سلسلة هان

في الرياضيات ، تُعدّ متسلسلات هان (المعروفة أحيانًا باسم متسلسلات هان-مالسيف-نيومان ) نوعًا من المتسلسلات اللانهائية الرسمية . وهي تعميم لمتسلسلات بويزو (التي تُعدّ بدورها تعميمًا لمتسلسلات القوى الرسمية )، وقد قدّمها هانز هان لأول مرة عام 1907 [ 1 ] (ثمّ عمّمها أناتولي مالسيف وبرنهارد نيومان لاحقًا لتشمل سياقًا غير تبادلي). تسمح هذه المتسلسلات بأي أسس للمتغير غير المحدد طالما أن المجموعة التي تدعمها تُشكّل مجموعة جزئية مرتبة جيدًا من زمرة القيم (عادةً ما تكونسؤال{\displaystyle \mathbb {Q} }أوR{\displaystyle \mathbb {R} }). تم تقديم متسلسلات هان لأول مرة، كمجموعات، في سياق إثبات نظرية تضمين هان، ثم قام بدراستها فيما يتعلق بمشكلة هيلبرت الثانية .

التركيبة

مجال سلسلة هانك[[تيΓ]]{\displaystyle K\left[\left[T^{\Gamma }\right]\right]}(في غير المحدد)تي{\displaystyle T}) على حقلك{\displaystyle K}ومع مجموعة القيمةΓ{\displaystyle \Gamma }(المجموعة المرتبة) هي مجموعة التعبيرات الرسمية من الشكل

و=هـΓجهـتيهـ{\displaystyle f=\sum _{e\in \Gamma }c_{e}T^{e}}

معجهـك{\displaystyle c_{e}\in K}بحيث يكون الدعممكمل غذائيو:={هـΓ:جهـ0}{\displaystyle \operatorname {supp} f:=\{e\in \Gamma :c_{e}\neq 0\}}دالة f مرتبة ترتيبًا جيدًا . مجموع وحاصل ضرب

و=هـΓجهـتيهـ{\displaystyle f=\sum _{e\in \Gamma }c_{e}T^{e}}وز=هـΓدهـتيهـ{\displaystyle g=\sum _{e\in \Gamma }d_{e}T^{e}}

يتم تقديمها بواسطة

و+ز=هـΓ(جهـ+دهـ)تيهـ{\displaystyle f+g=\sum _{e\in \Gamma }(c_{e}+d_{e})T^{e}}

و

وز=هـΓ(هـ+هـ"=هـجهـدهـ")تيهـ{\displaystyle fg=\sum _{e\in \Gamma }\left(\sum _{e'+e''=e}c_{e'}d_{e''}\right)T^{e}}

(في الحالة الأخيرة، المجموعهـ+هـ"=هـ{\displaystyle \sum _{e'+e''=e}}القيم الزائدة(هـ،هـ"){\displaystyle (e',e'')}بحيثجهـ0{\displaystyle c_{e'}\neq 0}،دهـ"0{\displaystyle d_{e''}\neq 0}وهـ+هـ"=هـ{\displaystyle e'+e''=e}[ 2 ] هي مجموعة محدودة لأن المجموعة المرتبة جيدًا لا يمكن أن تحتوي على متتالية متناقصة لانهائية.

على سبيل المثال،تي-1/ص+تي-1/ص2+تي-1/ص3+{\displaystyle T^{-1/p}+T^{-1/p^{2}}+T^{-1/p^{3}}+\cdots }هي متسلسلة هان (على أي حقل) لأن مجموعة الأعداد النسبية

{-1ص،-1ص2،-1ص3،...}{\displaystyle \left\{-{\frac {1}{p}},-{\frac {1}{p^{2}}},-{\frac {1}{p^{3}}},\ldots \right\}}

هي متسلسلة مرتبة ترتيبًا جيدًا؛ وليست متسلسلة بويزو لأن المقامات في الأسس غير محدودة. (وإذا كان للحقل الأساسي K خاصية p ، فإن متسلسلة هان هذه تحقق المعادلةXص-X=تي-1{\displaystyle X^{p}-X=T^{-1}}إذن فهي جبرية علىك(تي){\displaystyle K(T)}.)

ملكيات

خصائص الحقل ذي القيمة

التقييمv(و){\displaystyle v(f)}من سلسلة هان غير الصفرية

و=هـΓجهـتيهـ{\displaystyle f=\sum _{e\in \Gamma }c_{e}T^{e}}

يُعرَّف بأنه الأصغرهـΓ{\displaystyle e\in \Gamma }بحيثجهـ0{\displaystyle c_{e}\neq 0}(بمعنى آخر، أصغر عنصر من عناصر دعمو{\displaystyle f}): هذا يجعلك[[تيΓ]]{\displaystyle K[[T^{\Gamma }]]}إلى حقل قيم كروي كامل مع مجموعة قيمΓ{\displaystyle \Gamma }ومجال البقاياك{\displaystyle K}(تبرير المصطلحات لاحقاً ). في الواقع، إذاك{\displaystyle K}إذا كانت خاصية صفر، فإن(ك[[تيΓ]]،v){\displaystyle (K[[T^{\Gamma }]],v)}حتى التشاكل (غير الفريد) يكون الحقل الوحيد ذو القيم الكاملة كرويًا مع حقل البقاياك{\displaystyle K}ومجموعة القيمΓ{\displaystyle \Gamma }[ 3 ] التقييمv{\displaystyle v}يُعرّف بنية طوبولوجية علىك[[تيΓ]]{\displaystyle K\left[\left[T^{\Gamma }\right]\right]}. لوΓR{\displaystyle \Gamma \subseteq \mathbb {R} }، ثمv{\displaystyle v}يتوافق مع القيمة المطلقة فائقة القياس|و|=خبرة(-v(و)){\displaystyle |f|=\exp(-v(f))}، فيما يتعلق بذلكك[[تيΓ]]{\displaystyle K\left[\left[T^{\Gamma }\right]\right]}هو فضاء متري كامل . ومع ذلك، على عكس حالة متسلسلات لوران أو بويزو الرسمية، فإن المجاميع الرسمية المستخدمة في تعريف عناصر الحقل لا تتقارب: في حالةتي-1/ص+تي-1/ص2+تي-1/ص3+{\displaystyle T^{-1/p}+T^{-1/p^{2}}+T^{-1/p^{3}}+\cdots }على سبيل المثال، تميل القيم المطلقة للحدود إلى 1 (لأن تقييماتها تميل إلى 0)، لذلك فإن السلسلة ليست متقاربة (تعرف هذه السلاسل أحيانًا باسم "شبه متقاربة" [ 4 ] ).

الخصائص الجبرية

لوك{\displaystyle K}هي مجموعة مغلقة جبريًا (ولكن ليس بالضرورة أن تكون ذات خاصية صفرية) وΓ{\displaystyle \Gamma }إذا كان قابلاً للقسمة ، فإنك[[تيΓ]]{\displaystyle K\left[\left[T^{\Gamma }\right]\right]}هي مغلقة جبريًا. [ 5 ] وبالتالي، فإن الإغلاق الجبري لـك((تي)){\displaystyle K((T))}موجود فيك¯[[تيسؤال]]{\displaystyle {\overline {K}}[[T^{\mathbb {Q} }]]}، أينك¯{\displaystyle {\overline {K}}}هو الإغلاق الجبري لـك{\displaystyle K}(متىك{\displaystyle K}إذا كانت ذات خاصية صفرية، فهي بالضبط حقل متسلسلات بويزو : في الواقع، من الممكن تقديم وصف مشابه إلى حد ما للإغلاق الجبري لـك((تي)){\displaystyle K((T))}في الخاصية الإيجابية كمجموعة فرعية منك[[تيΓ]]{\displaystyle K\left[\left[T^{\Gamma }\right]\right]}[ 6 ]

لوك{\displaystyle K}إذا كان حقلاً مرتباًك[[تيΓ]]{\displaystyle K\left[\left[T^{\Gamma }\right]\right]}يتم ترتيبها بالكامل عن طريق جعلها غير محددةتي{\displaystyle T}متناهي الصغر (أكبر من 0 ولكن أصغر من أي عنصر موجب منك{\displaystyle K}أو، بشكل مكافئ، باستخدام الترتيب المعجمي لمعاملات السلسلة. إذاك{\displaystyle K}مغلق فعلياً وΓ{\displaystyle \Gamma }إذا كان قابلاً للقسمةك[[تيΓ]]{\displaystyle K\left[\left[T^{\Gamma }\right]\right]}[ 7 ] يمكن استخدام هذه الحقيقة لتحليل (أو حتى بناء) حقل الأعداد السريالية (وهو متماثل، كحقل مرتب، مع حقل متسلسلات هان ذات المعاملات الحقيقية ومجموعة القيم للأعداد السريالية نفسها [ 8 ] ) .

إذا كان κ عددًا أصليًا منتظمًا لانهائيًا ، فيمكن للمرء أن ينظر في المجموعة الجزئية منك[[تيΓ]]{\displaystyle K\left[\left[T^{\Gamma }\right]\right]}تتكون من سلاسل مجموعة الدعم الخاصة بها{هـΓ:جهـ0}{\displaystyle \{e\in \Gamma :c_{e}\neq 0\}}عدد عناصره (بشكل دقيق) أقل من κ : اتضح أن هذا حقل أيضًا، وله نفس خصائص الانغلاق الجبري تقريبًا مثل الحقل الكاملك[[تيΓ]]{\displaystyle K\left[\left[T^{\Gamma }\right]\right]}على سبيل المثال، تكون المجموعة مغلقة جبريًا أو مغلقة حقيقيًا عندماك{\displaystyle K}هذا صحيح وΓ{\displaystyle \Gamma }قابل للقسمة. [ 9 ]

العائلات القابلة للجمع

العائلات القابلة للجمع

يمكن تعريف مفهوم العائلات القابلة للجمع فيك[[تيΓ]]{\displaystyle K\left[\left[T^{\Gamma }\right]\right]}. لوأنا{\displaystyle I}هي مجموعة و(وأنا)أناأنا{\displaystyle (f_{i})_{i\in I}}هي عائلة من سلسلة هانوأناك[[تيΓ]]{\displaystyle f_{i}\in K\left[\left[T^{\Gamma }\right]\right]}ثم نقول ذلك(وأنا)أناأنا{\displaystyle (f_{i})_{i\in I}}تكون قابلة للجمع إذا كانت المجموعةأناأنامكمل غذائيوأناΓ{\displaystyle \bigcup \limits _{i\in I}\operatorname {supp} f_{i}\subset \Gamma }مرتبة بشكل جيد، وكل مجموعة{أناأنا|هـمكمل غذائيوأنا}{\displaystyle \{i\in I\mid e\in \operatorname {supp} f_{i}\}}لهـΓ{\displaystyle e\in \Gamma }محدود.

يمكننا بعد ذلك تعريف المجموعأناأناوأنا{\displaystyle \sum \limits _{i\in I}f_{i}}كما هو الحال في سلسلة هان

أناأناوأنا:=هـΓ(أناأناوأنا(هـ))تيهـ.{\displaystyle \sum _{i\in I}f_{i}:=\sum \limits _{e\in \Gamma }\left(\sum _{i\in I}f_{i}(e)\right)T^{e}.}

لو(وأنا)أناأنا،(زأنا)أناأنا{\displaystyle (f_{i})_{i\in I},(g_{i})_{i\in I}}إذا كانت قابلة للجمع، فإن العائلات كذلك(وأنا+زأنا)أناأنا،(وأنازج)(أنا،ج)أنا×أنا{\displaystyle (f_{i}+g_{i})_{i\in I},(f_{i}g_{j})_{(i,j)\in I\times I}}ولدينا [ 10 ]

أناأناوأنا+زأنا=أناأناوأنا+أناأنازأنا{\displaystyle \sum _{i\in I}f_{i}+g_{i}=\sum _{i\in I}f_{i}+\sum _{i\in I}g_{i}}

و

(أنا،ج)أنا×أناوأنازج=(أناأناوأنا)(أناأنازأنا).{\displaystyle \sum _{(i,j)\in I\times I}f_{i}g_{j}=\left(\sum _{i\in I}f_{i}\right)\left(\sum _{i\in I}g_{i}\right).}

لا يتوافق مفهوم العائلة القابلة للجمع مع مفهوم التقارب في طوبولوجيا التقييم علىك[[تيΓ]]{\displaystyle K\left[\left[T^{\Gamma }\right]\right]}على سبيل المثال، فيسؤال[[تيسؤال]]{\displaystyle \mathbb {Q} \left[\left[T^{\mathbb {Q} }\right]\right]}العائلة(تينن+1+تين+1)نشمال{\displaystyle (T^{\frac {n}{n+1}}+T^{n+1})_{n\in \mathbb {N} }}يمكن جمعها ولكن المتتالية(كنتيكك+1+تيك+1)نشمال{\displaystyle {\big (}\sum \limits _{k\leq n}T^{\frac {k}{k+1}}+T^{k+1}{\big )}_{n\in \mathbb {N} }}لا تتقارب.

تقييم الدوال التحليلية

يتركأR{\displaystyle a\in \mathbb {R} }ودعأأ{\displaystyle {\mathcal {A}}_{a}}يرمز إلى حلقة الدوال الحقيقية التي تكون تحليلية على جوارأ{\displaystyle a}.

لوك{\displaystyle K}يتضمنR{\displaystyle \mathbb {R} }ثم يمكننا تقييم كل عنصرو{\displaystyle f}لأأ{\displaystyle {\mathcal {A}}_{a}}في كل عنصر من عناصرك[[تيΓ]]{\displaystyle K\left[\left[T^{\Gamma }\right]\right]}من الشكلأ+ε{\displaystyle a+\varepsilon }، حيث يتم تقييمε{\displaystyle \varepsilon }إيجابي تمامًا. في الواقع، العائلة(و(ن)(أ)ن!εن)نشمال{\displaystyle {\bigg (}{\frac {f^{(n)}(a)}{n!}}\varepsilon ^{n}{\bigg )}_{\!n\in \mathbb {N} }}قابلة للجمع دائمًا، [ 11 ] لذلك يمكننا تعريفو(أ+ε):=نشمالو(ن)(أ)ن!εن{\displaystyle f(a+\varepsilon ):=\sum \limits _{n\in \mathbb {N} }{\frac {f^{(n)}(a)}{n!}}\varepsilon ^{n}}وهذا يُعرّف تشاكلًا حلقيًاأأك[[تيΓ]]{\displaystyle {\mathcal {A}}_{a}\longrightarrow K\left[\left[T^{\Gamma }\right]\right]}.

سلسلة هان-ويت

يمكن دمج بناء متسلسلات هان مع متجهات ويت (على الأقل على حقل كامل ) لتكوين متسلسلات هان الملتوية أو متسلسلات هان-ويت : [ 12 ] على سبيل المثال، على حقل منتهٍ K ذي خاصية p (أو إغلاقه الجبري)، فإن حقل متسلسلات هان-ويت ذي زمرة القيم Γ (التي تحتوي على الأعداد الصحيحة ) سيكون مجموعة المجاميع الشكليةهـΓجهـصهـ{\displaystyle \sum _{e\in \Gamma }c_{e}p^{e}}أين الآن؟جهـ{\displaystyle c_{e}}هي عناصر تايخمولر (لعناصر K ) التي تُضرب وتُجمع بنفس طريقة متجهات ويت العادية (التي تُحصل عليها عندما تكون Γ مجموعة الأعداد الصحيحة). عندما تكون Γ مجموعة الأعداد النسبية أو الحقيقية، و K هي الإغلاق الجبري للحقل المنتهي ذي p عنصر، فإن هذا البناء يُعطي حقلاً مغلقاً جبرياً كاملاً مترياً (أو فائقاً) يحتوي على الأعداد p -adics ، وبالتالي وصفاً واضحاً إلى حد ما للحقل.جص{\displaystyle \mathbb {C} _{p}}أو اكتمالها الكروي. [ 13 ]

أمثلة

  • المجالك((تي)){\displaystyle K((T))}سلسلة لوران الرسميةك{\displaystyle K}يمكن وصفها بأنهاك[[تيZ]]{\displaystyle K[[T^{\mathbb {Z} }]]}.
  • يمكن اعتبار حقل الأعداد السريالية حقلاً من متسلسلات هان ذات معاملات حقيقية ومجموعة قيم الأعداد السريالية نفسها. [ 14 ]
  • يمكن اعتبار حقل ليفي -تشيفيتا حقلاً فرعياً منR[[تيسؤال]]{\displaystyle \mathbb {R} [[T^{\mathbb {Q} }]]}مع فرض شرط إضافي يتمثل في أن تكون المعاملات مجموعة منتهية من اليسار : مجموعة المعاملات الأقل من معامل معينجq{\displaystyle c_{q}}محدود.
  • مجال المتسلسلات الانتقاليةتي{\displaystyle \mathbb {T} }هو اتحاد موجه لحقول هان (وهو امتداد لحقل ليفي-تشيفيتا). بناءتي{\displaystyle \mathbb {T} }يشبه (ولكن ليس حرفياً)تي0=R{\displaystyle T_{0}=\mathbb {R} }،تين+1=R[[εتين]]{\displaystyle T_{n+1}=\mathbb {R} \left[\left[\varepsilon ^{T_{n}}\right]\right]}.

انظر أيضاً

ملحوظات

  1. هان (1907)
  2. نيومان (1949)، اللمات (3.2) و(3.3)
  3. كابلانسكي، إيرفينغ، الحقول القصوى مع التقييم ، مجلة ديوك الرياضية، المجلد 1، العدد 2، 1942.
  4. كابلانسكي (1942، مجلة ديوك للرياضيات ، التعريف في الصفحة 303)
  5. ماكلين (1939، نشرة الجمعية الأمريكية للرياضيات ، النظرية 1 (ص 889))
  6. كيدلايا (2001، وقائع الجمعية الأمريكية للرياضيات )
  7. ^ ألينج (1987، §6.23، (2) (ص. 218))
  8. ألينغ (1987، نظرية §6.55 (ص 246))
  9. Alling (1987، §6.23، (3) و(4) (ص. 218–219))
  10. جوريس فان دير هوفن
  11. نيومان
  12. كيدلايا (2001، مجلة نظرية الأعداد )
  13. بونين (1993)
  14. ألينغ (1987)

مراجع