روی مکعب های درجه 1 و 2 تکرار کنید.

مکعب مدل بیت المقدس چاپ 3D

در هر تکرار هشت مکعب از درجه یک و دوازده مکعب درجه دو اضافه می شود که یک افزایش بیست برابر است. (شبیه به اسفنج منگر اما با دو مکعب در ابعاد مختلف.) تکرار تعداد نامحدود بارها به مکعب اورشلیم منجر می شود.

دیگران ویرایش ]

دانه برف Sierpinski-Menger. هشت مکعب گوشه ای و یک مکعب مرکزی هر بار در مراحل بازگشت پایین و پایین نگه داشته می شوند. این فرکتال سه بعدی عجیب و غریب دارای ابعاد Hausdorff از یک شیء بومی دو بعدی مانند هواپیما است.log 9/ورود به سیستم 3= 2

  • یک برف موزلی یک فراکتال مبتنی بر مکعب است که گوشه های آن به صورت بازگشتی برداشته می شود. [14]
  • tetrix یک فراکتال مبتنی بر چهار ضلعی ساخته شده از چهار کوچکتر کپی، مرتب در یک چهار ضلعی است. [15]

همچنین مشاهده کنید ویرایش ]

منابع 

https://en.wikipedia.org/wiki/Menger_sponge

فرش سیرپینسکی

از ویکیپدیا، دانشنامه آزاد

"Snowflake Sierpinski" در اینجا تغییر مسیر می دهد. برای مصارف دیگر ، منحنی سیرپینسکی را ببینید .

6 مرحله از فرش سیرپینسکی.

فرش Sierpinski برای یک هواپیما است فراکتال برای اولین بار توسط توصیف این Wacław Sierpinski با در سال 1916. فرش یکی تعمیم است مجموعه کانتور به دو بعد؛ دیگری غبار کانتور است .

تکنیک تقسیم یک شکل به نسخه های کوچکتر از خود ، حذف یک یا چند نسخه و ادامه بازگشت به صورت بازگشتی می تواند به شکل های دیگر گسترش یابد. به عنوان مثال ، تقسیم یک مثلث مساوی به چهار مثلث مساوی ، از بین بردن مثلث وسط و بازگشت مجدد به مثلث سیرپینسکی منجر می شود . در سه بعد ، ساختاری مشابه مبتنی بر مکعب ها به اسفنج منگر معروف است .

 

فهرست

ساخت و ساز ویرایش ]

ساخت فرش سیرپینسکی با یک مربع آغاز می شود . مربع در یک شبکه 3 به 3 به 9 زیر مجموعه هماهنگ برش داده می شود و زیر مجموعه مرکزی برداشته می شود. سپس این رویه به صورت بازگشتی به 8 زیرمجموعه باقی مانده ، آگهی infinitum اعمال می شود . این می تواند به عنوان مجموعه ای از نقاط در مربع واحد تحقق یابد که مختصات نوشته شده در پایه سه ، هر دو دارای یک رقم '1' در یک موقعیت نیستند. [1]

روند از بین بردن مجدد مربع ها نمونه ای از یک قانون زیربخش محدود است .

فرش سیرپینسکی 1.svg فرش سیرپینسکی 2.svg فرش سیرپینسکی 3.svg فرش سیرپینسکی 4.svg فرش سیرپینسکی 5.svg فرش سیرپینسکی 6.svg

خواص ویرایش ]

نوع از منحنی پیانو با خط وسط پاک ایجاد یک فرش Sierpinski برای

مساحت فرش صفر است (در اندازه گیری استاندارد Lebesgue ).

اثبات: معنی عنوان iمنطقه از تکرار i. سپس i+ 1 =8/9i . بنابراین i = (8/9i ، که تمایل به 0 i تا بی نهایت می رود.

داخلی از فرش خالی است.

اثبات: با تضاد تصور کنید که یک نقطه P در قسمت داخلی فرش وجود دارد. سپس یک مربع با محور P وجود دارد که کاملاً در فرش موجود است. این مربع شامل یک مربع کوچکتر است که مختصات آن چند برابر است1/3 کیلبرای برخی از K . اما ، این مربع باید در تکرار k قرار گرفته باشد ، بنابراین نمی تواند در فرش موجود باشد - یک تناقض.

بعد هاسدورف از فرش استlog 8ورود به سیستم 3≈ 1.8928 . [2]

سیرپیسکی نشان داد كه فرش وی منحنی هواپیمای جهانی است. [3] یعنی: فرش سیرپینسکی یک زیر مجموعه کامپکت از هواپیما است که دارای ابعاد 1 لبزگو است و دارای ابعاد 1 است و هر زیر مجموعه از هواپیما با این خصوصیات ، هومومورف است تا برخی از زیر مجموعه های فرش سیرپینسکی.

این "جهانی بودن" فرش سیرپینسکی به معنای تئوری طبقه بندی یک ویژگی جهانی واقعی نیست: این فضای را تا هومومورفیسم منحصر به فرد توصیف نمی کند. به عنوان مثال ، اتحادیه جدا کننده فرش سیرپینسکی و یک دایره نیز یک منحنی هواپیمای جهانی است. با این حال ، در سال 1958 گوردون چرابورن[4] به طور منحصر به فرد فرش سیرپینسکی را به شرح زیر توصیف کرد: هر منحنی که به صورت محلی متصل باشد و دارای "نقاط برش محلی" نباشد ، هومومورف فرش سیرپینسکی است. در اینجا یک محلی نقطه برش با یک نقطه است ص که برخی از محله متصل U از ص دارای خاصیت است کهU - { ص }متصل نیست به عنوان مثال ، هر نقطه از دایره یک نقطه برش موضعی است.

در همین مقاله چراوبورن توصیف دیگری از فرش سیرپینسکی ارائه داد. به یاد بیاورید که یک پیوستار یک فضای متریک متصل به نامحدود است. فرض کنید X یک زنجیره جاسازی شده در هواپیما است. فرض کنید مکمل آن در هواپیما دارای تعداد زیادی از مؤلفه های متصل 1 ، 2 ، 3 ، ... است و فرض کنید:

  • قطر C iبه صفر می رود به عنوانi → ∞ ؛
  • مرز C i و مرز C J هستند متلاشی اگرi ≠ j را ؛
  • مرز C i یک منحنی بسته ساده برای هر i است .
  • اتحاد مرزهای مجموعه C i در X متراکم است .

سپس X به فرش سیرپینسکی هومومورف است.

حرکت براونی روی فرش سیرپینسکی ویرایش ]

موضوع حرکت براون روی فرش سیرپینسکی در سالهای اخیر مورد توجه قرار گرفته است. [5] مارتین بارلو و ریچارد باس نشان داده اند که یک پیاده روی تصادفی روی فرش سیرپینسکی با سرعت کمتری نسبت به یک پیاده روی تصادفی نامحدود در هواپیما پخش می شود. حالت دوم متناسب با √ n بعد از n مراحل می باشد ، اما پیاده روی تصادفی روی فرش گسسته سیرپینسکی فقط برای برخی از β > 2 به فاصله متوسط ​​متناسب با β √ n می رسد . آنها همچنین نشان دادند كه این پیاده روی تصادفی ، انحراف بزرگتر قوی را برآورده می كندنابرابری ها (به اصطلاح "نابرابری های زیر گاوی") و عدم برابری نابرابری بیضوی هارناک بدون برآوردن پارابولیک. وجود چنین نمونه ای سالهاست که یک مشکل باز است.

غربال غربال ویرایش ]

تکرار سوم غربال والیس

تنوع فرش سیرپینسکی به نام الک والیس با همین تقسیم بندی مربع واحد به نه مربع کوچکتر و جدا کردن وسط آنها از همین طریق آغاز می شود. در سطح بعدی از زیربخش، آن subdivides هر یک از مربع به 25 مربع کوچکتر و حذف یکی وسط، و آن را در ادامه می دهد من هفتم گام با تقسیم هر یک از مربع به (2 i+ 1) 2 (در مربع های عجیب و غریب [6] مربع های کوچکتر و حذف قسمت میانی.

توسط محصول Wallis ، مساحت مجموعه حاصل شده استπ/4، [7] [8] برخلاف فرش سیرپینسکی استاندارد که دارای محدودیت صفر است.

با این وجود ، با توجه به نتایج چرابورن که در بالا به آن اشاره شد ، می توانیم ببینیم که غربال والیس هومومورف فرش سیرپینسکی است. به ویژه ، فضای داخلی آن هنوز خالی است.

برنامه ها ویرایش ]

تلفن همراه و آنتن های فراکتال وای فای در قالب چند تکرار از فرش سیرپینسکی تولید شده اند. به دلیل خود شباهت و تغییر ناپذیر بودن مقیاس ، آنها به راحتی چندین فرکانس را در خود جای می دهند. همچنین ساخت آنها آسان و کوچکتر از آنتن های معمولی با عملکرد مشابه است ، بنابراین برای تلفن های همراه با اندازه جیب مناسب هستند.

منبع

https://en.wikipedia.org/wiki/Sierpinski_carpet

دنباله استنلی

 

از ویکیپدیا، دانشنامه آزاد

در ریاضیات، یک توالی استنلی یک IS دنباله اعداد صحیح تولید شده توسط یک الگوریتم حریصانه که انتخاب اعضای توالی برای جلوگیری از پیشرفت ریاضی . اگرسمجموعه متناهی از اعداد صحیح غیر منفی است که بر روی آنها هیچ سه عنصر پیشرفت حسابی را تشکیل نمی دهد (یعنی یک مجموعه Salem-Spencer ) ، سپس دنباله استنلی تولید شده ازس از عناصر شروع می شود س، به ترتیب مرتب شده ، و سپس به طور مکرر هر عنصر پی در پی دنباله را عددی انتخاب می کند که از اعداد قبلاً انتخاب شده بزرگتر است و هیچ پیشرفت حسابی سه ماهه با آنها را تشکیل نمی دهد. این سکانس ها به نام ریچارد پی. استنلی نامگذاری شده است .

 

فهرست

دنباله دودویی-سه گانه ویرایش ]

دنباله استنلی که از مجموعه خالی شروع می شود شامل آن دسته از اعدادی است که بازنمودهای سه گانه آنها فقط ارقام 0 و 1 را دارند. [1] یعنی وقتی که در سه گانه نوشته می شوند ، آنها مانند اعداد باینری به نظر می رسند . این اعداد هستند

0 ، 1 ، 3 ، 4 ، 9 ، 10 ، 12 ، 13 ، 27 ، 28 ، 30 ، 31 ، 36 ، 37 ، 39 ، 40 ، ... (دنباله A005836 در OEIS )

با ساخت آنها به عنوان یک دنباله استنلی ، این دنباله اولین دنباله عاری از حسابی از لحاظ لغوی است . عناصر آن مجموعه ای از قدرت های مشخص از سه ، عدد استن به طوری که نضریب مرکزی دومین مرکزی 1 مود 3 است و عددی که بازنمایی سه جانبه متعادل آنها برابر با بازنمایی سه گانه آنهاست. [2]

ساخت این دنباله از اعداد سه گانه مشابه ساخت ساخت دنباله Moser – de Bruijn ، دنباله اعدادی است که پایه -4 بازنمایی آنها فقط ارقام 0 و 1 دارد و ساخت کانتور به عنوان زیر مجموعه اعداد واقعی در فاصله[0،1]بازنمودهای سه گانه که فقط از ارقام 0 و 2 استفاده می کنند. به طور کلی ، آنها یک توالی 2 عادی هستند ، یکی از کلاس های دنباله های عدد صحیح است که توسط یک رابطه عود خطی با ضرب 2 تعریف شده است . [3]

این دنباله شامل سه قدرت از دو : 1 ، 4 ، و 256 = 3 5 + 3 2 + 3 + 1. Paul Erd Pauls حدس زد كه اینها تنها قدرتهای دو موردی هستند كه در آن قرار دارد. [4]

نرخ رشد ویرایش ]

اندرو اودلیسکو و ریچارد پی. استنلی مشاهده کردند که تعداد عناصر تا حدودی آستانه استن در توالی باینری-سه گانه ، و در توالی های دیگر استنلی از شروع\ displaystyle \ {0،3 ^ {k} \}} یا \ displaystyle \ {0،2 \ cdot 3 ^ {k} \}}، متناسب با رشد می کند  تقریبی \ displaystyle n ^ {\ log _ {2} 3} \ تقریبی n ^ {0.631. برای سایر مجموعه های شروع{\ صفحه نمایش \ {0 ، s \}}توالی های استنلی که به نظر آنها ناآرام تر اما حتی کم نظیر تر می شوند رشد می کنند. [1]به عنوان مثال، اولین مورد نامنظم استs = 4، که دنباله را تولید می کند

0 ، 4 ، 5 ، 7 ، 11 ، 12 ، 16 ، 23 ، 26 ، 31 ، 33 ، 37 ، 38 ، 44 ، 49 ، 56 ، 73 ، 78 ، 80 ، 85 ، 95 ، 99 ، ... (دنباله A005487 در OEIS )

اودلیسکو و استنلی حدس می زدند که در چنین مواردی تعداد عناصر تا هر آستانه ای وجود داردن است\ displaystyle O {\ bigl (} {\ sqrt {n \ log n} {\ bigr)}}. این است که ، یک نرخ دوگانگی در نرخ رشد توالی های استنلی بین آنهایی که رشد مشابهی با توالی باینری-سه تایی دارند و سایرین با سرعت رشد بسیار کمتری وجود دارد. طبق این حدس ، نباید توالی استنلی با رشد متوسط ​​وجود داشته باشد. [1] [5]

موی ثابت کرد که توالی های استنلی نمی توانند بطور قابل توجهی کندتر از حدس حدس برای توالی های رشد آهسته رشد کنند. هر دنباله استنلی دارد\ displaystyle \ امگا {\ bigl (} {\ sqrt {n}} {\ bigr)} عناصر تا ن. دقیق تر مووی نشان داد که ، برای هر دنباله ای ، هر\ varepsilon> 0، و همه به اندازه کافی بزرگ است ن، حداقل تعداد عناصر است  \ displaystyle ({\ sqrt {2}} - \ varepsilon) {\ sqrt {n}[6] نویسندگان بعدی فاکتور ثابت در این حد را بهبود بخشیدند ، [7] و ثابت کردند که برای توالی های استنلی که رشد می کنند\ displaystyle n ^ {\ log _ {2} 3}}عامل ثابت در نرخ رشد آنها می تواند هر عقلانی باشد که مخرج آن سه برابر باشد. [8]

تاریخچه ویرایش ]

تغییر توالی باینری- سه گانه (با یک مورد اضافه شده به هر عنصر) در سال 1936 توسط پل Erdős و Pál Turán در نظر گرفته شد ، که مشاهده کردند که هیچ پیشرفت حسابی سه ماهه ندارد و حدس می زند (نادرست) که این چگال ترین دنباله ممکن است. بدون پیشرفت حسابی. [9]

در کار منتشر نشده با اندرو اودلیسکو در سال 1978 ، ریچارد پی. استنلی با الگوریتم حریص آزمایش کرد تا توالی های بدون پیشرفت را تولید کند. دنباله هایی که آنها مورد مطالعه قرار گرفتند دقیقا دنباله های استنلی برای مجموعه های اولیه بودند{\ صفحه نمایش \ {0 ، s \}}[1]

توالی استنلی نامگذاری شد ، و به مجموعه های شروع دیگر تعمیم داده شد {\ صفحه نمایش \ {0 ، s \}}در مقاله ای که در سال 1999 توسط Erdős (پس از مرگ) با چهار نویسنده دیگر منتشر شده است. [5]

منبع

https://en.wikipedia.org/wiki/Stanley_sequence

دنباله موزر- دی بروژن


از ویکیپدیا، دانشنامه آزاد

 

جدول اضافی برای {\ نمایشگر x + 2y جایی که ایکس و یهر دو متعلق به دنباله Moser – de Bruijn هستند و منحنی Z- مرتبه ای که مبالغ را به ترتیب عددی به هم وصل می کند

در نظریه اعداد ، توالی Moser – de Bruijn یک دنباله عدد صحیح است که به نامهای Leo Moser و Nicolaas Govert de Bruijn نامگذاری شده و از مجموع قدرتهای مشخص 4 تشکیل شده است.

0 ، 1 ، 4 ، 5 ، 16 ، 17 ، 20 ، 21 ، 64 ، 65 ، 68 ، 69 ، 80 ، 81 ، 84 ، 85 ، 256 ، ... (دنباله A000695 در OEIS )

به عنوان مثال ، 69 به این دنباله تعلق دارند زیرا این برابر با 64 + 4 + 1 است ، این مجموع سه قدرت مجزا از 4 است.

 

فهرست

نمایش های دودویی و مرتبط ویرایش ]

تعریف دیگر از توالی Moser-de Bruijn این است که این دنباله مرتب شده از اعدادی است که نمایش دودویی دارای ارقام nonzero فقط در موقعیتهای مساوی است. به عنوان مثال ، 69 متعلق به دنباله است ، زیرا نمایش دودویی آن 1000101 2 دارای ارقام غیرزرو در موقعیت هایی برای 2 6 ، 2 2 و 2 0 است که همه آنها حتی دارای منعکس کننده هستند. اعداد موجود در دنباله را می توان به عنوان عددی توصیف کرد که بازنمایش پایه 4 آنها فقط از ارقام 0 یا 1 استفاده می کند. [1]برای تعدادی در این دنباله ، نمایانگر پایه -4 را می توان با جستجوی رقم های باینری در موقعیت های عجیب و غریب ، که همه باید صفر باشد ، از نمایه دودویی پیدا کرد. روش دیگر برای دیدن آن این است که این ها اعدادی هستند که نمایش شش ضلعی آنها فقط شامل ارقام 0 ، 1 ، 4 ، 5 است. به عنوان مثال ، 69 = 1011 4 = 45 16 .

به طور برابر ، آنها اعدادی هستند که نمایشهای باینری و منفی آنها برابر است. [1] [2]

طرح تعداد عناصر دنباله تا ن تقسیم شده توسط \ sqrt {n، در مقیاس افقی لگاریتمی

از تعاریف باینری یا پایه 4 این عدد بدست می آید که تقریباً متناسب با اعداد مربع رشد می کنند . تعداد عناصر در توالی Moser-de Bruijn که زیر هر آستانه مشخص هستندن متناسب است\ sqrt {n، [3] واقعیتی که در مورد اعداد مربع نیز صادق است. در واقع اعداد در موزر-د برویجن توالی مربع برای یک نسخه از حساب بدون هستند حمل در اعداد دودویی، که در آن جمع و ضرب تک بیت به ترتیب منحصر به فرد و یا و رابطه منطقی عملیات. [4]

در رابطه با قضیه Furstenberg-Sárközy در توالی اعداد و تفاوت در مربع ، Imre Z. Ruzsa ساختاری برای مجموعه های بزرگ بدون اختلاف مربع پیدا کرد که مانند تعریف باینری توالی Moser-de Bruijn ، رقم ها را در محدود می کند. موقعیت های متناوب در پایه-بشماره. [5] هنگامی که به پایه اعمال می شودb = 2، ساخت و ساز Ruzsa دنباله Moser – de Bruijn را دو برابر می کند ، مجموعه ای که مجدداً بدون اختلاف مربع است. با این حال ، این مجموعه برای فراهم کردن مرزهای پایین تر برای قضیه Furstenberg-Sárközy بسیار پراکنده است.

بازنمایی منحصر به فرد به عنوان مبالغ ویرایش ]

توالی Moser – de Bruijn از خاصیتی شبیه به دنباله Sidon پیروی می کند : مبالغ{\ نمایشگر x + 2y، جایی که ایکس ویهر دو متعلق به دنباله Moser-de Bruijn هستند ، همه بی نظیر هستند. هیچ دو مورد از این مبلغ ارزش یکسانی ندارند. علاوه بر این ، هر عدد صحیح استن می تواند به عنوان یک مبلغ ارائه شود x + 2y{\ نمایشگر x + 2y، جایی که ایکس ویهر دو متعلق به دنباله Moser – de Bruijn هستند. برای یافتن مبلغی که بیانگر آن استنمحاسبه \ displaystyle x = n \ \ & \ \ mathrm {0x55555555}}، بولی بیتی و ازنبا یک مقدار باینری (بیان شده در اینجا در شش ضلعی ) که در همه موقعیتهای یکسان و خاص خود دارد\ \ displaystyle y = (nx) / 2[1] [6]

دنباله Moser – de Bruijn تنها دنباله ای با این خاصیت است ، که تمام اعداد صحیح یک عبارت منحصر به فرد دارند {\ نمایشگر x + 2y{\ نمایشگر x + 2y. به همین دلیل این توالی در ابتدا توسط موسر (1962) مورد مطالعه قرار گرفت . [7] گسترش اموال ، د Bruijn (1964) بی نهایت بسیاری از عبارات خطی دیگر مانند{\ نمایشگر x + 2y{\ نمایشگر x + 2y که ، هنگامی که ایکس و یهر دو متعلق به دنباله Moser-de Bruijn هستند ، بطور خاص همه عدد صحیح را نمایندگی می کنند. [8] [9]

منحنی Z و فرمول جانشین ویرایش ]

تجزیه یک شمارهن به \ displaystyle n = x + 2y، و سپس به درخواستایکس و ینقشه حفظ سفارش از توالی Moser-de Bruijn به اعداد صحیح (با جایگزین کردن قدرتهای چهار در هر عدد توسط قدرتهای مربوطه از دو) به یک جفت ارز از اعداد صحیح غیر منفی به جفتهای مرتباً غیر منفی سفارش می دهد . وارون این بی نظم ترتیب خطی در نقاط موجود در هواپیما با مختصات عدد صحیح غیر منفی می دهد ، که ممکن است برای تعریف منحنی Z- مرتبه استفاده شود . [1] [10]

در ارتباط با این برنامه ، راحت است که یک فرمول برای تولید هر عنصر پی در پی از Moser-de Bruijn از سلف خود داشته باشد. این میتواند بصورت زیر انجام شود. اگر{\ نمایشگر x}ایکس یک عنصر دنباله است ، سپس عضو بعدی پس از آن {\ نمایشگر x}ایکس را می توان با پر کردن بیت در موقعیت های عجیب و غریب از نمایش باینری بدست آورد {\ نمایشگر x}ایکستوسط آنهایی که می شوند ، یکی را به نتیجه اضافه می کنند ، و سپس ماسک های تکمیل شده را می پوشانند. پر کردن بیت ها و اضافه کردن آنها را می توان در یک عملیات اضافی تک ترکیب کرد. یعنی عضو بعدی عدد داده شده توسط فرمول است

\ displaystyle (x + {\ textrm {0xaaaaaaab}}) \ \ & \ {\ textrm {0x55555555}}[1] [6] [10]

دو ثابت شش ضلعی که در این فرمول ظاهر می شوند را می توان به عنوان اعداد 2 عددی تعبیر کرد1/3 و-1/3، به ترتیب. [1]

بازی تفریق ویرایش ]

Golomb (1966) براساس این سکانس ، یک بازی ، مشابه برای تفریق یک مربع را بررسی کرد. در بازی گلومب ، دو بازیکن نوبت گرفتن سکه ها از روی یک گلدان را می گیرند\ displaystyle nنسکه در هر حرکت ، بازیکن می تواند هر تعداد سکه متعلق به دنباله Moser – de Bruijn را حذف کند. حذف هر تعداد سکه دیگر مجاز نیست. برنده بازیکنی است که آخرین سکه را حذف می کند. همانطور که Golomb مشاهده می کند ، موقعیت های "سرد" این بازی (آنهایی که بازیکنی که قرار است حرکت کند از دست می رود) دقیقاً موقعیت های فرم هستند{\ displaystyle 2y جایی کهیمتعلق به توالی Moser – de Bruijn است. یک استراتژی برنده برای بازی در این بازی تجزیه تعداد فعلی سکه ها است ،ن، به {\ نمایشگر x + 2y{\ نمایشگر x + 2y جایی که {\ نمایشگر x}ایکس و {\ displaystyle yی هر دو متعلق به دنباله Moser – de Bruijn است ، و سپس (اگر ایکس nonzero) برای حذف است ایکسسکه ، موقعیت سرد را به بازیکن دیگر واگذار می کند. اگرایکسصفر است ، این استراتژی امکان پذیر نیست ، و هیچ حرکت برنده ای وجود ندارد. [3]

معکوس اعشار ویرایش ]

توالی Moser – de Bruijn اساس نمونه ای از یک عدد غیر منطقی را تشکیل می دهد ایکس با خاصیت غیرمعمول که نمایش اعشاری از آن است ایکس و 1 / xمی توان هر دو را به سادگی و صریح نوشت. اجازه دهیدهتوالی Moser-de Bruijn را خود نشان دهید. سپس برای

{\ displaystyle x = 3 \ sum _ {n \ in E} 10 ^ {- n} = 3.300330000000000330033 \ نقطه ،

عدد اعشاری که رقمهای غیرزرو آن در موقعیت هایی است که توسط دنباله Moser – de Bruijn داده شده است ، بدین ترتیب است که ارقام غیرزوای متقابل آن در موقعیت هایی قرار دارند که با دو برابر کردن اعداد در ه و اضافه کردن یکی به همه آنها: {\ نمایشگر صفحه \ 1،3،9،11 \ ، \ نقطه \}:

\ displaystyle {\ frac {1} {x}} = 3 \ sum _ {n \ in E} 10 ^ {- 2n-1} = 0.30300000303 \ dots \.}[11] [12]

از طرف دیگر ، می توان نوشت:

left \ displaystyle \ displaystyle \ left (\ sum _ {n \ in E} 10 ^ {- n} \ Right) \ left (\ sum _ {n \ in E} 10 ^ - 2n} \ Right) = {\ frac} 10} {9}}.

نمونه های مشابه در پایه های دیگر نیز کار می کنند. به عنوان مثال ، دو عدد باینری که بیتهای غیرzero آنها در همان موقعیت هایی هستند که رقم های غیرزوای دو عدد اعشاری در بالا هستند نیز متقابل غیر منطقی هستند. [13] این اعداد باینری و اعشاری ، و اعداد تعریف شده به همان روش برای هر پایه دیگر با تکرار یک رقم nonzero واحد در موقعیت های داده شده توسط توالی Moser-de Bruijn ، اعداد متعالی هستند . فراتر بودن آنها را می توان از این واقعیت اثبات کرد که رشته های طولانی صفر در رقم آنها به آنها اجازه می دهد تا با اعداد منطقی با دقت بیشتری تقریب پیدا کنند تا در صورت وجود اعداد جبری ، با قضیه روث مجاز باشند .[12]

تولید عملکرد ویرایش ]

تابع مولد

\ displaystyle F (x) = \ prod _ {i = 0} ^ {\ infty} (1 + x ^ {4 ^ {i} =) = 1 + x + x ^ {4} + x ^ {5 + x ^ {16} + x ^ {17} + \ cdots،

نمایانگرانی که به شکل گسترده توسط دنباله موزر دی بروژن ارائه شده اند ، از معادلات عملکردی پیروی می کنند

\ displaystyle F (x) F (x ^ {2}) = {\ frac {1} {1-x}}}[1] [2]

و

{\ displaystyle F (x) = (1 + x) F (x ^ {4}).[14]

به عنوان مثال ، می توان از این تابع برای توصیف دو بازده اعشاری آورده شده در بالا استفاده کرد: یکی است {\ نمایشگر 3F (1/10) و دیگری این است{\ displaystyle {\ tfrac {3} {10}} F (1/100). این واقعیت که آنها متقابل هستند نمونه ای از اولین دو معادله کاربردی است. محصولات جزئی از فرم محصول از تابع مولد را می توان مورد استفاده برای تولید convergents از کسر ادامه گسترش این اعداد خود را، و همچنین تقسیم عددی بر مضرب از آنها. [11]

عود و منظم ویرایش ]

توالی Moser – de Bruijn از یک رابطه عود پیروی می کند که اجازه می دهد تا مقدار n دنباله ،S (n) (شروع از}\ displaystyle S (0) = 0}) از مقدار موجود در موقعیت تعیین می شود \ lfloor n / 2 \ rfloor:

{\ displaystyle S (2n) = 4S (n)

{\ displaystyle S (2n + 1) = 4S (n) +1

تکرار این عود امکان تبعات فرم را فراهم می آورد \ displaystyle S (2 ^ {i} n + j)به عنوان یک تابع خطی از دنباله اصلی بیان شود ، به این معنی که توالی Moser-de Bruijn یک دنباله 2 عادی است . [15]

منبع

https://en.wikipedia.org/wiki/Moser%E2%80%93de_Bruijn_sequence

ادامه مجموعه کانتور


انواع ویرایش ]

مجموعه اسمیت - ولترا - کانتور ویرایش ]

مقاله اصلی: مجموعه اسمیت - ولترا - کانتور

به جای اینکه مرتباً وسط هر قطعه را حذف کنیم ، می توانیم درصد ثابت ثابت دیگری (به غیر از 0٪ و 100٪) را از وسط حذف کنیم. در مورد که در آن وسط 8 / 10 از فاصله برداشته شود، ما یک مورد قابل ملاحظه ای در دسترس - مجموعه ای شامل تمام اعداد در [0،1] است که می تواند به عنوان یک اعشاری شامل به طور کامل از 0s و 9S نوشته شده است. اگر درصد ثابت در هر مرحله حذف شود ، از آنجایی که طول باقیمانده ، مجموعه محدود کننده صفر خواهد بود\ Displaystyle (1-f) ^ {n} \ تا 0} مانند n \ to \ infty برای هر f به طوری که\ displaystyle 0 <f \ leq 1.

از طرف دیگر ، "مجموعه چربی کانتور" اندازه گیری مثبت را می توان با از بین بردن بخش های کوچکتر وسط بخش در هر تکرار ایجاد کرد. بنابراین ، می توان مجموعه های هومومورفیک را به مجموعه کانتور که دارای اندازه گیری Lebesgue مثبت است در حالی که هنوز هیچ جا متراکم نیست ، ساخت. اگر یک فاصله زمانیr ^ {n (\ displaystyle r \ leq 1/3) از وسط هر بخش در تکرار n حذف می شود ، سپس کل طول برداشته شده است\ textstyle \ sum _ {n = 1} ^ {\ infty} 2 ^ {n-1} r ^ {n} = r / (1-2r)، و مجموعه محدوده اندازه گیری Lebesgue از\ displaystyle \ lambda = (1-3r) / (1-2r). بنابراین ، به یک معنا ، مجموعه سومین کانتور یک مورد محدود کننده است\ displaystyle r = 1/3. اگر\ displaystyle 0 <r <1/3سپس باقیمانده اندازه مثبت خواهد داشت <10 <\ lambda <1. مورد\ displaystyle r = 1/4به عنوان مجموعه اسمیت - ولترا - کانتور معروف است ، که اندازه گیری Lebesgue از آن است1/2.

مجموعه کانتور تصادفی ویرایش ]

می توان با تقسیم تصادفی به جای مساوی ، ساخت کانتور را تنظیم کرد. علاوه بر این ، برای گنجاندن زمان ، می توانیم به جای تقسیم تمام فواصل موجود ، فقط در هر مرحله فقط یکی از فواصل موجود را تقسیم کنیم. در مورد مجموعه سه گانه کانتور تصادفی ، فرایند نتیجه را می توان با معادله نرخ زیر شرح داد: [11] [12]

\ displaystyle {{\ جزئی c (x، t)} \ over {\ partial t}} = - {{x ^ {2}} \ over {2}} c (x، t) +2 \ int _ x} ^ {\ infty} (yx) c (y، t) \، dy،

و برای مجموعه ای از کانتورهای دایمیک تصادفی کانتور [18]

\ displaystyle {{\ جزئی c (x، t)} \ over {\ partial t}} = - xc (x، t) + (1 + p) \ int _ {x} ^ {\ infty} c (y ، t) \ ، دی ،}

جایی که {\ displaystyle c (x، t) dx تعداد فواصل اندازه بین است ایکس و{\ نمایشگر x + dx. در مورد تانتادیک کانتور مجموعه فراکسال است\ نمایشگر 0.5616} که کمتر از همتای قطعی آن است \ نمایشگر 0.6309. در مورد کانتور دودایک تصادفی تصادفی ، مجموعه ی فراکتال وجود دارد{\ displaystyle pپ که دوباره کمتر از همتای قطعی خود است \ displaystyle \ ln (1 + p) / \ ln 2. در مورد دوداتیک تصادفی کانتور مجموعه راه حل را برای{\ displaystyle c (x، t)نمایشگاه پوسته پوسته شدن پویا به عنوان راه خود را در حد طولانی مدت است\ displaystyle t ^ {- (1 + d_ {f})} e ^ {- xt}} جایی که ابعاد فراکتال کانتور مشکوک دایمی تصادفی تنظیم شده است \ displaystyle d_ {f} = p. در هر صورت ، مانند مجموعه سه گانه کانتور ،d_ {f}لحظه هفتم \ displaystyle \ int x ^ {d_ {f}} c (x، t) dx = ثابت)) از مجموعه ای مثلثی تصادفی و مجموعه ای از کانتور دوتایی نیز مقادیر حفظ شده ای هستند.

گرد و غبار کانتور ویرایش ]

گرد و غبار کانتور یک نسخه چند بعدی از مجموعه کانتور است. این می تواند با در نظر گرفتن یک محصول دکارتی محدود از مجموعه کانتور با خودش ساخته شود و آن را به یک فضای کانتور تبدیل کند . مانند مجموعه کانتور ، گرد و غبار کانتور اندازه گیری صفر دارد . [19]

مکعب های کانتور پیشروی بازگشت به سمت گرد و غبار کانتور

گرد و غبار کانتور (2D)

گرد و غبار کانتور (سه بعدی)

یک آنالوگ 2D متفاوت از مجموعه کانتور فرش سیرپینسکی است که یک مربع به 9 مربع کوچکتر تقسیم می شود و قسمت میانی آن برداشته می شود. مربعهای باقیمانده سپس به نه تقسیم می شوند و وسط برداشته شده ، و غیره تبلیغات بی نهایت. [20] یکی از آنالوگهای سه بعدی این اسفنج Menger است .

اظهارات تاریخی ویرایش ]

سرمایه ستونی با الگوی تحریک کننده مجموعه کانتور ، اما به صورت باینری و نه سه گانه بیان شده است. حکاکی Île de Philae از توضیحات d'Égypte توسط Jean-Baptiste Prosper Jollois و oudouard Devilliers ، Imprimerie Impériale ، پاریس ، 1809-1828

کانتور خودش این مجموعه را به روشی کلی و انتزاعی تعریف کرده و از ساخت و سازهای سه گانه فقط در گذر ، به عنوان نمونه ای از یک ایده کلی تر ، از مجموعه ای کامل که در هیچ جا متراکم نیست ، نام برد . مقاله اصلی چندین ساختار متفاوت از مفهوم انتزاعی را ارائه می دهد.

این مجموعه در زمانی که کانتور آنرا ساخت ، انتزاعی تلقی می شد. کانتور خود را با نگرانی های عملی در مورد مجموعه نقاطی که ممکن است یک سری مثلثات نتواند در همگرایی به آن منجر شود ، به آن منتقل شد . این کشف بسیاری انجام داد تا او در مسیر پیشرفت یک تئوری انتزاعی و کلی از مجموعه های نامتناهی قرار بگیرد .

منبع

https://en.wikipedia.org/wiki/Cantor_set

ادامه مجموعه کانتور

ترکیب ویرایش ]

از آنجا که مجموعه کانتور به عنوان مجموعه نقاطی که از این امر مستثنا نیستند تعریف شده است ، می توان نسبت (یعنی اندازه گیری ) فاصله واحد باقیمانده را با طول کل حذف شده یافت. این کل پیشرفت هندسی است

\ sum_ {n = 0} ^ \ infty \ frac {2 ^ n} {3 ^ {n + 1}} = \ frac {1} {3} + \ frac {2} {9} + \ frac {4 {27} + \ frac {8 {81} + \ cdots = \ frac {1} {3} \ سمت چپ (\ frac {1} {1- \ frac {2} {3}} \ Right) = 1.

به طوری که نسبت باقی مانده 1 - 1 = 0 است.

این محاسبه نشان می دهد که مجموعه کانتور نمی تواند هیچ فاصله ای با طول غیر صفر داشته باشد. به نظر می رسد جای تعجب وجود داشته باشد - از این گذشته ، مجموع طول بازه های برداشته شده برابر با طول بازه اصلی است. با این حال ، نگاه دقیق تر به این روند نشان می دهد که باید چیزی باقی بماند ، زیرا از بین بردن "سوم میانی" هر فاصله شامل حذفمجموعه های باز (مجموعه هایی که نقاط پایانی آنها را شامل نمی شود) است. بنابراین از بین بردن پاره خط ( 1 / 3 ،  2 / 3 ) از فاصله اصلی [0، 1] پشت سر می گذارد نقاط 1 / 3 و 2 / 3. مراحل بعدی این نقاط پایانی (یا دیگر) را حذف نمی کند ، زیرا فواصل حذف شده همیشه در بازه های باقیمانده داخلی هستند. بنابراین مجموعه کانتور خالی نیست ، و در واقع شامل تعداد بی حد و حصر نامحدودی از نقاط (به شرح زیر از توضیحات فوق از نظر مسیرها در یک درخت باینری نامتناهی).

به نظر می رسد که فقط نقاط انتهایی بخش های ساختمانی باقی مانده است ، اما این طور نیست. برای مثال عدد 1 ⁄ 4 دارای یک فرم سه گانه منحصر به فرد 0.020202 ... = 0. 02 است . در رده سوم پایین و سوم سوم آن سوم و سوم پایین آن سوم بالا و غیره است. از آنجا که هرگز در یکی از بخش های میانی قرار ندارد ، هرگز حذف نمی شود. با این حال ، این همچنین یک نقطه پایانی برای هر بخش میانی نیست ، زیرا این تعداد مضاعف از قدرت 1/3 نیست. [8] تمام نقاط انتهایی بخشها در حال خاتمه بخشیدن به کسرهای سه گانه است و در مجموعه موجود است

\ displaystyle \ {x \ in [0،1] \ mid \ is i \ in \ mathbb {N} _ {0}: x \، 3 ^ {i} \ in \ mathbb {Z \} \ qquad \ Bigl (} \ زیرمجموعه \ mathbb {N} _ {0} \، 3 ^ {- \ mathbb {N} _ {0}} {\ Bigr)

که یک مجموعه بی شماری بی نهایت است در مورد کاردینالیت ، تقریباً تمام عناصر مجموعه کانتور نقاط پایانی فواصل نیستند و کل مجموعه کانتور قابل شمارش نیست.

خواص ویرایش ]

کاردینالیت ویرایش ]

می توان نشان داد که در این فرآیند همانند موارد آغاز شده بسیاری از موارد باقی مانده است ، و بنابراین ، مجموعه کانتور غیر قابل ارزیابی است . برای دیدن این ، ما نشان می دهیم که یک تابع f از مجموعه کانتور وجود دارد{\ ریاضی {C}}به فاصله بسته [0،1] که از نظر نظری (یعنی نقشه های f از{\ ریاضی {C}}بر روی [0،1]) تا قلبی از{\ ریاضی {C}}کمتر از [0،1] نیست. از آنجا که{\ ریاضی {C}}زیرمجموعه ای از [0،1] است ، کاردینال بودن آن نیز بیشتر نیست ، بنابراین باید دو کاردینالیتی با قضیه کانتور-برنشتاین-شرودر برابر باشند .

برای ساخت این تابع ، نقاط را در فاصله [0 ، 1] از نظر نماد پایه 3 (یا سه تایی ) در نظر بگیرید. به یاد بیاورید که فراکسیون های سه گانه مناسب ، به طور دقیق تر: عناصر\ displaystyle {\ bigl (} \ mathbb {Z} \ smallsetminus \ {0 \} {\ bigr)} \ cdot 3 ^ {- \ mathbb {N} _ {0}}}، بیش از یک نمایندگی را در این نماد بپذیرید ، مانند مثال 1 ⁄ 3 ، که می تواند به صورت 0.1 3 = 0.1 0 3 نوشته شود ، بلکه همچنین به عنوان 0.0222 ... 3 = 0.0 23 و 2 ⁄ 3 نیز وجود دارد. به صورت 0.2 3 = 0.2 0 3 بلکه به عنوان 0.1222 ... 3 = 0.1 2 3 نوشته شده است . [9] وقتی یک سوم میانه را حذف می کنیم ، این شامل اعداد با عددهای سه گانه از فرم 0.1xxxxx ... 3 است که xxxxx ... 3 کاملاً بین 00000 ... 3و 22222 ... 3 . بنابراین اعداد باقی مانده پس از اولین مرحله از آنها تشکیل شده است

  • تعداد فرم 0.0xxxxx ... 3 (از جمله 0.022222 ... 3 = 1/3)
  • تعداد فرم 0.2xxxxx ... 3 (از جمله 0.222222 ... 3 = 1)

این را می توان با گفتن اینكه این شماره ها با بازنمایی سه گانه به گونه ای كه رقم اول پس از نقطه ردیك 1 نیست ، می توان خلاصه كرد كه بعد از مرحله اول باقی مانده اند.

مرحله دوم شماره های فرم 0.01xxxx ... 3 و 0.21xxxx ... 3 را حذف می کند و (با مراقبت مناسب از نقاط پایانی) می توان نتیجه گرفت که اعداد باقیمانده آنهایی هستند که دارای عدد سه گانه هستند که در آن هیچ یک از اولین ها نیستند دو رقم 1 است.

در ادامه در این راه، برای یک عدد به در گام نمی مطالعه حذف شدند N ، باید آن را یک نمایش سه تایی که دارند N هفتم رقمی است 1. یک عدد برای این در مجموعه کانتور باشد، باید آن را در هر قدم در حذف نشود، باید نمایندگی عددی را که کاملاً از 0 و 2 است ، بپذیرد.

شایان تاکید بر این که اعداد مانند 1، 1 / 3 = 0.1 3 و 7 / 9 = 0.21 3 در مجموعه کانتور هستند، آنها به عنوان اعداد سه تایی شامل به طور کامل از 0s و 2S: 1 = 0.222 ... 3 = 0. 2 3 ، 1 ⁄ 3 = 0.0222 ... 3 = 0.0 2 3 و 7 ⁄ 9 = 0.20222 ... 3 = 0.20 2 3 . تمام اعداد دوم "نقطه پایانی" هستند، و این نمونه سمت راست می باشد نقطه حدی از{\ ریاضی {C}}. همین مورد در مورد نقاط حد چپ نیز صادق است{\ ریاضی {C}}، ه گرم 2 ⁄ 3 = 0.1222 ... 3 = 0.1 2 3 = 0.2 0 3 و 8 ⁄ 9 = 0.21222 ... 3 = 0.21 2 3 = 0.22 0 3 . تمام این نقاط پایانی کسری مناسب سه ضلعی (عناصر) هستند\ displaystyle \ mathbb {Z} \ cdot 3 ^ {- \ mathbb {N} _ {0}}}) فرم p ⁄ q ، در جایی که مخرج q قدرت 3 است وقتی کسری به شکل غیر قابل برگشت باشد. [8] نمایندگی سه گانه از این بخش ها خاتمه می یابد (یعنی محدود محدود است) یا - از بالا به یاد بیاورید که کسری مناسب سه ضلعی هر کدام 2 بازنمایی دارند - نامحدود است و در بی نهایت بسیاری از عودهای 0 و یا بی نهایت بسیاری در تکرار 2 "بی پایان" است. چنین بخش یک چپ است نقطه محدود از{\ ریاضی {C}}اگر نمایندگی سه گانه آن شامل شماره 1 نشود و در بسیاری از موارد 0 در محدوده بی نهایت "پایان می یابد". به طور مشابه ، یک کسر سه قلو مناسب یک نقطه حد مجاز است{\ ریاضی {C}} اگر مجدداً گسترش سه گانه اش حاوی شماره 1 باشد و در بسیاری از 2 های عود بی پایان "پایان می یابد".

این مجموعه ای از نقاط پایانی است متراکم در{\ ریاضی {C}}(اما در [0 ، 1] متراکم نیست) و یک مجموعه بی شماری بی نهایت را تشکیل می دهد. شماره ها در{\ ریاضی {C}}که نقاط پایانی نیستند ، فقط دارای 0 و 2 ثانیه در بازنمایی سه گانه خود هستند ، اما آنها نمی توانند با تکرار نامحدود رقم 0 و رقم 2 به پایان نرسند ، زیرا در این صورت یک نقطه پایان خواهد بود.

عملکرد از{\ ریاضی {C}}به [0،1] با گرفتن عددی های سه گانه که کاملاً از 0 و 2 ها تشکیل شده اند تعویض می شود ، همه 2 ها را با 1s جایگزین می کنیم و دنباله را به عنوان یک نمایش دودویی از یک عدد واقعی تعبیر می کنیم . در یک فرمول ،

\ displaystyle f {\ bigg (} \ sum _ {k \ in \ mathbb {N}} a_ {k} 3 ^ {- k} {\ bigg)} = \ sum _ {k \ in \ mathbb {N } {\ frac {a_ {k}} {2}} 2 ^ {- k}}   جایی که  \ displaystyle \ forall k \ in \ mathbb {N}: a_ {k} \ in \ {0،2 \}.

برای هر عدد y در [0،1] ، نمایه باینری آن را می توان به یک نمایشگر سه گانه از یک عدد x تبدیل کرد{\ ریاضی {C}}با جایگزین کردن همه 1 ها با 2s. با این کار، F ( X ) = Y به طوری که سالانه در است وسیعی از F . به عنوان مثال اگر Y = 3 / 5 = .100110011001 ... 2 = 0. 1001 ، ما ارسال X = 0. 2002 = .200220022002 ... 3 = 7 / 10 . در نتیجه ، f surjective است. با این حال، F است نه تزریقی - ارزش که F ( X) همزمان با کسانی است که در انتهای مخالف یکی از سومین وسط برداشته شده قرار دارند. به عنوان مثال ،

1 ⁄ 3 = 0.0 2 3 (که یک نقطه حد مجاز است{\ ریاضی {C}}و یک نقطه محدود چپ یک سوم میانی [ 1 / 3 ، 2 / 3 ) و

2 ⁄ 3 = 0.2 0 3 (که یک نقطه حد چپ است{\ ریاضی {C}}و یک نقطه محدود حق یک سوم میانی [ 1 / 3 ، 2 / 3 ])

بنابراین

\ displaystyle {\ fill {array} {lcl} f {\ bigl (} {} ^ {1} \! \! /! \ _ _ {3} {\ bigr) = f (0.0 {\ overline {2} _ {3}) = 0.0 {\ overline {1}} _ {2} = \! \! & \! \! 0.1_ {2} \! \! \! & \! \! = 0.1 \ overline {0 }} _ {2} = f (0.2 {\ overline {0}} _ {3}) = f {\ bigl (} {} ^ {2} \! \! /! / \! _ {3} {\ bigr) }. \\ & \ موازی \\ & {} ^ {1} \! \! \! / \! _ {2} \ end {array}}}

بنابراین همان تعداد امتیاز در کانتور وجود دارد که در فاصله [0 ، 1] وجود دارد (که این کاردینال غیر قابل شمارش است.\ displaystyle {\ mathfrak {c}} = 2 ^ {\ aleph _ {0}}}) با این حال ، مجموعه نقاط پایانی فواصل حذف شده قابل شمارش است ، بنابراین باید تعداد بی شماری تعداد در مجموعه کانتور وجود داشته باشد که نقاط پایانی بازه نیستند. همانطور که در بالا ذکر شد ، یک نمونه از این عدد 1 ⁄ 4 است ، که می تواند به صورت 0.020202 ... 3 = 0. 02 در نماد سه گانه نوشته شود. در واقع ، با توجه به هر{\ نمایشگر a \ در [-1،1]، وجود دارد \ displaystyle x ، y \ in {\ mathcal {C}} به طوری که \ displaystyle a = yx. این نخستین بار توسط استاینهاوس در سال 1917 نشان داده شد ، که از طریق یک استدلال هندسی ، ادعای معادل آن را اثبات کرد.\ displaystyle \ {(x، y) \ in \ mathbb {R} ^ {2} \، | \، y = x + a \} \؛ \ cap \؛ ({\ mathcal {C}} \ بار \ mathcal {C}}) \ neq \ gapetet برای هر {\ نمایشگر a \ در [-1،1]{\ نمایشگر a \ در [-1،1][10] از آنجا که این ساخت و ساز تزریق از[-1،1] به\ displaystyle {\ mathcal {C}} \ بار \ mathcal C}}}، ما داریم \ displaystyle | {\ mathcal {C}} \ بار {\ mathcal {C}} | \ geq | [-1،1] | = {\ mathfrak {c}}}به عنوان یک نتیجه فوری فرض کنید که\ displaystyle | A \ بار A | = | A |} برای هر مجموعه بی نهایت آ(بیانیه ای که نشان داده شده برابر با اصل موضوع انتخاب توسط تارسکی است ) ، این نمایش دیگری را نشان می دهد که\ displaystyle | {\ mathcal {C}} | = {\ mathfrak {c}}.

مجموعه کانتور به اندازه فاصله زمانی که از آن گرفته می شود حاوی بسیاری از نقاط است اما هنوز هیچ فاصله ای از طول آن وجود ندارد. اعداد غیر عقلانی دارای خاصیت مشابه است، اما مجموعه کانتور دارای خاصیت اضافی از بسته شدن، پس از آن است که حتی نمی متراکم در هر بازه، بر خلاف اعداد گنگ که متراکم در هر فاصله.

حدس زده شده است که همه اعداد غیر منطقی جبری طبیعی است . از آنجا که اعضای مجموعه کانتور عادی نیستند ، این بدان معنی است که تمام اعضای مجموعه کانتور یا منطقی یا متعالی هستند .

خود شباهت ویرایش ]

مجموعه Cantor نمونه اولیه fractal است . این شبیه به خود است ، زیرا برابر با دو نسخه از خود است ، اگر هر نسخه توسط یک عدد 3 کوچک شود و ترجمه شود. به طور دقیق تر ، مجموعه کانتور برابر است با اتحاد دو کارکرد ، تحولات شباهت چپ و راست از خود ، / 3display \ نمایشگر T_ {L} (x) = x / 3 و {\ displaystyle T_ {R} (x) = (2 + x) / 3، که کانتور را به سمت همومورفیسم ثابت می کند :.\ displaystyle T_ {L} ({\ mathcal {C}}) \ civ T_ {R} ({\ mathcal {C}}) \ kong {\ mathcal {C}} = T_ {L} ({\ mathcal { C}}) \ cup T_ {R} ({\ mathcal {C}}).

تکرار تکرار ازT_ {Rمی توان به عنوان یک درخت باینری نامتناهی تجسم کرد . یعنی در هر گره درخت ممکن است زیر درخت سمت چپ یا راست در نظر گرفته شود. با گرفتن مجموعه{\ صفحه نمایش \ {T_ {L} ، T_ {R} \}}همراه با ترکیب عملکرد ، یک مونوئید ، مونوئید مبهم را تشکیل می دهند .

automorphisms از درخت دودویی چرخش هذلولی آن هستند، و توسط داده گروه های مدولار . بنابراین ، مجموعه کانتور فضایی همگن است به این معنا که برای هر دو نقطهایکس و ی در مجموعه کانتور {\ ریاضی {C}}، یک هومومورفیسم وجود دارد\ displaystyle h: {\ mathcal {C}} \ to {\ mathcal {C}}} با ساعت (x) = y. ساختاری صریح{\ نمایشگر ساعت}ساعتاگر بخواهیم کانتور را به عنوان فضای محصولی از نسخه های قابل ملاحظه بسیاری از فضای گسسته تنظیم کنیم ، می توان راحت تر توصیف کرد\ {0،1 \. سپس نقشه\ displaystyle h: \ {0،1 \} ^ {\ mathbb {N}} \ to \ {0،1 \} ^ {\ mathbb {N}}} تعریف شده توسط \ displaystyle h_ {n} (u): = u_ {n} + x_ {n} + y_ {n} \ mod 2 در حال تبادل هومومورفيسم سرزده است ایکس و ی.

قانون حفاظت ویرایش ]

مشخص شده است که نوعی قانون حفاظت از حقوق همیشه در برابر مقیاس گذاری و تشابه خود متعهد است. در مورد مجموعه کانتور می توان دریافت که{\ نمایشگر d_ {f}}d_ {f}لحظه هفتم (کجا\ displaystyle d_ {f} = \ ln (2) / \ ln (3)ابعاد فراکتال) تمام فواصل بازمانده در هر مرحله از روند ساخت و ساز برابر است با مساوی که در مورد مجموعه کانتور برابر با یک است [11] [12] . ما می دانیم که وجود داردN = 2 ^ n فواصل اندازه \ صفحه نمایش 1/3 ^ {n}} حضور در سیستم در نمرحله سوم ساخت آن سپس اگر فواصل بازمانده را برچسب گذاری کنیم{\ displaystyle x_ {1} ، x_ {2} ، \ ldots ، x_ {2 ^ {n}}} سپس d_ {f}لحظه پنجم است \ displaystyle x_ {1} ^ {d_ {f}} + x_ {2} ^ {d_ {f}} + \ cdots + x_ {2 ^ {n}} ^ {d_ {f}} = 1} از آنجا که\ displaystyle x_ {1} = x_ {2} = \ cdots = x_ {2 ^ {n}} = 1/3 ^ {n}}.

بعد هاسدورف از مجموعه کانتور LN (2) / LN (3) ≈ 0.631 برابر است.

خصوصیات توپولوژیکی و تحلیلی ویرایش ]

اگرچه "مجموعه کانتور" به طور معمول به کانتور اصلی ، سومین میانی اشاره شده در بالا اشاره دارد ، اما توپولوژیست ها اغلب در مورد "یک کانتور" صحبت می کنند ، این به معنای هر فضای توپولوژیکی است که هومومورف (معادل توپولوژیک) با آن باشد.

همانطور که در بالا بحث جمع نشان می دهد، مجموعه کانتور غیر قابل شمارش است، اما تا اندازه گیری Lebesgue 0. از آنجا که مجموعه کانتور متمم یک است اتحادیه از مجموعه های باز ، خودش یک است بسته زیر مجموعه ای از اعداد حقیقی، و در نتیجه کامل فضای متریک . از آنجا که این کاملاً محدود است ، قضیه هایین-بورل می گوید که باید جمع و جورباشد.

برای هر نقطه در مجموعه کانتور و هر محله دلخواه دلخواه ، تعداد دیگری با عدد سه قلو تنها 0 و 2s وجود دارد ، و همچنین شماره هایی که اعداد سه گانه آنها شامل 1s است. از این رو ، هر نقطه در مجموعه کانتور نقطه تجمع (همچنین به آن نقطه خوشه یا نقطه حد) از مجموعه کانتور گفته می شود ، اما هیچ یک از نقاط داخلی نیست . مجموعه ای بسته که در آن هر نقطه از نقطه تجمع قرار دارد ، یک مجموعه کامل در توپولوژی نیز نامیده می شود ، در حالی که یک زیر مجموعه بسته از فاصله بدون نقاط داخلی در هیچ فاصله ای متراکم است.

هر نقطه از مجموعه کانتور نیز نقطه تجمع مکمل مجموعه کانتور است.

برای هر دو نقطه در مجموعه کانتور ، رقمی سه ضلعی وجود خواهد داشت که در آن اختلاف نظر دارند - یکی 0 و دیگری 2 خواهد بود. با تقسیم کانتور در بسته به مقدار این رقم بسته به مقدار "نیمه" بسته می شود. کانتور در دو مجموعه بسته قرار دارد که دو نقطه اصلی را از هم جدا می کند. در توپولوژی نسبی روی مجموعه کانتور ، امتیازها توسط یک مجموعه کلوپن از هم جدا شده اند . در نتیجه ، مجموعه کانتور کاملاً از هم جدا شده است . به عنوان یک فضای کاملاً فشرده و ناپیوسته Haus Hausff ، مجموعه کانتور نمونه ای از فضای Stone است .

به عنوان یک فضای توپولوژیک ، مجموعه کانتور به طور طبیعی است homeomorphic به کالا از شمارایند بسیاری از نسخه از فضای\ {0،1 \، که در آن هر نسخه دارای توپولوژی گسسته است . این فضای کلیه توالی ها در دو رقم است

\ displaystyle 2 ^ {\ mathbb {N}} = \ {(x_ {n}) \ mid x_ {n} \ in \ {0،1 \} {\ text {برای} n \ in \ mathbb {N } \}،

که با مجموعه اعداد صحیح 2 عددی نیز قابل شناسایی است . اساس برای مجموعه باز از توپولوژی محصول می باشد مجموعه سیلندر ؛ نقشه هومومورفیسم اینها را به توپولوژی زیر فضایی که کانتور از توپولوژی طبیعی در خط شماره واقعی به ارث می برد ، نقشه می کند . این خصوصیات فضای کانتور به عنوان محصولی از فضاهای جمع و جور ، اثبات دومی مبنی بر فشرده سازی فضای کانتور ، از طریق قضیه تاچونوف است .

از توصیف فوق ، مجموعه Cantor به عدد صحیح p-adic هومومورف است و در صورت حذف یک نقطه از آن ، به اعداد p-adic می رسد .

مجموعه کانتور زیر مجموعه ای از واقعیات است که با توجه به متریک مسافت معمولی ، یک فضای متریک است . بنابراین کانتور با استفاده از همان متریک ، فضای متریک خود را نشان می دهد. از طرف دیگر می توان از متریک p-adic در استفاده کرد2 ^ \ mathbb {N: با توجه به دو سکانس (x_n) ، (y_n) \ in 2 ^ \ mathbb {N، فاصله بین آنها است{\ displaystyle d ((x_ {n}) ، (y_ {n})) = 2 ^ {- k}، جایی که ک کوچکترین شاخص است به گونه ای که x_k \ ne y_k؛ اگر چنین شاخصی وجود نداشته باشد ، دو سکانس یکسان هستند و یکی فاصله را صفر تعریف می کند. این دو معیار ، توپولوژی یکسانی را در مجموعه کانتور ایجاد می کنند.

ما در بالا دیدیم که مجموعه کانتور یک فضای متریک کاملاً کاملاً جدا از هم است. در واقع ، به یک معنا ، این تنها است: هر فضای متریک کاملاً کاملاً جدا و کاملاً جدا که از نظر کانتور هومومورف است. برای اطلاعات بیشتر در فضاهای هومورفریک به مجموعه کانتور ، به فضای کانتور مراجعه کنید .

مجموعه کانتور گاهی اوقات به عنوان "جهانی" در نظر گرفته در دسته از جمع و جور فضاهای متریک ، از هر گونه فضای متریک فشرده یک تصویر پیوسته از مجموعه کانتور است. با این حال این ساخت و ساز منحصر به فرد نیست و بنابراین مجموعه کانتور به معنای دقیق طبقه ای جهانی نیست. خاصیت "جهانی" کاربردهای مهمی در تحلیل عملکرد دارد ، جایی که گاهی به عنوان قضیه بازنمایی برای فضاهای متریک فشرده شناخته می شود . [13]

برای هر عدد صحیح q 2 ، توپولوژی در گروه G = q ω (مبلغ مستقیم قابل شمارش) گسسته است. اگرچه پنتراژین دوگانه Γ نیز q ω است ، اما توپولوژی Γ جمع و جور است. می توان دریافت که Γ کاملاً از هم جدا و بی نظیر است - بنابراین از نظر کانتور همومورف است. ساده ترین نوشتن هومومورفیسم به صراحت در مورد q = 2 ساده است. (نگاه کنید به ص: 40) رودین 1962).

میانگین هندسی مجموعه کانتور حدود 0.274974 است. [14] [ منبع غیرقابل اعتماد؟ ]

اندازه گیری و احتمال ویرایش ]

مجموعه کانتور را می توان به عنوان گروه جمع و جور توالی های باینری مشاهده کرد و به همین ترتیب ، با یک اندازه گیری طبیعی هار وقف می شود . هنگامی که عادی شود به طوری که اندازه مجموعه 1 باشد ، این یک الگوی دنباله نامتناهی از قلاب های سکه است. علاوه بر این ، می توان نشان داد که اندازه گیری معمول Lebesgue در فاصله زمانی تصویری از اندازه گیری Haar در مجموعه کانتور است ، در حالی که تزریق طبیعی به مجموعه سه تایی یک نمونه معمولی از یک اندازه گیری مفرد است . همچنین می توان نشان داد که اندازه گیری هار تصویری از هر احتمال است ، و باعث می شود کانتور از برخی جهات یک فضای احتمال جهانی را تعیین کند.

در تئوری اندازه گیری Lebesgue ، مجموعه کانتور نمونه ای از مجموعه ای است که غیرقابل شمارش است و دارای اندازه صفر است. [15]

شماره کانتور ویرایش ]

اگر شماره کانتور را به عنوان عضو مجموعه کانتور تعریف کنیم ، [16]

  • (1) هر عدد واقعی در [0 ، 2] جمع دو عدد کانتور است.
  • (2) بین هر دو عدد کانتور عددی وجود دارد که عدد کانتور نیست.

نظریه مجموعه توصیفی ویرایش ]

مجموعه کانتور مجموعه ای ناچیز است (یا مجموعه ای از دسته اول) به عنوان زیر مجموعه [0،1] (اگرچه به عنوان یک زیر مجموعه از خودش نیست ، زیرا فضای Baire است ). بنابراین مجموعه کانتور نشان می دهد که مفاهیم "اندازه" از نظر کاردینگی ، اندازه گیری و (طبقه بندی شده) باییر با یکدیگر مطابقت ندارند. مثل مجموعه\ displaystyle \ mathbb {Q} \ cap [0،1]، مجموعه کانتور{\ ریاضی {C}}"کوچک" است به این معنا که یک مجموعه تهی است (مجموعه ای از اندازه صفر) و یک زیر مجموعه ناچیز از [0،1] است. با این حال ، بر خلاف\ displaystyle \ mathbb {Q} \ cap [0،1]، که قابل شمارش است و کاردینالیتی "کوچک" دارد ، \ aleph _ {0، قلبی از{\ ریاضی {C}} همان است که از [0،1] ، زنجیره است \ mathfrak {c}و به معنای کاردینالیتی "بزرگ" است. در حقیقت ، همچنین می توان زیر مجموعه ای از [0،1] را ساخت که ضعیف است اما از نظر اندازه گیری مثبت و زیرمجموعه ای که اندک اما با اندازه صفر باشد امکان پذیر است: [17] با در نظر گرفتن اتحادیه قابل شمارش "چربی" کانتور. مجموعه ها\ displaystyle \ mathcal {C}} ^ {(n) اندازه گیری \ displaystyle \ lambda = (n-1) / n (برای ساخت و ساز در زیر مجموعه های Smith-Volterra-Cantor را مشاهده کنید) ، مجموعه ای را بدست می آوریم \ displaystyle {\ mathcal {A}}: = \ bigcup _ {n = 1} ^ {\ infty} {\ mathcal {C}} ^ {(n)}که اندازه گیری مثبتی دارد (برابر با 1) اما در [0/0] کم است ، زیرا هر کدام \ displaystyle \ mathcal {C}} ^ {(n)هیچ جا متراکم نیست سپس مجموعه را در نظر بگیرید\ displaystyle {\ mathcal {A}} ^ {\ mathrm {c}} = [0،1] \ setminus \ bigcup _ {n = 1} ^ {\ infty} {\ mathcal C}} ^ {(n )}}\ displaystyle {\ mathcal {A} cup \ cup {\ mathcal {A}} ^ {\ mathrm {c}} = [0،1]، \ displaystyle {\ mathcal {A}} ^ {\ mathrm {c}}} نمی تواند اندک باشد ، اما از آن زمان\ displaystyle \ mu ({\ mathcal {A}}) = 1، \ displaystyle {\ mathcal {A}} ^ {\ mathrm {c}}} باید اندازه صفر داشته باشد.

منبع

https://en.wikipedia.org/wiki/Cantor_set

مجموعه کانتور


در ریاضیات ، مجموعه کانتور مجموعه ای از نقاط است که در یک بخش خط قرار دارد که دارای چندین ویژگی قابل توجه و عمیق است. در سال 1874 توسط هنری جان استفان اسمیت [1] [2] [3] [4] کشف شد و توسط ریاضیدان آلمانی جورج کانتور در سال 1883 معرفی شد. [5] [6]

با در نظر گرفتن این مجموعه ، کانتور و دیگران کمک کردند تا مبانی توپولوژی مدرن نقطه ای قرار گیرد . اگرچه خود کانتور مجموعه را به روشی کلی و انتزاعی تعریف کرد ، اما متداول ترین ساخت مدرن مجموعه ای سه گانه Cantor است که با برداشتن وسط یک بخش خط و سپس تکرار روند با بخش های کوتاه تر باقی مانده ساخته شده است. خود کانتور ساخت و سازهای سه گانه را فقط در حال گذر ، به عنوان نمونه ای از یک ایده کلی تر ، از مجموعه ای کامل که در هیچ جا متراکم نیست ، ذکر کرد .

بزرگنمایی در قسمت کانتور. هر نقطه از مجموعه در اینجا با یک خط عمودی نشان داده می شود.

 

فهرست

ساخت و فرمول مجموعه سه گانه ویرایش ]

مجموعه سه گانه کانتور{\ ریاضی {C}}با حذف تکراری قسمت سوم میانی باز از مجموعه ای از بخش های خط ایجاد می شود. یکی با حذف سوم میانی باز (1/3، 2/3) از فاصله [0 ، 1] ، و دو بخش خط باقی می ماند: [0 ، 1/3] ∪ [2/3، 1] در مرحله بعد ، یک قسمت میانی باز از هر یک از این بخش های باقیمانده حذف شده و چهار بخش خط باقی می ماند: [0 ، 1/9] ∪ [2/9، 1/3] ∪ [2/3، 7/9] ∪ [8/9، 1] این فرایند ادامه بینهایت ، که در آن N هفتم مجموعه ای است

\ displaystyle C_ {n} = {\ frac {C_ {n-1}} {3}} \ cup \ left ({\ frac {2} {3}} + {\ frac {C_ {n-1}} {3}} \ درست) {\ متن {برای} \ n \ geq 1 ، {\ متن {و}} C_ {0} = [0،1].

مجموعه سه گانه کانتور شامل تمام نقاط در فاصله زمانی [0 ، 1] است که در هیچ مرحله ای از این فرآیند نامحدود حذف نمی شوند:

\ displaystyle {\ mathcal {C}}: = \ bigcap _ {n = 1} ^ {\ infty} C_ {n.

شش مرحله اول این فرآیند در زیر نشان داده شده است.

مجموعه سه تایی کانتور ، در هفت تکرار

با استفاده از ایده تحولات مشابه ، display \ displaystyle T_ {L} (x) = x / 3 ، T_ {R} (x) = (2 + x) / 3cup \ displaystyle C_ {n} = T_ {L} (C_ {n-1}) \ cup T_ {R} (C_ {n-1})،}فرمولهای بسته صریح برای مجموعه کانتور [7]

\ displaystyle {\ mathcal {C}} = [0،1] \ smallsetminus \ bigcup _ {n = 0} ^ {\ infty} \ bigcup _ {k = 0} ^ {3 ^ {n} -1} \ سمت چپ ({\ frac {3k + 1} {3 ^ {n + 1}}}، {\ frac {3k + 2} {3 ^ {n + 1}}} \ Right)،}

جایی که هر سوم میانه به عنوان فاصله باز حذف می شود {{\ displaystyle \ textstyle \ left ({\ frac {3k + 1} {3 ^ {n + 1}}}، {\ frac {3k + 2} {3 ^ {n + 1}}} \ Right) از فاصله بسته \ displaystyle \ textstyle \ left [{\ frac {3k + 0} {3 ^ {n + 1}}}، {\ frac {3k + 3} {3 ^ {n + 1}}} \ Right] = \ سمت چپ [{\ frac {k + 0} {3 ^ {n}}} ، {\ frac {k + 1} {3 ^ {n}}} \ Right] اطراف آن ، یا

\ displaystyle {\ mathcal {C}} = \ bigcap _ {n = 1} ^ {\ infty} \ bigcup _ {k = 0} ^ {3 ^ {n-1} -1} \ left (\ left [ \ frac {3k + 0} {3 ^ {n}}}، {\ frac {3k + 1} {3 ^ {n}} right \ Right] \ cup \ left [\ frac {3k + 2} 3 ^ {n}}} ، {\ frac {3k + 3} {3 ^ {n}}} \ Right] \ Right)،}

جایی که سوم میانی{\ displaystyle \ textstyle \ left ({\ frac {3k + 1} {3 ^ {n}}}، {\ frac {3k + 2} {3 ^ {n}}} \ Right) از فاصله بسته قبلی فوق \ displaystyle \ textstyle \ left [{\ frac {k + 0} {3 ^ {n-1}}}، {\ frac {k + 1 {3 ^ {n-1}} right \ Right] = \ سمت چپ [{\ frac {3k + 0} {3 ^ {n}}}، {\ frac {3k + 3} {3 ^ {n}}} \ Right] با تقاطع با حذف می شود\ displaystyle \ textstyle \ left [{\ frac {3k + 0} {3 ^ {n}}}، {\ frac {3k + 1} {3 ^ {n}} right \ Right] \ cup \ left [ \ frac {3k + 2} {3 ^ {n}}}، {\ frac {3k + 3} {3 ^ {n}}} \ درست].

این روند از بین بردن سوم های متوسط ​​نمونه ای ساده از یک قانون تقسیم متناهی است . مجموعه سه گانه کانتور نمونه ای از یک رشته فراکتال است .

Cantor set binary tree.svg

به تعبیر حسابی ، مجموعه Cantor از تمام اعداد واقعی فاصله واحد تشکیل شده است[0،1]که به رقم 1 احتیاج ندارند تا به عنوان کسری سه قلو (پایه 3) بیان شود. همانطور که در نمودار بالا نشان داده شده است ، هر نقطه از مجموعه کانتور با یک مسیر از طریق یک درخت باینری بی نهایت عمیق قرار دارد ، جایی که مسیر به سمت چپ یا راست در هر سطح بسته می شود که مطابق آن کدام قسمت از قسمت حذف شده است. نمایانگر هر نوبت سمت چپ با 0 و هر چرخش سمت راست با 2 بازده کسر سه گانه را برای یک امتیاز به دست می آورد. با جایگزین کردن رقم های "2" در این بخش با رقم های "1" نقشه برداری surjective (و نه تزریقی ) بین مجموعه کانتور و مجموعه توالیهای باینری نامتناهی ایجاد می کند.

منبع

https://en.wikipedia.org/wiki/Cantor_set

فضای کانتور


 

در ریاضیات ، یک فضای کانتور ، به نام جورج کانتور ، یک انتزاع توپولوژیک از مجموعه کلاسیک کانتور است : یک فضای توپولوژیک ، یک فضای کانتور است اگر از نظر هومومورف به مجموعه کانتور باشد . در تئوری مجموعه ، فضای توپولوژیکی 2 ω فضای "کانتور" نامیده می شود.

 

فهرست

مثالها ویرایش ]

مجموعه کانتور خود یک فضای کانتور است. اما نمونه کانونی از فضای کانتور ضرب توپولوژیک بی حد و حصر از فضای 2 نقطه ای گسسته {0 ، 1} است. این معمولاً به صورت نوشته شده است2 ^ \ mathbb {Nیا 2 ω (جایی که 2 مجموعه 2 عنصر را با توپولوژی گسسته نشان می دهد). نقطه در 2 ω یک سری دودویی بی نهایت است، دنباله که فرض تنها ارزش 0 یا 1. با توجه به چنین دنباله است که 0 ، 1 ، 2 ، ...، می توان آن را به تعداد واقعی بر روی نقشه


\ sum_ {n = 0} ^ \ infty \ frac {2 a_n} {3 ^ {n + 1}.

این نقشه برداری یک هومومورفیسم از 2 ω به مجموعه کانتور نشان می دهد که 2 ω واقعاً یک فضای کانتور است.

در تحلیل واقعی فضاهای کانتور به وفور رخ می دهد . به عنوان مثال ، آنها در هر فضای متریک کامل و کامل ، به عنوان زیر فضاها وجود دارند . (برای دیدن این نکته ، توجه داشته باشید که در چنین فضایی ، هر مجموعه کامل غیر خالی شامل دو زیر مجموعه کامل غیر خالی از قطر کوچک خودسرانه است ، و بنابراین می توان از ساخت مجموعه معمولی کانتور تقلید کرد .) همچنین ، هر بی نظیری ، فضای قابل تفکیک ، کاملاً قابل اندازه گیری ، شامل فضاهای کانتور به عنوان فضای فرعی است. این شامل بیشتر انواع متداول فضاها در تحلیل واقعی است.

خصوصیات ویرایش ]

خصوصیات توپولوژیکی فضاهای کانتور توسط قضیه بروور آورده شده است: [1]

هر دو فضای خالی فشرده Haus Hausff بدون نقاط جدا و دارای پایه های قابل شمارش متشکل از مجموعه های کلوپن ، هومومورفیک برای یکدیگر هستند .

خاصیت توپولوژیکی داشتن پایه ای که از مجموعه های کلوپن تشکیل شده است بعضا به عنوان "ابعاد صفر" شناخته می شود. قضیه Brouwer را می توان چنین بازگو کرد:

فضای توپولوژیک یک فضای کانتور است اگر و فقط در صورت غیر خالی ، کامل ، کامپکت ، کاملاً جدا و قابل اندازه گیری باشد.

این قضیه نیز معادل است (از طریق قضیه نمایندگی استون برای جبرهای بولی ) با این واقعیت که هر دو جبر بولی بی شمارش قابل شمارش ایزومورفی هستند.

خواص ویرایش ]

همانطور که از قضیه بروو انتظار می رود ، فضاهای کانتور به اشکال مختلف ظاهر می شوند. اما بسیاری از خواص فضاهای کانتور را می توان با استفاده از 2 ω برقرار کرد ، زیرا ساخت آن به عنوان یک محصول ، تجزیه و تحلیل را در معرض خطر قرار می دهد.

فضاهای کانتور دارای خصوصیات زیر است:

بگذارید C ( X ) فضای کلیه عملکردهای مداوم دارای ارزش واقعی و واقعی را در یک فضای توپولوژیکی X مشخص کند . بگذارید K یک فضای متریک جمع و جور را نشان دهد ، و Δ مجموعه کانتور را مشخص کند. سپس مجموعه کانتور دارایی زیر را دارد:

به طور کلی ، این ایزومتری منحصر به فرد نیست ، و بنابراین به طور صحیح یک خاصیت جهانی به معنای طبقه بندی نیست.

منبع

https://en.wikipedia.org/wiki/Cantor_space

رفتار یک عملکرد چند جمله ای در نزدیکی یک ریشه چندگانه 


از ویکیپدیا، دانشنامه آزاد

 

در ریاضیات ، به تعدد از یک عضو از یک MultiSet به تعداد دفعاتی آن را در MultiSet به نظر می رسد. به عنوان مثال ، تعداد دفعاتی که معادله چند جمله ای داده شده دارای یک ریشه در یک نقطه معین باشد ، تعدد آن ریشه است.

مفهوم تعدد از اهمیت بسیاری برخوردار است تا بتوانیم بدون تعیین استثنائات به طور صحیح حساب کنیم (برای مثال ، ریشه های دو برابر دو بار حساب می شوند). از این رو عبارت "شمارش شده با چندگانگی".

اگر تعدد نادیده گرفته شود ، این ممکن است با شمارش تعداد عناصر مجزا ، مانند "تعداد ریشه های مشخص" تأکید شود . اما ، هر زمان که مجموعه ای (بر خلاف multiset) ایجاد شود ، تعدد به طور خودکار نادیده گرفته می شود ، بدون نیاز به استفاده از اصطلاح "مشخص".

 

فهرست

تعدد یک عامل اصلی ویرایش ]

مقاله اصلی: سفارش p-adic

در فاکتور نخست ، برای مثال،

60 = 2 × 2 × 3 × 5 ،

تعدد ضریب اصلی 2 برابر 2 است ، در حالی که تعدد هر یک از فاکتورهای اصلی 3 و 5 برابر 1 است. بنابراین ، 60 دارای چهار عامل اصلی است که امکان تعدد را فراهم می آورد ، اما تنها سه عامل اصلی متمایز است.

تعدد ریشه چند جمله ای ویرایش ]

بگذارید F یک فیلد باشد و( p ( x چند جمله ا ی در یک متغیر و ضرایب در F باشد. یک عنصر  ∈  F است ریشه کثرت K از ص ( X ) اگر یک چند جمله ای وجود دارد بازدید کنندگان ( X ) به صورتی که بازدید کنندگان ( ) ≠ 0 و P ( X ) = ( X  -  ) K بازدید کنندگان ( X ). اگر k  = 1 ، پسیک ریشه ساده نامیده می شود . اگر k  ≥ 2 ، پس از آن به یک ریشه چندگانه گفته می شود .

به عنوان مثال ، چند جملهای p ( x ) = 3  + 2 2  - 7 x  + 4 دارای 1 و −4 به عنوان ریشه است و می توان آن را به صورت p ( x ) = ( x  + 4) ( x  - 1) 2 نوشت. . این بدان معنی است که 1 یک ریشه تعدد 2 است ، و −4 یک ریشه "ساده" است (از تعدد 1). تعدد یک ریشه تعداد وقایع این ریشه در فاکتورسازی کامل چند جمله ای ، با استفاده از قضیه اساسی جبر است .

اگر a یک ریشه تعدد k چند جمله ای باشد ، آنگاه ریشه تعدد k  - 1 مشتق آن است . تفکیک از یک چند جمله ای صفر است اگر و تنها اگر چند جمله ای دارای یک ریشه های متعدد.

رفتار یک عملکرد چند جمله ای در نزدیکی یک ریشه چندگانه ویرایش ]

نمودار چند جمله ای p ( x ) =  3 + 2 2  - 7 x  + 4 با ریشه های آن (صفر) −4 و 1. ریشه −4 یک ریشه ساده است (از تعدد 1) ، و بنابراین نمودار در این ریشه از x -axis عبور می کند . ریشه 1 از چندین برابر است و بنابراین نمودار در این ریشه x -axis را رها می کند.

نمودار یک تابع چند جمله ای Y  =  F ( X ) قطع X محور در ریشه واقعی از چند جمله ای. نمودار است مماس به این محور در ریشه های متعدد از F و نه مماس در ریشه ساده است. نمودار از x -axis در ریشه های تعدد عجیب و غریب عبور می کند و X -axis را در ریشه های حتی تعدد خاموش نمی کند .

یک عملکرد چند جمله ای غیر صفر همیشه غیر منفی است اگر و فقط اگر همه ریشه های آن یکنواخت باشد و 0 به گونه ای باشد که f ( 0 )> 0 وجود داشته باشد.

تعدد تقاطع ویرایش ]

مقاله اصلی: تعدد تقاطع

در هندسه جبری ، تقاطع دو گونه زیر گونه از یک نوع جبری ، اتحادی محدود از انواع غیر قابل برگشت است . به هر یک از اجزای چنین تقاطع ، کثرت تقاطع وصل شده است . این مفهوم محلی است به این معنا که ممکن است با بررسی آنچه در یک محله از هر نقطه عمومی این مؤلفه اتفاق می افتد تعریف شود . از این رو نتیجه می گیرد که بدون از بین رفتن کلی بودن ، ممکن است ما برای تعیین تعدد تقاطع ، تقاطع دو گونه آفیس (زیر گونه های یک فضای میلگرد) را در نظر بگیریم .

بنابراین، با توجه به دو رقم affine به 1 و 2 ، در نظر گرفتن یک جزء غیر قابل تقلیل W از تقاطع 1 و 2 . اجازه دهید د شود بعد از W ، و P باشد هر نقطه عمومی W . تقاطع W با hyperplanes d در موقعیت کلی عبور از P دارای یک جزء غیرقابل برگشت است که به نقطه P کاهش می یابد . بنابراین ،زنگ محلیدر این مؤلفه از حلقه مختصات تقاطع تنها یک ایده آل اصلی وجود دارد ، بنابراین یک حلقه آرتینین است . بنابراین این حلقه یک فضای برداری ابعاد محدود بر روی زمین است. ابعاد آن است تعدد تقاطع از 1 و 2 در W .

این تعریف به ما اجازه می دهد تا قضیه Bzzout و کلیات آن را دقیقاً بیان کنیم.

این تعریف تعدد یک ریشه چند جمله ای را به روش زیر تعمیم می دهد. ریشه های چند جملهای f نقاطی در خط عاطفه هستند که اجزای مجموعه جبری هستند که توسط چند جمله ای تعریف شده اند. حلقه مختصات این مجموعه عاطفی استR = K [X] / \ langle f \ rangle ، که در آن K یک میدان جبری بسته است که حاوی ضرایب f است . اگرf (X) = \ prod_ {i = 1} ^ k (X- \ alpha_i) ^ {m_iفاکتورسازی فاکتور F و سپس حلقه محلی R در ایده آل اولیه است\ langle X- \ alpha_i \ rangle استK [X] / \ langle (X- \ alpha) ^ {m_i} \ rangle.این یک فضای بردار بر روی K است که تعدد آن را داردm_ {من از ریشه به عنوان یک بعد

این تعریف از تعدد تقاطع ، که اساساً به دلیل ژان پیر سر در کتاب خود " جبر محلی" است ، فقط برای اجزای نظری تنظیم شده (همچنین به عنوان اجزای جدا شده ) از تقاطع کار می کند ، نه برای اجزای تعبیه شده . نظریه هایی برای رسیدگی به پرونده تعبیه شده توسعه یافته است ( برای جزئیات بیشتر به تئوری تقاطع مراجعه کنید).

در تجزیه و تحلیل پیچیده ویرایش ]

اجازه دهید 0 یک ریشه یک تابع هولومورفیک f را ، و اجازه دهید N باشد دست کم عدد صحیح مثبت به طوری که از هفتم مشتق f را در ارزیابی 0 متفاوت از صفر است. سپس سری های توانی ج در مورد 0 آغاز می شود با هفتم مدت، و F است گفت: به ریشه کثرت (یا "نظم")  N . اگر n  = 1 باشد ، به ریشه ساده گفته می شود. [1]

ما همچنین می توانیم به تعدد تعریف صفر و قطب از یک تابع مرومورفیک نتیجه: اگر ما یک تابع مرومورفیک F  =  G / ساعت ، را به گسترش تیلور از گرم و ساعت مورد نقطه 0 ، و پیدا کردن اول غیر صفر اصطلاح در هر (به ترتیب ترتیب عبارات m و n را بیان کنید). اگر m  =  n باشد ، نقطه دارای ارزش غیر صفر است. اگر m  >  n باشد ، نقطه صفر از تعدد m است  - ن . اگر m  <  n ، نقطه دارای قطب تعدد n  -  m باشد.

منبع

https://en.wikipedia.org/wiki/Multiplicity_(mathematics)#Behavior_of_a_polynomial_function_near_a_multiple_root

مخروط مونگ

مخروط مونگ

از ویکیپدیا، دانشنامه آزاد

 

در نظریه ریاضی معادلات دیفرانسیل جزئی (PDE) ، مخروط Monge یک جسم هندسی است که با یک معادله مرتبه اول همراه است. این نام برای گاسپارد مانه است . در دو بعد ، اجازه دهید

F (x، y، u، u_ {x}، u_ {y}) = 0 \ qquad \ qquad (1)

یک PDE برای واقعی ارزش تابع ناشناخته تو با دو متغیر X و Y . فرض کنید که این PDE به این معنا غیر انحطاط استF_ {u_ {x} وF_ {u_ {y}در حوزه تعریف هر دو صفر نیستند. رفع یک نقطه ( 0 ، 0 ، 0 ) و توابع راه حل در نظر تو که

z_ {0} = u (x_ {0} ، y_ {0}). \ qquad \ qquad (2)

هر راه حل برای (1) رضایت بخش (2) صفحه مماس را به نمودار تعیین می کند

z = u (x، y) \،

از طریق نقطه ( 0 ، 0 ، 0 ). به عنوان جفت ( تو ایکس ، تو Y ) حل (1) متفاوت، هواپیما مماس پاکت مخروطی در 3 با راس در ( 0 ، 0 ، 0 )، به نام مخروط مونگ . هنگامی که F است quasilinear از مونگ فاسد مخروطی به یک خط به نام محور مونگ. در غیر این صورت ، مخروط Monge مخروطی مناسب است زیرا یک خانواده یک پارامتر غیرمستقیم و غیر کواکسیال از هواپیماها از طریق یک نقطه ثابت یک مخروط را پاکت می کنند. به صراحت، معادله دیفرانسیل با مشتقات جزئی اصلی افزایش به یک تابع عددی ارزش تر در می دهد بسته نرم افزاری کتانژانت از 3 ، تعریف در یک نقطه ( X ، Y ، Z ) توسط

a \، dx + b \، dy + c \، dz \ mapsto F (x، y، z، -a / c، -b / c).

ناپدید شدن F ، منحنی موجود در صفحه پیش بینی با مختصات همگن را تعیین می کند ( a : b : c ). منحنی دو یک منحنی در طرحی است فضای مماس در نقطه، و مخروط affine به بیش از این منحنی مخروطی مونگ است. مخروط ممکن است دارای شاخه های مختلف باشد ، هر یک مخروط مخروطی بیش از یک منحنی بسته ساده در فضای مماس پیش بینی شده دارند.


از آنجا که نقطه پایه ( 0 ، 0 ، 0 ) متغیر است ، مخروط نیز متفاوت است. بنابراین مخروط Monge یک میدان مخروطی در 3 است . بدین ترتیب یافتن راه حل های (1) می تواند به عنوان یافتن سطحی که در همه جا با مخروط Monge در نقطه قرار دارد تعبیر شود. این روش خصوصیات است .

این تکنیک برای مقیاس بندی معادلات دیفرانسیل جزئی مرتبه اول در متغیرهای فضایی n تعمیم می یابد . برای مثال،

F \ چپ (x_ {1} ، \ نقطه ، x_ {n} ، u ، \ frac {\ جزئی u u {\ جزئی x_ {1}}} ، \ dots ، {\ frac {\ partial u} {\ جزئی x_ {n}}} \ درست) = 0.

از طریق هر نقطه (x_ {1} ^ {0} ، \ نقطه ، x_ {n} ^ {0} ، z ^ {0})، مخروط Monge (یا محور در مورد شبه خطی) پاکت راه حل های PDE با تو (x_ {1} ^ {0} ، \ نقطه ، x_ {n} ^ {0}) = z ^ {0.

مثالها ویرایش ]

معادله ایکونال

ساده ترین معادله کاملاً غیرخطی معادله ایکونال است . این شکل دارد

| \ nabla u | ^ {2} = 1 ،

به طوری که عملکرد F توسط

F (x، y، u، u_ {x}، u_ {y}) = u_ {x} ^ {2} + u_ {y} ^ {2} -1.

مخروط دوتایی از 1 شکل dx  +  b dy  +  c dz راضی کننده تشکیل شده است

a ^ {2} + b ^ {2} -c ^ {2} = 0.

با استفاده از نظر پروژه ای ، این حلقه را مشخص می کند. منحنی دوتایی نیز یک دایره است و بنابراین مخروط Monge در هر نقطه مخروطی مناسب است.

منبع

https://en.wikipedia.org/wiki/Monge_cone

مخروط مماس

  

این مقاله برای تأیید نیاز به استنادهای اضافی دارد . لطفاً با افزودن استناد به منابع معتبر ، این مقاله را بهبود بخشید . اطلاعات بدون مرجع ممکن است مشکل ایجاد کرده و پاک شوند. یافتن منابع: "مخروط مماس"  -  اخبار · روزنامه ها · کتاب ها · محقق · JSTOR
         ( نوامبر 2009 ) یاد بگیرید که چگونه و چه زمانی این پیام الگوی را حذف کنید )

در هندسه ، مخروط مماس تعمیم مفهوم فضای مماس به مانیفولد در مورد فضاهای خاص با تکین ها است.

 

فهرست

تعاریف در تحلیل غیرخطی [ ویرایش ]

در تجزیه و تحلیل غیر خطی، تعاریف زیادی برای یک مخروط مماس، از جمله وجود دارد مخروطی مجاور ، Bouligand را مخروطی مشروط ، و مخروط مماس کلارک . این سه مخروط برای یک مجموعه محدب همزمان هستند ، اما می توانند در مجموعه های کلی تر متفاوت باشند.

تعریف در هندسه محدب [ ویرایش ]

اجازه دهید K یک بسته زیر مجموعه های محدب یک واقعی بردار V و ∂ K شود مرز از K . مخروط مماس جامد به K در یک نقطه X ∈ ∂ K است بسته شدن از مخروط تشکیل شده توسط تمام نیمه خطوط (یا اشعه) نشأت گرفته از X و متقاطع K در حداقل یک نقطه Y متمایز از X . این مخروط محدب در V است و همچنین می تواند به عنوان تقاطع نیمه بسته های بسته تعریف شوداز V حاوی K و محدود به ابرصفحات حمایت از K در ایکس . مرز K مخروط مماس جامد مخروط مماس به K و ∂ K در x است . اگر این یک است فضا و affine از V پس از آن نقطه X است که به نام نقطه صاف از ∂ K و ∂ K گفته می شود مشتقپذیر در X و K عادی است فضای مماسبه ∂ K در x .

تعریف در هندسه جبری [ ویرایش ]

y 2 = x 3 + x 2 (قرمز) با مخروط مماس (آبی)

بگذارید X یک نوع جبری وابسته به جبهه باشد که در فضای بستر تعبیه شده استk ^ {nبا تعریف ایده آل\ displaystyle I \ زیرمجموعه k [x_ {1 ، \ ldots ، x_ {n}]. برای هر چند جمله ای اف ، اجازه دهید{\ displaystyle \ operatorname {in} (f)شود جزء همگن از F از پایین ترین درجه، مدت اولیه از F ، و اجازه دهید

{\ displaystyle \ operatorname {in} (I) \ زیرمجموعه k [x_ {1} ، \ ldots ، x_ {n}]

آرمان همگن باشید که با اصطلاحات اولیه شکل می گیرد {\ displaystyle \ operatorname {in} (f) برای همه {\ displaystyle f \ in Iاز ایده آل های اولیه از من . مخروط مماس به X در مبدا است ملاقات Zariski از زیر مجموعه بستهk ^ {n تعریف شده توسط ایده آل {\ displaystyle \ operatorname {in} (I). با تغییر سیستم مختصات ، این تعریف تا حد دلخواهی گسترش می یابدk ^ {nبه جای مبدأمخروط مماس به عنوان فرمت مفهوم فضای مماس به X در یک نقطه معمولی ، که در آن X نزدیک ترین شبیه به یک منیفولد متفاوت است ، به همه X خدمت می کند . (مخروط مماس در نقطه ای ازk ^ {nکه در X موجود نیست خالی است.)

به عنوان مثال ، منحنی گره

C: y ^ {2} = x ^ {3} + x ^ {2}

در اصل منفرد است ، زیرا هر دو مشتقات جزئی از f ( x ، y ) = 2 - 3 - 2 در (0 ، 0) ناپدید می شوند. بنابراین فضای مماس زریسکی به C در مبدا کل صفحه است و از ابعاد بالاتری نسبت به خود منحنی برخوردار است (دو در مقابل یک). از طرف دیگر ، مخروط مماس اتحادیه خطوط مماس به دو شاخه Cدر مبدا ،

x = y ، \ quad x = -y.

ایده آل تعریف کننده آن ایده آل اصلی k [ x ] است که با اصطلاح اولیه f تولید می شود ، یعنی 2 - 2 = 0.

تعریف مخروط مماس می تواند به انواع جبر انتزاعی و حتی به طرح های عمومی نوتری گسترش یابد . اجازه دهید X یک تنوع جبری ، ایکس یک نقطه از X و ( X ، X ، متر ) باشد حلقه محلی از X در X . سپس مخروط مماس به X در X است طیف از حلقه مدرج همراه از X ، X با توجه به مترفیلتراسیون آدیک :

\ operatorname {gr} _ {m} O _ {{X، x}} = \ bigoplus _ {{i \ geq 0}} m ^ {i} / m ^ {{i + 1}.

اگر به مثال قبلی خود نگاه کنیم ، می بینیم که قطعات درجه بندی شده حاوی همان اطلاعات هستند. پس بگذار

\ displaystyle ({\ mathcal {O}} _ {X ، x} ، {\ mathfrak {m}) = \ سمت چپ (\ سمت چپ ((\ frac {k [x ، y]} {(y ^ ^ 2 -x ^ {3} -x ^ {2})}} \ Right) _ {(x، y)}، (x، y) \ درست)

اگر حلقه درجه بندی شده مرتبط را گسترش دهیم

\ displaystyle {\ شروع {تراز شده} \ operatorname {gr} _ {m} O_ {X، x} & = {\ frac {{\ mathcal {O}} _ {X، x}} {(x، y) } \ oplus {\ frac {(x، y) {(x، y) ^ {2}}} \ oplus {\ frac {(x، y) ^ {2}} {(x، y) ^ { 3}}} \ oplus \ cdots \\ & = k \ oplus {\ frac {(x، y)} {(x، y) ^ {2}}} \ oplus {\ frac {(x، y) ^ 2}} {(x، y) ^ {3}}} \ oplus \ cdots \ end {تراز شده}}

ما می توانیم ببینیم که چند جملهای مختلف ما را تعریف می کنند

\ displaystyle y ^ {2} -x ^ {3} -x ^ {2} \ equiv y ^ {2} -x ^ {2}} که در\ displaystyle {\ frac {(x، y) ^ {2}} {(x، y) ^ {3}}}}

منبع

https://en.wikipedia.org/wiki/Tangent_cone

طیف یک حلقه

 

برای مفهوم طیف حلقه در نظریه هموتوپی ، به طیف حلقه مراجعه کنید .

در جبر و هندسه جبری ، به طیف از یک حلقه جابجایی R ، مشخص شده توسط\ operatorname {Spec} (R)، مجموعه ای از آرمانهای برتر R است . معمولاً با توپولوژی زریسکی و یک ورق سازه افزوده می شود و آن را به یک فضای فرش شده محلی تبدیل می کند . یک فضای محلی که از این فرم به صورت محلی شفاف شده است ، یک طرح عاطفی نامیده می شود .

 

فهرست

توپولوژی زریسکی ویرایش ]

برای هر ایده آل من از R تعریف کنیدV_ {منمجموعه ایده آل های اصلی حاوی I است . ما می توانیم یک توپولوژی را در آن قرار دهیم\ operatorname {Spec} (R)با تعریف مجموعه ای از مجموعه بسته به

\ {V_ {I} \ Colon I {\ text {ایده آل}} R \ است.

این توپولوژی نامیده می شود توپولوژی ملاقات Zariski .

اساس برای توپولوژی ملاقات Zariski می توان به شرح زیر ساخته شده است. برای f ∈ R ، f را مجموعه ای از ایده آل های اصلی R که حاوی f نیست ، تعریف کنید . سپس هر f یک زیر مجموعه باز است\ operatorname {Spec} (R)و\ {D_ {f}: f \ in R \ مبنایی برای توپولوژی زریسکی است.

\ operatorname {Spec} (R)یک فضای جمع و جور است ، اما تقریباً هرگز Hausdorff : در واقع ، ایده آل های حداکثر در R دقیقاً نقاط بسته در این توپولوژی هستند. با همین استدلال ، به طور کلی فضای T 1 نیست . [1] با این حال ،\ operatorname {Spec} (R)همیشه یک فضای Kolmogorov است ( بدیهیات T 0 را راضی می کند ). همچنین یک فضای طیفی است .

برش و طرح ها ویرایش ]

با توجه به فضاX = \ operatorname {Spec} (R)با توپولوژی ملاقات Zariski از ساختار بافه X بر زیر مجموعه باز برجسته تعریف F با تنظیم Γ ( F ، X ) = F از محلی سازی از R با قدرت ج . می توان نشان داد که این یک پوسته B را تعریف می کند و بنابراین می تواند یک پوسته را تعریف کند. در جزئیات بیشتر، زیر مجموعه باز برجسته یک اساس توپولوژی ملاقات Zariski، بنابراین برای یک مجموعه دلخواه باز U ، نوشته شده به عنوان اتحاد { فی } من ∈ من، ما Γ ( U ، X ) = lim i ∈ I fi را تنظیم می کنیم . بنابراین ممکن است فرد بررسی کند که این پیش پرس برگ است\ operatorname {Spec} (R)یک فضای حلقه شده است به هر یک از این فرم های ایزومورفیکی فضا حلقه زده شده ، یک طرح عاطفی گفته می شود . طرح های عمومی با چسباندن طرح های عاطفی با هم به دست می آیند.

به طور مشابه ، برای ماژول M بالای حلقه R ، ممکن است یک پوسته تعریف کنیم\ operatorname {Spec} (R). در زیر مجموعه های باز متمایز مجموعه {\ tilde {M}) = f ، با استفاده از محلی سازی یک ماژول . همانطور که در بالا گفته شد ، این ساخت و ساز در تمام زیر مجموعه های باز از پیش تنظیم شده است\ operatorname {Spec} (R)و بدیهیات چسبندگی را برآورده می کند. پوسته ای از این شکل ، یک پوسته چهار ضلعی نامیده می شود .

اگر P یک نکته در\ operatorname {Spec} (R)، این است که، یک ایده آل اول، و سپس ساقه از بافه ساختار در P برابر با محلی سازی از R در ایده آل P ، و این یک است حلقه محلی . در نتیجه،\ operatorname {Spec} (R)یک فضای محلی است که حلقه شده است

اگر R یک دامنه یکپارچه ، با زمینه کسری K است ، می توانیم حلقه Γ ( U ، X ) را بطور دقیق تر به شرح زیر شرح دهیم. ما می گوییم که یک عنصر f در K در یک نقطه P در X به طور منظم است اگر بتوان آن را به عنوان کسری f = a / b با b در P نشان نداد . توجه داشته باشید که این با مفهوم یک عملکرد منظم در هندسه جبری موافق است. با استفاده از این تعریف می توان Γ ( U ، X) را توصیف کرد) به طور دقیق مجموعه ای از عناصر K که به طور منظم در هر نقطه P در U قرار دارند .

چشم انداز تفریحی ویرایش ]

استفاده از زبان تئوری مقوله و رعایت آن مفید است\ operatorname {Spec یک عمل کننده . هر همسانی حلقهf: R \ به Sنقشه مداوم را القا می کند{\ displaystyle \ operatorname {Spec} (f): \ operatorname {Spec} (S) \ to \ operatorname {Spec} (R) (از پیش نمایش هر ایده آل اولیه در س ایده آل اصلی استر) به این ترتیب ،\ operatorname {Spec از دسته حلقه های رفت و برگشتی به دسته فضاهای توپولوژیکی می توان به عنوان یک تفریحگر متناقض نام برد. علاوه بر این ، برای هر نخست \ mathfrak {p}} همجنسگراییf به سمت همسفره فرو می رود

\ displaystyle {\ mathcal {O}} _ {f ^ {- 1} ({\ mathfrak {p}})} \ to {\ mathcal {O}} _ {\ mathfrak {p}}

از حلقه های محلی بدین ترتیب\ operatorname {Spec حتی یک تفریحگر متضاد را از دسته حلقه های رفت و برگشتی به دسته فضاهای حلقه دار محلی تعریف می کند . در حقیقت این سرگرمی جهانی است از این رو می توان برای تعریف سرگرمی استفاده کرد\ operatorname {Spec تا ایزومورفیسم طبیعی [ نیاز به استناد ]

سرگرمی\ operatorname {Spec یک معادل تقارن بین رده حلقه های تبادل کننده و دسته بندی طرح های وابسته به بازده دارد . هر یک از این دسته ها غالباً به عنوان گروه مخالف دیگر تصور می شوند.

انگیزه از هندسه جبری ویرایش ]

در زیر مثال ، در هندسه جبری یک مجموعه جبری ، یعنی زیر مجموعه های n (که K یک میدان جبری بسته است ) را مطالعه می کند که به عنوان صفرهای مشترک مجموعه چند جمله ای در متغیرهای n تعریف می شود. اگر A چنین مجموعه ای جبری باشد ، حلقه ترافیکی R همه عملکردهای چند جمله ای A → K را در نظر می گیریم . حداکثر آرمان از R متناظر با نقاط (چون K است جبری بسته)، وآرمانهای اصلی R با زیرمجموعه های A مطابقت دارند (یک مجموعه جبری نام غیرقابل برگشت یا انواع نامیده می شود ، در صورتی که نمی توان آن را به عنوان اتحادیه دو زیر مجموعه جبری مناسب نوشت).

بنابراین طیف R شامل نقاط A به همراه عناصر برای کلیه خرده زیرهای A است . نقاط A در طیف بسته می شوند ، در حالی که عناصر مربوط به زیر متغیره ها دارای یک بسته هستند که متشکل از تمام نقاط و زیر متغیره های آنها است. اگر فقط نقاط A ، یعنی ایده آل های حداکثر در R را در نظر بگیریم ، آنگاه توپولوژی Zariski تعریف شده در بالا همزمان می شود با توپولوژی Zariski تعریف شده بر روی مجموعه های جبری (که دقیقاً زیر مجموعه های جبری را به عنوان مجموعه های بسته دارد). به طور خاص ، حداکثر آرمانها در R ، یعنی\ displaystyle \ operatorname {MaxSpec} (R)همراه با توپولوژی زریسکی ، از نظر هومومورف A نیز با توپولوژی Zariski است.

بنابراین می توان فضای توپولوژیکی را مشاهده کرد\ operatorname {Spec} (R)به عنوان "غنی سازی" فضای توپولوژیکی A (با توپولوژی زاریسکی): برای هر خرده مقیاس A ، یک نکته غیر بسته غیر اضافی معرفی شده است ، و این نقطه "ردیابی" از خرده ریزه مربوطه را نشان می دهد. کسی این نکته را به عنوان نکته اصلی برای خرده فرسا بودن فکر می کند . علاوه بر این ، برش\ operatorname {Spec} (R)و صفحه عملکردهای چند جمله ای در A اساساً یکسان هستند. با مطالعه طیف حلقه های چند جمله ای به جای مجموعه های جبری با توپولوژی زاریسکی می توان مفاهیم هندسه جبری را به قسمتهای غیر جبر بسته و فراتر از آن تعمیم داد و در نهایت به زبان طرحها رسید .

مثالها ویرایش ]

  • طرح وابستگی\ displaystyle \ operatorname {Spec} (\ mathbb {Z})} از آن زمان هدف اصلی در گروه طرح های وابسته است \ mathbb {Z  شیء اولیه در گروه حلقه های رفت و آمد است.
  • طرح وابستگی \ displaystyle \ mathbb {A} _ {\ mathbb {C} ^ {n} = \ operatorname {Spec} (\ mathbb {C} [x_ {1}، \ ldots، x_ {n}])} طرح آنالوگ نظری است \ mathbb {C} ^ {n. از دیدگاه تفریحی نقاط ، یک نکته\ displaystyle (\ alpha _ {1}، \ ldots، \ alpha _ {n}) \ in \ mathbb {C} ^ {n} با مورفيسم ارزيابي قابل شناسايي است \ displaystyle \ mathbb {C} [x_ {1}، \ ldots، x_ {n}] {\ xrightarrow {ev _ {(\ alpha _ {1، \ ldots، \ alpha _ {n})}} \ mathbb {C}}. این مشاهد allows اساسی به ما این امکان را می دهد که به سایر طرح های وابسته معنی دهیم.
  • {\ displaystyle \ operatorname {Spec} (\ mathbb {C} [x، y] / (xy))} از نظر توپولوژیکی مانند تقاطع عرضی دو هواپیمای پیچیده در یک نقطه به نظر می رسد ، گرچه به طور معمول این به عنوان a نشان داده می شود + از آنجا كه تنها مورفيسم هاي خوب مشخص شده \ mathbb {C  مفاهیم ارزیابی مربوط به امتیازات هستند \ displaystyle \ {(\ alpha _ {1}، 0)، (0، \ alpha _ {2}): \ alpha _ {1}، \ alpha _ {2 \ in \ mathbb {C} \}.

مثالهای غیر وابسته ویرایش ]

در اینجا چند نمونه از طرح هایی که طرح های وابسته نیستند آورده شده است. آنها از طرح های چسبنده چسبنده با هم ساخته شده اند.

  • پروژه ن-فضا\ displaystyle \ mathbb {P} _ {k} ^ {n} = \ operatorname {Proj} k [x_ {0}، \ ldots، x_ {n}]} بیش از یک زمینه ک. این را می توان به راحتی به هر حلقه پایه تعمیم داد ، به ساخت پروژه مراجعه کنید (در حقیقت ، ما می توانیم فضای طرح را برای هر طرح پایه تعریف کنیم). پروژهنفضای برای  n \ geq 1  به عنوان بخش جهانی وابسته نیست \ mathbb {P}} _ {k} ^ {n} است ک.
  • هواپیما Affine منهای منشاء. [2] داخلy]\ displaystyle \ mathbb {A} _ {k} ^ {2} = \ operatorname {Spec} \، k [x، y] زیرمجازات وابسته به باز برجسته هستند display \ نمایشگر D_ {x} ، D_ {y}. اتحادیه آنهdisplay \ نمایشگر D_ {x} \ فنجان D_ {y} = Uهواپیمای سقفی با منشاء خارج شده است. بخش های جهانیتو جفت چند جمله ای در هستند display \ نمایشگر D_ {x} ، D_ {y} که به همان چندجملهای محدود می شود{\ نمایشگر D_ {xy}}، که می تواند نشان داده شود\ displaystyle k [x، y]بخش جهانی تو وابسته نیست \ displaystyle V _ {(x) \ cap V _ {(y) = \ varnothing که در  تو.

مشخصات جهانی یا نسبی ویرایش ]

یک نسخه نسبی از funکتور وجود دارد\ operatorname {Spec  به نام جهانی\ operatorname {Spec یا نسبی\ operatorname {Spec . اگرس یک طرح است ، پس از آن نسبی \ operatorname {Spec  توسط نشان داده شده است {\ displaystyle {\ underline \ operatorname {Spec}}} _ {S} یا \ displaystyle \ mathbf {مشخصات} _ {S}. اگرس از متن مشخص است ، سپس مشخصات نسبی ممکن است توسط آن مشخص شود {\ displaystyle {\ underline \ operatorname {مشخصات}}} یا \ displaystyle \ mathbf {مشخصات}}. برای یک طرحسو یک صفحه شبه منسجم از\ mathcal {O}} _ {S}-برگها{\ ریاضی {A}، یک طرح وجود دارد {\ displaystyle {\ underline {\ operatorname {Spec}}} _ {S} ({\ mathcal {A}})} و یک مورفیسم {\ displaystyle f: {\ underline {\ operatorname {Spec}}} _ {S} ({\ mathcal {A}}) \ to S به گونه ای که برای هر رابطه آزاد\ displaystyle U \ subseteq S، ایزومورفیسم وجود دارد \ displaystyle f ^ {- 1} (U) \ kong \ operatorname {Spec} ({\ mathcal {A}} (U))}، و به گونه ای که برای پیوندهای آزاد \ displaystyle V \ subseteq U، گنجایش \ displaystyle f ^ {- 1} (V) \ to f ^ {- 1} (U) توسط نقشه محدودیت القا می شود\ displaystyle {\ mathcal {A} U (U) \ to {\ mathcal {A}} (V). این است که، به عنوان homomorphisms حلقه القاء نقشه مقابل طیف، محدودیت نقشه های یک دسته از جبری وادار به گنجاندن نقشه از طیف که تا تنظیمات از بافه.

Global Spec یک خاصیت جهانی مشابه خاصیت جهانی برای Spec معمولی دارد. به طور دقیق تر ، دقیقاً همانطور که Spec و بخش جهانی آن مکانهای متناقض و متناقض بین دسته حلقه ها و طرح های ترافیکی هستند ، Spec Spec جهانی و تصویر مستقیم تصویر برای نقشه ساختار ، زیرمجموعه های حقوقی متناقض هستند.\ mathcal {O}} _ {S}-لبورها و طرح های بیش از س. [ مشکوک - بحث کردن ] در فرمول ها ،

\ displaystyle \ operatorname {Hom} _ {{\ mathcal {O}} _ {S} {\ text -alg}}} ({\ mathcal {A}}، \ pi _ {*} {\ mathcal {O }} _ {X}) \ kong \ operatorname {خانه} _ {{\ متن {Sch}} / S} (X ، \ mathbf {Spec} ({\ mathcal {A}})) ،}

جایی که\ displaystyle \ pi \ colone X \ to S یک مورفیسم از طرح ها است.

نمونه ای از مشخصات نسبی ویرایش ]

مشخصات نسبی ابزار صحیحی برای پارامتر کردن خانواده خطوط از طریق منشاء آن است \ displaystyle \ mathbb {A} _ {\ mathbb {C}} ^ {2} بر فراز \ displaystyle X = \ mathbb {P} _ {a، b} ^ {1}. پوسته جبر را در نظر بگیرید\ displaystyle {\ mathcal {A}} = {\ mathcal {O}} _ {X} [x، y]،} و اجازه دهید \ displaystyle {\ mathcal {I}} = (ay-bx) یک برگه ایده آل ها باشید \ displaystyle {\ mathcal {A}}. سپس مشخصات نسبی \ displaystyle {\ underline {\ operatorname {Spec}}} _ {X} ({\ mathcal {A}} / {\ mathcal {I}}) \ to \ mathbb {P} _ {a، b} ^ { 1}خانواده مورد نظر را پارامتر می کند. در حقیقت فیبر تمام شده است\ displaystyle [\ alpha: \ beta]} خط از طریق منشاء است \ mathbb {A}} ^ {2 حاوی نکته display \ displaystyle (\ alpha ، \ بتا). با فرض اینکه \ displaystyle \ alpha \ neq 0، فیبر را می توان با نگاه کردن به ترکیب نمودارهای برگشتی محاسبه کرد

\ displaystyle {\ start matrix \ operatorname {Spec {\ left ({\ frac {\ mathbb {C} [x، y]} left \ چپ (y - {\ frac {\ beta} {\ alpha} x \ right)}} \ right) & \ to & \ operatorname {Spec} \ left ({\ frac {\ mathbb {C} \ left [{\ frac {b} {a} right \ Right] [x، y ]} {\ left (y - {\ frac {b {{a}} x \ Right)}} \ Right) & \ to & {\ underline {\ operatorname {Spec}}} _ {X} \ left ( \ frac {{\ mathcal {O}} _ {X} [x، y]} {\ left (ay-bx \ Right)}} \ Right) \\\ downarrow && down down && downarow \\\ operatorname مشخصات} (\ mathbb {C}) & \ to & \ operatorname {Spec} \ left (\ mathbb {C} \ left [{\ frac {b} {a} right \ Right] \ Right) = U_ {a & \ to & \ mathbb {P} _ {a، b} ^ {1} \ end {ماتریس}}

که در آن ترکیب از فلش های پایین است

\ displaystyle \ operatorname {Spec} (\ mathbb {C}) {\ xrightarrow [\ alpha: \ beta]} \ mathbb {P} _ {a، b} ^ {1}}

خط حاوی نقطه را می دهد(\ alpha ، \ بتا)و منشاء این مثال را می توان برای پارامتر کردن خانواده خطوط از طریق منشاء تعمیم داد\ displaystyle \ mathbb {A} _ {\ mathbb {C}} ^ {n + 1}} بر فراز\ displaystyle X = \ mathbb {P} _ {a_ {0}، ...، a_ {n}} ^ {n} با اجازه دادن\ displaystyle {\ mathcal {A}} = {\ mathcal {O}} _ {X} [x_ {0} ، ...، x_ {n}]}{\ displaystyle {\ mathcal {I}} = \ left (2 \ بار 2 {\ text {خردسالان}} {\ آغاز {pmatrix} a_ {0} & \ cdots & a_ {n} \\ x_ {0} & \ cdots & x_ {n} \ end {pmatrix}} \ درست).

چشم انداز تئوری نمایندگی ویرایش ]

از منظر تئوری نمایندگی ، یک ایده آل اول من به یک ماژول مربوط R / من ، و طیف از یک حلقه مربوط به نمایندگی چرخهای غیر قابل تقلیل  در حالی که subvarieties کلی تر به نمایندگی احتمالا تقلیل که نیاز چرخهای شود مطابقت دارد. به یاد بیاورید که به طور انتزاعی ، تئوری بازنمایی یک گروه ، مطالعه ماژول های روی جبر گروهی آن است .

اگر کسی حلقه چند جمله ای را در نظر بگیرد ، ارتباط با تئوری نمایندگی واضح تر استR = K [x_ {1} ، \ نقطه ، x_ {n}] یا بدون پایه ، R = K [V].همانطور که فرمول دوم روشن است ، یک حلقه چند جمله ای ، جبر گروهی است که بر روی یک فضای بردار قرار دارد و نوشتن آن از نظرx_ {منمربوط به انتخاب مبنایی برای فضای بردار است. سپس یک ایده آل من، یا به طور معادل یک ماژولR / I ،بازنمایی چرخه ای از R (معنی حلقوی است که توسط 1 عنصر به عنوان R -Module تولید می شود ؛ این نمایندگی های 1 بعدی را تعمیم می دهد).

در صورتی که این زمینه از نظر جبری بسته باشد (مثلاً اعداد پیچیده) ، هر ایده آل حداکثر با نقطه ای از n- space مطابقت دارد ، توسط nullstellensatz (ایده آل حداکثر تولید شده توسط(x_ {1} -a_ {1}) ، (x_ {2} -a_ {2}) ، \ ldots ، (x_ {n} -a_ {n}) با نکته مطابقت دارد (a_ {1} ، \ ldots ، a_ {n})) این بازنمایی ها ازK [V] سپس توسط فضای دوگانه پارامتر می شوندV ^ {*} ، با ارسال هرکدام به پولیس داده می شود x_ {من به مربوطه a_ {من. بنابراین نمایندگی ازK ^ {n( نقشه K- خطیK ^ {n} \ به K) توسط مجموعه ای از عدد n یا معادل آن به صورت مخفی داده می شودK ^ {n} \ به K.

بنابراین ، نقاط در n - space ، که به عنوان مشخصات حداکثر در نظر گرفته می شوندR = K [x_ {1} ، \ نقطه ، x_ {n}] ،دقیقاً مطابق با بازنمودهای 1 بعدی R است ، در حالی که مجموعه های محدود از نقاط مطابق با نمایش های محدود بعدی هستند (که قابل کاهش هستند ، از نظر هندسی مربوط به اتحادیه بودن ، و از نظر جبری به عنوان یک ایده آل اصلی نیستند). آرمانهای غیر حداکثر سپس با بازنمودهای بصری نامحدود مطابقت دارند .

چشم انداز تحلیل عملکردی ویرایش ]

مقاله اصلی: طیف (تجزیه و تحلیل عملکردی)

اطلاعات بیشتر: نمایندگی جبر § وزن

اصطلاح "طیف" از کاربرد در تئوری اپراتور ناشی می شود . با توجه به یک عملگر خطی T بر روی یک فضای بردار ابعادی محدود V ، می توان فضای بردار را با اپراتور به عنوان یک ماژول بر روی حلقه چند جمله ای در یک متغیر R = K [ T ] در نظر گرفت ، همانطور که در قضیه ساختار برای ماژول های نهایی تولید بیش از یک دامنه ایده آل اصلی . سپس طیف K [ T ] (به عنوان حلقه) با طیف T (به عنوان یک عملگر) برابر است.

علاوه بر این ، ساختار هندسی طیف حلقه (معادل آن ، ساختار جبری ماژول) رفتار طیف عملگر مانند ضرب جبری و تعدد هندسی را ضبط می کند. به عنوان مثال ، برای ماتریس هویت 2 × 2 دارای ماژول مربوطه:

K [T] / (T-1) \ oplus K [T] / (T-1)

ماتریس 2 × 2 صفر دارای ماژول است

K [T] / (T-0) \ oplus K [T] / (T-0) ،

نشان دادن تعدد هندسی 2 برای مقادیر ویژه ارزش ویژه صفر ، در حالی که یک ماتریس nilpotent 2 × 2 غیرعادی دارای ماژول است

K [T] / T ^ {2} ،

نشان دادن تعدد جبری 2 اما تعدد هندسی 1.

با جزئیات بیشتر:

  • مقادیر ویژه (با تعدد هندسی) اپراتور به نقاط (کاهش یافته) تنوع ، با تعدد مطابقت دارد.
  • تجزیه اولیه ماژول با نقاط غیرقابل تنوع تنوع مطابقت دارد.
  • یک اپراتور مورب قابل تشخیص (نیمه کاره) با تنوع کاهش یافته مطابقت دارد.
  • یک ماژول حلقوی (یک ژنراتور) به اپراتور که دارای یک بردار حلقوی است مطابقت دارد (یک بردار که مدار آن در زیر T قرار دارد فضا).
  • آخرین عامل ثابت ماژول برابر با حداقل چند جملهای اپراتور است و محصول فاکتورهای ثابت با چند جملهای مشخصه برابر است .

کلیات ویرایش ]

این طیف را می توان از حلقه ها به C * -algebras در تئوری اپراتور تعمیم داد ، و مفهوم طیف یک C- جبر را ارائه می دهد . نکته قابل توجه این است که برای یک فضای Hausdorff ، جبر اسکارال ها (توابع مداوم محدود در فضا ، شبیه به توابع منظم) یک جابجایی C *-جبرانی هستند که فضا به عنوان یک فضای توپولوژیکی از آن بازیابی می شود.\ displaystyle \ operatorname {MaxSpecاز جبر مقیاس ها ، واقعاً از نظر جنبه تفریحی. این محتوای قضیه Banach-Stone است . در حقیقت ، هرگونه جبرانی C *-رفتاری را می توان به عنوان جبر مقیاس های فضایی Hausdorff از این طریق تحقق بخشید و همان مکاتبات بین حلقه و طیف آن را به دست آورد. تعمیم به غیر محرک C * -algebras بازده توپولوژی غیر رایج است .

همچنین مشاهده کنید ویرایش ]

منبع

https://en.wikipedia.org/wiki/Spectrum_of_a_ring

ادامه  حلقه چند جمله ای

ماژول ها ویرایش ]

قضیه ساختار برای ماژول های finitely ایجاد بیش از یک دامنه اصلی ایده آل در مورد K [ X ]، هنگامی که K یک میدان است. این بدان معناست که ممکن است هر ماژول تولید شده نهایی از طریق K [ X ] به یک مقدار مستقیم از یک ماژول رایگان و در نهایت تعداد زیادی ماژول از شکل تجزیه شود.\ displaystyle K [X] / \ left \ langle P ^ {k} \ Right \ rangle}، که در آن P یک IS چندجمله ای کاهش ناپذیر بیش از K و ک یک عدد صحیح مثبت.

تعریف (مورد چند متغیره) ویرایش ]

با توجه به تعداد{\ نمایشگر X_ {1} ، \ نقطه ، X_ {n} ،}نامعین ( نامشخص) ، یک مونوم (که به آن محصول قدرت نیز می گویند )

\ displaystyle X_ {1} ^ {\ alpha _ {1}} \ cdots X_ {n} ^ {\ alpha _ {n}}}

یک محصول رسمی از این موارد نامعین است که احتمالاً به یک قدرت غیر منفی مطرح می شود. طبق معمول ، ممكن است از عوامل مساوی با یك و عوامل دارای صفر بهره صرف نظر كنند. به خصوص،{\ displaystyle X_ {1} ^ {0} \ cdots X_ {n} ^ {0} = 1.

تاپل از شارحان α = ( α 1 ، ...، α N ) است به نام multidegree یا توان بردار از یک اصطلاحی. برای یک نماد کمتر دست و پا گیر ، مخفف اختصاری

\ displaystyle X ^ {\ alpha} = X_ {1} ^ {\ alpha _ {1}} \ cdots X_ {n} ^ {\ alpha _ {n}}}

اغلب استفاده می شود. درجه یک اصطلاحی α ، اغلب نشان داده درجه α یا α | ، مبلغ نمایندگان آن است:

\ displaystyle \ deg \ alpha = \ sum _ {i = 1} ^ {n} \ alpha _ {i}.

چند جمله ای در این indeterminates، با ضرایب در یک زمینه، و یا به طور کلی تر یک حلقه ، K محدود است ترکیب خطی از تکجملهای، دوجملهای

\ displaystyle p = \ sum _ {\ alpha} p _ {\ alpha X ^ {\ alpha}

با ضرایب در K . درجه یک چندجملهای غیر صفر حداکثر از درجه momomials آن با ضرایب غیر صفر است.

مجموعه چند جمله ای ها در{\ نمایشگر X_ {1} ، \ نقطه ، X_ {n} ،} نشان داده شده است {\ displaystyle K [X_ {1} ، \ نقطه ، X_ {n}] ،}بنابراین یک فضای بردار (یا یک ماژول رایگان ، اگر K یک حلقه باشد) است که اسناد را به عنوان پایه می گذارد.

{\ displaystyle K [X_ {1} ، \ نقطه ، X_ {n}]}به طور طبیعی مجهز (پایین را ببینید) با یک ضرب است که باعث می شود یک حلقه ، و جبر انجمنی بیش K ، به نام حلقه چند جمله ای در N indeterminates بیش از K (مقاله قطعی نشان دهنده آن است که منحصر به فرد به نام تعریف شده و منظور از indeterminates. اگر حلقه K است مبادله ای ،{\ displaystyle K [X_ {1} ، \ نقطه ، X_ {n}]} همچنین یک حلقه تبادل کننده است.

عملیات در K [ 1 ، ... ، n ] ویرایش ]

جمع و تعدد مقیاس چند جمله ای ها از یک فضای بردار یا یک ماژول رایگان است که به یک مبنای خاص مجهز شده است (در اینجا اساس مونوم ها). به صراحت ، اجازه دهید\ displaystyle p = \ sum _ {\ alpha \ in I} p _ {\ alpha} X ^ {\ alpha}، \ quad q = \ sum _ {\ beta \ in J} q _ {\ beta} X ^ {\ آلفا} ،} جائیکه من و J مجموعه های محدودی از بردارهای بسط دهنده هستیم.

ضرب مقیاس P و مقیاس{\ displaystyle c \ in K است

\ displaystyle cp = \ sum _ {\ alpha \ in I} cp _ {\ alpha} X ^ {\ alpha.

اضافه کردن p و q است

\ displaystyle p + q = \ sum _ {\ alpha \ in I \ cup J} (p _ {\ alpha} + q _ {\ alpha}) X ^ {\ alpha،}

جایی که \ displaystyle p _ {\ alpha} = 0 اگر  I،I \ displaystyle \ alpha \ not \ in I، و\ displaystyle q _ {\ بتا} = 0 اگرJ. \ displaystyle \ beta \ not \ در J. علاوه بر این ، اگر یکی داشته باشد \ displaystyle p _ {\ alpha} + q _ {\ alpha} = 0 برای برخی\ displaystyle \ alpha \ in I \ cap J، مدت صفر مربوطه از نتیجه حذف می شود.

ضرب است

{\ displaystyle pq = \ sum _ {\ gamma \ in I + J} \ left (\ sum _ {\ alpha، \ beta \ mid \ alpha + \ beta = \ gamma} \ Right) p _ {\ alpha} q_ \ beta X ^ {\ گاما} ،}

جایی که {\ displaystyle I + Jمجموعه مبالغ یک بردار نمایشی در I و یک نفر دیگر در J (جمع عادی بردارها) است. به طور خاص ، محصول دو مونوم یک مونومالی است که بردار نمایی آن مبلغ بردارهای نمایشی عوامل است.

تأیید اصول یک جبر انجمنی ساده است.

بیان چند جمله ای ویرایش ]

یک عبارت چند جمله ای ، عبارتی ساخته شده با مقیاس (عناصر K ) ، نامعین ، و اپراتورهای علاوه بر ، ضرب و بهره گیری از قدرت عدد صحیح غیر منفی است.

همانطور که تمام این عملیات در تعریف شده است{\ displaystyle K [X_ {1} ، \ نقطه ، X_ {n}]} یک عبارت چند جمله ای ، چند جمله ای را نشان می دهد ، که یک عنصر است {\ displaystyle K [X_ {1} ، \ نقطه ، X_ {n}].تعریف چند جمله ای به عنوان ترکیبی خطی از مونومها یک عبارت چند جمله ای خاص است که اغلب به آن شکل کانونی ، فرم عادی یا شکل گسترده ای از چند جمله ای گفته می شود. با توجه به یک بیان چند جمله ای ، می توان با گسترش با قانون توزیع کلیه کالاهایی که در بین فاکتورهای آنها دارای مبلغی هستند ، شکل گسترده ای از چند جمله ای ارائه شده را محاسبه کرد و سپس با استفاده از تبادل پذیری (به جز محصول دو اسکالر) ، و همبستگی برای تبدیل شرایط جمع شده حاصل از محصولات یک مقیاس سنج و یک مونومالی. سپس با تغییر مجدد شکل ، فرم متعارف به دست می آیدعباراتی مانند .

تمایز یک عبارت چند جمله ای و چند جمله ای که آن را نشان می دهد ، نسبتاً اخیر است و عمدتا با افزایش جبر رایانه ایجاد می شود ، جایی که ، برای مثال ، آزمایش اینکه آیا دو عبارت چند جمله ای همان چند جمله ای را نشان می دهند ، ممکن است یک محاسبه غیرمذهبی باشد.

ویژگی طبقه بندی شده ویرایش ]

اگر K یک حلقه جابجایی، حلقه چند جمله ای است K [ 1 ، ...، N ] زیر را دارد اموال جهانی برای هر: جابجایی K جبر ، و هر نفر - تاپل 1 ، ...، n ) عناصر A ، یک همگنورفیسم جبر منحصر به فرد از K [ 1 ، ... ، n ] تا A وجود دارد که هر یک را نقشه برداری می کند. X_ {من به مربوطه x_ {i.این homomorphism همان homomorphism ارزیابی است که شامل جایگزینی استX_ {من برای x_ {من در هر چند جمله ای

همانطور که برای هر خاصیت جهانی وجود دارد ، این ویژگی جفت را مشخص می کند{\ displaystyle (K [X_ {1} ، \ نقطه ، X_ {n}] ، (X_ {1} ، \ نقطه ، X_ {n})}تا منحصر به فرد ریخت .

این نیز ممکن است از نظر دکورهای مجاور تعبیر شود . به طور دقیق تر ، بگذارید SET و ALG به ترتیب دسته های مجموعه ها و K- algebras تبادل کننده باشند (در اینجا ، و در زیر ، مورفیزها به صورت جزئی تعریف شده اند). یک تفریحگر فراموشکار وجود دارد\ displaystyle \ mathrm {F}: \ mathrm {ALG} \ to \ mathrm {تنظیم}که جبر را به مجموعه های زیرین خود نقشه می کند. از طرف دیگر نقشه\ displaystyle X \ mapsto K [X] یک تفریحی را تعریف می کند\ displaystyle \ mathrm {تنظیم} \ به \ ریاضی {ALG}}در جهت دیگر (اگر X نامتناهی باشد ، K [ X ] مجموعه ای از همه چند جملهای در تعداد محدودی از عناصر X است .)

خاصیت جهانی حلقه چند جمله ای به این معنی است که F و POL تابلوها مجاور هستند . یعنی یک زیبایی وجود دارد

\ displaystyle \ operatorname {Hom} _ {\ mathrm {SET}} (X، \ operatorname {F} (A)) \ civ \ operatorname {Hom _ {\ mathrm {ALG}} (K [X]، A .

این ممکن است با گفتن این که حلقه های چند جمله ای جبرهای تعهدآمیز نیز آزاد هستند ، بیان شود زیرا آنها در دسته جبرهای رفتاری آزاد هستند. به طور مشابه ، یک حلقه چند جملهای با ضرایب عدد صحیح ، حلقه تبادل کننده رایگان نسبت به مجموعه متغیرهای آن است ، زیرا حلقه های رفتاری و جبرهای رفتاری بر روی اعداد صحیح یکسان هستند.

ساختار درجه بندی شده ویرایش ]

[آیکون]

این بخش به گسترش نیاز دارد . با افزودن به آن می توانید کمک کنید . ( ژوئن 2020 )

univariate بیش از یک حلقه در مقابل چند متغیره ویرایش ]

چند جمله ای در {\ displaystyle K [X_ {1} ، \ ldots ، X_ {n}]} می تواند به عنوان چند جمله ای یک متغیر در نامعین در نظر گرفته شودX_ {n بالای حلقه{\ displaystyle K [X_ {1} ، \ ldots ، X_ {n-1}] ،} با استفاده مجدد از اصطلاحاتی که حاوی همان قدرت هستند {\ displaystyle X ^ {n} ، یعنی با استفاده از هویت

{\ displaystyle \ sum _ {(\ alpha _ {1}، \ ldots، \ alpha _ {n}) \ in I} c _ {\ alpha _ {1}، \ ldots، \ alpha _ {n}} X_ 1} ^ {\ alpha _ {1}} \ cdots X_ {n} ^ {\ alpha _ {n}} = \ sum _ {i} \ left (\ sum _ {(\ alpha _ {1، \ ldots ، \ alpha _ {n-1}) \ mid (\ alpha _ {1}، \ ldots، \ alpha _ {n-1}، i) \ in I} c _ {\ alpha _ {1}، \ ldots، \ alpha _ {n-1}} X_ {1} ^ {\ alpha _ {1}} \ cdots X_ {n-1} ^ {\ alpha _ {n-1} \ Right) X_ {n} ^ { من}،}

که از توزیع و ارتباط بین عملیات حلقه ناشی می شود.

این بدان معنی است که فرد دارای ایزومورفیسم جبر است

{\ displaystyle K [X_ {1} ، \ ldots ، X_ {n}] \ civ (K [X_ {1} ، \ ldots ، X_ {n-1]) [X_ {n}]

که هر یک از نامشخص ها را مشخص می کند. (این ایزومورفیسم اغلب به عنوان یک برابری نوشته می شود ، که این توجیه با این واقعیت است که حلقه های چند جمله ای تا یک ایزومورفیسم منحصر به فرد تعریف می شوند .)

به عبارت دیگر ، یک حلقه چند جملهای چند متغیره را می توان به عنوان یک چند جملهای چند متغیره بیش از یک حلقه چند جمله ای کوچکتر در نظر گرفت. این معمولاً برای اثبات خواص حلقه چند جمله ای چند متغیره ، با القای تعداد نامعین ها ، استفاده می شود.

چنین خواص اصلی در زیر ذکر شده است.

خصوصیاتی که از R به R می رود [ X ] ویرایش ]

در این بخش ، R یک حلقه ترافیکی است ، F یک زمینه است ، X یک نامعین واحد را مشخص می کند ، و طبق معمول ،\ mathbb {Z حلقه اعداد صحیح است در اینجا لیستی از خصوصیات حلقه اصلی که هنگام عبور از R به R صحیح باقی مانده است X ] است .

  • اگر R یک دامنه انتگرال باشد ، همان R را برای R [ X ] نگه می دارد (از آنجا که ضریب پیشرو محصول چند جمله ای ، اگر صفر نباشد ، محصول ضرایب پیشرو فاکتورها است).
    • به خصوص، {\ displaystyle K [X_ {1} ، \ ldots ، X_ {n}]} و \ displaystyle \ mathbb {Z} [X_ {1} ، \ ldots ، X_ {n}] دامنه های انتگرال هستند
  • اگر R یک دامنه فاکتوریزاسیون منحصر به فرد باشد ، آن را برای R [ X ] نگه می دارد . این نتیجه از لیم گاوس و ویژگی منحصر به فرد فاکتورسازی است ،{\ displaystyle L [X] ،جایی که L زمینه کسری از R است .
    • به خصوص، {\ displaystyle K [X_ {1} ، \ ldots ، X_ {n}]} و\ displaystyle \ mathbb {Z} [X_ {1} ، \ ldots ، X_ {n}] دامنههای فاکتورسازی منحصر به فرد هستند.
  • اگر R یک حلقه نوتری باشد ، آن را برای R [ X ] نگه می دارد .
  • اگر R یک حلقه نوتری است ، پس\ displaystyle \ dark R [X] = 1 + \ dark R، جایی که "{\ صفحه نمایش \ کم نور"بیانگر بعد Krull است .
    • به خصوص، \ displaystyle \ dark K [X_ {1} ، \ ldots ، X_ {n}] = n\ displaystyle \ dark K [X_ {1} ، \ ldots ، X_ {n}] = n و \ displaystyle \ dim \ mathbb {Z} [X_ {1}، \ ldots، X_ {n}] = n + 1.\ displaystyle \ dim \ mathbb {Z} [X_ {1}، \ ldots، X_ {n}] = n + 1.
  • اگر R یک حلقه معمولی باشد ، R مشابه آن برای R [ X ] است . در این حالت ، یکی است

\ displaystyle \ operatorname {gl} \، \ dark R [X] = \ dark R [X] = 1 + \ operatorname {gl} \، \ dark R = 1 + \ dim R،

جایی که "\ displaystyle \ operatorname {gl} \، \ dark"بیانگر بعد جهانی است .

چندین نامشخص در یک زمینه ویرایش ]

حلقه های چند جمله ای بر روی یک زمینه ، و آنها در تئوری ثابت و هندسه جبری اساسی هستند . برخی از خصوصیات آنها مانند مواردی که در بالا توضیح داده شد می توانند به صورت یک مورد مشخص نشده کاهش یابند ، اما این طور نیست. به ویژه ، به دلیل کاربردهای هندسی ، بسیاری از ویژگیهای جالب توجه باید تحت تغییر و تحولات وابسته یا پروژکتور از نا مشخص قرار بگیرند . این اغلب نشان می دهد که شخص نمی تواند یکی از موارد مشخص را برای عود در موارد معین انتخاب کند.

قضیه بزو است ، Nullstellensatz هیلبرت و حدس ژاکوبین در میان اکثر معروف خواص هستند که خاص به چند جمله ای چند متغیره بیش از یک میدان است.

Nullstellensatz هیلبرت ویرایش ]

مقاله اصلی: Nullstellensatz هیلبرت

Nullstellensatz (آلمانی برای "قضیه صفر-locus") یک قضیه است که نخستین بار توسط دیوید هیلبرت اثبات شد ، که در مورد چند متغیره برخی از جنبه های قضیه اساسی جبر را گسترش می دهد . این برای هندسه جبری بنیادی است ، زیرا ایجاد یک رابطه محکم بین خصوصیات جبری است{\ displaystyle K [X_ {1} ، \ ldots ، X_ {n}]}و خصوصیات هندسی گونه های جبری ، که (تقریباً صحبت می کنند) مجموعه ای از نقاط تعریف شده توسط معادلات چند جمله ای ضمنی است .

Nullstellensatz ، دارای سه نسخه اصلی است که هر یک از نتایج دیگری است. دو مورد از این نسخه ها در زیر آورده شده است. برای نسخه سوم ، خواننده به مقاله اصلی Nullstellensatz ارجاع داده می شود.

نسخه اول این واقعیت را تعمیم می بخشد که چند جملهای غیر متغیر غیروجود دارای صفر پیچیده است اگر و فقط اگر ثابت نباشد. جمله این است: مجموعه ای از چند جمله ای S در{\ displaystyle K [X_ {1} ، \ ldots ، X_ {n}]}یک صفر مشترک در یک میدان بسته جبری حاوی K ، اگر و تنها متعلق به نه ایده آل تولید شده توسط S ، این است که، اگر است نه ترکیب خطی از عناصر S با ضرایب چند جمله ای .

نسخه دوم این واقعیت را توجیه می کند که چندجملهای تک متغیره غیرقابل تغییر در تعداد پیچیده با چند جمله ای فرم ارتباط دارد..{\ displaystyle X- \ alpha.بیانیه این است: اگر K از نظر جبری بسته است ، حداکثر آرمانهای آن است{\ displaystyle K [X_ {1} ، \ ldots ، X_ {n}]} \ displaystyle \ langle X_ {1} - \ alpha _ {1}، \ ldots، X_ {n} - \ alpha _ {n} \ rangle.

قضیه Bzzout ویرایش ]

مقاله اصلی: قضیه Bzzout

قضیه Bzzout ممکن است به عنوان یک تعمیم چند متغیره از نسخه از قضیه اساسی جبر تلقی شود که ادعا می کند که چند جملهای تک متغیره درجه n دارای n ریشه های پیچیده است ، اگر با تعدد آنها حساب شود.

در مورد چند جمله ای دو متغیره ، بیان می کند که دو چند جمله ای از درجه د و ه در دو متغیر، که هیچ عوامل مشترک از درجه مثبت، دقیقا دارند د صفر مشترک در یک میدان بسته جبری شامل ضرایب، اگر صفر با شمارش تعدد آنها و صفرها را در بینهایت شامل می شود .

برای بیان مورد کلی ، و در نظر گرفتن "صفر در بینهایت" به عنوان صفرهای ویژه ، کار با چند جمله های همگن راحت است ، و صفر ها را در یک فضای پروژکتور در نظر بگیرید . در این زمینه ، یک صفر پیش بینی کننده از چند جمله ای همگنdisplay \ displaystyle P (X_ {0} ، \ ldots ، X_ {n})است ، تا مقیاس پذیر ، {\ displaystyle (x_ {0 ، \ ldots ، x_ {n}) عناصر K است که شکل متفاوتی دارند (0 ، ... ، 0) و مواردی از این دست{\ displaystyle P (x_ {0} ، \ ldots ، x_ {n}) = 0. در اینجا ، "تا حد مقیاس" به این معنی است {\ displaystyle (x_ {0 ، \ ldots ، x_ {n}) و \ displaystyle (\ lambda x_ {0 ، \ ldots ، \ lambda x_ {n}) به عنوان یک صفر برای هر نوع غیر در نظر گرفته می شود {\ displaystyle \ lambda \ در K.به عبارت دیگر ، صفر مجموعه ای از مختصات همگن یک نقطه در یک فضای پروژکتور ابعاد n است .

سپس ، قضیه Bzzout بیان می کند: با توجه به تعداد چندجملهای همگن از درجه هاd_ {1} ، \ ldots ، d_ {nدر N + 1 indeterminates، که تنها تعداد محدودی از صفر تصویری مشترک در یک فرمت جبری بسته از K ، پس از آن از مجموع چندگانگی از این صفر کالا است.d_ {1} \ cdots d_ {n.

حدس یعقوبیان ویرایش ]

مقاله اصلی: حدس یعقوبیان

[آیکون]

این بخش به گسترش نیاز دارد . با افزودن به آن می توانید کمک کنید . ( ژوئن 2020 )

کلیات ویرایش ]

حلقه های چند جمله ای را می توان از جهات بسیار زیادی تعمیم داد ، از جمله حلقه های چند جمله ای با نمایانگرهای تعمیم یافته ، حلقه های سری قدرت ، حلقه های چند جمله ای غیرقابل جابجایی ، حلقه های چند جمله ای و دکل های چند جمله ای.

بی نهایت بسیاری از متغیرها ویرایش ]

[آیکون]

این بخش به گسترش نیاز دارد . با افزودن به آن می توانید کمک کنید . ( جولای 2017 )

یک تعمیم جزئی از حلقه های چند جمله ای ، مجاز بودن نامحدود بسیاری از افراد نامشخص است. هر یک از مونومها هنوز تعداد محدودی از نامشخص را شامل می شوند (به طوری که درجه آن محدود است) و هر چند جمله ای هنوز هم یک ترکیب خطی (متناهی) از مونوم ها است. بنابراین ، هر چند جملهای منفرد فقط شامل بسیاری از موارد نامشخص است ، و هرگونه محاسبه محدود شامل چند جمله ای ها در بعضی از نامهای چند جمله ای در بسیاری از موارد نامعین باقی می ماند. این تعمیم همان خاصیت حلقه های چند جمله ای معمول را دارد ، یعنی جبر تبانی رایگان ، تنها تفاوت این است که این یک شیء آزاد نسبت به یک مجموعه نامتناهی است.

همچنین می توان یک حلقه به شدت بزرگتر را در نظر گرفت ، با تعیین چند جمله ای عمومی ، مبلغ رسمی نامتناهی (یا محدود) از مونومالی ها با درجه محدود. این حلقه بزرگتر از حلقه چند جمله ای معمولی است ، زیرا شامل متغیرهای بینهایت نامحدود است. اما ، در متغیرهای بی نهایت بسیار کوچکتر از حلقه سری قدرت است . چنین حلقه ای برای ساخت حلقه توابع متقارن بر روی یک مجموعه بی نهایت استفاده می شود.

نمایندگان عمومی ویرایش ]

مقاله اصلی: حلقه یکنواخت

یک تعمیم ساده فقط مجموعه ای را که از آن نمایانگرها روی متغیر ترسیم می شوند ، تغییر می دهد. فرمول های جمع و ضرب تا زمانی که شخصی بتواند به آن افزوده شود ، حس می کند: i · j = i + j . مجموعه ای که علاوه بر آن معنا پیدا می کند (بسته و معاشرت است) یک مونوئید نامیده می شود . مجموعه ای از توابع از یک مونوئید N به یک حلقه R که غیر صفر در تنها finitely بسیاری از مکان ها می توان با توجه به ساختار یک حلقه شناخته شده به عنوان R [ N ] از حلقه مونوئید از N با ضرایب در R. علاوه بر تعریف شده است مؤلفهای، به طوری که اگر ج = + ب ، پس از آن ج N = N + N برای هر نفر در N . ضرب به عنوان محصول کاشی تعریف می شود ، به طوری که اگر c = a · b باشد ، پس برای هر n در N ، n مجموع همه i b j است که در آن i ، j بر همه جفت عناصر N که است. بهن .

وقتی N متغیر است ، راحت است که تابع a را در R [ N ] به عنوان جمع رسمی بیان کنیم:

\ sum _ n \ in N} a_ {n} X ^ {n

و سپس فرمول های جمع و ضرب آشنا هستند:

{\ displaystyle \ left (\ sum _ {n \ in N} a_ {n} X ^ {n} \ Right) + \ left (\ sum _ {n \ in N} b_ {n} X ^ {n} \ راست) = \ sum _ {n \ در N} \ سمت چپ (a_ {n} + b_ {n} \ سمت راست) X ^ {n}

و

\ displaystyle \ left (\ sum _ {n \ in N} a_ {n} X ^ {n} \ Right) \ cdot \ left (\ sum _ {n \ in N} b_ {n} X ^ {n \ Right) = \ sum _ {n \ in N} \ left (\ sum _ {i + j = n} a_ {i} b_ {j} \ Right) X ^ {n}}

که در آن مبلغ دوم بیش از همه i ، j در N آن مبلغ به n گرفته شده است .

برخی از نویسندگان مانند ( Lang 2002 ، II ، §3) تا آنجا پیش می روند که این تعریف monoid را به عنوان نقطه شروع بدست می آورند ، و چندجملهای متغیر منفرد منظم ، مورد خاصی است که N در آن یک عدد صحیح از اعداد صحیح منفی است. چند جمله ای ها در چندین متغیر به سادگی N را به عنوان محصول مستقیم چندین نسخه مونوئید از اعداد صحیح منفی استفاده می کنند.

چندین نمونه جالب از حلقه ها و گروه ها با در نظر گرفتن N به عنوان یک ماده افزودنی اعداد منطقی غیر منفی تشکیل شده اند ( Osbourne 2000 ، 4.4 §) . همچنین سری Puiseux را ببینید .

سری قدرت ویرایش ]

مقاله اصلی: سری قدرت رسمی

سری های قدرت با اجازه دادن به اصطلاحات نامحدود بسیاری از موارد غیروجود ، انتخاب نماینده را در جهت دیگری تعمیم می دهند. برای اطمینان از اینکه مبالغ موجود در محصول کاشی مبلغ محدود هستند ، به فرضیه های مختلفی در مورد N monoid مورد استفاده برای استفاده کنندگان نیاز دارد . از طرف دیگر ، توپولوژی را می توان در حلقه قرار داد ، و سپس یکی را به مبالغ بی نهایت همگرا محدود می کند. برای انتخاب استاندارد N ، اعداد صحیح غیر منفی ، مشکلی ایجاد نمی شود ، و حلقه سری قدرت رسمی به عنوان مجموعه توابع از N به یک حلقه R با اضافه کردن کامپوننت ، و ضرب داده شده توسط Cauchy تعریف می شود. تولید - محصول. حلقه سری پاور همچنین می تواند به عنوان تکمیل حلقه دیده شودحلقه چند جمله ای با توجه به ایده آل تولید شده توسط x .

حلقه های چند جمله ای غیرمتعارف ویرایش ]

مقاله اصلی: جبر رایگان

برای حلقه های چند جمله ای بیش از یک متغیر ، محصولات X · Y و Y · X به سادگی تعریف می شوند که برابر هستند. مفهوم کلی تر حلقه چند جمله ای هنگامی حاصل می شود که تمایز بین این دو محصول رسمی حفظ شود. بعبارت دیگر، حلقه چند جمله ای در N noncommuting متغیر با ضرایب را در حلقه R است حلقه مونوئید R [ N ]، که در آن مونوئید N است مونوئید رایگان در N حروف، همچنین به عنوان مجموعه ای از تمام رشته ها بیش از یک الفبای شناخته شده Nنمادها ، با ضرب با هم جمع می شوند. نه ضرایب و نه متغیرها نیاز به رفت و آمد در بین خود ندارند ، اما ضرایب و متغیرها با یکدیگر رفت و آمد می کنند.

فقط به عنوان حلقه چند جمله ای در N متغیر با ضرایب در حلقه جابجایی R آزاد جابجایی پذیر است R جبر رتبه N ، حلقه چند جمله ای غیر مبادلهای در N متغیر با ضرایب در حلقه جابجایی R انجمنی رایگان، unital است R جبر در n ژنراتورها ، که n  > 1 بدون تغییر است.

حلقه های افتراقی و چند جمله ای ویرایش ]

مقاله اصلی: فرمت سنگ معدن

سایر تعمیمات چند جمله ای ها ، حلقه های دیفرانسیل و زیر پوسته چند جمله ای هستند.

حلقه چند جمله ای دیفرانسیل یک حلقه از است اپراتورهای دیفرانسیل تشکیل شده از یک حلقه R و یک اشتقاق δ از R به R . این استنتاج به اجرا در R ، خواهد شد و نشان داده می شود X ، هنگامی که به عنوان یک اپراتور مشاهده شده است. عناصر R نیز با ضرب در R کار می کنند . ترکیب اپراتورهای است که به عنوان ضرب معمولی مشخص. از این نتیجه می آید که رابطه δ ( ab ) =  ( b ) + δ ( a ) b ممکن است به عنوان بازنویسی شود

X \ cdot a = a \ cdot X + \ delta (a).

این رابطه ممکن است گسترش یابد تا یک ضرب فاحش بین دو چند جمله ای در X با ضرایب در R ایجاد شود ، که آنها را به یک حلقه غیر قابل تبادل تبدیل می کند.

مثال استاندارد ، به نام جبر Weyl ، R را به عنوان یک حلقه چند جمله ای k [ Y ] معمول ، و δ به عنوان مشتق چند جملهای استاندارد در نظر می گیرد.{\ tfrac {\ جزئی} {\ جزئی Y}. با در نظر گرفتن a = Y در رابطه فوق ، رابطه رفت و برگشتی کانونی به دست می آید ، X · Y - Y · X = 1. گسترش این رابطه با همبستگی و توزیع ، امکان ساخت صریح جبر ویل را فراهم می آورد . ( Lam 2001 ، §1، ex1.9 )

حلقه چوله-چند جمله ای به طور مشابه برای یک حلقه تعریف R و یک حلقه از روپوست F از R ، با گسترش ضرب از رابطه X · R = F ( R ) · X برای تولید یک ضرب دارای خاصیت انجمنی که توزیع بیش از علاوه بر استاندارد. به طور کلی ، با توجه به یک همмоورفیسم F از monoid N از اعداد صحیح مثبت به حلقه اندومورفیسم R ، فرمول n · r = F ( n ) ( R ) ·n اجازه می دهد تا حلقه ای چندجمله ای ساخته شود. ( Lam 2001 ، 20011 ، 1.11) حلقه های چند جمله ای Skew با جبرهای محصول متقابل ارتباط نزدیکی دارند .

دکل های چند جمله ای ویرایش ]

همچنین ببینید: سریال رسمی قدرت § در یک سمینار

[آیکون]

این بخش به گسترش نیاز دارد . با افزودن به آن می توانید کمک کنید . ( مارس 2020 )

تعریف حلقه چند جمله ای را می توان با آرامش این شرط که ساختار جبری R یک مزرعه یا حلقه باشد به این شرط که R فقط یک نیمکره یا دکل باشد ، تعمیم داد . ساختار / پسوند چند جمله ای حاصل R [ X ] یک دکل چند جمله ای است . به عنوان مثال ، مجموعه همه چند جمله ای چند متغیره با ضرایب تعداد طبیعی یک دکل چند جمله ای است.

منبع

https://en.wikipedia.org/wiki/Polynomial_ring

ادامه  حلقه چند جمله ای

چندجمله ای تک متغیره بر روی یک زمینه ویرایش ]

اگر K است درست ، حلقه چند جمله ای K [ X ] دارای خواص بسیاری است که شبیه به کسانی که از می حلقه از اعداد صحیح.\ displaystyle \ mathbb {Z}.بیشتر این شباهت ها ناشی از شباهت بین تقسیم طولانی اعداد صحیح و تقسیم طولانی چند جمله ای ها است .

بیشتر خواص K [ X ] که در این بخش ذکر شده اند ، در صورتی که K فیلد نباشد ، صحیح باقی نمی ماند ، یا اگر چند جمله ای را در چندین نامشخص در نظر بگیرید.

مانند اعداد صحیح ، تقسیم چندجمله ای اقلیدسی خاصیت منحصر به فرد بودن آن را دارد. یعنی با توجه به دو چند جمله ای a و b ≠ 0 در K [ X ] ، یک جفت منحصر به فرد q ، r ) از چند جمله ای وجود دارد به گونه ای که a = bq   r و یا r = 0 یا deg (r)  . این باعث می شود K [ X ] یک دامنه اقلیدسی باشد. با این حال ، اکثر حوزه های اقلیدسی (به جز اعداد صحیح) هیچ خاصیتی از منحصر به فرد برای تقسیم و همچنین یک الگوریتم آسان (مانند تقسیم طولانی) برای محاسبه بخش اقلیدسی ندارند.

تقسیم اقلیدسی اگر پایه الگوریتم اقلیدسی برای چندجملهای باشد که بزرگترین تقسیم کننده مشترک چند جملهای دو چند جمله ای را محاسبه می کند. در اینجا "بزرگترین" به معنای "داشتن درجه حداکثر" یا معادل حداکثر بودن برای مقدمه تعریف شده توسط درجه است. با توجه به بزرگترین تقسیم کننده مشترک بین دو چند جمله ای ، بزرگترین تقسیم کننده مشترک دیگر با ضرب توسط ثابت غیرزرو حاصل می شود (یعنی همه بزرگترین تقسیم کننده های مشترک a و b در ارتباط هستند). به طور خاص ، دو چند جمله ای که هم صفر نیستند ، بزرگترین تقسیم کننده مشترک منحصر به فرد را دارند که یکدست است (ضریب منجر برابر با1 )

الگوریتم تعمیم یافته اقلیدس اجازه می دهد تا محاسبات (و اثبات) قضیه بزو . در مورد K [ X ] ، ممکن است به شرح زیر بیان شود. با توجه به دو چند جمله ای ص و س درجه مربوطه متر و N ، اگر MONIC بزرگترین مقسوم علیه مشترک آنها گرم است درجه د ، پس از آن یک جفت منحصر به فرد وجود دارد ( ، ب ) از چند جمله ای که

\ displaystyle ap + bq = g،

و

\ displaystyle \ deg (a) \ leqth، \ quad \ deg (b) <md. d

(برای درست کردن این مسئله در مورد محدودکننده که m = d یا n = d است ، باید درجه صور چند جملهای صفر را منفی تعریف کنیم. علاوه بر این ، برابری\ displaystyle \ deg (a) = ndفقط می تواند رخ دهد که p و q در ارتباط باشند.) خاصیت منحصر به فرد مخصوص K [ X ] است . در مورد اعداد صحیح ، اگر یک درجه با مقادیر مطلق جایگزین شود ، همان خاصیت صحیح است ، اما برای داشتن یکتا بودن باید یک > 0 را بدست آورید.

لیم اقلیدس مربوط به K [ X ] است . است که، اگر تقسیم قبل از میلاد ، و اولند با ب ، و سپس تقسیم است ج . در اینجا ، coprime به این معنی است که بزرگترین تقسیم کننده مشترک است1 . اثبات: با فرضیه و هویت Bzzout ، e ، p و q وجود دارد که ae = bc و 1 = ap   bq . بنابراین\ displaystyle c = c (ap + bq) = cap + aeq = a (cp + eq).

فاکتور منحصر به فرد اموال ناشی از لم اقلیدس. در مورد اعداد صحیح ، این قضیه اساسی حساب است . در مورد K [ X ] ، ممکن است چنین بیان شود: هر چند جمله ای غیر ثابت را می توان با روشی منحصر به فرد به عنوان محصول یک ثابت ، و یک یا چند چند جمله ای یکپارچه غیر قابل برگشت بیان کرد. این تجزیه تا به ترتیب از عوامل منحصر به فرد است. به عبارت دیگر K [ X ] یک دامنه فاکتورسازی منحصر به فرد است . اگر K زمینه اعداد پیچیده باشد ، قضیه اساسی جبر استادعا می کند که چند جملهای تک متغیره غیرقابل بازگشت است اگر و فقط درصورتی که مدرک آن یکی باشد. در این حالت ، ویژگی خاصیت فاکتوریزاسیون منحصر به فرد می تواند به صورت زیر تنظیم شود : هر چندجمله غیر یکتایی غیر ثابت بر تعداد اعداد پیچیده را می توان با روشی منحصر به فرد به عنوان محصول ثابت و یک یا چند چند جمله ای از فرم X - r بیان کرد . این تجزیه تا به ترتیب از عوامل منحصر به فرد است. برای هر عامل ، r یک ریشه چند جمله ای است و تعداد وقوع یک عامل ، تکثیر ریشه مربوطه است.

اشتقاق ویرایش ]

[آیکون]

این بخش به گسترش نیاز دارد . با افزودن به آن می توانید کمک کنید . ( ژوئن 2020 )

مقالات اصلی: مشتق رسمی و مشتق (جبر دیفرانسیل)

مشتق (رسمی) چند جمله ای

\ displaystyle a_ {0} + a_ {1} X + a_ {2} X ^ {2} \ cdots + a_ {n} X ^ {n}}

چند جمله ای است

\ displaystyle a_ {1} + 2a_ {2} X + \ cdots + na_ {n} x ^ {n-1}.}

در مورد چندجمله ای با ضرایب واقعی یا پیچیده ، این مشتق استاندارد است . فرمول فوق مشتق چند جمله‌ای را تعریف می کند حتی اگر ضرایب متعلق به حلقه ای باشد که در آن هیچ مفهوم محدودیتی وجود ندارد .

فاکتورسازی ویرایش ]

مقاله اصلی: عامل بندی چند جمله ای

به جز فاکتورسازی ، کلیه ویژگیهای قبلی K [ X ] مؤثر هستند ، زیرا اثبات آنها ، همانطور که در بالا ترسیم شده است ، با الگوریتم های آزمایش خاصیت و محاسبه چندجملهای که وجود آنها ادعا شده است ، همراه هستند. علاوه بر این این الگوریتمها کارآمد هستند ، زیرا پیچیدگی محاسباتی آنها یک تابع درجه دوم از اندازه ورودی است.

برای عامل بندی وضعیت کاملاً متفاوت است: اثبات عامل بندی منحصر به فرد هیچ روشی را برای روشی برای عامل بندی نشان نمی دهد. در حال حاضر برای اعداد صحیح ، الگوریتم شناخته شده ای برای عامل گذاری آنها در زمان چند جمله ای وجود ندارد . این اساس سیستم رمزنگاری RSA است که به طور گسترده برای ارتباطات اینترنتی ایمن مورد استفاده قرار می گیرد.

در مورد K [ X ] ، عوامل و روش های محاسبه آنها به K بستگی دارد . بیش از اعداد پیچیده ، عوامل غیرقابل بازگشت (همه مواردی که نمی توان آنها را مورد بررسی قرار داد) همگی درجه یک هستند ، در حالی که ، بر روی اعداد واقعی ، چند جمله های غیرقابل برگشتی درجه 2 وجود دارد ، و ، بر اساس اعداد منطقی ، چند جمله های غیرقابل برگشتی برای هر درجه. مثلاً چند جمله ای{\ displaystyle X ^ {4} -2} غیرقابل کاهش است از اعداد منطقی ، به عنوان فاکتور گرفته شده است {\ displaystyle (X - {\ sqrt [{4}] {2}}) (X + {\ sqrt [{4}] {2}}) (X ^ {2} + {\ sqrt {2}})} بیش از اعداد واقعی و ، و به عنوانdisplay \ displaystyle (X - {\ sqrt [{4}] {2}}) (X + {\ sqrt [{4}] {2}}) (Xi {\ sqrt [{4}] {2}}) ( X + i {\ sqrt [{4}] {2}})} بیش از اعداد پیچیده

وجود یک الگوریتم فاکتورسازی نیز در زمینه زمین بستگی دارد. در مورد اعداد واقعی یا پیچیده ، قضیه Abel-Ruffini نشان می دهد که ریشه برخی از چند جمله ها و بنابراین عوامل غیرقابل برگشت ، دقیقاً قابل محاسبه نیست. بنابراین ، یک الگوریتم فاکتورسازی می تواند فقط تقریب عوامل را محاسبه کند. الگوریتم های مختلفی برای محاسبه چنین تقریب هایی طراحی شده است ، به یافتن چند جمله ای به Root مراجعه کنید .

یک نمونه از فیلد K وجود دارد به گونه ای که الگوریتم های دقیقی برای عملیات حسابی K وجود دارد ، اما هیچ الگوریتمی برای تصمیم گیری در مورد اینکه آیا چند جمله ای فرم وجود ندارد ، وجود ندارد.\ displaystyle X ^ {p} -aاست غیر قابل تقلیل و یا یک محصول از چند جمله ای از درجه پایین تر است. [11]

از طرف دیگر ، بیش از اعداد منطقی و بیش از زمینه های محدود ، وضعیت بهتر از برای فاکتورسازی عدد صحیح است ، زیرا الگوریتم های فاکتورسازی وجود دارند که دارای پیچیدگی چند جمله ای هستند . آنها در اکثر سیستم های جبر رایانه ای عمومی استفاده می شوند .

حداقل چند جمله ای ویرایش ]

اگر θ یک عنصر از یک است انجمنی K جبر L از ارزیابی چند جمله ای در θ منحصر به فرد است جبر همریخت φ از K [ X ] به L است که نقشه ها X به تتا و عناصر تاثیر نمی گذارد K خود را (آن است هویت نقشه در K ). این شامل جایگزینی X برای θ در هر چندجمله ای است. به این معنا که،

\ displaystyle \ varphi \ left (a_ {m} X ^ {m} + a_ {m-1} X ^ {m-1} + \ cdots + a_ {1} X + a_ {0} \ Right) = a_ m} \ theta ^ {m} + a_ {m-1} \ theta ^ {m-1} + \ cdots + a_ {1} \ theta + a_ {0}.}

تصویر این homomorphism ارزیابی ، subgegebra تولید شده توسط x است که لزوماً جابجایی است. اگر φ تزریقی باشد ، subgegebra تولید شده توسط θ به K [ X ] ایزومورفیک است . در این حالت ، این subgegebra اغلب توسط K [ θ ] مشخص می شود . ابهام نماد به دلیل ایزومورفیسم معمولاً بی ضرر است.

اگر هومورفیسم ارزیابی تزریقی نباشد ، بدین معنی است که هسته آن یک ایده آل غیرزرو است و از همه چندجملهای تشکیل شده است که وقتی X جایگزین θ شود ، صفر می شود . این است ایده آل عبارت است از تمام مضربی از برخی چند جمله ای MONIC، این است که به نام چند جمله ای حداقل از X . اصطلاح مینیمال با این واقعیت ایجاد می شود که درجه آن در بین درجات عناصر ایده آل حداقل باشد.

دو مورد اصلی وجود دارد که حداقل چند جمله ای در نظر گرفته شود.

در نظریه میدان و نظریه اعداد ، یک عنصر θ یک فیلد پسوند L از K است جبری بیش از K اگر آن را یک ریشه برخی چند جمله ای با ضرایب در است K . بدین ترتیب حداقل چند جملهای بیش از K از θ ، چند جملهای monic از درجه حداقل است که θ به عنوان یک ریشه دارد. از آنجا L یک میدان است، این چند جمله ای حداقل لزوما است غیر قابل تقلیل بیش از K. به عنوان مثال، چند جمله ای حداقل (بیش از اعداد حقیقی و همچنین در اعداد گویا) ازعدد مختلط من است X ^ 2 1 . چند جمله ای cyclotomic چندجمله ای حداقل هستند ریشه های وحدت .

در جبر خطی ، به N � N ماتریس مربع بیش از K تشکیل انجمنی K جبر از ابعاد محدود (به عنوان فضای برداری). بنابراین هومورفیزم ارزیابی نمی تواند تزریقی باشد و هر ماتریس دارای چند جمله ای حداقلی (لزوما غیرقابل برگشت) نیست. با قضیه کایلی-همیلتون ، نقشه ارزیابی همگن - صفر چند جملهای مشخصه یک ماتریس. از این رو نتیجه می گیرد که حداقل چند جملهای چند جملهای مشخصه را تقسیم می کند ، و بنابراین درجه حداقل چند جمله ای حداکثر در n است .

حلقه quotient ویرایش ]

در مورد K [ X ] ، حلقه سهم توسط یک ایده آل می تواند ، مانند مورد کلی ، به عنوان مجموعه ای از کلاس های هم ارزی ساخته شود . با این حال ، از آنجا که هر کلاس هم ارزی دقیقا شامل یک چند جمله‌ای از درجه حداقل ، یک ساخت و ساز دیگر اغلب راحت تر است.

با توجه به یک چند جمله ای ص درجه د از حلقه ی خارج قسمت از K [ X ] توسط ایده آل تولید شده توسط P را می توان با شناسایی فضای برداری از چندجملهای از درجه کمتر از د ، با "ضرب به پیمانه ص " به عنوان یک ضرب، modulo ضرب متشکل از باقیمانده زیر تقسیم بر p محصول (معمولی) چند جمله ای ها. این حلقه بزرگ به گونه های مختلف به عنوان علامت گذاری می شود\ displaystyle K [X] / pK [X] ،}\ displaystyle K [X] / \ langle p \ rangle،} \ نمایشگر K [X] / (پ) ،} یا به سادگی \ displaystyle K [X] / صفحه

حلقه\ نمایشگر K [X] / (پ)یک میدان است اگر و تنها اگر P یک IS چندجمله ای کاهش ناپذیر . در حقیقت ، اگر p غیرقابل برگشت باشد ، هر چند جمله ای غیرزا از درجه پایین تر coprime با p است ، و هویت Bzzout اجازه می دهد r و s را محاسبه کنیم به گونه ای که sp   qr = 1 ؛ بنابراین، R است وارون ضربی از Q پیمانه ص . برعکس ، اگر p قابل کاهش باشد ، پس از آن چند جمله ای از درجه های پایین تر از deg ( p ) وجود دارد به گونه ای که abp ≡ 0 (mod q ) ؛ بنابراین a ماژول تقسیم کننده غیر صفر p است و قابل برگشت نیست.

به عنوان مثال ، این روش استاندارد برای تعریف قسمت اعداد پیچیده به عنوان حلقه سهم است

\ displaystyle \ mathbb {C} = \ mathbb {R} [X] / (X ^ {2} +1).

تصویر X در\ mathbb {C توسط i نشان داده شده است ، و مطابق توضیحات فوق ، شامل همه چند جملهای درجه یک در i است ، که از فرم a   bi هستند ، با a و b در.\ mathbb R.تقسیمات اقلیدسی ناشی از ضرب در جایگزین کردن همه جا 2 توسط -1 است .

بگذارید θ یک عنصر جبری در K- algebra A باشد. با جبر ، معنی این است که θ دارای حداقل چند جملهای p است . حلقه اول ریخت قضیه ادعا میکند که همریخت جانشینی القا ریخت از\ نمایشگر K [X] / (پ)بر روی تصویر K [ θ ] از همجنسگرایی جایگزین. به طور خاص ، اگر A یک پسوند ساده از K تولید شده توسط θ باشد ، این امر امکان شناسایی A و.{\ displaystyle K [X] / (p).این شناسایی به طور گسترده ای در تئوری شماره جبری مورد استفاده قرار می گیرد .

منبع

https://en.wikipedia.org/wiki/Polynomial_ring

ادامه  حلقه چند جمله ای

چندجملهای تک متغیره بر روی یک زمینه ویرایش ]

اگر K است درست ، حلقه چند جمله ای K [ X ] دارای خواص بسیاری است که شبیه به کسانی که از می حلقه از اعداد صحیح.\ displaystyle \ mathbb {Z}.بیشتر این شباهت ها ناشی از شباهت بین تقسیم طولانی اعداد صحیح و تقسیم طولانی چند جمله ای ها است .

بیشتر خواص K [ X ] که در این بخش ذکر شده اند ، در صورتی که K فیلد نباشد ، صحیح باقی نمی ماند ، یا اگر چند جمله ای را در چندین نامشخص در نظر بگیرید.

مانند اعداد صحیح ، تقسیم چندجمله ای اقلیدسی خاصیت منحصر به فرد بودن آن را دارد. یعنی با توجه به دو چند جمله ای a و b ≠ 0 در K [ X ] ، یک جفت منحصر به فرد q ، r ) از چند جمله ای وجود دارد به گونه ای که a = bq + r و یا r = 0 یا deg (r)  . این باعث می شود K [ X ] یک دامنه اقلیدسی باشد. با این حال ، اکثر حوزه های اقلیدسی (به جز اعداد صحیح) هیچ خاصیتی از منحصر به فرد برای تقسیم و همچنین یک الگوریتم آسان (مانند تقسیم طولانی) برای محاسبه بخش اقلیدسی ندارند.

تقسیم اقلیدسی اگر پایه الگوریتم اقلیدسی برای چندجملهای باشد که بزرگترین تقسیم کننده مشترک چند جملهای دو چند جمله ای را محاسبه می کند. در اینجا "بزرگترین" به معنای "داشتن درجه حداکثر" یا معادل حداکثر بودن برای مقدمه تعریف شده توسط درجه است. با توجه به بزرگترین تقسیم کننده مشترک بین دو چند جمله ای ، بزرگترین تقسیم کننده مشترک دیگر با ضرب توسط ثابت غیرزرو حاصل می شود (یعنی همه بزرگترین تقسیم کننده های مشترک a و b در ارتباط هستند). به طور خاص ، دو چند جمله ای که هم صفر نیستند ، بزرگترین تقسیم کننده مشترک منحصر به فرد را دارند که یکدست است (ضریب منجر برابر با1 )

الگوریتم تعمیم یافته اقلیدس اجازه می دهد تا محاسبات (و اثبات) قضیه بزو . در مورد K [ X ] ، ممکن است به شرح زیر بیان شود. با توجه به دو چند جمله ای ص و س درجه مربوطه متر و N ، اگر MONIC بزرگترین مقسوم علیه مشترک آنها گرم است درجه د ، پس از آن یک جفت منحصر به فرد وجود دارد ( ، ب ) از چند جمله ای که

\ displaystyle ap + bq = g،

و

\ displaystyle \ deg (a) \ leqth، \ quad \ deg (b) <md. d

(برای درست کردن این مسئله در مورد محدودکننده که m = d یا n = d است ، باید درجه صور چند جملهای صفر را منفی تعریف کنیم. علاوه بر این ، برابری\ displaystyle \ deg (a) = ndفقط می تواند رخ دهد که p و q در ارتباط باشند.) خاصیت منحصر به فرد مخصوص K [ X ] است . در مورد اعداد صحیح ، اگر یک درجه با مقادیر مطلق جایگزین شود ، همان خاصیت صحیح است ، اما برای داشتن یکتا بودن باید یک > 0 را بدست آورید.

لیم اقلیدس مربوط به K [ X ] است . است که، اگر تقسیم قبل از میلاد ، و اولند با ب ، و سپس تقسیم است ج . در اینجا ، coprime به این معنی است که بزرگترین تقسیم کننده مشترک است1 . اثبات: با فرضیه و هویت Bzzout ، e ، p و q وجود دارد که ae = bc و 1 = ap + bq . بنابراین\ displaystyle c = c (ap + bq) = cap + aeq = a (cp + eq).

فاکتور منحصر به فرد اموال ناشی از لم اقلیدس. در مورد اعداد صحیح ، این قضیه اساسی حساب است . در مورد K [ X ] ، ممکن است چنین بیان شود: هر چند جمله ای غیر ثابت را می توان با روشی منحصر به فرد به عنوان محصول یک ثابت ، و یک یا چند چند جمله ای یکپارچه غیر قابل برگشت بیان کرد. این تجزیه تا به ترتیب از عوامل منحصر به فرد است. به عبارت دیگر K [ X ] یک دامنه فاکتورسازی منحصر به فرد است . اگر K زمینه اعداد پیچیده باشد ، قضیه اساسی جبر استادعا می کند که چند جملهای تک متغیره غیرقابل بازگشت است اگر و فقط درصورتی که مدرک آن یکی باشد. در این حالت ، ویژگی خاصیت فاکتوریزاسیون منحصر به فرد می تواند به صورت زیر تنظیم شود : هر چندجمله غیر یکتایی غیر ثابت بر تعداد اعداد پیچیده را می توان با روشی منحصر به فرد به عنوان محصول ثابت و یک یا چند چند جمله ای از فرم X - r بیان کرد . این تجزیه تا به ترتیب از عوامل منحصر به فرد است. برای هر عامل ، r یک ریشه چند جمله ای است و تعداد وقوع یک عامل ، تکثیر ریشه مربوطه است.

اشتقاق ویرایش ]

[آیکون]

این بخش به گسترش نیاز دارد . با افزودن به آن می توانید کمک کنید . ( ژوئن 2020 )

مقالات اصلی: مشتق رسمی و مشتق (جبر دیفرانسیل)

مشتق (رسمی) چند جمله ای

\ displaystyle a_ {0} + a_ {1} X + a_ {2} X ^ {2} \ cdots + a_ {n} X ^ {n}}

چند جمله ای است

\ displaystyle a_ {1} + 2a_ {2} X + \ cdots + na_ {n} x ^ {n-1}.}

در مورد چندجملهای با ضرایب واقعی یا پیچیده ، این مشتق استاندارد است . فرمول فوق مشتق چند جمله‌ای را تعریف می کند حتی اگر ضرایب متعلق به حلقه ای باشد که در آن هیچ مفهوم محدودیتی وجود ندارد .

فاکتورسازی ویرایش ]

مقاله اصلی: عامل بندی چند جمله ای

به جز فاکتورسازی ، کلیه ویژگیهای قبلی K [ X ] مؤثر هستند ، زیرا اثبات آنها ، همانطور که در بالا ترسیم شده است ، با الگوریتم های آزمایش خاصیت و محاسبه چندجملهای که وجود آنها ادعا شده است ، همراه هستند. علاوه بر این این الگوریتمها کارآمد هستند ، زیرا پیچیدگی محاسباتی آنها یک تابع درجه دوم از اندازه ورودی است.

برای عامل بندی وضعیت کاملاً متفاوت است: اثبات عامل بندی منحصر به فرد هیچ روشی را برای روشی برای عامل بندی نشان نمی دهد. در حال حاضر برای اعداد صحیح ، الگوریتم شناخته شده ای برای عامل گذاری آنها در زمان چند جمله ای وجود ندارد . این اساس سیستم رمزنگاری RSA است که به طور گسترده برای ارتباطات اینترنتی ایمن مورد استفاده قرار می گیرد.

در مورد K [ X ] ، عوامل و روش های محاسبه آنها به K بستگی دارد . بیش از اعداد پیچیده ، عوامل غیرقابل بازگشت (همه مواردی که نمی توان آنها را مورد بررسی قرار داد) همگی درجه یک هستند ، در حالی که ، بر روی اعداد واقعی ، چند جمله های غیرقابل برگشتی درجه 2 وجود دارد ، و ، بر اساس اعداد منطقی ، چند جمله های غیرقابل برگشتی برای هر درجه. مثلاً چند جمله ای{\ displaystyle X ^ {4} -2} غیرقابل کاهش است از اعداد منطقی ، به عنوان فاکتور گرفته شده است {\ displaystyle (X - {\ sqrt [{4}] {2}}) (X + {\ sqrt [{4}] {2}}) (X ^ {2} + {\ sqrt {2}})} بیش از اعداد واقعی و ، و به عنوانdisplay \ displaystyle (X - {\ sqrt [{4}] {2}}) (X + {\ sqrt [{4}] {2}}) (Xi {\ sqrt [{4}] {2}}) ( X + i {\ sqrt [{4}] {2}})} بیش از اعداد پیچیده

وجود یک الگوریتم فاکتورسازی نیز در زمینه زمین بستگی دارد. در مورد اعداد واقعی یا پیچیده ، قضیه Abel-Ruffini نشان می دهد که ریشه برخی از چند جمله ها و بنابراین عوامل غیرقابل برگشت ، دقیقاً قابل محاسبه نیست. بنابراین ، یک الگوریتم فاکتورسازی می تواند فقط تقریب عوامل را محاسبه کند. الگوریتم های مختلفی برای محاسبه چنین تقریب هایی طراحی شده است ، به یافتن چند جمله ای به Root مراجعه کنید .

یک نمونه از فیلد K وجود دارد به گونه ای که الگوریتم های دقیقی برای عملیات حسابی K وجود دارد ، اما هیچ الگوریتمی برای تصمیم گیری در مورد اینکه آیا چند جمله ای فرم وجود ندارد ، وجود ندارد.\ displaystyle X ^ {p} -aاست غیر قابل تقلیل و یا یک محصول از چند جمله ای از درجه پایین تر است. [11]

از طرف دیگر ، بیش از اعداد منطقی و بیش از زمینه های محدود ، وضعیت بهتر از برای فاکتورسازی عدد صحیح است ، زیرا الگوریتم های فاکتورسازی وجود دارند که دارای پیچیدگی چند جمله ای هستند . آنها در اکثر سیستم های جبر رایانه ای عمومی استفاده می شوند .

حداقل چند جمله ای ویرایش ]

اگر θ یک عنصر از یک است انجمنی K جبر L از ارزیابی چند جمله ای در θ منحصر به فرد است جبر همریخت φ از K [ X ] به L است که نقشه ها X به تتا و عناصر تاثیر نمی گذارد K خود را (آن است هویت نقشه در K ). این شامل جایگزینی X برای θ در هر چندجمله ای است. به این معنا که،

\ displaystyle \ varphi \ left (a_ {m} X ^ {m} + a_ {m-1} X ^ {m-1} + \ cdots + a_ {1} X + a_ {0} \ Right) = a_ m} \ theta ^ {m} + a_ {m-1} \ theta ^ {m-1} + \ cdots + a_ {1} \ theta + a_ {0}.}

تصویر این homomorphism ارزیابی ، subgegebra تولید شده توسط x است که لزوماً جابجایی است. اگر φ تزریقی باشد ، subgegebra تولید شده توسط θ به K [ X ] ایزومورفیک است . در این حالت ، این subgegebra اغلب توسط K [ θ ] مشخص می شود . ابهام نماد به دلیل ایزومورفیسم معمولاً بی ضرر است.

اگر هومورفیسم ارزیابی تزریقی نباشد ، بدین معنی است که هسته آن یک ایده آل غیرزرو است و از همه چندجملهای تشکیل شده است که وقتی X جایگزین θ شود ، صفر می شود . این است ایده آل عبارت است از تمام مضربی از برخی چند جمله ای MONIC، این است که به نام چند جمله ای حداقل از X . اصطلاح مینیمال با این واقعیت ایجاد می شود که درجه آن در بین درجات عناصر ایده آل حداقل باشد.

دو مورد اصلی وجود دارد که حداقل چند جمله ای در نظر گرفته شود.

در نظریه میدان و نظریه اعداد ، یک عنصر θ یک فیلد پسوند L از K است جبری بیش از K اگر آن را یک ریشه برخی چند جمله ای با ضرایب در است K . بدین ترتیب حداقل چند جملهای بیش از K از θ ، چند جملهای monic از درجه حداقل است که θ به عنوان یک ریشه دارد. از آنجا L یک میدان است، این چند جمله ای حداقل لزوما است غیر قابل تقلیل بیش از K. به عنوان مثال، چند جمله ای حداقل (بیش از اعداد حقیقی و همچنین در اعداد گویا) ازعدد مختلط من است X ^ 2 + 1 . چند جمله ای cyclotomic چندجمله ای حداقل هستند ریشه های وحدت .

در جبر خطی ، به N × N ماتریس مربع بیش از K تشکیل انجمنی K جبر از ابعاد محدود (به عنوان فضای برداری). بنابراین هومورفیزم ارزیابی نمی تواند تزریقی باشد و هر ماتریس دارای چند جمله ای حداقلی (لزوما غیرقابل برگشت) نیست. با قضیه کایلی-همیلتون ، نقشه ارزیابی همگن - صفر چند جملهای مشخصه یک ماتریس. از این رو نتیجه می گیرد که حداقل چند جملهای چند جملهای مشخصه را تقسیم می کند ، و بنابراین درجه حداقل چند جمله ای حداکثر در n است .

حلقه quotient ویرایش ]

در مورد K [ X ] ، حلقه سهم توسط یک ایده آل می تواند ، مانند مورد کلی ، به عنوان مجموعه ای از کلاس های هم ارزی ساخته شود . با این حال ، از آنجا که هر کلاس هم ارزی دقیقا شامل یک چند جمله‌ای از درجه حداقل ، یک ساخت و ساز دیگر اغلب راحت تر است.

با توجه به یک چند جمله ای ص درجه د از حلقه ی خارج قسمت از K [ X ] توسط ایده آل تولید شده توسط P را می توان با شناسایی فضای برداری از چندجملهای از درجه کمتر از د ، با "ضرب به پیمانه ص " به عنوان یک ضرب، modulo ضرب متشکل از باقیمانده زیر تقسیم بر p محصول (معمولی) چند جمله ای ها. این حلقه بزرگ به گونه های مختلف به عنوان علامت گذاری می شود\ displaystyle K [X] / pK [X] ،}\ displaystyle K [X] / \ langle p \ rangle،} \ نمایشگر K [X] / (پ) ،} یا به سادگی \ displaystyle K [X] / صفحه

حلقه\ نمایشگر K [X] / (پ)یک میدان است اگر و تنها اگر P یک IS چندجمله ای کاهش ناپذیر . در حقیقت ، اگر p غیرقابل برگشت باشد ، هر چند جمله ای غیرزا از درجه پایین تر coprime با p است ، و هویت Bzzout اجازه می دهد r و s را محاسبه کنیم به گونه ای که sp + qr = 1 ؛ بنابراین، R است وارون ضربی از Q پیمانه ص . برعکس ، اگر p قابل کاهش باشد ، پس از آن چند جمله ای از درجه های پایین تر از deg ( p ) وجود دارد به گونه ای که abp ≡ 0 (mod q ) ؛ بنابراین a ماژول تقسیم کننده غیر صفر p است و قابل برگشت نیست.

به عنوان مثال ، این روش استاندارد برای تعریف قسمت اعداد پیچیده به عنوان حلقه سهم است

\ displaystyle \ mathbb {C} = \ mathbb {R} [X] / (X ^ {2} +1).

تصویر X در\ mathbb {C توسط i نشان داده شده است ، و مطابق توضیحات فوق ، شامل همه چند جملهای درجه یک در i است ، که از فرم a + bi هستند ، با a و b در.\ mathbb R.تقسیمات اقلیدسی ناشی از ضرب در جایگزین کردن همه جا 2 توسط -1 است .

بگذارید θ یک عنصر جبری در K- algebra A باشد. با جبر ، معنی این است که θ دارای حداقل چند جملهای p است . حلقه اول ریخت قضیه ادعا میکند که همریخت جانشینی القا ریخت از\ نمایشگر K [X] / (پ)بر روی تصویر K [ θ ] از همجنسگرایی جایگزین. به طور خاص ، اگر A یک پسوند ساده از K تولید شده توسط θ باشد ، این امر امکان شناسایی A و.{\ displaystyle K [X] / (p).این شناسایی به طور گسترده ای در تئوری شماره جبری مورد استفاده قرار می گیرد .

منبع

https://en.wikipedia.org/wiki/Polynomial_ring

 حلقه چند جمله ای

ساختار جبری → نظریه حلقه
نظریه حلقه
integers.svg لاتکس

مفاهیم اساسی[نمایش]

جبر تبانی[نمایش]

جبر غیرمتعارف[نمایش]

در ریاضیات ، به ویژه در زمینه جبر ، یک حلقه چند جمله ای و یا جبر چند جمله ای است حلقه (که آن هم یک جبر جابجایی ) تشکیل شده از مجموعه ای از چند جمله ای در یک یا چند indeterminates (به طور سنتی نیز نامیده می شود متغیر ) با ضرایب در یکی دیگر از حلقه ، اغلب درست .

غالباً اصطلاح "حلقه چند جملهای" به طور ضمنی به مورد خاص یک حلقه چند جمله ای در یک نامعین بر روی یک زمینه اشاره دارد. اهمیت چنین حلقه های چند جمله ای متکی به تعداد زیادی از خواصی است که آنها با حلقه اعداد صحیح دارند.

حلقه های چند جمله ای در بسیاری از بخش های ریاضیات نظیر نظریه اعداد ، جبر رفتاری و نظریه حلقه ها و هندسه جبری اساسی و اساسی هستند . بسیاری از کلاس های حلقه، مانند دامنه منحصر به فرد فاکتور ، حلقه به طور منظم ، حلقه گروه ، حلقه از سری قدرت رسمی ، چند جمله ای سنگ ، حلقه مدرج ، برای تعمیم برخی از خواص حلقه چند جملهای معرفی شده است.

مفهوم نزدیک مربوط به حلقه توابع چند جمله ای در فضای بردار و بطور کلی حلقه عملکردهای منظم بر روی انواع جبری است .

 

فهرست

تعریف (مورد تک متغیره) ویرایش ]

حلقه چند جمله ای ، K [ X ] ، در X بیش از یک زمینه (یا به طور کلی، یک حلقه جابجایی ) K را می توان تعریف [1] (دیگر تعریف معادل که معمولا استفاده وجود دارد) به عنوان مجموعه ای از اصطلاحات، به نام چند جمله ای در X ، از فرم

p = p_ {0} + p_ {1} X + p_ {2} X ^ {2} + \ cdots + p_ {m-1} X ^ {m-1} + p_ {m} X ^ {m} ،

که در آن 0 ، 1 ، ...، ص متر از ضرایب از ص ، عناصر هستند K ، P متر ≠ 0 اگر متر > 0 و X ، 2 ، ...، علامت هستند، که به عنوان در نظر گرفته "قدرت" X و پیروی از قوانین معمول نمایش : 0 = 1 ، 1 = X و\ displaystyle X ^ {k} \، X ^ {l} = X ^ {k + l}}برای هر عدد صحیح غیر منفی k و l . نماد X نامعین [2] یا متغیر نامیده می شود. [3] (اصطلاح "متغیر" از اصطلاحات توابع چند جمله ای ناشی می شود . با این حال ، در اینجا ، X هیچ ارزشی (غیر از خود) ندارد و نمی تواند متغیر باشد ، به عنوان ثابت در حلقه چند جمله ای.)

دو چند جمله ای با هم برابر هستند که ضرایب مربوطه را از هر K برابر است.

می توان حلقه K [ X ] را که از K بوجود می آید با اضافه کردن یک عنصر جدید X که خارج از K است ، تصور کرد و با همه عناصر K رفت و آمد کرد و دیگر خصوصیات خاصی ندارد. (این ممکن است برای تعریف حلقه های چند جمله ای استفاده شود.)

حلقه چند جمله ای در X بالای K مجهز به یک جمع ، ضرب و ضرب مقیاس است که آن را به عنوان یک جبر تبادل کننده تبدیل می کند . این عملیات طبق قوانین عادی برای دستکاری در بیان های جبری تعریف می شوند. به طور خاص ، اگر

p = p_ {0} + p_ {1} X + p_ {2} X ^ {2} + \ cdots + p_ {m} X ^ {m} ،

و

q = q_ {0} + q_ {1} X + q_ {2} X ^ {2} + \ cdots + q_ {n} X ^ {n} ،

سپس

p + q = r_ {0} + r_ {1} X + r_ {2} X ^ {2} + \ cdots + r_ {k} X ^ {k} ،

و

pq = s_ {0} + s_ {1} X + s_ {2} X ^ {2} + \ cdots + s_ {l} X ^ {l} ،

جایی که k = حداکثر ( m ، n ) ، l = m + n ،

\ displaystyle r_ {i} = p_ {i} + q_ {i}}

و

\ displaystyle s_ {i} = p_ {0} q_ {i} + p_ {1} q_ {i-1} + \ cdots + p_ {i} q_ {0}.}

در این فرمول ها ، چند جمله ای p و q با افزودن "اصطلاحات ساختگی" با ضرایب صفر گسترش می یابند ، به گونه ای که تمام i و i که در فرمول ها ظاهر می شوند تعریف می شوند. به طور خاص ، اگر m < n ، آنگاه i = 0 برای m < i ≤ n .

ضرب مقیاس مورد ویژه ضرب در جایی است که p = 0 به مدت ثابت آن کاهش می یابد (اصطلاح مستقل از X ). به این معنا که

{\ displaystyle p_ {0} \ left (q_ {0} + q_ {1} X + \ dots + q_ {n} X ^ {n} \ Right) = p_ {0} q_ {0} + \ left (p_ 0} q_ {1} \ Right) X + \ cdots + \ left (p_ {0} q_ {n} \ Right) X ^ {n}}

آن را ساده که به منظور بررسی این سه عملیات برآورده بدیهیات از جبر جابجایی است که بیش از K . بنابراین ، حلقه های چند جمله ای ، جبرهای چند جملهای نیز نامیده می شوند .

تعریف معادل دیگر اغلب ترجیح داده می شود ، اگرچه شهودی کمتری نیز دارد ، زیرا ساختن آن کاملاً سخت تر است که شامل تعریف چند جمله ای به عنوان یک توالی نامتناهی است 0 ، 1 ، 2 ،…) از عناصر K ، داشتن خاصیتی که فقط تعداد محدودی از عناصر آن غیرزا یا معادل آن هستند ، توالی که برای آن مقداری متر وجود دارد به طوری که n = 0 برای n > m . در این حالت ، 0 و X به عنوان نمادهای جایگزین برای توالی در نظر گرفته می شوندص 0 ، 0، 0، ...) و (0، 1، 0، 0، ...) بود. استفاده صریح از قوانین عملیات نشان می دهد که این عبارت

p_ {0} + p_ {1} X + p_ {2} X ^ {2} + \ cdots + p_ {m} X ^ {m}

سپس یک علامت جایگزین برای دنباله است

ص 0 ، پ 1 ، پ 2 ، ... ، ص m ، 0 ، 0 ، ...) .

اصطلاحات ویرایش ]

اجازه دهید

p = p_ {0} + p_ {1} X + p_ {2} X ^ {2} + \ cdots + p_ {m-1} X ^ {m-1} + p_ {m} X ^ {m} ،

با چند جملهای غیرزوکار باشید\ displaystyle p_ {m} \ neq 0

ثابت از ص است{\ displaystyle p_ {0}.} در مورد چند جمله ای صفر صفر است

درجه از ص ، نوشته شده درجه ( ص ) استمتر ،بزرگترین k بدین ترتیب که ضریب k صفر نباشد. [4]

ضریب پیشرو از ص است  .{\ displaystyle p_ {m}.[5]

در مورد خاص چند جملهای صفر ، که همه ضرایب آنها صفر است ، ضریب پیشرو تعریف نشده است و درجه به صورت گوناگونی تعریف نشده است ، [6] تعریف شده به -1 ، [7] یا تعریف شده به عنوان a- . [8]

چند جمله ای ثابت است یا صفر چند جمله ای، و یا یک چندجملهای از درجه صفر است.

اگر چند ضریب اصلی آن وجود داشته باشد ، چند جملهای غیرزو یکپارچه می شود.1

با توجه به دو چند جمله ای p و q ، یکی دارد

\ displaystyle \ deg (p + q) \ leq \ max (\ deg (p)، \ deg (q))،

و ، بیش از یک زمینه ، یا به طور کلی یک دامنه انتگرال ، [9]

\ displaystyle \ deg (pq) = \ deg (p) + \ deg (q).

بلافاصله چنین نتیجه می گیرد که ، اگر K یک دامنه انتگرالی است ، K [ X ] نیز چنین است . [10]

همچنین چنین نتیجه می گیرد که اگر K یک دامنه انتگرال باشد ، چند جمله ای واحد است (یعنی معکوس چند برابر دارد ) و فقط در صورت ثابت بودن است و یک واحد در K است .

دو چند جمله ای با هم مرتبط هستند یا یکی محصول دیگر توسط یک واحد است.

در یک زمینه ، هر چند جمله ای غیرزا به یک چند جمله ای یکتایی منحصر به فرد مرتبط است.

با توجه به دو چند جمله ای، ص و س ، یکی می گوید که ص تقسیم Q ، P است مقسوم علیه از Q ، و یا Q مضربی از است ص ، اگر یک چند جمله ای وجود دارد R به طوری که Q = PR .

چند جمله ای غیرقابل بازگشت است اگر محصول دو چندجمله غیر ثابت نیست ، یا معادل آن ، اگر تقسیم کننده های آن چند جملهای ثابت باشند یا دارای یک درجه باشند.

ارزیابی چند جمله ای ویرایش ]

بگذارید K یک مزرعه یا به طور کلی حلقه ترافیکی باشد و R یک حلقه حاوی K باشد. برای هر p چند جمله ای در K [X] و هر عنصر a در R ، تعویض X برای a در p یک عنصر R را تعریف می کند ، که با P ( a ) مشخص می شود . این عنصر با انجام در R پس از تعویض عملیات نشان داده شده با بیان چند جمله ای بدست می آید. این محاسبه شده است به نام ارزیابی ازP در. مثلاً اگر داشته باشیم

\ displaystyle P = X ^ {2} -1 ،

ما داریم

{\ displaystyle {\ شروع {تراز شده} P (3) & = 3 ^ {2} -1 = 8 ، \\ P (X ^ {2} +1) & = چپ (X ^ {2} +1 \ راست) ^ {2} -1 = X ^ {4} + 2X ^ {2} \ end {تراز شده}}}

(در مثال اول R = K و در مورد دوم R = K [ X ] ). جایگزین کردن X برای خودش نتیجه می دهد

{\ نمایشگر P = P (X) ،}

توضیح داد که چرا احکام "اجازه دهید P یک چند جملهای" و "اجازه دهید P ( X ) یک چند جملهای" معادل هستند.

تابع چند جمله ای تعریف شده توسط یک چند جمله ای P تابع از است K به K است که توسط تعریف.x \ mapsto P (x).اگر K یک زمینه نامتناهی است ، دو چند جمله ای مختلف عملکردهای چند جمله ای مختلف را تعریف می کنند ، اما این ویژگی برای زمینه های محدود نادرست است. به عنوان مثال ، اگر K فیلد با عناصر q باشد ، پس از آن چندجملهای 0 و q - X هر دو عملکرد صفر را تعریف می کنند.

برای هر یک در R ، ارزیابی در a ، یعنی نقشهP \ mapsto P (a)یک همگنورفیسم جبری را از K [ X ] تا R تعریف می کند ، که همان همسانی منحصر به فرد از K [ X ] تا R است که K را برطرف می کند ، و نقشه های X را به A می دهد . به عبارت دیگر ، K [ X ] خاصیت جهانی زیر را دارد . برای هر حلقه R حاوی K ، و هر عنصر از R است، همریخت جبر منحصر به فرد از وجود دارد K [ X ] به R که K را برطرف می کند ، و X را به A نقشه می دهد . در مورد تمام خصوصیات جهانی ، این جفت K [ X ] ، X ) را تا یک ایزومورفیسم منحصر به فرد مشخص می کند ، بنابراین می تواند به عنوان تعریفی از K [ X ] در نظر گرفته شود .

منبع

https://en.wikipedia.org/wiki/Polynomial_ring

دامنه فاکتورسازی منحصر به فرد


در ریاضیات ، یک دامنه فاکتورسازی منحصر به فرد ( UFD ) (که گاهی اوقات به دنبال اصطلاحات بورباکی نیز به نام حلقه فاکتوریل شناخته می شود ) حلقه ای است که در آن جمله ای شبیه به قضیه بنیادی حساب است. به طور خاص، UFD یک IS دامنه انتگرال (یک کوچک اما با اهمیت حلقه مبادلهای که در آن محصول از هر دو غیر صفر عناصر غیر صفر) که در آن هر غیر صفر-غیر واحد عنصر را می توان به عنوان یک محصول نوشته شده است عناصر نخست (یا عناصر غیرقابل برگشت ) ، منحصر به فرد به ترتیب و واحد.

مثالهای مهم UFD عبارتند از اعداد صحیح و حلقه چند جمله ای در یک یا چند متغیر با ضرایب ناشی از اعداد صحیح یا از یک زمینه .

دامنههای فاکتورسازی منحصر به فرد در زنجیره اجزاء طبقه بندی زیر ظاهر می شود :

حلقه جابجایی ⊃ حوزه جدایی ناپذیر ⊃ حوزه یکپارچه بسته ⊃ حوزه GCD ⊃ دامنه فاکتور منحصر به فرد ⊃ حوزه اصلی ایده آل ⊃ دامنه اقلیدسی ⊃ زمینه ⊃ زمینه های محدود

ساختارهای جبری

گروه مانند[نمایش]

حلقه مانند[نمایش]

مشبک مانند[نمایش]

ماژول مانند[نمایش]

جبر مانند[نمایش]

 

فهرست

تعریف ویرایش ]

بعبارت دیگر، یک دامنه فاکتور منحصر به فرد تعریف شده است که دامنه صحیح R که در آن هر غیر صفر عنصر X از R می تواند به عنوان یک محصول (یک نوشته کالا خالی اگر X یک واحد است) از عناصر غیر قابل تقلیل

pi of R and a unit u: :

x = 2 ⋅⋅⋅ n با n ≥ 0

و این بازنمایی به معنای زیر بی نظیر است : اگر 1 ، ... ، m عناصر غیر قابل برگشت R و w واحدی باشد به گونه ای که

x = 2 ⋅⋅⋅ m با m ≥ 0 ،

سپس متر = N و وجود دارد یک وجود دارد نقشه {bijective φ  : {1، ...، N } → {1، ...،m  به طوری که 

Pi است مرتبط به  (φ ( i برای{ i∈ {1، ...، N .

تأیید قسمت منحصر به فرد معمولاً دشوار است ، به همین دلیل تعریف معادل زیر مفید است:

یک دامنه فاکتورسازی منحصر به فرد یک دامنه انتگرال R است که در آن می توان هر عنصر غیر صفر را به عنوان محصول یک واحد و عناصر اصلی R نوشت .

مثالها ویرایش ]

اکثر حلقه های آشنا از ریاضیات ابتدایی UFD هستند:

  • موری نشان داد که اگر تکمیل یک حلقه زریسکی ، مانند یک حلقه محلی نوترین ، یک UFD باشد ، این حلقه یک UFD است. [1] مکالمه این درست نیست: حلقه های محلی نوتری وجود دارند که UFD هستند اما تکمیل آنها نیست. سوال از زمانی که این اتفاق می افتد و نه ظریف است: به عنوان مثال، برای محلی سازی از K [ X ، Y ، Z ] / ( 2  +  3  +  5 ) در ایده آل اول ( X ، Y ، Z) ، هر دو حلقه محلی و تکمیل آن UFD هستند ، اما در مثال ظاهراً مشابه محلی سازی k [ x ، y ، z ] / ( 2  +  3  +  7 ) در ایده آل اصلی ( x ، y ، ز ) حلقه محلی UFD است اما تکمیل آن نیست.
  • اجازه دهید رهر زمینه ای از خصوصیات نباشد 2. کلین و ناگاتا نشان دادند که حلقه R [ 1 ، ...، n ] / Q UFD است هرگاه Q یک شکل درجه دوم غیر مفصل در X باشد و n حداقل 5 است. هنگامی که n = 4 حلقه نیازی به UFD ندارد. مثلا،R [X، Y، Z، W] / (XY-ZW) UFD نیست ، زیرا این عنصر است XY برابر با عنصر است ZW به طوری که XY وZW دو فاکتورسازی متفاوت از یک عنصر مشابه به غیر قابل تبدیل هستند.
  • حلقه (Q [ x ، y ] / ( 2  + 2 2  + 1یک UFD است ، اما حلقه (Q ( i ) [ x ، y ] / ( 2  + 2 2  + 1 نیست. از طرف دیگر ، حلقه Q [ x ، y ] / ( 2  +  2  - 1) UFD نیست ، اما حلقه (Q ( i ) [ x ، y ] / ( 2  +  2) - 1 است ( ساموئل 1964 ، ص 35). به طور مشابه ، حلقه مختصات (R [ X ، Y ، Z ] / ( 2  +  2  +  2  - 1از کره واقعی دو بعدی یک UFD است ، اما حلقه مختصات (C [ X ، Y ، Z ] / ( 2  +  2  +  2  - 1 کره پیچیده نیست.
  • فرض کنید که به متغیرهای i وزنی i داده می شود ، و (F ( 1 ، ... ، n  چند جملهای همگن وزن w است . سپس اگر c برای coprime به w و R یک UFD باشد یا هر یک از ماژولهای پروژکتور با حداکثر تولید R بر روی R آزاد باشد یا c 1 mod w باشد ، حلقه R [ 1 ، ... ، n ، Z ] / ( c -  F ( 1 ، ... ، n ) UFD است ( ساموئل 1964 ، ص 31).

غیر مثال ویرایش ]

  • حلقه عدد صحیح درجه دوم\ mathbb Z [\ sqrt {-5}] از همه شماره های پیچیده فرم a + b \ sqrt {-5، که در آن a و b عدد صحیح هستند ، UFD نیست زیرا 6 فاکتور هم 3 2 2 و هم به همان اندازه استسمت چپ \ چپ (1+ \ sqrt {-5} \ راست) \ سمت چپ (1- \ sqrt {-5} \ سمت راست). این واقعاً فاکتورهای مختلفی هستند ، زیرا تنها واحد موجود در این حلقه 1 و 1 پوند است. بنابراین ، هیچ یک از 2 ، 3 ،1+ \ sqrt {-5}و 1- \ sqrt {-5هستند کاردانی . دشوار نیست که نشان دهد هر چهار عامل غیرقابل برگشت نیز هستند ، اگرچه ممکن است این امر آشکار نباشد. [2] همچنین به عدد صحیح جبری مراجعه کنید .
  • برای عدد صحیح مثبت مربع d ، حلقه اعداد صحیح از\ displaystyle \ mathbb {Q} [{\ sqrt {-d}}]}UFD نمی شود مگر اینکه d یک شماره Heegner باشد.
  • حلقه سری قدرت رسمی بر روی اعداد پیچیده UFD است ، اما تسلیم آنهایی که همه جا همگرا می شوند ، به عبارتی حلقه کل توابع در یک متغیر واحد پیچیده ، UFD نیست ، زیرا کل توابع با یک بی نهایت وجود دارد. صفرها ، و بنابراین بی نهایت عوامل غیرقابل برگشت ، در حالی که یک عامل UFD باید محدود باشد ، به عنوان مثال:

\ sin \ pi z = \ pi z \ prod _ {{n = 1}} ^ {{\ infty}} \ left (1 - {{z ^ {2}} \ over {n ^ {2}}} \ درست).

خواص ویرایش ]

برخی از مفاهیم تعریف شده برای عدد صحیح را می توان به UFD تعمیم داد:

شرایط معادل UFD برای حلقه بودن ویرایش ]

نوتری دامنه انتگرال UFD است اگر و تنها اگر هر ارتفاع 1 نخست ایده آل اصلی است (اثبات در زیر آورده شده). همچنین ، یک دامنه Dedekind UFD است اگر و فقط اگر گروه کلاس ایده آل بی اهمیت باشد. در این حالت در حقیقت یک حوزه ایده آل اصلی است .

به طور کلی ، شرایط زیر دامنه انتگرال A معادل است:

  1. A UFD است.
  2. هر غیر صفر ایده آل اول از شامل یک عنصر نخست . ( کاپلانسکی )
  3. ارضا صعودی شرایط زنجیره ای در آرمان اصلی (ACCP)، و محلی سازی -1 UFD، که در آن S است زیر مجموعه multiplicatively بسته از تولید شده توسط عناصر نخست. (معیار ناگاتا)
  4. ارضا ACCP و هر غیر قابل تقلیل است نخست .
  5. است اتمی و هر غیر قابل تقلیل است نخست .
  6. است دامنه GCD (یعنی هر دو عنصر یک بزرگترین مقسوم علیه مشترک) رضایت (ACCP).
  7. است دامنه Schreier ، [3] و اتمی .
  8. A یک دامنه قبل از Schreier و اتمی است .
  9. الف یک تئوری تقسیم کننده دارد که در آن هر تقسیم کننده اصلی است.
  10. است دامنه کرول که در آن هر ایده آل divisorial اصلی است (در واقع، این تعریف UFD در Bourbaki است.)
  11. A یک دامنه Krull است و هر ایده آل اولیه از ارتفاع 1 اصلی است. [4]

در عمل ، (2) و (3) مفیدترین شرایط برای بررسی هستند. به عنوان مثال ، فوراً از (2) نتیجه می گیرد که یک PID UFD است ، زیرا هر ایده آل اولیه توسط یک عنصر اصلی در یک PID تولید می شود.

برای مثال دیگر ، یک دامنه انتگرال نوترین را در نظر بگیرید که در آن هر ارتفاع یک ایده آل اصلی است. از آنجا که هر ایده آل اولیه دارای ارتفاع محدود است ، حاوی یک ارتفاع ایده آل اصلی (القایی در ارتفاع) است که اصلی است. توسط (2) ، حلقه UFD است.

منبع

https://en.wikipedia.org/wiki/Unique_factorization_domain

دامنه GCD

در ریاضیات، یک دامنه GCD یک IS دامنه انتگرال R با ملکی که هر دو عنصر یک بزرگترین مقسوم علیه مشترک (GCD)؛ یعنی ، یک ایده آل اصلی منحصر به فرد اصلی وجود دارد که ایده آل تولید شده توسط دو عنصر داده شده است. بدین ترتیب در هر دو عنصر از R یک مضرب مشترک (LCM). [1]

دامنه GCD یک دامنه فاکتورسازی منحصر به فرد (UFD) را به یک موقعیت غیر نوتری به معنای زیر تعمیم می دهد: یک دامنه انتگرال UFD است اگر و فقط اگر دامنه GCD است و شرط صعود صعودی را بر روی ایده آل های اصلی (و به ویژه اگر آن است نوتری ).

دامنه های GCD در زنجیره اجزاء طبقه بندی زیر ظاهر می شوند :

حلقه جابجایی ⊃ حوزه جدایی ناپذیر ⊃ حوزه یکپارچه بسته ⊃ حوزه GCD ⊃ دامنه فاکتور منحصر به فرد ⊃ حوزه اصلی ایده آل ⊃ دامنه اقلیدسی ⊃ زمینه ⊃ زمینه های محدود

ساختارهای جبری

گروه مانند[نمایش]

حلقه مانند[نمایش]

مشبک مانند[نمایش]

ماژول مانند[نمایش]

جبر مانند[نمایش]

خواص ویرایش ]

هر عنصر غیرقابل برگشت یک دامنه GCD مهم است. دامنه GCD کاملاً بسته است ، و هر عنصر غیروجود اولیه است . [2] به عبارت دیگر ، هر دامنه GCD یک دامنه Schreier است .

برای هر جفت از عناصر x ، y از یک دامنه GCD R ، یک GCD d از x و y و یک LCM m از x و y می تواند به گونه ای انتخاب شود که dm = xy یا به صورت متفاوت بیان شود ، اگر x و y عناصر nonzero باشند و d هر GCD d از x و y است ، بنابراین xy / d یک LCM از x و y است و بالعکس. به شرح زیر استکه عملکردهای GCD و LCM باعث می شود مقدار R / ient به یک شبکه توزیع کننده تبدیل شود ، جایی که "~" رابطه هم ارزی عناصر وابسته را نشان می دهد . هم ارزی بودن بین وجود GCDs و وجود LCM ها نتیجه مشابهی در شبکه های کامل نیست ، زیرا مقدار R / ~ نیازی به یک شبکه کامل برای یک دامنه GCD R ندارد . [ نیاز به استناد ]

اگر R یک دامنه GCD باشد ، آنگاه حلقه چند جمله ای R [ 1 ، ... ، n ] نیز یک دامنه GCD است. [3]

R دامنه GCD است اگر و تنها اگر تقاطعات محدود آرمانهای اصلی آن اصلی باشد. به خصوص،\ displaystyle (a) \ cap (b) = (c)، جایی که ج LCM است آ وب.

برای چند جمله ای در X بر روی دامنه GCD ، می توان محتوای آن را به عنوان GCD تمام ضرایب آن تعریف کرد. سپس محتوای محصول چند جمله ای ها محصول محتویات آنها است ، همانطور که توسط لیم گاوس بیان شده است ، که در مورد حوزه های GCD معتبر است.

مثالها ویرایش ]

  • یک دامنه فاکتورسازی منحصر به فرد یک دامنه GCD است. در میان حوزه های GCD ، دامنه های فاکتوریزاسیون منحصر به فرد دقیقا همان مواردی هستند که دامنههای اتمی نیز هستند (این بدان معناست که حداقل یک عامل بندی در عناصر غیر قابل برگشت برای هر غیرمستقیم غیرزا وجود دارد).
  • بزو دامنه (به عنوان مثال، دامنه انتگرال که در آن هر ایده آل finitely ایجاد اصلی است) یک دامنه GCD است. بر خلاف دامنه های ایده آل اصلی (که در آن هر ایده آل اصلی است) ، یک دامنه Bzzout نیازی به یک دامنه فاکتور سازی منحصر به فرد ندارد. به عنوان مثال ، حلقه توابع یک دامنه Bzzout غیر اتمی است ، و نمونه های بسیار دیگری نیز وجود دارد. دامنه انتگرال یک دامنه Prüfer GCD است اگر و فقط یک دامنه Bzzout باشد. [4]
  • اگر R یک دامنه GCD غیر اتمی باشد ، R [ X ] نمونه ای از یک دامنه GCD است که نه یک دامنه فاکتور سازی منحصر به فرد (از آنجایی که غیر اتمی است) و نه یک دامنه Bzzout (از آنجا که X و غیر قابل برگشت و عنصر غیر صفر a از R آرمانی را تولید می کند که حاوی 1 نیست ، اما با این وجود 1 یک GCD از X و a است . بطور کلی هر حلقه R [ 1 ، ... ، n ] این خصوصیات را دارد.
  • جابجایی حلقه مونوئید\ displaystyle R [X؛ S] دامنه GCD اگر iff استر دامنه GCD است ساست بدون چرخش cancellative GCD-نیم گروه. GCD-semigroup یک گروه ویژه با دارایی اضافی است که در هر مورد وجود داردآ و ب در گروه س، وجود دارد ج به طوری که {\ displaystyle (a + S) \ cap (b + S) = c + S. به طور خاص ، اگرجیک IS گروه آبلی ، پس از آن\ displaystyle R [X؛ G] دامنه GCD اگر iff است ر دامنه GCD استجعاری از پیچ خوردگی است [5]

منبع

https://en.wikipedia.org/wiki/GCD_domain

ادامه عدد صحیح گاوسی


اول های گاوسی ویرایش ]

همانطور که اعداد صحیح گاوس یک دامنه ایده آل اصلی را تشکیل می دهند ، آنها نیز یک دامنه فاکتور سازی منحصر به فرد را تشکیل می دهند . این بدان معناست که یک عدد صحیح گاوسی غیرقابل برگشت است (یعنی محصول دو غیر واحد نیست ) اگر و فقط اگراول باشد (یعنی ایده آل اولیه را تولید می کند ).

عناصر اول از [Z [ i  نیز به عنوان شناخته شده اعداد اول گاوسی . همکار نخست وزیر گاوسی نیز نخست وزیر گاوسی است. مزدوج نخست وزیر گاوسی نیز اول گاوسی است (این بدان معنی است که مقدمات گاوسی در مورد محورهای واقعی و تخیلی متقارن هستند).

یک عدد صحیح مثبت یک اول گاوسی است اگر و فقط اگر یک عدد اول باشد که متناسب با 3 مدول 4 باشد (یعنی ممکن است 4n + 3 نوشته شود ، با n یک عدد صحیح غیر منفی) (دنباله A002145 در OEIS ). شماره های اول ابتدایی گاوها نیستند ، اما هر یک محصول دو اعدام اولیه گاوسی مزدوج است.

یک عدد صحیح گاوسی a + bi نخستین گاوسی است که اگر و فقط در صورت وجود:

 

  •  
  • یکی از a ، b صفر است و مقدار مطلق دیگر عدد اصلی فرم 4n + 3(با n یک عدد صحیح غیر منفی) ، یا
  • هر دو غیر صفر هستند وa^2 + b^2یک عدد اول (که است نه به این صورت باشد 4n + 3).

به عبارت دیگر ، یک عدد صحیح گاوس یک اول گاوسی است اگر و فقط اگر نرم آن عدد اصلی باشد ، یا ضرب یک واحد ( ± 1 ، ± i ) و یک عدد اصلی از فرم 

4n + 3 باشد.

بدین ترتیب سه مورد برای فاکتورسازی عدد نخست p در اعداد صحیح گاوس وجود دارد:

  • اگر p با 3 modulo 4 مطابقت داشته باشد ، آنگاه نخست وزیر گاوسی است. به زبان نظریه اعداد جبری ، گفته می شود که p در اعداد صحیح گاوس بی ثبات است.
  • اگر p مطابق با 1 modulo 4 باشد ، آنگاه محصول نخستین گاوسی توسط ترکیب آن است ، که هر دو مورد ابتکارات گاوسی غیر مرتبط هستند (که هیچ محصول دیگری توسط یک واحد نیست). گفته می شود که p صحیح است و در اعداد صحیح گائوس تجزیه شده است . به عنوان مثال ، 

13 = (3 + 2i)(3 − 2i)

5 = (2 + i ) (2 - i ) 

 

  • اگر p = 2 باشد ،

 2 = (1 + i)(1 − i) = i(1 − i)^2

 . یعنی 2 ضرب مربع یک اول گاوسی توسط یک واحد است. آن منحصر به فرد است نخست منشعب در اعداد صحیح گاوسی.

عامل بندی بی نظیر ویرایش ]

همانطور که برای هر دامنه منحصر به فرد فاکتور سازی ، ممکن است هر عدد صحیح گاوسی به عنوان محصول یک واحد و مقدمات گاوسی قرار بگیرد و این فاکتورزاسیون به ترتیب فاکتورها منحصر به فرد است و جایگزینی هر نخست توسط هر یک از همکارانش (همراه با تغییر مربوط به عامل واحد).

اگر شخص ، یک بار برای همیشه ، یک نخستین ثابت گاوسی را برای هر کلاس هم ارزی ترجیحات مربوط به خود انتخاب کند ، و اگر کسی فقط در ابتلا به فاکتورهای ابتدایی انتخاب شده باشد ، آنگاه یک عامل اصلی را بدست می آورد که به ترتیب عوامل منحصر به فرد است. با انتخاب های ذکر شده در بالا ، عامل بندی منحصر به فرد حاصل فرم را دارد

\ displaystyle u (1 + i) ^ {e_ {0}} {p_ {1}} ^ {e_ {1}} \ cdots {p_ {k}} ^ {e_ {k}}،

که در آن تو یک واحد است 

 

مزیت انتخاب دوم این است که همکاران انتخاب شده به خوبی تحت محصولات برای عدد صحیح گاوس از هنجارهای عجیب و غریب رفتار می کنند. از طرف دیگر ، همکار منتخب برای اعدام اولیه گاوسی اعداد صحیح منفی هستند. به عنوان مثال ، فاکتور سازی 231 در اعداد صحیح و با انتخاب اول همکاران 11 × 7 3 3 است ، در حالی که (-1) × (–3) × (–7) × (–11) با دوم است. انتخاب

عقاید گاوسی ویرایش ]

درست از اعداد گویا گاوسی است میدان کسرهای از حلقه اعداد صحیح گاوسی. این شامل اعداد پیچیده ای است که قسمت واقعی و خیالی آنها هر دو منطقی هستند .

حلقه اعداد صحیح گاوسی بسته شدن یکپارچه اعداد صحیح در منطق گاوسی است.

این بدان معنی است که اعداد صحیح گائوسی عدد صحیح درجه دوم و عقلانی گاوس یک عدد صحیح گاوس هستند ، اگر و فقط اگر راه حل معادله باشد

\ displaystyle x ^ {2} + cx + d = 0،

با عدد صحیح c و در واقع a + bi راه حل معادله است

\ displaystyle x ^ {2} -2ax + a ^ {2} + b ^ {2} ،

و این معادله ضرایب عدد صحیح دارد اگر و فقط اگر a و b هر دو عدد صحیح هستند.

بزرگترین تقسیم کننده مشترک ویرایش ]

همانطور که برای هر حوزه منحصر به فرد فاکتوریزاسیون ، بزرگترین تقسیم کننده مشترک (gcd) از دو عدد صحیح گاوسی a ، b یک عدد صحیح گاوسی d است که یک تقسیم کننده مشترک a و b است که دارای همه تقسیم کننده های مشترک a و b به عنوان تقسیم کننده می باشد. یعنی (جایی که | رابطه تقسیم پذیری را نشان می دهد ) ،

  • d | b و d | a ، و
  • c | a وc | b دلالت دارد c | d .

بنابراین ، بزرگترین به معنای نسبتاً قابل تقسیم است و نه برای سفارش حلقه (برای اعداد صحیح ، هر دو معنی بزرگترین همزمان هستند).

بیشتر از لحاظ فنی، یک بزرگترین مقسوم علیه مشترک و ب است ژنراتور از ایده آل های تولید شده توسط و ب (این توصیف برای آن معتبر است حوزه اصلی ایده آل ، اما نه، به طور کلی، برای دامنه فاکتور منحصر به فرد).

بزرگترین تقسیم کننده مشترک دو عدد صحیح گاوس منحصر به فرد نیست بلکه تا ضرب توسط یک واحد تعریف می شود . است که، با توجه به بزرگترین مقسوم علیه مشترک د از و ب ، بزرگترین مقسوم علیه مشترک از و ب هستند د ، - د ، شناسه ، و شناسه .

روش های مختلفی برای محاسبه بزرگترین تقسیم کننده مشترک دو عدد صحیح گاوس a و b وجود دارد . وقتی کسی واقعیت های اصلی a و b را می شناسد ،

\ displaystyle a = i ^ {k} \ prod _ {m} {p_ {m}} ^ {\ nu _ {m} \، \ quad b = i ^ {n} \ prod _ {m} {p_ m}} ^ {\ mu _ {m}} ،}

که در آن اعداد اول ص متر می دو به دو غیر مرتبط، و شارحان μ متر غیر مرتبط، یک بزرگترین مقسوم علیه مشترک است

\ displaystyle \ prod _ {m} {p_ {m}} ^ {\ lambda _ {m}}،

با

\ displaystyle \ lambda _ {m} = \ min (\ nu _ {m}، \ mu _ {m}).

متأسفانه ، به جز در موارد ساده ، محاسبه عامل اصلی دشوار است و الگوریتم اقلیدسی منجر به محاسباتی بسیار آسان تر (و سریعتر) می شود. این الگوریتم شامل جایگزین از ورودی (ab) توسط (br)، که در آن r باقی مانده از تقسیم اقلیدسی است توسط ب ، و تکرار این عمل تا زمانی که گرفتن یک باقی مانده صفر، که یک جفت است 

(d, 0). این فرایند خاتمه می یابد ، زیرا در هر مرحله ، هنجار عدد صحیح دوم گاوسی کاهش می یابد. نتیجه دبزرگترین تقسیم کننده مشترک است ، زیرا (در هر مرحله) b و r = a - bq تقسیم کننده های مشابه a و b دارند و بنابراین بزرگترین تقسیم کننده مشترک هستند.

 

 

این روش محاسبه همیشه کار می کند ، اما به همان اندازه برای اعداد صحیح کار ساده ای نیست زیرا تقسیم اقلیدسی پیچیده تر است. بنابراین ، روش سوم اغلب برای محاسبات دست نوشته ترجیح داده می شود. این اظهار داشت که هنجار

 N ( d )بزرگترین تقسیم کننده مشترک a و b یک تقسیم کننده مشترک N ( a ) ، N ( b ) و N ( a + b ) است . هنگامی که بزرگترین تقسیم کننده مشترک Dاز بین این سه عدد فاکتور چند فاکتور وجود دارد ، پس از آن آسان است ، برای تقسیم مشترک ، تمام اعداد صحیح گائوس با یک هنجار تقسیم D است .

به عنوان مثال ، اگر a = 5 + 3 i ، و b = 2 - 8 i باشد ، یکی از N ( a ) = 34 ، N ( b ) = 68 و N ( a + b ) = 74 دارد . از آنجا که بزرگترین تقسیم کننده مشترک بین سه هنجار 2 است ، بزرگترین تقسیم کننده مشترک a و b دارای 1 یا 2 به عنوان یک هنجار است. به عنوان یک عدد صحیح gauss از هنجار 2 لازم است همراه با 1 + i ، و به عنوان 1 + i تقسیم a و bسپس بزرگترین تقسیم کننده مشترک 1+ i است .

اگر b است مزدوج آن جایگزین b = 2 + 8i, ، پس از آن بزرگترین مقسوم علیه مشترک از سه هنجارهای 34، هنجار است ، بدین ترتیب ممکن است حدس می زنم که بزرگترین مقسوم علیه مشترک است ، این است که، a | b. در حقیقت ، یکی دارای 

2 + 8i = (5 + 3i)(1 + i)

است.
 .

همنهشتی و کلاس های باقیمانده ویرایش ]

با توجه به یک عدد صحیح Gaussian 0 ، به نام modulus ، دو عدد صحیح Gaussian 1 ، 2 یک modulo هماهنگ 0 هستند ، اگر تفاوت آنها مضرب 0 باشد ، یعنی اگر یک عدد صحیح گائوس q وجود داشته باشد به گونه ای که 1 - 2 = qz 0 . به عبارت دیگر ، دو عدد صحیح گاوسی در صورت تعدیل modulo 0 هستند ، اگر تفاوت آنها به ایده آل تولید شده توسط 0 باشد. این به عنوان z نشان داده شده است

z1 ≡ z2 (mod z0)

modulo سازگاری 0 یک رابطه هم ارزی (همچنین به آن یک رابطه همگرایی گفته می شود ) ، که بخشی از اعداد صحیح گاوس را به کلاس های هم ارزی تعریف می کند ، که در اینجا کلاس های همزمانی یا کلاس های باقیمانده نامیده می شود . مجموعه ای از کلاس های باقی مانده است که معمولا نشان دادهZ[i]/z0Z[i], or Z[i]/〈z0〉, or simply Z[i]/z0.

کلاس باقیمانده از یک عدد صحیح گاوسی a مجموعه است

\ displaystyle {\ bar {a}}: = \ left \ {z \ in \ mathbf {Z} [i] \ mid z \ equiv a {\ pmod {z_ {0}}} \ Right \}}

از تمام عدد صحیح گاوس که مطابق با الف است . بدین ترتیب است که a = b اگر و فقط اگر a ≡ b (mod 0 ) .

جمع و ضرب با هماهنگی ها سازگار است. این بدان معناست که 1 ≡ 1 (mod 0 ) و 2 ≡ 2 (mod 0 ) حاکی از 1 + 2 ≡ 1 + 2 (mod 0 ) و 2 ≡ 2 (mod 0 ). این عملیات به خوبی تعریف شده (که مستقل از انتخاب نمایندگان است) در کلاس های باقیمانده است:

\ displaystyle {\ bar {a}} + {\ bar {b}}: = {\ overline {a + b}} \ quad {\ text {و}} \ quad {\ bar {a}} \ cdot \ bar {b}}: = {\ overline {ab}}.

با این عملیات، باقیمانده همه کلاس تشکیل یک حلقه جابجایی از حلقه ی خارج قسمت از اعداد صحیح گاوسی توسط ایده آل تولید شده توسط 0 ، که آن هم به طور سنتی به نام باقی مانده حلقه کلاس پیمانه  0 (برای جزئیات بیشتر، نگاه کنید به حلقه خارج قسمت ).

مثالها ویرایش ]

  • دقیقاً دو کلاس باقیمانده برای مدول 1 + i وجود دارد ، یعنی 0 = {0 ، ± 2 ، ± 4 ،… ، ± 1 ± i ، ± 3 ± i ،…} (همه ضربهای 1 + i ) و 1 = {± 1 ، ± 3 ، ± 5 ، ... ، ± من ، ± 2 ± من ، ...} ، که در صفحه پیچیده یک الگوی checkerboard را تشکیل می دهند. این دو کلاس بدین ترتیب حلقه ای را با دو عنصر تشکیل می دهند ، که در واقع یک میدان است ، میدان منحصر به فرد (تا یک ایزومورفیسم) با دو عنصر ، و بنابراین ممکن است با modulo 2 صحیح شناسایی شود.. این دو کلاس ممکن است به عنوان یک تعمیم بخش بندی اعداد صحیح به اعداد صحیح و عجیبی در نظر گرفته شود. بدین ترتیب ممکن است از صحبت حتی و عجیب و غریب اعداد صحیح گاوسی (گاوس بیشتر حتی اعداد صحیح گاوسی به تقسیم حتی ، بخش پذیر است که بر 2 و نیم حتی ).
  • برای مدول 2 چهار کلاس باقیمانده وجود دارد ، یعنی 0 ، 1 ، i ، 1 + i . اینها یک حلقه با چهار عنصر تشکیل می دهند که در آن x = - x برای هر x . بنابراین این حلقه است متناظر با حلقه اعداد صحیح پیمانه 4، حلقه دیگری با چهار عنصر است. یکی دارای 1 + i 2 = 0 می باشد و بنابراین این حلقه نه میدان محدود با چهار عنصر است و نه محصول مستقیم دو نسخه از حلقه اعداد صحیح modulo 2.
  • برای مدول 2 + 2i = ( i - 1) 3 هشت کلاس باقیمانده وجود دارد ، یعنی 0 ، ± 1 ، ± i ، 1 ، i ، 2 که از این تعداد چهار فقط شامل یک عدد صحیح گاوس و چهار عدد فقط اعداد صحیح گاوی هستند.

توصیف کلاسهای باقیمانده ویرایش ]

تمام 13 کلاس باقیمانده با حداقل باقی مانده (نقاط آبی) در مربع 00 (زمینه سبز روشن) برای مدول 0 = 3 + 2 i . یک کلاس باقیمانده با z = 2 - 4 i ≡ - i (mod 0 ) با نقاط زرد / نارنجی برجسته می شود.

با توجه به یک مدول 0 ، همه عناصر یک کلاس باقیمانده برای بخش اقلیدسی با 0 باقیمانده یکسان دارند ، مشروط بر اینکه یکی از این بخش را با مقدار منحصر به فرد و باقی مانده استفاده کند ، که در بالا توضیح داده شده است . بنابراین شمارش کلاس های باقیمانده با شمارش بقیه احتمالات معادل است. این کار را می توان به روش زیر به صورت هندسی انجام داد.

در صفحه پیچیده ، ممکن است یک شبکه مربعی در نظر گرفته شود که مربع های آن توسط دو خط مشخص شده باشد

{\ displaystyle {\ شروع {تراز شده V_ {s} & = \ left \ z \ left.z_ {0} \ left (s - {\ tfrac {1} {2}} + ix \ Right) \ Right \ vert x \ in \ mathbf {R} \ Right \} \ quad {\ text {و} \ \\ H_ {t} & = \ left \ {\ left.z_ {0} \ سمت چپ (x + i \ left (t - {\ tfrac {1} {2}} \ Right) \ Right) \ Right \ vert x \ in \ mathbf {R} \ Right \}، \ end {تراز شده}}}

با عدد صحیح s و t (خطوط آبی در شکل). اینها هواپیما را در میادین نیمه باز تقسیم می کنند (جایی که m و n عدد صحیح هستند)

\ displaystyle Q_ {mn} = \ left \ {(s + it) z_ {0} \ left \ vert s \ in \ left [m - {\ tfrac {1} {2}}، m + {\ tfrac {1 } {2}} \ Right) ، t \ in \ left [n - {\ tfrac {1} {2}}، n + {\ tfrac {1} {2}} \ Right) \ Right. \ Right \. }

فواصل نیمه باز که در تعریف Q mn رخ می دهد به گونه ای انتخاب شده اند که هر عدد پیچیده دقیقا به یک مربع تعلق داشته باشد. این است که، مربع Q MN فرم پارتیشن از صفحه مختلط. یک نفر دارد

\ displaystyle Q_ {mn} = (m + in) z_ {0} + Q_ {00} = \ left \ {(m + in) z_ {0} + z \ mid z \ in Q_ {00} \ Right \ .

این بدان معناست که هر عدد صحیح گاوسی modulo 0 با یک عدد صحیح گاوسی در 00 (مربع سبز موجود در شکل) است که قسمت باقی مانده آن برای تقسیم با 0 است . به عبارت دیگر ، هر کلاس باقیمانده دقیقاً دارای یک عنصر در 00 است .

اعداد صحیح گائوسی در 00 (یا در مرز آن ) گاهی اوقات باقیمانده حداقل نامیده می شوند زیرا هنجار آنها از حد معمول سایر عدد صحیح گاوی در همان کلاس باقیمانده بیشتر نیست (گاوها آنها را کوچکترین مانده معرفی کردند ).

از این رو می توان با توجه به ملاحظات هندسی نتیجه گرفت که تعداد کلاسهای باقیمانده مدول اعداد صحیح گاوسی 0 = a + bi برابر است با هنجار خود N ( 0 ) = 2 + 2 (برای اثبات به زیر مراجعه کنید.) تعداد کلاسهای باقیمانده modulo n مقدار مطلق آن n | ) است.

اثبات[نمایش]

زمینه های کلاس باقیمانده ویرایش ]

حلقه کلاس مانده پیمانه یک عدد صحیح گاوسی 0 است درست اگر و تنها اگرz_ {0 نخست وزیر گاوسی است.

اگر 0 یک نخست تجزیه شده یا نخستین منتقل شده 1 + i باشد (یعنی اگر هنجار آن N ( 0 ) عدد اول باشد که یا 2 یا یک سازگار با 1 مدولو 4 است) باشد ، پس قسمت کلاس پس مانده تعداد اصلی عناصر دارد (یعنی N ( 0 ) ). بنابراین از نظر میدان مدول اعداد صحیح N ( 0 ) بی عارضه است .

اگر از طرف دیگر ، 0 یک نخستین بی اثر است (یعنی N ( 0 ) = 2 مربع یک عدد نخست است که با 3 مدول 4 مطابقت دارد) ، در این صورت قسمت کلاس مانده دارای 2 است. عناصر، و آن را یک است پسوند از درجه 2 (منحصر به فرد، به یک ریخت) از فیلد اول با ص عناصر (اعداد صحیح پیمانه ص ).

گروه کلاس باقیمانده اولیه و عملکرد تومور اویلر ویرایش ]

بسیاری از قضایا (و اثبات آنها) برای مدول اعداد صحیح را می توان مستقیماً به ماژول های اعداد صحیح گاوس منتقل کرد ، در صورت جایگزین کردن مقدار مطلق مدول توسط هنجار. این را نگه می دارد به ویژه برای گروه ابتدایی کلاس مانده (همچنین به نام گروه ضربی از اعداد صحیح باقی مانده N ) و تابع حسابی اویلر . گروه کلاس مانده باقیمانده از یک مدول z به عنوان زیر مجموعه کلاسهای باقیمانده آن تعریف شده است ، که شامل تمام کلاسهای باقیمانده a است که coprime به z هستند ، یعنی a ، z ) = 1 . بدیهی است که این سیستم یک گروه ضرب ایجاد می کند. تعداد عناصر آن باید توسط نشان داده φ ( Z ) (شبیه به تابع حسابی اویلر φ ( N ) برای اعداد صحیح N ).

برای ابتکارات گاوسی بلافاصله پیروی می کند که ϕ ( p ) = | پ | 2 - 1 و برای اعداد صحیح کامپوزیت گاوسی

\ displaystyle z = i ^ {k} \ prod _ {m} {p_ {m}} ^ {\ nu _ {m}}}

فرمول محصول اویلر را می توان به دست آورد

\ displaystyle \ phi (z) = \ prod _ {m \، (\ nu _ {m}> 0)} | {p_ {m}} ^ {\ nu _ {m} ^ | ^ {2} \ سمت چپ (1 - {\ frac {1} {| p_ {m} | ^ {2}}} \ Right) = | z | ^ {2} \ prod _ {p_ {m} | z} \ left (1- { \ frac {1} {| p_ {m} | ^ {2}}} \ درست)

که در آن محصول است که برای ساخت بیش از همه نخست مقسوم علیههای ان ص متر از Z (با ν متر > 0 ). همچنین قضیه مهم اویلر مستقیماً قابل انتقال است:

برای همه a با a ، z ) = 1 ، معتقد است ϕ ( z ) ≡ 1 (mod z ) .

پیشینه تاریخی ویرایش ]

حلقه اعداد صحیح گاوس توسط کارل فردریش گاوس در دومین مونوگرافی خود درباره تلاقی چهارگانه (1832) معرفی شد. [6] قضیه تلاقی درجه دوم (که وی برای اولین بار در سال 1796 موفق به اثبات شده بود) قابلیت حل همزایی 2 ≡ q (mod p ) را با 2 ≡ p (mod q ) مرتبط می کند . به طور مشابه ، تلافی مکعب ، قابلیت حل 3 ≡ q (mod p ) را به میزان 3 atesp (mod q ) و تکرار دوقطبی (quartic) رابطه ای بین x 4 ≡ q (mod p ) و x 4 ≡ p (mod q ) است . گاوس کشف کرد که قانون تلافی دوقطبی و مکمل های آن به راحتی بیان شده در مورد "اعداد کامل پیچیده" (یعنی عدد صحیح گاوس) نسبت به آنچه در مورد عبارات مربوط به کل عادی (یعنی اعداد صحیح) است ، اثبات شده است.

وی در پاورقی خاطرنشان كرد كه اعداد صحیح آیزنشتاین یك دامنه طبیعی برای بیان و اثبات نتایج مربوط به كیفیت مکعب است و نشان می دهد که پسوندهای مشابه اعداد صحیح دامنه های مناسبی برای مطالعه قوانین تلافی بالاتر هستند.

این مقاله نه تنها اعداد صحیح گاوس را معرفی کرده و ثابت کرده است که آنها یک دامنه فاکتورسازی منحصر به فرد هستند ، بلکه اصطلاحات هنجار ، واحد ، اولیه و همکار را نیز معرفی کرده اند که اکنون در نظریه اعداد جبری استاندارد هستند.

مشکلات حل نشده ویرایش ]

توزیع اعدام اولیه گاوسی در هواپیمای پیچیده

بیشتر مشکلات حل نشده مربوط به توزیع مقدمات گاوسی در هواپیما است.

  • مشکل دایره گاوس به خودی خود با اعداد صحیح گاوی مقابله نمی کند ، بلکه در عوض تعداد نقاط مشبک درون یک دایره شعاع معین را با محوریت مبدا درخواست می کند. این معادل تعیین تعداد عدد صحیح گاوس با هنجار کمتر از یک مقدار معین است.

همچنین در مورد اعدام اول گاوسی حدس و مشکلی حل نشده وجود دارد. دو مورد از آنها عبارتند از:

  • محورهای واقعی و خیالی دارای مجموعه نامتناهی اعدام اول گاوسی 3 ، 7 ، 11 ، 19 ، ... و همرزمان آنها است. آیا خطوط دیگری وجود دارد که بی حد و حصر بسیاری از ابتکارات گاوسی بر روی آنها باشد؟ به ویژه ، آیا بی نهایت بسیاری از اعدام های گاوسی از فرم 1 + ki وجود دارد ؟ [7]
  • آیا می توان با استفاده از اعدام گاوسی به عنوان پله های سنگی و قدم زدن به طول یکدست و یکنواخت ، قدم به سمت بی نهایت گذاشت؟ این مسئله به عنوان مشکل خندق گاوسی شناخته شده است. در سال 1962 توسط ریحان گوردون مطرح شد و هنوز حل نشده است. [8] [9]

منبع

https://en.wikipedia.org/wiki/Gaussian_integer

عدد صحیح گاوسی


در نظریه اعداد ، یک عدد صحیح گاوسی است عدد مختلط که واقعی و قطعات خیالی هر دو عدد صحیح . اعداد صحیح گاوسی، با معمولی علاوه بر و ضرب از اعداد مختلط ، یک فرم دامنه انتگرال ، معمولا به عنوان نوشته شده [Z [ i ] . [1  این دامنه انتگرال یک مورد خاص از یک است حلقه مبادله ای از اعداد صحیح درجه دوم . یک سفارش کلی ندارد که به حساب حسابی احترام می گذارد.

عدد صحیح گاوسی به عنوان نقاط مشبک در صفحه پیچیده

 

فهرست

تعاریف اساسی ویرایش ]

اعداد صحیح گاوس مجموعه هستند [1]

\ mathbf {Z} [i] = \ {a + bi \ mid a، b \ in \ mathbf {Z} \}، \ qquad {\ text {جایی که}} i ^ {2} = - 1.

به عبارت دیگر ، یک عدد صحیح گاوسی عدد پیچیده ای است به گونه ای که قطعات واقعی و خیالی آن هر دو عدد صحیح هستند . از آنجایی که عدد صحیح گاوسی تحت اضافه و ضرب بسته می شوند ، یک حلقه تبادل کننده را تشکیل می دهند ، که تسریع در زمینه اعداد پیچیده است. بنابراین یک دامنه انتگرال است .

هنگامی که در هواپیمای پیچیده در نظر گرفته می شود ، عدد صحیح گاوسی شبکه عددی شبکه 2 بعدی را تشکیل می دهند .

مزدوجa +bi از یک Gaussian عدد صحیح a – biگاوسی عدد صحیح است  .

هنجار یک عدد صحیح گاوسی ضربهای  خود با مزدوج آن است.

\ displaystyle N (a + bi) = (a + bi) (a-bi) = a ^ {2} + b ^ {2}.}

بنابراین هنجار یک عدد صحیح گاوسی مربعی از مقدار مطلق آن به عنوان یک عدد پیچیده است. هنجار یک عدد صحیح گاوسی یک عدد صحیح غیر منفی است که جمعاً از دو مربع است . بنابراین یک هنجار نمی تواند از فرم  4k + 3 باشد و دارای عدد صحیح k باشد .

هنجار ضرب است ، یعنی یکی دارد [2]

\ displaystyle N (zw) = N (z) N (w) ،

برای هر جفت عدد صحیح گاوسی z ، w . این می تواند به طور مستقیم یا با استفاده از خاصیت ضرب مدول اعداد پیچیده نشان داده شود.

واحد از حلقه اعداد صحیح گاوسی (که اعداد صحیح گاوسی که است وارون ضربی همچنین یک عدد صحیح گاوسی) دقیقا اعداد صحیح گاوسی با هنجار 1، این است که، 1، 1-، i و   i-

بخش اقلیدسی ویرایش ]

تجسم فاصله حداکثر تا عدد صحیح گاوسی

اعداد صحیح گاوس دارای تقسیم اقلیدسی (تقسیم با باقی مانده) شبیه به اعداد صحیح و چند جمله ای است . این باعث می شود اعداد صحیح گاوسی دامنه اقلیدسی ، و نشان می دهد که اعداد صحیح گاوسی با اعداد صحیح و چند جمله ای بسیاری از خواص مهم مانند وجود یک اشتراک گذاشتن الگوریتم اقلیدس برای محاسبه بزرگترین مقسوم علیه مشترک ، قضیه بزو از اموال اصلی ایده آل ، لم اقلیدس از فاکتور های منحصر به فرد قضیه و قضیه باقیمانده چینی ، همه اینها با استفاده از تنها تقسیم اقلیدسی قابل اثبات است.

یک الگوریتم تقسیم اقلیدسی طول می کشد، در حلقه اعداد صحیح گاوسی، a مقسومو مقسوم علیه b ≠ 0 و خارج قسمت تولیدq و باقی مانده r به طوری که

\ displaystyle a = bq + r \ quad {\ text {و}} \ quad N (r) <N (b).

در حقیقت ، ممکن است باقیمانده کوچکتر شود:

\ displaystyle a = bq + r \ quad {\ text {و}} \ quad N (r) \ leq {\ frac {N (b) {2}}.

حتی با وجود این نابرابری بهتر ، ضروری و باقیمانده لزوماً منحصر به فرد نیستند ، اما ممکن است فرد برای اطمینان از منحصر به فرد بودن ، انتخاب را اصلاح کند.

برای اثبات این امر ، ممکن است تعداد پیچیده ای را به عنوان مقدار x + iy = a/b در نظر بگیریمآ. اعداد صحیح و منحصر به فرد m و n وجود دارد که  –1/2 < x – m ≤ 1/2 و –1/2 < y – n ≤ 1/2، و بدین ترتیبN(x – m + i(y – n)) ≤ 1/2. با استفاده از q = m + in، یکی دارد

 

\ displaystyle a = bq + r،

با

\ displaystyle r = b {\ bigl (} x-m + i (yn) \ bigr)}،

و

\ displaystyle N (r) \ leq {\ frac {N (b)} {2}}.

انتخاب x - m و y - n در یک بازه نیمه باز برای منحصر به فرد بودن مورد نیاز است. این تعریف از تقسیم اقلیدسی ممکن است از نظر هندسی در صفحه پیچیده تفسیر شود (شکل را ببینید) ، با ذکر این نکته که فاصله از یک عدد پیچیده ξ تا نزدیکترین عدد صحیح گاوس حداکثر است2/2√.[4]

 

آرمانهای اصلی ویرایش ]

از آنجا که حلقه G از اعداد صحیح گاوسی یک دامنه اقلیدسی است، G  دامنه اصلی ایده آل است، به این معنی که هر ایده آل از G  اصلی است. به صراحت ، ایده آل I زیر مجموعه ای از حلقه R است به گونه ای که هر مجموع از عناصرIو هرضرب از عنصر I توسط یک عنصر R متعلق به I است . ایده آل اصلی است ، اگر از همه ضرب های یک عنصر g تشکیل شده باشد ، یعنی فرم را دارد

{\ displaystyle \ {gx \ mid x \ in G \}.

 

در این مورد، یکی می گوید که ایده آل است تولید شده توسط g یا که g است ژنراتور ایده آل است.

هر ایده آل I در حلقه اعداد صحیح گاوسی اصلی است ، زیرا اگر کسی در I یک عنصر غیر از g حداقل نرم را انتخاب کند ، برای هر عنصر x از I ، باقیمانده تقسیم اقلیدسی از x توسط g نیز به I تعلق دارد . یک نرم کوچکتر از حد g ؛ به دلیل انتخاب g ، این هنجار صفر است و بنابراین باقیمانده نیز صفر است. یعنی یکی x = qg دارد ، جایی که q عامل آن است.

برای هر  g ، ایده آل تولید شده توسط نیز توسط  تولید  از g، این است که، ggi, –g, –gi; ؛ هیچ عنصر دیگری ایده آل را تولید نمی کند. از آنجا که همه تولید کنندگان یک ایده آل دارای یک نرم  مشابه هستند ،نرم ایده آل نرم  هرکدام از تولید کنندگان آن است.

در برخی شرایط ، انتخاب یکبار برای همه ژنراتور برای هر ایده آل مفید است. برای این کار دو روش کلاسیک وجود دارد که هر دو ابتدا ایده آل های نرم  فرد را در نظر می گیرند. اگر g = a + bi دارای یک نرم  فرد و مثبتa^2 + b^2باشد ، یکی از a و b فرد است و دیگری یکنواخت. بنابراین g دقیقاً یک همراه با یک قسمت واقعی a دارد که فرد و مثبت است. در مقاله اصلی خود ، گاوس با انتخاب یار منحصر به فرد به گونه‌ای انتخاب کرد که باقیمانده تقسیم آن توسط 2 + 2i یکی باشد. در حقیقت ، همانطور که  N(2 + 2i) = 8، نرم  باقیمانده از 4 بیشتر نیست. از آنجا که این نرم  فرد است و 3 عدد یک عدد صحیح گاوسی نیست ، نرم  باقیمانده یکی است ، یعنی باقیمانده یک واحد است ضرب g با معکوس این واحد ، یکی را پیدا می کند که یکی را باقیمانده داشته باشد ، وقتی که با 2 + 2 i تقسیم شود .

اگر نرم  g یکنواخت باشد ، آنگاه یا g = 2 k h یا ( g = 2 k h (1 + i ، در جایی که k عدد صحیح مثبت است و (N ( h  فرد است. بنابراین ، یک انتخاب  g را برای بدست آوردن متناسبh انتخاب می کند    برای عناصر هنجار فرد و مثبت است.

اول های گاوسی ویرایش ]

همانطور که اعداد صحیح گاوس یک دامنه ایده آل اصلی را تشکیل می دهند ، آنها نیز یک دامنه فاکتور سازی منحصر به فرد را تشکیل می دهند . این بدان معناست که یک عدد صحیح گاوسی غیرقابل تجزیه است (یعنی ضرب دو غیر واحد نیست ) اگر و فقط اگر اول باشد (یعنی ایده آل اولیه را تولید می کند ).

عناصر نخست از[ Z [ i نیز به عنوان شناخته شده اعداد اول گاوسی . همکار اول گاوسی نیزاول گاوسی است. مزدوج اول گاوسی نیز اول گاوسی است (این بدان معنی است که مقدمات گاوسی در مورد محورهای واقعی و تخیلی متقارن هستند).

یک عدد صحیح مثبت یک اول گاوسی است اگر و فقط اگر یک عدد اول باشد که متناسب با 3 مدول 4 باشد (یعنی ممکن است n + 3 نوشته شود ، با n یک عدد صحیح غیر منفی) (دنباله A002145 در OEIS ). شماره های اول ابتدایی گاوها نیستند ، اما هر یک ضرب دو اعدام اولیه گاوسی مزدوج است.

یک عدد صحیح گاوسی a + bi نخستین گاوسی است که اگر و فقط در صورت وجود:

  • یکی از a ، b صفر است و مقدار مطلق دیگر عدد اصلی فرم  4k + 3(با n یک عدد صحیح غیر منفی) ، یا
  • هر دو غیر صفر هستند و 2 + ب 2 یک عدد اول (که است نه به این صورت باشد نفر + 3 ).

به عبارت دیگر ، یک عدد صحیح گاوس یک نخستین گاوسی است اگر و فقط اگر هنجار آن عدد اصلی باشد ، یا محصول یک واحد ( ± 1 ، ± i ) و یک عدد اصلی از فرم n + 3 باشد.

بدین ترتیب سه مورد برای فاکتورسازی عدد نخست p در اعداد صحیح گاوس وجود دارد:

  • اگر p با 3 modulo 4 مطابقت داشته باشد ، آنگاه نخست وزیر گاوسی است. به زبان نظریه اعداد جبری ، گفته می شود که p در اعداد صحیح گاوس بی ثبات است.
  • اگر p مطابق با 1 modulo 4 باشد ، آنگاه محصول نخستین گاوسی توسط ترکیب آن است ، که هر دو مورد ابتکارات گاوسی غیر مرتبط هستند (که هیچ محصول دیگری توسط یک واحد نیست). گفته می شود که p صحیح است و در اعداد صحیح گائوس تجزیه شده است . به عنوان مثال ، 5 = (2 + i ) (2 - i ) و 13 = (3 + 2 i ) (3 - 2 i ) .
  • اگر p = 2 باشد ، 2 = (1 + i ) (1 - i ) = i (1 - i ) 2 داریم . یعنی 2 محصول مربع یک نخست وزیر گاوسی توسط یک واحد است. آن منحصر به فرد است نخست منشعب در اعداد صحیح گاوسی.

عامل بندی بی نظیر ویرایش ]

همانطور که برای هر دامنه منحصر به فرد فاکتور سازی ، ممکن است هر عدد صحیح گاوسی به عنوان محصول یک واحد و مقدمات گاوسی قرار بگیرد و این فاکتورزاسیون به ترتیب فاکتورها منحصر به فرد است و جایگزینی هر نخست توسط هر یک از همکارانش (همراه با تغییر مربوط به عامل واحد).

اگر شخص ، یک بار برای همیشه ، یک نخستین ثابت گاوسی را برای هر کلاس هم ارزی ترجیحات مربوط به خود انتخاب کند ، و اگر کسی فقط در ابتلا به فاکتورهای ابتدایی انتخاب شده باشد ، آنگاه یک عامل اصلی را بدست می آورد که به ترتیب عوامل منحصر به فرد است. با انتخاب های ذکر شده در بالا ، عامل بندی منحصر به فرد حاصل فرم را دارد

\ displaystyle u (1 + i) ^ {e_ {0}} {p_ {1}} ^ {e_ {1}} \ cdots {p_ {k}} ^ {e_ {k}}،

که در آن تو یک واحد است (این است که، تو ∈ {1، -1، من ، - من } )، 0 و K اعداد صحیح نامنفی هستند الکترونیک 1 ، ...، E K اعداد صحیح مثبت هستند، و ص 1 ، ...، ص k ابتکارات گاوسی مجزا هستند به گونه ای که ، بسته به انتخاب همکاران برگزیده ،

  • هم ص K = K + IB K با عجیب و غریب و مثبت، و ب حتی،
  • یا باقی مانده تقسیم اقلیدسی از p k توسط 2 + 2 i برابر است با 1 (این انتخاب اصلی گاوس است [5] ).

مزیت انتخاب دوم این است که همکاران انتخاب شده به خوبی تحت محصولات برای عدد صحیح گاوس از هنجارهای عجیب و غریب رفتار می کنند. از طرف دیگر ، همکار منتخب برای اعدام اولیه گاوسی اعداد صحیح منفی هستند. به عنوان مثال ، فاکتور سازی 231 در اعداد صحیح و با انتخاب اول همکاران 11 × 7 3 3 است ، در حالی که (-1) × (–3) × (–7) × (–11) با دوم است. انتخاب

منبع

https://en.wikipedia.org/wiki/Gaussian_integer

حلقه ایده آل اصلی


از ویکیپدیا، دانشنامه آزاد

در ریاضیات ، یک راست اصلی (سمت چپ) حلقه ایده آل یک حلقه است R که در آن هر راست (چپ) ایده آل است از فرم XR ( Rx به ) برای برخی از عنصر X از R . (آرمانهای راست و چپ این شکل ، که توسط یک عنصر ایجاد می شود ، آرمانهای اصلی نامیده می شوند .) وقتی این برای هر دو آرمان چپ و راست راضی باشد ، مانند این مورد که R یک حلقه ترافیکی است ، R را می توان یک ایده آل اصلی نامید. حلقه ، و یا به سادگی حلقه اصلی .

اگر فقط آرمانهای صحیح R درست تولید شوند ، R به یک حلقه Bzzout راست گفته می شود . حلقه های Bzzout چپ نیز به همین ترتیب تعریف می شوند. این شرایط در دامنه ها به عنوان دامنه های Bzzout مورد مطالعه قرار می گیرد .

گفته می شود که یک حلقه ایده آل اصلی تجاری که یک دامنه انتگرال است نیز یک دامنه ایده آل اصلی (PID) است. در این مقاله تمرکز بیشتر بر مفهوم عمومی تر از یک حلقه ایده آل اصلی است که لزوماً دامنه ای نیست.

 

فهرست

خصوصیات عمومی ویرایش ]

اگر R یک حلقه ایده آل اصلی باشد ، مطمئناً یک حلقه نوتری درست است ، زیرا هر ایده آل مناسب به طور نهایی تولید می شود. این همچنین یک حلقه Bzzout درست است زیرا تمام ایده آل های درست تولید شده نهایی هستند. در واقع ، واضح است که حلقه های ایده آل راست اصلی دقیقاً حلقه هایی هستند که هم Bzzout درست و هم نوتریان راست هستند.

حلقه های ایده آل راست اصلی تحت محصولات مستقیم محدود بسته می شوند . اگرR = \ prod _ {{i = 1}} ^ {n} R_ {i، سپس هر ایده آل R از فرم استA = \ prod _ {{i = 1}} ^ {n} A_ {i، هر کجا A_ {منایده آل مناسبی برای i است . اگر تمام من اصلی حلقه ایده آل حق، پس از آن من = من من ، و سپس آن دیده می شود که(x_ {1} ، \ ldots ، x_ {n}) R = A. بدون تلاش بیشتر ، می توان نشان داد که رینگ های راست Bzzout نیز تحت محصولات مستقیم محدود بسته می شوند.

همچنین حلقه های ایده آل راست اصلی و حلقه های Bzzout راست نیز به زیر قیمت بسته می شوند ، یعنی اگر من یک ایده آل مناسب از حلقه ایده آل راست R اصلی باشم ، حلقه R / I نیز حلقه ایده آل اصلی است. این به راحتی از قضایای ایزومورفیسم حلقه ها دنبال می شود.

تمام خصوصیات فوق نیز مانند آنالوگ باقی مانده اند.

مثالهای رفتاری ویرایش ]

1. حلقه اعداد صحیح :\ mathbb {Z

2. modulo عدد صحیح n :\ mathbb {Z} / n \ mathbb {Z .

3. اجازه دهید }R_ {1} ، \ ldots ، R_ {n حلقه باشد و R = \ prod _ {{i = 1}} ^ {n} R_ {i. سپس R یک حلقه اصلی است اگر و فقط اگر i یک حلقه اصلی برای همه من باشد.

4- بومی سازی حلقه اصلی در هر زیر مجموعه ضرب دوباره یک حلقه اصلی است. به همین ترتیب ، هر یک از حلقه های اصلی دوباره حلقه اصلی هستند.

5. اجازه دهید R یک دامنه ددکیند و من یک ایده آل غیر صفر از باشد R . سپس مقدار R / I یک حلقه اصلی است. در واقع ، ممکن است من به عنوان محصول قدرت های اصلی عامل باشیم:I = \ prod _ {{i = 1}} ^ {n} P_ {i} ^ {{a_ {i}}}و توسط قضیه Remainder چینی R / I \ civ \ prod _ {{i = 1}} ^ {n} R / P_ {i} ^ {{a_ {i}}}، بنابراین دیدن این که کافی است کافی است R / P_ {i} ^ {{a_ {i}}}یک حلقه اصلی است ولیR / P_ {i} ^ {{a_ {i}}} برای سودمند isomorphic استR _ {{P_ {i}}} / P_ {i} ^ {{a_ {i}}} R _ {{P_ {i}}}از حلقه ارزش گسسته R _ {{P_ {من}}} و ، به عنوان یک حلقه اصلی ، خود یک حلقه اصلی است.

6. بگذارید k یک میدان محدود باشد و قرار داده شودA = k [x ، y]،{\ mathfrak {m}} = \ langle x، y \ rangle  و R = A / {\ mathfrak {m}} ^ {2. سپس R یک حلقه محلی محدود است که اصلی نیست .

7. بگذارید X یک مجموعه متناهی باشد. سپس({\ mathcal {P}} (X) ، \ Delta ، \ cap) حلقه ایده آل اصلی ایده آل با وحدت ، که در آن\ دلتا نشان دهنده تفاوت متقارن مجموعه و{\ mathcal {P}} (X)نشان دهنده توانی از X . اگر X حداقل دو عنصر داشته باشد ، آنگاه حلقه نیز دارای تقسیم صفر است. اگر من یک ایده آل هستم ، پسI = (\ bigcup I). اگر در عوض X نامتناهی باشد ، حلقه اصلی نیست : مثلاً ایده آل را ایجاد کنید که زیر مجموعه های متناهی X باشد.

نظریه ساختار برای PIR تعهد پذیر ویرایش ]

حلقه های اصلی ساخته شده در مثال 5. بالا همیشه حلقه های آرتینین هستند . به طور خاص آنها به یک محصول مستقیم محدود از حلقه های محلی اصلی آرتینین ایزومورفیک هستند. یک حلقه اصلی محلی آرتینین به حلقه اصلی ویژه گفته می شود و دارای یک ساختار ایده آل بسیار ساده است: فقط ایده آل های بسیار نهایی وجود دارد ، که هر یک از آنها قدرت حداکثر ایده آل است. به همین دلیل ، حلقه های اصلی ویژه نمونه هایی از حلقه های یک طرفه هستند .

نتیجه زیر طبقه بندی کاملی از حلقه های اصلی را از نظر حلقه های اصلی اصلی و حوزه های ایده آل اصلی ارائه می دهد.

قضیه Zariski - ساموئل : بگذارید R یک حلقه اصلی باشد. سپس R را می توان به عنوان یک محصول مستقیم نوشت\ prod _ {{i = 1}} ^ {n} R_ {i، که در آن هر i یا یک دامنه ایده آل اصلی یا یک حلقه اصلی خاص است.

این اثبات قضیه Remainder چینی را برای تجزیه اولیه اولیه ایده آل صفر اعمال می کند.

نتیجه زیر نیز به دلیل هانگرفورد وجود دارد:

قضیه (هانگرفورد): بگذارید R یک حلقه اصلی باشد. سپس R را می توان به عنوان یک محصول مستقیم نوشت\ prod _ {{i = 1}} ^ {n} R_ {i، جایی که هر i به عنوان یک دامنه ایده آل اصلی است.

اثبات قضیه هانگرفورد از قضایای ساختار کوهن برای حلقه های کامل محلی استفاده می کند.

استدلال همانطور که در مثال 3. فوق و با استفاده از قضیه زاریسکی-ساموئل ، به راحتی می توان بررسی کرد که قضیه هانگرفورد معادل این جمله است که هر انگشتر اصلی خاص ، تعیین کننده حلقه ارزیابی گسسته است.

نمونه های غیرمتعارف ویرایش ]

هر حلقه نیمه نهایی R که فقط محصول زمینه ها نیست ، یک دامنه ایده آل اصلی و چپ غیرقابل تغییر است. هر راست و چپ ایده آل یک جمع وند مستقیم است R ، و غیره است از فرم ER و یا پاسخ که در آن E یک IS idempotent از R . به موازات این مثال ، انگشترهای معمولی فون نویمان انگشترهای راست و چپ Bzzout هستند.

اگر D است حلقه تقسیم و\ سیگما یک اندومورفیسم حلقه ای است که یک اتومبیل سازی نیست ، سپس حلقه چند جمله ای عجیب و غریب است

د [x ، \ سیگما]شناخته شده است که یک دامنه اصلی ایده آل چپ است که درست نوترین نیست ، و از این رو نمی تواند یک حلقه ایده آل اصلی باشد. این نشان می دهد که حتی در حوزه ها نیز حلقه های ایده آل چپ و چپ اصلی متفاوت هستند. ( لام و 2001 ، ص 21 )

منبع

https://en.wikipedia.org/wiki/Principal_ideal_ring

تولیو لوی چیویتا

 

Tullio Levi-Civita

Levi-civita.jpg

Tullio Levi-Civita

بدنیا آمدن29 مارس 1873

پادوا ، ایتالیا

فوت کرد29 دسامبر 1941 (68 سالگی)

رم ، ایتالیا

ملیتایتالیایی
آلما مادهدانشگاه پادوا
شناخته شده برای
حرفه علمی
زمینه هایریاضیات
موسساتدانشگاه رم
مشاور دکتراGregorio Ricci-Curbastro
دانشجویان دکترا

 

تولیو لوی چیویتا ، ForMemRS [1] ( به انگلیسی: / تی ʊ L من oʊ L ɛ V من tʃ ɪ V ɪ تی ə / ، ایتالیایی:  [tulljo lɛːvi tʃiːvita] ؛ 1873 مارس 29 - 1941 دسامبر 29) بود یک ریاضیدان ایتالیایی ، مشهور برای کارهای خود در حساب دیفرانسیل مطلق ( حساب تانسور ) و کاربردهای آن در تئوری نسبیتاما چه کسی در سایر زمینه ها نیز سهم بسزایی داشته است. او شاگرد Gregorio Ricci-Curbastro ، مخترع حساب Tensor بود. کار او شامل مقالات بنیادی در هر دو ریاضیات ناب و کاربردی ، مکانیک آسمانی (خصوصاً در مورد مشکل سه بدنه ) ، مکانیک تحلیلی (شرایط تفکیک لوی-سیوییتا در معادله همیلتون-جاکوبی ) [2] و هیدرودینامیک بود . [3] [4]

 

فهرست

زندگینامه [ ویرایش ]

Tullio Levi-Civita

لوی-سیوییتا در خانواده ای یهودی ایتالیایی در پادوا متولد شد ، فرزند Giacomo Levi-Civita ، وکیل و سناتور پیشین بود . وی در سال 1892 از دانشکده ریاضیات دانشگاه پادوا فارغ التحصیل شد . وی در سال 1894 موفق به اخذ دیپلم تدریس شد و پس از آن به دانشکده معلمان دانشکده علوم در پاویا منصوب شد. در سال 1898 او به صندلی پادوا از مکانیک عقلانی (پرده از مرگ ارنستو پادووا رها شد ) منصوب شد و در سال 1914 ، با Libera Trevisani ، یکی از شاگردان او ازدواج کرد . [5] وی تا سال 1918 در سمت خود در پادووا ماند ، هنگامی که به ریاست آنالیز عالی در دانشگاه رم منصوب شد.؛ در دو سال دیگر او به صندلی مکانیک در آنجا منصوب شد.

در سال 1900 او و ریچی-Curbastro منتشر شده در نظریه تانسورها در روش ها د calcul différentiel absolu همکاران برنامه های کاربردی leurs ، [6] که آلبرت انیشتین به عنوان یک منبع استفاده به کارشناسی کارشناسی ارشد حساب تانسور، یک ابزار حیاتی در توسعه نظریه نسبیت عام . در سال 1917 او مفهوم حمل و نقل موازی [7] را در هندسه ریمانیان ، با انگیزه اراده برای ساده کردن محاسبه انحنای منیفولد ریمانی معرفی کرد. [8] مجموعه مقالات Levi-Civita در مورد مسئله یک میدان گرانشی استاتیکهمچنین در مکاتبات وی با انیشتین 1915-1915 مورد بحث قرار گرفت. مکاتبات توسط Levi-Civita آغاز شد ، زیرا وی خطاهای ریاضیاتی را در استفاده از اینشتین از حساب تانسور برای توضیح تئوری نسبیت پیدا کرد. لوی-سیوییتا بطور روشنی تمام پاسخ های انیشتین را به او حفظ کرد. و حتی اگر انیشتین Levi-Civita را حفظ نکرده بود ، تمام مکاتبات را می توان از بایگانی Levi-Civita دوباره ساخت. از این امر بدیهی است که ، پس از نامه های متعدد ، این دو مرد برای احترام به یکدیگر رشد کرده بودند. در یکی از نامه ها ، در مورد کار جدید لووی-سیوییتا ، انیشتین نوشت: "من از ظرافت روش محاسبات شما را تحسین می کنم ؛ باید خوب باشد که از طریق این زمینه ها بر روی اسب ریاضیات واقعی سوار شوید ، در حالی که مانند ما باید چنین کاری را انجام دهیم. با زحمت با پای پیاده ".معادلات در مکانیک کوانتومی نیز هست. [9]

کتاب درسی او با حساب Tensor، The Absolute Diffusus Calculus (در اصل مجموعه ای از یادداشت های سخنرانی به زبان ایتالیایی که با نویسندگی Ricci-Curbastro همکاری داشته است) ، بیش از یک قرن پس از انتشار آن یکی از متون استاندارد باقی مانده است و چندین ترجمه در دسترس است.

در سال 1936 ، با دریافت دعوت نامه از انیشتین ، لووی سیوییتا به پرینستون ایالات متحده سفر کرد و یک سال در آنجا زندگی کرد. اما وقتی دوباره خطر جنگ در اروپا افزایش یافت ، وی به ایتالیا بازگشت. 1938 قوانین مسابقه تصویب شده توسط دولت فاشیستی ایتالیا محروم لوی چوی از استادی خود و عضویت خود را از همه جوامع علمی است. وی که از جهان علمی جدا شد ، در سال 1941 در آپارتمان خود در رم درگذشت.

از جمله دانشجویان دکترا اوکتاو اونیسکو ، آتیلیو پالاتینی و قورگه ورانزانو بود .

بعداً وقتی از وی سؤال شد که چه چیزی او را در مورد ایتالیا بیشتر دوست دارد ، انیشتین گفت "اسپاگتی و لوی-سیوییتا". [10]

سایر مطالعات و افتخارات [ ویرایش ]

دینامیک تحلیلی جنبه دیگری از مطالعات لوی-سیوییتا بود: بسیاری از مقالات وی مشکل سه بدن را بررسی می کنند . او مقالاتی در مورد هیدرودینامیک و سیستم های معادلات دیفرانسیل نوشت. او به پیشرفتهای در قضیه كوچی-كاوالسوسكی ، كه او در سال 1931 كتابی نوشت ، اعتبار بخشید . در سال 1933 ، وی به كار در معادله دیراك مشاركت داشت . او زمینه Levi-Civita را ایجاد کرد ، سیستمی از اعداد که شامل مقادیر نامتناهی است.

انجمن سلطنتی به او اعطا مدال سیلوستر در سال 1922 و او را به عنوان انتخاب عضو خارجی در سال 1930. او عضو افتخاری از شد لندن، انجمن ریاضی ، از انجمن سلطنتی ادینبورگ ، و از انجمن ریاضی ادینبورگ ، بعد از شرکت او در خود کلوکیوم در سال 1930 در دانشگاه سنت اندروز . او همچنین عضو آکادمی آکادمییا دای لینشی و آکادمی اسماعیل علوم بود .

مانند ویتو ولترا ، یهودی و ضد فاشیست ، لوی-سیوییتا به دلیل تبعیض قوانین نژادی ایتالیا از آکادمی در کشورش اخراج شد .

کار می کند [ ویرایش ]

تمام آثار ریاضی او ، به جز تک نگاشتها ، رساله ها و کتابهای درسی در شش جلد از " آثار جمع آوری شده " وی منتشر شده است ، در یک فرم چاپی اصلاح شده ، هم اصلاح اشتباهات تایپی و هم نظارت بر نویسنده.

مقالات [ ویرایش ]

کتابها [ ویرایش ]

  • Tullio Levi-Civita و Ugo Amaldi Lezioni di meccanica razionale (بولونیا: N. Zanichelli، 1923)
  • Tullio Levi-Civita Questioni di meccanica classica e relativistica (بولونیا ، ن. زانیشلی ، 1924)
  • Tullio Levi-Civita Lezioni di calcolo diffnziale assoluto (Roma: Alberto Stock Editore 1925)
    • حساب دیفرانسیل مطلق (London & Glasgow، Blackie & Son 1927) (ویرایش شده توسط انریکو پرشیکو ، ترجم trans مارجوری لانگ) [11]
  • Tullio Levi-Civita و Enrico Persico Fondamenti di meccanica relativistica (بولونیا: ن. زانیشلی ، 1928)
  • Tullio Levi-Civita Caratteristiche dei sistemi Differenziali e Propazione ondosa (بولونیا ، ن. زانیشلی 1931)
  • Tullio Levi-Civita و Ugo Amaldi Nozioni di balistica esterna (بولونیا: N. Zanichelli، 1935)
  • Tullio Levi Problème des N Corps en relativité générale (Gauthier-Villars، Paris، 1950، Mémorial des علوم ریاضی ISSN 0025-9187 ) 
  • Levi-Civita ، Tullio (1954) ، Opere Matematiche. Memorie e Note [ مجموعه آثار ریاضی. خاطرات و یادداشت ها ] (PDF) (به فرانسوی و ایتالیایی) ، جلد جلد (1900-1893) ، Publicate a cura dell ' Accademia Nazionale dei Lincei ، روم: Zanichelli Editore ، صفحه XXX ، 564.
  • Levi-Civita ، Tullio (1956) ، Opere Matematiche. Memorie e Note [ مجموعه آثار ریاضی. خاطرات و یادداشت ها ] (PDF) (به فرانسوی و ایتالیایی) ، جلد secondo (1909-1017) ، Publicate a cura dell ' Accademia Nazionale dei Lincei ، روم: Zanichelli Editore ، صفحه VI ، 636.
  • Levi-Civita ، Tullio (1957) ، Opere Matematiche. Memorie e Note [ مجموعه آثار ریاضی. خاطرات و یادداشت ها ] (PDF) (به فرانسوی و ایتالیایی) ، جلد terzo (1908-1988) ، Publicate a cura dell ' Accademia Nazionale dei Lincei ، روم: Zanichelli Editore ، صفحه VI ، 600.
  • Levi-Civita ، Tullio (1960) ، Opere Matematiche. Memorie e Note [ مجموعه آثار ریاضی. خاطرات و یادداشت ها ] (PDF) (به فرانسوی و ایتالیایی) ، جلد کوارتو (1928-1917) ، Publicate a cura dell ' Accademia Nazionale dei Lincei ، روم: Zanichelli Editore ، صفحه VI ، 608.
  • Levi-Civita ، Tullio (1970) ، Opere Matematiche. Memorie e Note [ مجموعه آثار ریاضی. خاطرات و یادداشت ها ] (به فرانسوی و ایتالیایی) ، جلد quinto (1937-1929) ، انتشار مجدد cura dell ' Accademia Nazionale dei Lincei ، روم: Zanichelli Editore ، صفحه VI ، 670.
  • Levi-Civita ، Tullio (1970) ، Opere Matematiche. Memorie e Note [ مجموعه آثار ریاضی. خاطرات و یادداشت ها ] (به فرانسوی و ایتالیایی) ، جلد sesto (1938-1938) ، Publicate cura dell ' Accademia Nazionale dei Lincei ، روم: Zanichelli Editore ، صفحه VI ، 502.
  • Levi-Civita ، Tullio (2007) [1895] ، جزوه ، ریاضیات ، دانشگاه میشیگان ، بازیابی 14 ژانویه 2017. مجموعه ای از برخی از مقالات چاپ شده وی (در نوع چاپی اصلی آنها) ، احتمالاً یک مجموعه بی نظیر از آثار چاپ نشده.

منبع

https://en.wikipedia.org/wiki/Tullio_Levi-Civita

ادامه جیمز کلرک ماکسول

میراث علمی

الکترومغناطیس

مقالات اصلی: معادلات ماکسول و الکترومغناطیس

کارت پستال از ماکسول تا پیتر تیت

ماکسول در اوایل سال 1855 هنگامی که مقاله وی "در باره زورهای فارادی" به انجمن فلسفی کمبریج خوانده شد ، در مورد برق و مغناطیس مطالعه و اظهار نظر کرده بود . [99] در این مقاله یک مدل ساده از کار فارادی و چگونگی ارتباط برق و آهن ربا ارائه شده است. او تمام دانش فعلی را به یک مجموعه معادلات دیفرانسیل مرتبط با 20 معادله در 20 متغیر کاهش داد. این اثر بعداً در مارس 1861 با عنوان " در مورد خطوط فیزیکی نیرو " منتشر شد. [100]

در حدود سال 1862 ، هنگام سخنرانی در کالج کینگ ، ماکسول محاسبه کرد که سرعت انتشار یک میدان الکترومغناطیسی تقریباً از سرعت نور است (نگاهی به سرعت # ثابت # الکترومغناطیسی نور ). وی این موضوع را چیزی غیر از یک تصادف دانست و اظهار داشت: "ما به سختی می توان از این نتیجه گیری اجتناب کرد که نور در ناحیه برآمدگی های عرضی همان رسانه که عامل پدیده های الکتریکی و مغناطیسی است تشکیل شده است." [62]

ماکسول نشان داد که معادلات وجود امواج میدانهای الکتریکی و مغناطیسی در حال نوسان را که از طریق فضای خالی با سرعتی که می تواند از آزمایشهای الکتریکی ساده پیش بینی شود ، پیش بینی می کنند. با استفاده از داده های موجود در آن زمان، ماکسول سرعت 310،740،000 متر بر ثانیه (1.0195 به دست آمده × 10 9  فوت / S). [101] ماکسول در مقاله خود در سال 1864 با عنوان " یک نظریه دینامیکی میدان الکترومغناطیسی " نوشت: "به نظر می رسد که توافق نتایج نشان می دهد که نور و مغناطیس عاطفه های یک ماده هستند ، و آن نور نوعی اختلال الکترومغناطیسی است که از طریق مطابق قوانین الکترومغناطیسی ". [5]

بیست معادله مشهور وی ، در فرم مدرن خود از چهار معادله دیفرانسیل جزئی ، برای اولین بار در كتاب درسی خود با عنوان "رساله برق و مغناطیس" در سال 1873 به صورت كامل توسعه یافته ظاهر شد. [102] بیشتر این كارها توسط ماكسول در گلنلایر در دوره بین سال انجام شد. نگه داشتن پست لندن و گرفتن صندلی کاوندیش. [62] الیور هویزید پیچیدگی نظریه ماکسول را به چهار معادله دیفرانسیل کاهش داد ، [103] که اکنون به طور کلی به عنوان قوانین ماکسول یا معادلات ماکسول معروف است . اگرچه پتانسیل ها در قرن نوزدهم بسیار کمتر محبوب شدند ، [104]استفاده از پتانسیلهای مقیاس سنج و بردار اکنون در حل معادلات ماکسول استاندارد است. [105]

همانطور که بارت و گریمز (1995) توضیح می دهند: [106]

ماکسول الکترومغناطیس را در جبر کواترنون بیان کرد و پتانسیل الکترومغناطیسی را محور نظریه خود قرار داد. در سال 1881 هویزاید میدان پتانسیل الکترومغناطیسی را با میدانهای نیرو به عنوان محور نظریه الکترومغناطیسی جایگزین کرد. به گفته هاویزید ، میدان پتانسیل الکترومغناطیسی دلخواه بوده و نیاز به "ترور" داشت. ( sic ) چند سال بعد ، بحث بین Heaviside و [Peter Guthrie] Tate ( sic ) در مورد شایستگی های نسبی تجزیه و تحلیل برداری و چهارگوشها وجود داشت . نتیجه این واقعیت این بود که دیگر نیازی به بینش های جسمی بیشتری که توسط کوارترها ارائه می شود وجود ندارد اگر این تئوری صرفاً محلی بود و تجزیه و تحلیل بردار امری عادی بود.

ماکسول درست اثبات شد و ارتباط کمی او بین نور و الکترومغناطیس یکی از برجسته های فیزیک ریاضی قرن نوزدهم به حساب می آید . [107]

ماکسول همچنین مفهوم میدان الکترومغناطیسی را در مقایسه با خطوط نیرویی که فارادی توصیف کرد معرفی کرد. [108] با درک انتشار الکترومغناطیس به عنوان میدانی که توسط ذرات فعال ساطع می شود ، ماکسول می توانست کار خود را بر روی نور پیش ببرد. در آن زمان ، ماكسول معتقد بود كه انتشار نور به امواج نيازمند رسانه است ، لقب استر درخشان . [108] با گذشت زمان ، وجود چنین واسطه ای ، نفوذ در تمام فضا و در عین حال آشکارا با وسایل مکانیکی غیر قابل کشف ، اثبات غیرممکن بودن با آزمایش هایی مانند آزمایش میکلسون-مورلی غیرممکن شد . [109] علاوه بر این ، به نظر می رسید که نیاز به یک مرجع مطلق دارددر آن معادلات معتبر بودند ، با این نتیجه ناگوار که معادلات برای یک ناظر متحرک شکل ایجاد کردند. این مشکلات الهام گرفته از آلبرت انیشتین برای تدوین نظریه نسبیت ویژه است . در این فرآیند انیشتین با نیاز به یک استر درخشان ثابت تحویل داده شد . [110]

بینایی رنگ

اولین تصویر عکاسی با دوام رنگی ، که توسط جیمز کلرک ماکسول در سخنرانی در سال 1861 نشان داده شد

در کنار بیشتر فیزیکدانان زمان ، ماکسول علاقه جدی به روانشناسی داشت. وی در ادامه مراحل اسحاق نیوتن و توماس یانگ ، وی به مطالعه چشم انداز رنگ علاقه مند شد . از سال 1855 تا 1872 ، ماکسول در فواصل یکسری تحقیقات در مورد ادراک رنگ ، کور رنگی و نظریه رنگ منتشر کرد و به "در تئوری رنگ چشم انداز" مدال رامفورد اهدا شد . [111]

اسحاق نیوتن با استفاده از منشورها نشان داد كه چراغهای سفید ، مانند نور خورشید ، از تعدادی از اجزای تک رنگ تشکیل شده اند كه می توانند دوباره به نور سفید تبدیل شوند. [112] نیوتن همچنین نشان داد كه رنگ نارنجی از رنگ زرد و قرمز می تواند دقیقاً مانند یك نور نارنجی تک رنگ باشد ، گرچه از دو چراغ زرد و قرمز تک رنگ تشکیل شده است. از این رو پارادوکسی که فیزیکدانان زمان را به تعجب انداخته است : دو چراغ پیچیده (متشکل از بیش از یک نور تک رنگ) می توانند یکسان به نظر برسند اما از نظر جسمی متفاوت باشند ، به نام metameres . توماس یانگبعد پیشنهاد کرد که این تناقض را می توان با رنگ های توضیح داده شده که از طریق تعداد محدودی از کانال در چشم، که او پیشنهاد می شود که سه برابر، درک [113] تئوری رنگ سه رنگی . ماکسول برای اثبات نظریه یانگ از جبر خطی اخیراً توسعه یافته استفاده کرد. هر یک از نورهای تک هسته ای که سه گیرنده را تحریک می کند ، می تواند با مجموعه ای از سه چراغ تک رنگ مختلف (در واقع توسط هر مجموعه ای از سه چراغ متفاوت) تحریک شود. او نشان داد كه به این صورت است ، [114] اختراع آزمایشات تطبیق رنگ و رنگ سنجی .

ماکسول همچنین علاقه مند به استفاده از تئوری ادراک رنگ ، یعنی در عکاسی با رنگ بود . به طور مستقیم از کار روانشناختی خود بر روی درک رنگ ناشی می شود: اگر یک مجموعه از هر سه چراغ می تواند هر رنگ قابل تصور را تولید کند ، می توان عکسهای رنگی را با مجموعه ای از سه فیلتر رنگ تولید کرد. در طول مقاله خود در سال 1855 ، ماکسول پیشنهاد کرد که اگر سه عکس سیاه و سفید از یک صحنه از طریق فیلترهای قرمز ، سبز و آبی گرفته شود و چاپ های شفاف تصاویر با استفاده از سه پروژکتور مجهز به فیلترهای مشابه روی صفحه نمایش داده شود. ، هنگامی که بر روی صفحه نمایش قرار گرفت ، نتیجه توسط چشم انسان به عنوان یک تولید مثل کامل از تمام رنگ های صحنه درک می شود. [115]

در طی سخنرانی موسسه سلطنتی سال 1861 در زمینه تئوری رنگ ، ماکسول اولین نمایش جهانی از عکس رنگی را با این اصل تجزیه و تحلیل و ترکیب سه رنگ ارائه داد. توماس ساتون ، مخترع دوربین رفلکس تک لنز ، عکس گرفت. وی سه بار از طریق فیلترهای قرمز ، سبز و آبی از روبان تارتان عکاسی کرد و همچنین از طریق فیلتر زرد یک عکس چهارم تهیه کرد که طبق روایت ماکسول در این تظاهرات مورد استفاده قرار نگرفت. زیرا صفحات عکاسی ساتوننسبت به قرمز و به سختی نسبت به سبز حساس بودند ، نتایج این آزمایش پیشگامانه دور از ایده آل نبود. در حساب منتشر شده این سخنرانی اظهار داشت که "اگر تصاویر قرمز و سبز به اندازه آبی رنگ کاملاً عکاسی شده بود ،" آن "یک تصویر واقعاً رنگی از ریباند بود. با پیدا کردن مواد عکاسی حساس تر به پرتوهای کمتر قابل تصفیه ، نمایندگی رنگ اشیاء ممکن است تا حد زیادی بهبود یابد. " [72] [116] [117] محققان در سال 1961 نتیجه گرفتند که موفقیت جزئی به ظاهر غیرممکن در معرض فیلتر قرمز ناشی از نور ماوراء بنفش است ، که توسط برخی از رنگهای قرمز کاملاً منعکس شده است ، کاملاً توسط فیلتر قرمز استفاده نشده مسدود شده است ، و در محدوده حساسیتفرایند جمع آوری مرطوب ساتن کار می کند. [118]

نظریه سینتیکی و ترمودینامیک

دیو ماکسول ، آزمایش فکری است که در آن آنتروپی کاهش می یابد

طرح ماکسول از سطح ترمودینامیکی سه بعدی که بعداً به نام وی نامگذاری شد (نامه ای به تامسون ، 8 ژوئیه 1875)

مقاله اصلی: توزیع ماکسول - بولتزمن

ماکسول همچنین نظریه جنبشی گازها را مورد بررسی قرار داد . این تئوری که از دانیل برنولی شروع شده است ، توسط زحمات پی در پی جان هراپات ، جان جیمز واترستون ، جیمز ژول و به ویژه رودولف کلاسیوس پیش رفت تا حدی که صحت عام خود را فراتر از تردید قرار دهد. اما پیشرفت بسیار زیادی از ماکسول دریافت کرد ، که در این زمینه بعنوان یک آزمایشگر (براساس قوانین اصطکاک گازی) و همچنین یک ریاضیدان ظاهر شد. [119]

بین سالهای 1859 و 1866 ، او تئوری توزیع سرعت در ذرات یک گاز را ساخت ، بعداً توسط لودویگ بولتزمن تعمیم داده شد . [120] [121] فرمول ، به نام توزیع ماکسول-بولتزمن ، کسری از مولکول های گازی را با سرعت مشخص در هر دمای معین در حال حرکت می کند. در تئوری جنبشی ، دما و گرما فقط شامل حرکت مولکولی است. این رویکرد قوانین ترمودینامیک قبلا تعیین شده را تعمیم داده و مشاهدات و آزمایش های موجود را به روشی بهتر از آنچه قبلاً به دست آمده توضیح داد. کار وی در زمینه ترمودینامیک باعث شد تا او آزمایش فکر را که بعداً مشهور شد ، ابداع کنددیو ماکسول ، که در آن قانون دوم ترمودینامیک توسط یک تخیل وجود دارد که قادر به مرتب سازی ذرات با انرژی است. [122]

در سال 1871 او روابط ترمودینامیکی ماکسول را برقرار کرد ، که عبارت از برابری در بین مشتقات دوم پتانسیلهای ترمودینامیکی با توجه به متغیرهای مختلف ترمودینامیکی است. در سال 1874 ، وی تجسم ترمودینامیکی گچ را به عنوان روشی برای کاوش در انتقال فاز ، براساس مقالات ترمودینامیک گرافیکی دانشمند آمریکایی ، جوزیا ویلارد گیبس ، ساخت . [123] [124]

نظریه کنترل

مقاله اصلی: نظریه کنترل

ماکسول مقاله "درباره فرمانداران" را در مجموعه مقالات جامعه سلطنتی ، جلد. 16 (1867-1867). [125] این مقاله به عنوان مقاله اصلی در اوایل تئوری کنترل در نظر گرفته شده است . [126] در اینجا "فرمانداران" به فرماندار یا فرماندار گریز از مرکز که برای تنظیم موتورهای بخار استفاده می شود ، اشاره دارد .

میراث

مقاله اصلی: لیست مواردی که به نام جیمز کلرک ماکسول ارائه شده است

بنای یادبود James Clerk Maxwell در ادینبورگ ، توسط الکساندر استودارت . به سفارش انجمن سلطنتی ادینبورگ؛ در سال 2008 رونمایی شد

انتشارات

ادامه جیمز کلرک ماکسول


کالج کینگ ، لندن ، 1860-1865

بزرگداشت معادلات ماکسول در کالج کینگ. یکی از سه پلاک مشابه IEEE Milestone ، سایرین در محل تولد ماکسول در ادینبورگ و خانه خانوادگی در گلنلایر. [71]

زمان ماکسول در کینگ احتمالاً پربارترین کار او بود. وی در سال 1860 به دلیل فعالیت در زمینه رنگ ، به مدال رامفورد انجمن سلطنتی اعطا شد و بعداً در سال 1861 به انجمن برگزیده شد. [72] این دوره از زندگی وی باعث می شود که وی اولین عکس رنگی سبک جهان را به نمایش بگذارد ، و ایده های خود را بیشتر توسعه دهد. در ویسکوزیته گازها ، و سیستمی را برای تعیین مقادیر بدنی پیشنهاد می کند - اکنون به عنوان تجزیه و تحلیل بعدی شناخته می شود . ماکسول غالباً در سخنرانی در مؤسسه سلطنتی ، جایی که با مایکل فارادی به طور منظم در تماس بود ، شرکت می کرد. رابطه بین دو مرد می تواند به عنوان نزدیک نمی توان توصیف کرد، چون فارادی 40 سال نشانه ارشد و نشان داد ماکسول بود سالخوردگی . با این وجود آنها احترام قاطعی به استعدادهای یکدیگر داشتند. [73]

پلاک آبی ، تراس 16 باغ کاخ ، کنزینگتون ، خانه ماکسول ، 1860-1860

این زمان به ویژه برای پیشرفت هایی که مکسول در زمینه های برق و مغناطیس ایجاد کرده است ، بسیار قابل توجه است. او ماهیت الکتریکی و میدان مغناطیسی را در مقاله دو بخشی خود " روی خطوط فیزیکی نیرو " ، که در سال 1861 منتشر شد ، بررسی کرد. در آن او یک مدل مفهومی برای القاء الکترومغناطیسی ، متشکل از سلولهای ریز ریز مغناطیسی ارائه داد . دو بخش دیگر بعداً در همان مقاله در اوایل سال 1862 اضافه و به چاپ رسید. در قسمت اول اضافی وی درباره ماهیت الکترواستاتیک و جریان جابجایی بحث کرد . در قسمت دوم اضافی ، وی به چرخش هواپیمای قطبش نور پرداختدر یک میدان مغناطیسی ، پدیده ای که توسط فارادی کشف شده بود و اکنون به عنوان اثر فارادی شناخته می شود . [74]

سالهای بعدی ، 1865 - 1865

سنگ قبر در پارتون کرک (گالووی) جیمز کلرک ماکسول ، والدین و همسرش

این سنگ یادبود برای جیمز کلرک ماکسول در کنار یادبود جنگی در پارتون (گالووی) روی جلوی کلیسا قرار دارد.

در سال 1865 ماکسول صندلی را در کالج کینگ ، لندن استعفا داد و با کاترین به گلنلر بازگشت. وی در مقاله خود "در مورد استانداران" (1868) به طور ریاضیانه رفتار فرمانداران ، دستگاه هایی را كه سرعت موتورهای بخار را كنترل می كنند ، شرح داد و بدین ترتیب پایه تئوری مهندسی كنترل را بنا نهاد. [75] وی در مقاله خود "در مورد ارقام متقابل ، قابها و نمودارهای نیروها" (1870) درباره استحكام طرحهای مختلف مشبك بحث كرد. [76] [77] او کتاب درسی تئوری گرما (1871) و رساله موضوع و حرکت را نوشت (1876). ماکسول همچنین اولین کسی بود که در سال 1871 صریحاً از تجزیه و تحلیل ابعادی استفاده کرد. [78]

در سال 1871 او به کمبریج بازگشت تا اولین استاد فیزیک کاوندیش شود . [79] ماکسول مسئولیت توسعه آزمایشگاه کاوندیش را بر عهده داشت و بر هر قدم در پیشرفت ساختمان و خرید مجموعه دستگاهها نظارت داشت. [80] یكی از آخرین مشاركتهای بزرگ ماكسول در علم ، ویرایش (با یادداشتهای اصلی فراوان) تحقیق هنری كاوندیش بود ، از آنجا كه به نظر می رسد كاوندیش ، از جمله موارد دیگر ، سؤالاتی از قبیل چگالی زمین و ترکیب را تحقیق كرد. از آب. [81]

در مارس 1879 مکسول نامه مهمی به ستاره شناس دیوید تاد فرستاد . [82] در آوریل 1879 مکسول شروع به مشکل در بلع کرد ، اولین نشانه بیماری کشنده او بود. [83]

ماکسول در 5 نوامبر 1879 در سن 48 سالگی در کمبریج از سرطان شکم درگذشت. [35] مادرش در همان سن از همان نوع سرطان درگذشت. [84] وزیری که به طور مرتب در هفته های اخیر از وی بازدید می کرد ، از شهوت و قدرت و دامنه حافظه وی شگفت زده شد ، اما به ویژه اظهار نظر می کند ،

... بیماری او تمام قلب و روح و روح انسان را به خود جلب کرد: ایمان محکم و بدون شک وی به تجسم و تمام نتایج آن؛ در کفایت کامل کفاره؛ در کار روح القدس. او همه طرح ها و سیستم های فلسفه را سنجیده و فهمیده بود و آنها را کاملاً خالی و ناراضی می یافت - "بی عملی" حرف خودش درباره آنها بود - و او با ایمان ساده به انجیل منجی رفت.

با نزدیک شدن مرگ به ماکسول به یک همکار کمبریج ، [45]

من فکر کرده ام که چقدر به آرامی همیشه به آن پرداخته ام. من هرگز در تمام عمرم یک بیل خشونت آمیز نداشته ام. تنها آرزویی که من می توانم داشته باشم این است که مثل دیوید خدمت به نسل خودم به خواست خدا باشم و بعد بخوابم.

ماکسول در پارتون کرک ، در نزدیکی قلعه داگلاس در گالووی نزدیک جایی که بزرگ شده است به خاک سپرده می شود. [85] زندگی نامه گسترده زندگی جیمز کلرک ماکسول ، توسط همکار سابق مدرسه و دوست مادام العمر وی ، پروفسور لوئیس کمپبل ، در سال 1882 منتشر شد. [86] [87] آثار جمع آوری شده وی در دو جلد توسط انتشارات دانشگاه کمبریج در سال 1890 منتشر شد. . [88]

مجریان املاک ماکسول پزشکان وی جورج ادوارد پیج ، جی جی استوکس و کالین مکنزی بودند که پسر عموی ماکسول بود. با اشتغال زیاد ، استوك مقالات ماكسول را به ویلیام گارنت منتقل كرد ، كه تا حدود سال 1884 حضانت مؤثر این اوراق را داشت. [89]

زندگی شخصی

به عنوان یک عاشق بزرگ شعر اسکاتلندی ، ماکسول اشعار را به خاطر می آورد و خود را می نوشت. [90] معروف ترین فیلم Rigid Body Sings است که از نزدیک با " Comin 'Through the Rye " ساخته رابرت برنز ساخته شده است ، که او ظاهراً هنگام همراهی با گیتار ، ترانه می خواند. دارای خطوط باز است [91]

مجموعه اشعار وی توسط دوستش لوئیس کمپبل در سال 1882 منتشر شد. [92]

توصیفات اظهارات ماكسول در مورد خصوصیات معنوی قابل توجه او كه با بی نظمی اجتماعی مطابقت دارد. [93]

ماکسول انجیلی بود پروتستان و در سال بعد او یک شد سالمند از کلیسای اسکاتلند . [94] اعتقادات مذهبی ماکسول و فعالیت های مربوط به آن ، کانون توجه بسیاری از مقالات بوده است. [95] [96] [97] [98] با حضور در هر دو كلیسای اسكاتلند (فرق پدرش) و خدمات اسقالی (فرقه مادرش) به عنوان یك كودك ، ماكسول بعداً در آوریل 1853 تحت تحول انجیلی قرار گرفت. یك جنبه از این تبدیل ممکن است او را با موضع ضداجتماعی هماهنگ کرده اند. [97]

ادامه جیمز کلرک ماکسول


دانشگاه ادینبورگ ، 1847-1847

کالج قدیمی ، دانشگاه ادینبورگ

ماکسول در سال 1847 در 16 سالگی آکادمی را ترک کرد و شروع به شرکت در کلاس های دانشگاه ادینبورگ کرد . [35] او فرصتی برای حضور در دانشگاه کمبریج داشت ، اما تصمیم گرفت پس از اولین دوره خود ، دوره کامل تحصیلات تکمیلی خود را در ادینبورگ بگذارد. اعضای دانشگاهی دانشگاه شامل برخی از افراد بسیار مورد توجه بودند. مدرسان سال اول وی شامل سر ویلیام همیلتون بود که وی را درمورد منطق و متافیزیک ، فیلیپ کلاند در ریاضیات و جیمز فوربس درباره فلسفه طبیعی سخنرانی می کردند . [12] او کلاسهای خود را در دانشگاه پیدا نکرد که خواستار آن باشد ،[36] و به همین دلیل توانست خود را در زمان تحصیل در دانشگاه و به ویژه هنگام بازگشت به خانه در گلنلر ، در مطالعه خصوصی غوطه ور کند. [37] در آنجا او با دستگاه های شیمیایی ، الکتریکی و مغناطیسی بداهه آزمایش می کند ، اما نگرانی های اصلی وی خواص نور قطبی را در نظر می گرفت . [38] او ساخته بلوک شکل از ژلاتین ، آنها را به مختلف در معرض تنش ، و با یک جفت از پلاریزه منشور توسط به او داده ویلیام نیکول ، مشاهده حاشیه های رنگی که در ژله توسعه یافته بود. [39] از طریق این عمل او فتوسلاستیک را کشف کرد، که وسیله ای برای تعیین توزیع استرس در ساختارهای بدنی است. [40]

در سن 18 سالگی ، ماکسول دو مقاله برای معاملات انجمن سلطنتی ادینبورگ کمک کرد . یکی از این، "در تعادل الاستیک شهادت امام رضا"، پایه و اساس یک کشف مهم در مراحل بعدی زندگی خود را، که به طور موقت شد گذاشته انکسار مضاعف تولید شده در چسبناک مایعات توسط تنش برشی . [41] مقاله دیگر او "منحنی های نورد" بود و درست مانند کاغذ "منحنی های بیضی" که در آکادمی ادینبورگ نوشته بود ، او دوباره خیلی جوان به نظر می رسید که در صندوق عقب بایستد تا خودش را ارائه کند. در عوض این مقاله توسط معلم خود کلاند به سلطنتی انجمن تحویل داده شد. [42]

دانشگاه کمبریج ، 1850-1850

ماکسول جوان در کالج ترینیتی ، کمبریج . او یکی از چرخ های رنگی خود را نگه می دارد .

در اکتبر 1850 ، در حال حاضر یک ریاضیدان برجسته ، ماکسول اسکاتلند را به سمت دانشگاه کمبریج ترک کرد . وی در ابتدا در پیترهاوس حضور یافت ، اما قبل از پایان دوره نخستین دوره خود به ترینیتی منتقل شد ، جایی که معتقد بود دستیابی به کمک هزینه تحصیلی آسانتر خواهد بود . [43] در تثلیث او به جامعه مخفی نخبگان معروف به رسولان کمبریج انتخاب شد . [44] درک فکری ماکسول از ایمان مسیحی و علم وی به سرعت در سالهای کمبریج رشد کرد. او به "رسولان" پیوست ، یک جامعه مناظره منحصر به فرد نخبگان روشنفکر ، جایی که از طریق مقاله های خود تلاش کرد تا این تفاهم را عملی کند.

اکنون برنامه بزرگ من ، که از قدیم تصور شده بود ، این است که اجازه ندهیم هیچ چیزی به طور عمدی مورد بررسی قرار نگیرد. هیچ چیز نباید در سرزمین مقدس تقدیم به ایمان ثابت شود ، چه مثبت و چه منفی. تمام زمین های یخ زده شخم زده می شود و یک سیستم منظم چرخش دنبال می شود. ... هرگز چیزی را پنهان نکنید ، چه علف هرز باشد و چه نه ، و نه به نظر می رسد که آرزو می کند آن را پنهان کند. ... باز هم من حق طاغوت را در مورد هر نقشه زمین مقدس که هر مردی از آن جدا کرده است ادعا می کنم. ... اکنون من اطمینان دارم که هیچ کس جز یک مسیحی نمی تواند سرزمین خود را از این مناطق مقدس پاک کند. ... من نمی گویم که هیچ مسیحی جاهایی از این نوع را محاصره نکرده است. بسیاری چیزهای زیادی دارند و هرکدام مواردی دارند. اما در قلمرو Scoffer ، Pantheist ، Quietist ، Formalist ، Dogmatist ، Sensualist و سایر موارد تراکت های گسترده و مهمی وجود دارد که آشکارا و بطور رسمی تابو می شوند. ... "

مسیحیت - یعنی دین کتاب مقدس - تنها طرح یا شکل اعتقادی است که هرگونه دارایی را در چنین تصدی می گیرد. در اینجا تنها همه رایگان است. شما ممکن است به انتهای جهان پرواز کنید و خدایی جز نویسنده نجات پیدا نکنید. شما ممکن است کتاب مقدس را جستجو کرده و متونی پیدا نکنید که بتواند در کاوشهای شما متوقف شود. ...

عهد عتیق و قانون موزائیک و یهودیت معمولاً توسط ارتدوکس "تابو" می شوند. بدبینان وانمود می كنند كه آنها را خوانده اند ، و اعتراض های شوخ طبعی خاصی را یافته اند ... كه بسیاری از افراد خوانده نشده ارتدوكس نیز اعتراف می كنند و موضوع را خالی از سكوت خاموش می كنند. اما یک شمع می آید تا همه ارواح و Bugbears ها را بیرون کند. بگذارید نور را دنبال کنیم. [45]

تا چه حد ماكسول اعتقادات مسیحی خود را "شخم زده" كرده و آنها را در معرض آزمایش روشنفكری قرار می دهد ، فقط به طور ناقص از نوشته های او قابل قضاوت است. اما شواهد زیادی وجود دارد ، به خصوص از روزهای کارشناسی وی ، که وی عمیقاً ایمان خود را بررسی کرده است. مطمئناً دانش او از کتاب مقدس قابل توجه بود ، بنابراین اعتماد وی به کتاب مقدس بر اساس جهل نبود.

در تابستان سال سوم خود ، ماکسول مدتی را در خانه Suffolk در Rev CB Tayler ، دایی یک همکلاسی ، GWH تایلر گذراند. عشق به خدا که توسط خانواده نشان داده شده بود ، ماکسول را تحت تأثیر قرار داد ، به ویژه پس از اینکه وی توسط وزیر و همسرش از سلامت بیمار برگشتند. [46]

در بازگشت به کمبریج ، ماکسول نامه ای دلباخته و محبت آمیز را به میزبان اخیر خود می نویسد که شامل شهادت زیر است. [45]

... من توانایی این را دارم که از هر نمونه ای شرورتر از آن باشم که انسان بتواند من را تعیین کند و ... اگر فرار کنم ، فقط به لطف خداست که به من کمک می کند تا از شر خودم ، جزئی از علم ، کاملتر در جامعه خلاص شوم. ، اما کاملاً خوب نیست ، مگر اینکه خود را به خدا متعهد سازم ...

در نوامبر 1851 ، مکسول تحت عنوان ویلیام هاپکینز تحصیل کرد ، که موفقیت وی در پرورش نبوغ ریاضی ، لقب " ارباب ارشد سازنده" را به دست آورده بود . [47]

در سال 1854 ، ماکسول با داشتن مدرک ریاضیات از ترینیتی فارغ التحصیل شد. او در امتحان نهایی رتبه دوم را بدست آورد و پشت سر ادوارد روت قرار گرفت و خودش عنوان Second Wrangler را به دست آورد. بعداً در مصیبت دقیق تر امتحان جایزه اسمیت با روت برابر شد . [48] بلافاصله پس از اخذ مدرک تحصیلی ، ماکسول مقاله خود "در مورد تغییر سطوح توسط خمش" را به انجمن فلسفی کمبریج خواند . [49] این یکی از معدود مقاله هایی است که او صرفاً ریاضی کرده بود و قدم رشد او را به عنوان ریاضیدان نشان می داد. [50]ماکسول پس از فارغ التحصیلی تصمیم به ماندن در ترینیتی گرفت و درخواست کمک هزینه تحصیلی را داد ، این روشی بود که او انتظار داشت دو سال طول بکشد. [51] با موفقیت به عنوان دانشجوی تحقیق و تفحص ، او فارغ از برخی از تدریس ها و امتحانات وظیفه ، آزادانه به دنبال منافع علمی در اوقات فراغت خود بود. [51]

ماهیت و ادراک رنگ از چنین علاقه هایی بود که وی در دانشگاه ادینبورگ در حالی که دانشجوی فوربس بود ، آغاز کرده بود. [52] با درپوش ریسمانه رنگی که توسط Forbes اختراع شد ، ماکسول توانست نشان دهد که نور سفید ناشی از ترکیبی از نور قرمز ، سبز و آبی خواهد بود. [52] مقاله او "آزمایشها بر روی رنگ" اصول ترکیب رنگ را ارائه داد و در مارس 1855 به انجمن سلطنتی ادینبورگ ارائه شد. [53] مکسول این بار توانست خودش را تحویل دهد. [53]

ماکسول در 10 اکتبر سال 1855 ، یکی از همکاران ترینیتی ساخته شد ، زودتر از این که این هنجار باشد ، [53] و از وی خواسته شد که سخنرانی هایی در مورد هیدرواستاتیک و نوری تهیه کند و مقالات معاینه را تنظیم کند. [54] در فوریه بعد ، وی از فوربس خواسته شد تا برای صندلی تازه خالی فلسفه طبیعی در کالج ماریشال ، ابردین درخواست کند . [55] [56] پدرش در کار تهیه منابع لازم به او کمک کرد ، اما در تاریخ 2 آوریل در گلنلر درگذشت ، قبل از اینکه یا نتیجه نامزدی ماکسول را بداند. [56] او استادی را در آببرین پذیرفت و در نوامبر 1856 کمبریج را ترک کرد. [54]

کالج ماریشال ، آبردین ، ​​1856-1860

ماکسول ثابت کرد که حلقه های زحل از تعداد زیادی ذره کوچک ساخته شده است.

ماکسول 25 ساله 15 سال جوان تر از هر استاد دیگری در مریشال بود. او خود را به مسئولیت های جدید خود به عنوان رئیس یک بخش ، طراحی برنامه درسی و تهیه سخنرانی درگیر کرد. [57] وی متعهد شد كه در هفته 15 ساعت سخنرانی كند ، از جمله یك سخنرانی هفتگی حرفه ای برای دانشكده مردان محلی محل كار. [57] وی در شش ماه از سال تحصیلی به همراه پسر عموی ویلیام دیس کی ، مهندس عمران اسکاتلند در آببرین زندگی کرد و تابستان ها را در گلنلر گذراند ، که وی از پدرش به ارث برده بود. [15]

جیمز و کاترین ماکسول ، 1869

وی توجه خود را به مشکلی که 200 سال از دانشمندان دور کرده بود متمرکز کرد: ماهیت حلقه های زحل . ناشناخته بود که چگونه آنها می توانند بدون شکسته شدن ، دور زدن یا سقوط به زحل پایدار بمانند. [58] مشکل در آن زمان طنین خاصی ایجاد کرد زیرا کالج سنت جان ، کمبریج آن را به عنوان مبحث جایزه آدامز 1857 انتخاب کرده بود . [59] ماکسول دو سال را به مطالعه این مشکل اختصاص داد ، اثبات کرد که یک حلقه جامد معمولی نمی تواند پایدار باشد ، در حالی که یک حلقه سیال با عمل موج مجبور می شود تا درون حباب ها شکسته شود. از آنجا که هیچ یک از این موارد مشاهده نشده بود ، او نتیجه گرفت که حلقه ها باید از تعداد زیادی ذره کوچک که او "خفاش های آجری" نامیده می شود تشکیل شود ، هر کدام به طور مستقل در حال چرخش زحل هستند.[59] ماکسول در سال 1859 به خاطر مقاله خود "در مورد ثبات حرکت حلقه های زحل" جایزه 130 پوند آدامز دریافت کرد. [60] او تنها شرکت کننده ای بود که به اندازه کافی پیش رفته است تا یک ورودی را ارسال کند. [61] کار او چنان مفصل و قانع کننده بود که وقتی جورج بیدل ایری آن را خواند ، اظهار داشت: "این یکی از برجسته ترین کاربردهای ریاضیات برای فیزیک است که من تا به حال دیده ام." [62] این سخنان نهایی در مورد این موضوع در نظر گرفته شد تا اینکه مشاهدات مستقیم توسطflybys Voyager از دهه 1980 تأیید پیش بینی ماکسول مبنی بر تشکیل حلقه ها از ذرات. [63] با این حال ، اکنون فهمیده شده است که ذرات حلقه به هیچ وجه پایدار نیستند ، که توسط گرانش روی زحل کشیده می شوند. انتظار می رود این حلقه ها در طی 300 میلیون سال آینده ناپدید شوند. [64]

در سال 1857 ماکسول با روحانی دانیل دووار که در آن زمان رئیس ماریشال بود ، دوست شد. [65] از طریق او ماکسول با دختر دیوار ، کاترین مری دیوار ملاقات کرد . آنها در فوریه سال 1858 مشغول به کار بودند و در 2 ژوئن 1858 در آبردین ازدواج کردند. در پرونده ازدواج ، ماکسول به عنوان استاد فلسفه طبیعی در کالج ماریشال ، ابردین ذکر شده است. [66] هفت سال ارشد ماکسول ، از نظر نسبتاً کمی از کاترین شناخته شده است ، اگرچه مشخص است که او در آزمایشگاه خود کمک کرده و در آزمایشات ویسکوزیته کار کرده است . [67] زندگی نامه نویس و دوست ماکسول ، لوئیس کمپبل ، یک انعطاف پذیری غیرقابل توصیف در مورد کاترین را اتخاذ کرد ، اگرچه زندگی زناشویی آنها را "یکی از فداکاری های غیر قابل توصیف" توصیف کرد.[68]

در سال 1860 کالج ماریشال با دانشگاه کالج کینگ همسایه برای تشکیل دانشگاه آبدرین ادغام شد . جایی برای دو استاد فلسفه طبیعی وجود نداشت ، بنابراین ماکسول علی رغم شهرت علمی خود ، خود را از کار اخراج کرد. او در درخواست صندلی اخیر مرخص شده Forbes در ادینبورگ ناموفق بود ، این پست به جای رفتن به تیمیت . در عوض ، ماکسول به ریاست فلسفه طبیعی در کالج کینگ ، لندن ، اعطا شد . [69] پس از بهبودی از یک دوره نزاع تقریباً کشنده آبله در 1860 ، او به همراه همسرش به لندن نقل مکان کرد. [70]

جیمز کلرک ماکسول


 

جیمز کلرک ماکسول

جیمز Clerk Maxwell.png

جیمز کلرک ماکسول

بدنیا آمدن13 ژوئن 1831

ادینبورگ ، اسکاتلند ، انگلستان

فوت کرد5 نوامبر 1879 (48 سالگی)

کمبریج ، انگلیس ، انگلستان

محل استراحتParton، Kirkcudbrightshire 55.006693 ° N 4.039210 ° W
ملیتاسکاتلندی
شهروندیانگلیسی
آلما مادهدانشگاه ادینبورگ
دانشگاه کمبریج
شناخته شده برایمعادلات
Maxwell روابط Maxwell روابط
Maxwell توزیع
دیوان
Maxwell دیوانهای
Maxwell توزیع سرعت
ماکسول قضیه
Maxwell مکسول مواد
Maxwell تعمیم یافته مدل Maxwell مدل
جابجایی جریان
Maxwell
چرخ چرخ Maxwell [1]
همسر (همسر)کاترین Clerk Maxwell
جوایزجایزه FRSE
FRS
اسمیت (1854)
جایزه آدامز (1857)
مدال رامفورد (1860)
جایزه کیت (1869-71)
حرفه علمی
زمینه هایفیزیک و ریاضیات
موسساتکالج ماریشال ، کالج دانشگاه آبردین
کینگ ، دانشگاه کمبریج لندن
مشاوران دانشگاهیویلیام هاپکینز
دانش آموزان قابل توجهجورج کریستال
هوراس بره
جان هنری پوینتینگ
تأثیراتسر اسحاق نیوتن ، مایکل فارادی
تأثیر پذیر استتقریباً تمام فیزیک های بعدی
امضا
جیمز Clerk Maxwell sig.svg

جیمز Clerk Maxwell FRSE FRS (13 ژوئن 1831 - 5 نوامبر 1879) دانشمند اسکاتلندی در زمینه فیزیک ریاضی بود . [2] ترین دستاورد قابل توجه او بود به تدوین و فرموله نظریه کلاسیک از تابش الکترومغناطیسی ، گرد هم آوردن برای اولین بار برق، مغناطیس ، و نور به عنوان جلوه های مختلف از همین پدیده. معادلات ماکسول برای الکترومغناطیس پس از اولین مورد تحقق اسحاق نیوتن ، " دومین اتحاد بزرگ در فیزیک " [3] نامیده شده است .

با انتشار " یک نظریه پویا از میدان الکترومغناطیسی " در سال 1865 ، ماکسول ثابت کرد که میدانهای الکتریکی و مغناطیسی به عنوان امواج در حال حرکت با سرعت نور از طریق فضا حرکت می کنند . [4] وی اظهار داشت كه نور یك عایق بندی در همان محیط است كه علت پدیده های برقی و مغناطیسی است. [5] اتحاد پدیده های نوری و الکتریکی باعث پیش بینی وی از وجود امواج رادیویی شد . ماکسول همچنین به عنوان بنیانگذار رشته مدرن مهندسی برق شناخته می شود . [6]

او به توسعه توزیع ماکسول-بولتزمن ، یک وسیله آماری برای توصیف جنبه های نظریه جنبشی گازها کمک کرد . وی همچنین به دلیل ارائه اولین عکس رنگی با دوام در سال 1861 و به دلیل کار بنیادی خود در زمینه تحلیل سفتی چارچوب های میله و اتصالی ( خرپا ) مانند آن در بسیاری از پل ها شناخته شده است.

اکتشافات وی در دوره فیزیک مدرن به طوفان کمک کرد و پایه و اساس زمینه هایی مانند نسبیت ویژه و مکانیک کوانتومی را پایه گذاری کرد . بسیاری از فیزیکدانان ماکسول را دانشمند قرن نوزدهم می دانند که بیشترین تأثیر را در فیزیک قرن بیستم دارد. مشارکت او در علم از نظر بسیاری از نظر بزرگی با ایزاک نیوتن و آلبرت انیشتین در نظر گرفته شده است . [7] در نظرسنجی هزاره - نظرسنجی از 100 برجسته فیزیکدان - ماکسول به سومین فیزیکدان برتر در تمام دوران ، پشت تنها نیوتن و انیشتین رای داده شد. [8]انیشتین در صدمین سالگرد تولد ماکسول ، کار ماکسول را "عمیق ترین و پربارترین پزشکی که فیزیک از زمان نیوتن تجربه کرده است" توصیف کرد. [9] انیشتین ، هنگامی که در سال 1922 از دانشگاه کمبریج بازدید کرد ، توسط میزبانش به او گفته شد که کارهای بزرگی انجام داده است ، زیرا او روی شانه های نیوتن ایستاده است. انیشتین پاسخ داد: "نه من اینطور نیستم. من روی شانه های ماکسول ایستاده ام". [10]

 

فهرست

زندگی

اوایل زندگی ، 1831-1831

زادگاه جیمز کلرک ماکسول در خیابان 14 هند ، ادینبورگ. هم اکنون محل بنیاد جیمز کلرک ماکسول است .

جیمز کلرک ماکسول در 1831 ژوئن 13 متولد شد . [11] در 14 هند خیابان، ادینبورگ ، به جان کلرک ماکسول از Middlebie ، مدافع، و فرانسیس جزیره [12] [13] دختر رابرت Hodshon جزیره و خواهر جان جزیره . (زادگاه وی اکنون موزه ای را اداره می کند که توسط بنیاد جیمز کلرک ماکسول اداره می شود .) پدر وی مردی با وسایل راحت بود [14] از خانواده Clerk از Penicuik ، دارندگان بارگاه های Clerk of Penicuik . برادر پدرش بارونت ششم بود . [15]او "جان کلر" به دنیا آمده بود ، و پس از به ارث بردن (به عنوان نوزادی در سال 1793) املاک میدلبی ، یک دارایی ماکسول در دمرفشایر ، ماکسول را به خودش اضافه کرد. [12] جیمز اولین پسر عموی هر دو هنرمند Jemima Blackburn بود [16] (دختر خواهر پدرش) و مهندس عمران ویلیام دیز کی (پسر برادر مادرش). کی و مکسول از دوستان نزدیک بودند و کی در هنگام ازدواج ماکسول به عنوان بهترین مرد خود عمل کرد. [17]

والدین ماکسول وقتی در سی سالگی خوب بودند ، ملاقات کردند و ازدواج کردند. [18] مادرش هنگام تولد نزدیک به 40 سال داشت. آنها یک فرزند زودتر داشتند ، یک دختر به نام الیزابت ، که در دوران نوزادی درگذشت. [19]

هنگامی که ماکسول جوان بود ، خانواده وی به Glenlair ، در Kirkcudbrightshire که والدینش در این ملک ساخته بودند ، ساخته شده بود که شامل 1500 هکتار (610 هکتار) بود. [20] همه نشانه ها حاکی از آن است که ماکسول از سنین کودکی کنجکاوی غیرقابل انکار را حفظ کرده بود. [21] تا سن سه سالگی ، هر چیزی که حرکت می کرد ، می درخشید ، یا سر و صدایی می کشید ، این سؤال را به وجود می آورد: "این چیست؟" [22] در یک قطعه اضافه شده به نامه پدرش به خواهرزن خود جین کی در سال 1834 ، مادرش این حس ذاتی کنجکاوی را توصیف کرد:

او مردی بسیار خوشحال است و از زمان معتدل شدن هوا بسیار بهبود یافته است. او کارهای بزرگی با درها ، قفلها ، کلیدها و غیره انجام داده است و "به من نشان دهد که چگونه این کار را می کند" هرگز از دهان او خارج نمی شود. او همچنین مسیر پنهان جریانها و زنگ های زنگ ، نحوه دریافت آب از حوضچه را از طریق دیوار بررسی می کند .... [23]

آموزش ، 1839-1839

با شناختن پتانسیل پسرک ، مادر ماکسول ، فرانسیس ، مسئولیت تحصیلات اولیه خود را به عهده گرفت ، که در دوره ویکتوریا عمدتاً کار زن خانه بود. [24] در هشت سالگی او می توانست قطعه های طولانی از میلتون و کل مزمور 119 (176 آیه) را تلاوت کند. در واقع ، دانش او از کتاب مقدس از قبل تفصیل بود. او تقریباً هر نقل قولی از مزمورها می تواند فصل و آیه را بیان کند. مادرش به دلیل ابتلا به سرطان شکم بیمار شد و پس از یک عمل ناموفق ، در دسامبر سال 1839 هنگامی که هشت ساله بود ، درگذشت. تحصیلات وی پس از آن توسط پدر و خواهرزن پدرش جین کنترل شد ، که هر دو در زندگی او نقش محوری داشتند. [24]تحصیلات رسمی وی بدون راهنمایی و راهنمایی مربی استخدام شده 16 ساله آغاز شد. در مورد جوانی که برای آموزش ماکسول استخدام شده است ، چیزهای کمی شناخته شده است ، به جز اینکه او با پسر جوانتر به شدت رفتار می کرد ، و او را به دلیل کندی و متمرد بودن راهنمایی می کرد. [24] این معلم در نوامبر 1841 برکنار شد. پدر جیمز او را به تظاهرات پیشران برقی و نیروی مغناطیسی رابرت دیویدسون در 12 فوریه 1842 برد ، تجربه ای با پیامدهای عمیق برای پسر. [25]

آکادمی ادینبورگ ، جایی که ماکسول تحصیل کرده بود

ماکسول به آکادمی معتبر ادینبورگ اعزام شد . [26] او در دوره های طولانی مدت در خانه عمه ایزابلا اقامت گزید. در این مدت شور و شوق او برای نقاشی توسط پسر عموی بزرگترش جیمیما تشویق شد. [27] ماکسول 10 ساله ، که در خانه های پدرش در انزوا بزرگ شده بود ، در مدرسه به خوبی جای نگرفت. [28] سال اول پر بود ، و او را ملزم به پیوستن به سال دوم با همکلاسی های سال خود را برای ارشد خود. [28] شیوه او و لهجه گالووی پسران دیگر را به عنوان زنگ زد. او با ورود به روز اول مدرسه خود با پوشیدن یک جفت کفش خانگی و یک پارچه ، نام مستعار " دفتی " را بدست آورد. [29]به نظر نمی رسید که او هرگز از این حماسه خشمگین شود و سالها بدون شکایت از آن تحمل کند. [30] انزوای اجتماعی در آکادمی هنگامی پایان یافت که وی با لوئیس کمپبل و پیتر گوتری تیت ، دو پسر در سن مشابهی که بعداً در دوران دانشمند شناخته می شوند ، به پایان رسید . آنها دوست ماندگار ماندند. [12]

ماکسول در سنین کودکی مجذوب هندسه شد و قبل از اینکه هرگونه دستورالعمل رسمی را دریافت کند ، مجسمه منظم معمولی را دوباره کشف کرد. [27] با وجود کسب جایزه زندگی نامه کتاب مقدس مدرسه در سال دوم ، کارهای دانشگاهی او بدون توجه ماند [27] تا اینکه در سن 13 سالگی ، او مدال ریاضی مدرسه و جایزه اول را هم برای انگلیسی و شعر کسب کرد. [31]

علایق ماکسول بسیار فراتر از برنامه درسی مدرسه بود و وی توجه خاصی به عملکرد آزمون نمی کرد. [31] او اولین مقاله علمی خود را در سن 14 سالگی نوشت . در این مقاله وی وسیله ای مکانیکی برای ترسیم منحنی های ریاضی با یک قطعه ریسمان را شرح داد و خواص بیضی ، بیضی های کارتیزی و منحنی های مربوط به آن را با بیش از دو کانون بیان کرد . این اثر ، [12] [32] 1846 ، "در مورد توصیف منحنی های بیضی و کسانی که دارای تعداد زیادی کانون هستند" [33] توسط جیمز فوربس ، استاد دانشکده به انجمن سلطنتی ادینبورگ ارائه شد.فلسفه طبیعی در دانشگاه ادینبورگ ، [12] [32] زیرا ماکسول خیلی جوان برای ارائه کار خود به نظر می رسید. [34] کار کاملاً اصیل نبود ، زیرا رنه دکارت در قرن هفدهم نیز خواص چنین بیضی های چند کانونی را بررسی کرده بود ، اما او ساخت آنها را ساده تر کرده بود. [34]

منبع

https://en.wikipedia.org/wiki/James_Clerk_Maxwell