التوافقية الجمعية

التوافقية الجمعية هي فرع من فروع التوافقية في الرياضيات . ومن أهم مجالات دراستها المسائل العكسية : إذا كان حجم مجموع المجموعتين A + B صغيرًا، فماذا يمكننا أن نقول عن بنيتي A و B ؟ في حالة الأعداد الصحيحة، تقدم نظرية فريمان الكلاسيكية إجابة جزئية لهذا السؤال من خلال المتتابعات الحسابية متعددة الأبعاد .

من المشكلات الشائعة الأخرى إيجاد حد أدنى لـ | A + B | بدلالة | A | و | B | . يمكن اعتبار هذه المسألة مسألة عكسية، حيث تكون المعلومة المعطاة أن | A + B | صغيرة بما يكفي، ويكون الاستنتاج البنيوي حينها أن إما A أو B هي المجموعة الفارغة؛ مع ذلك، في الأدبيات، تُعتبر هذه المسائل أحيانًا مسائل مباشرة أيضًا. من أمثلة هذا النوع حدسية إردوش-هيلبرون (لمجموعة مجموع مقيدة ) ونظرية كوشي-دافنبورت . غالبًا ما تُستمد الطرق المستخدمة لمعالجة هذه المسائل من مجالات رياضية متنوعة، بما في ذلك التوافقية ، ونظرية الإرجودية ، والتحليل ، ونظرية المخططات، ونظرية الزمر ، والطرق الجبرية الخطية والطرق متعددة الحدود.

تاريخ التوافقية الجمعية

على الرغم من أن التوافقية الجمعية هي فرع جديد إلى حد ما من التوافقية ( صاغ تيرينس تاو وفان إتش فو مصطلح التوافقية الجمعية في كتابهما الذي يحمل نفس الاسم عام 2006)، إلا أن مشكلة أقدم بكثير، وهي نظرية كوشي-دافنبورت ، تعد واحدة من أهم النتائج الأساسية في هذا المجال.

نظرية كوشي-دافنبورت

لنفترض أن A و B مجموعتان جزئيتان منتهيتان من المجموعة الدورية / p لعدد أولي p ، فإن المتباينة التالية صحيحة.

|أ+ب|مين(|أ|+|ب|-1،ص){\displaystyle |A+B|\geq \min(|A|+|B|-1,p)}

نظرية فوسبر

الآن وقد أصبح لدينا متباينة عدد عناصر مجموعة المجموع A + B ، فمن الطبيعي أن نطرح المسألة العكسية، أي ما هي الشروط التي تجعل المساواة صحيحة على A و B ؟ تجيب نظرية فوسبر على هذا السؤال. لنفترض أن | A | ، | B | 2 (أي باستثناء الحالات الشاذة) و

|أ+ب||أ|+|ب|-1ص-2،{\displaystyle |A+B|\leq |A|+|B|-1\leq p-2,}

إذن ، A و B متتابعتان حسابيتان لهما نفس الفرق. يوضح هذا البنى التي تُدرس عادةً في التوافقية الجمعية: البنية التوافقية لـ A + B مقارنةً بالبنية الجبرية للمتتابعات الحسابية.

متباينة بلونيك-روزا

تُعدّ متباينة بلونيك-روزا نظريةً مفيدةً في التوافقية الجمعية . تُعطي هذه النظرية حدًا أعلى لعدد عناصر المصفوفة | nA mA | بدلالة ثابت مضاعفة المصفوفة A. على سبيل المثال، باستخدام متباينة بلونيك-روزا، يُمكننا إثبات صيغةٍ من نظرية فريمان في الحقول المنتهية.

المفاهيم الأساسية

العمليات على المجموعات

لتكن A و B مجموعتين جزئيتين منتهيتين من زمرة أبيلية ؛ عندئذٍ تُعرَّف مجموعة المجموع على النحو التالي:

أ+ب={أ+ب:أأ،بب}.{\displaystyle A+B=\{a+b:a\in A,b\in B\}.}

على سبيل المثال، يمكننا كتابة {1,2,3,4} + {1,2,3} = {2,3,4,5,6,7} . وبالمثل، يمكننا تعريف مجموعة الفرق بين A و B على النحو التالي:

أ-ب={أ-ب:أأ،بب}.{\displaystyle AB=\{ab:a\in A,b\in B\}.}

يُرمز إلى المجموعة الكلية من الرتبة k للمجموعة A مع نفسها بالرمز التالي :

كأ=أ+أ++أك شروط ={أ1++أك:أ1أ،...،أكأ}،{\displaystyle kA=\underbrace {A+A+\cdots +A} _{k{\text{ terms }}}=\{a_{1}+\cdots +a_{k}:a_{1}\in A,\dots ,a_{k}\in A\},}

والتي يجب عدم الخلط بينها وبين

كأ={كأ:أأ}.{\displaystyle k\cdot A=\{ka:a\in A\}.}

ثابت التضاعف

ليكن A مجموعة جزئية من زمرة أبيلية. يقيس ثابت المضاعفة حجم مجموعة المجموع|أ+أ|{\displaystyle |A+A|}تتم مقارنتها بحجمها الأصلي | A | . نُعرّف ثابت مضاعفة A بأنه

ك=|أ+أ||أ|.{\displaystyle K={\dfrac {|A+A|}{|A|}}.}

مسافة روزا

ليكن A و B مجموعتين جزئيتين من زمرة أبيلية. نُعرّف مسافة روزا بين هاتين المجموعتين بأنها الكمية

د(أ،ب)=سجل|أ-ب||أ||ب|.{\displaystyle d(A,B)=\log {\dfrac {|AB|}{\sqrt {|A||B|}}}.}

تنص متباينة مثلث روزا على أن مسافة روزا تخضع لمتباينة المثلث:

د(ب،ج)د(أ،ب)+د(أ،ج).{\displaystyle d(B,C)\leq d(A,B)+d(A,C).}

ومع ذلك، بما أن d ( A , A ) لا يمكن أن تكون صفرًا، فإن مسافة روزا ليست في الواقع مقياسًا .

انظر أيضاً

مراجع

الاقتباسات

  • تاو، ت.، وفو، ف. (2006). التوافقية الجمعية . كامبريدج: مطبعة جامعة كامبريدج.
  • غرين، ب. (15 يناير 2009). مراجعة كتاب التوافقية الجمعية. تم الاسترجاع من https://www.ams.org/journals/bull/2009-46-03/S0273-0979-09-01231-2/S0273-0979-09-01231-2.pdf