متجه ويت

في الرياضيات ، متجه ويت هو سلسلة لانهائية من عناصر حلقة تبديلية . وقد بيّن إرنست ويت كيفية وضع بنية حلقية على مجموعة متجهات ويت، بحيث تكون حلقة متجهات ويتدبليو(Fص){\displaystyle W(\mathbb {F} _{p})}يكون الحقل المنتهي ذو الرتبة الأولية p متماثلاً معZص{\displaystyle \mathbb {Z} _{p}}، حلقة الأعداد الصحيحة p -adic . لها بنية غير بديهية للغاية [ 1 ] للوهلة الأولى لأن بنيتها الجمعية والضربية تعتمد على مجموعة لانهائية من الصيغ التكرارية التي لا تتصرف مثل صيغ الجمع والضرب للأعداد الصحيحة p -adic القياسية.

الفكرة الرئيسية [ 1 ] وراء متجهات ويت هي أنه بدلاً من استخدام التوسع القياسي p -adic

أ=أ0+أ1ص+أ2ص2+{\displaystyle a=a_{0}+a_{1}p+a_{2}p^{2}+\cdots }

لتمثيل عنصر فيZص{\displaystyle \mathbb {Z} _{p}}، ويمكن النظر في التوسع باستخدام حرف Teichmüller بدلاً من ذلك؛

ω:Fص*Zص*{\displaystyle \omega :\mathbb {F} _{p}^{*}\to \mathbb {Z} _{p}^{*}} ,

وهو تشاكل جماعي يرسل كل عنصر في مجموعة الحلول لـxص-1-1{\displaystyle x^{p-1}-1}فيFص{\displaystyle \mathbb {F} _{p}}إلى عنصر في مجموعة حلولxص-1-1{\displaystyle x^{p-1}-1}فيZص{\displaystyle \mathbb {Z} _{p}}أي العناصر الموجودةZص{\displaystyle \mathbb {Z} _{p}}يمكن توسيعها من حيث جذور الوحدة بدلاً من العناصر المحدودة فيFص{\displaystyle \prod \mathbb {F} _{p}}لقد حددنا أيضًاω(0)=0{\displaystyle \omega (0)=0}، الذي يُعرّف خريطة ضربية أحاديةω:FصZص{\displaystyle \omega :\mathbb {F} _{p}\to \mathbb {Z} _{p}} إرسال عناصر منFص{\displaystyle \mathbb {F} _{p}}إلى جذورxص-x{\displaystyle x^{p}-x}فيZص{\displaystyle \mathbb {Z} _{p}}يمكن التعبير عن عدد صحيح p-adic كمجموع لانهائي

أ=ω(أ0)+ω(أ1)ص+ω(أ2)ص2+{\displaystyle a=\omega (a_{0})+\omega (a_{1})p+\omega (a_{2})p^{2}+\cdots }،

مما يعطي متجه ويت

(أ0،أ1،أ2،...)دبليو(Fص)=(Fص)شمال{\displaystyle (a_{0},a_{1},a_{2},\ldots )\in W(\mathbb {F} _{p})=(\mathbb {F} _{p})^{\mathbb {N} }}.

ثم، تأتي البنية الجمعية والضربية غير التافهة في متجهات ويت من استخدام هذه الخريطة لإعطاءدبليو(Fص){\displaystyle W(\mathbb {F} _{p})}بنية جمعية وضربية بحيثω{\displaystyle \omega }يُحفز تماثلًا حلقيًا تبادليًا .

تاريخ

في القرن التاسع عشر، درس إرنست إدوارد كومر الامتدادات الدورية للحقول كجزء من عمله على نظرية فيرما الأخيرة . وقد أدى ذلك إلى ظهور ما يُعرف بنظرية كومر .ك{\displaystyle k}ليكن حقلاً يحتوي على عنصر أولين{\displaystyle n}الجذر النوني للوحدة. تصنف نظرية كومر الدرجات.ن{\displaystyle n}امتدادات المجال الدوريك{\displaystyle K}لك{\displaystyle k}تكون هذه الحقول في تقابل مع الرتبةن{\displaystyle n}المجموعات الحلقيةΔك×/(ك×)ن{\displaystyle \Delta \subseteq k^{\times }/(k^{\times })^{n}}، أينΔ{\displaystyle \Delta }يتوافق معك=ك(Δن){\displaystyle K=k({\sqrt[{n}]{\Delta }}\,)}.

لكن لنفترض أنك{\displaystyle k}له خصائصص{\displaystyle p}مشكلة دراسة الشهادةص{\displaystyle p}امتداداتك{\displaystyle k}أو بشكل أعم درجةصن{\displaystyle p^{n}}قد تبدو التوسعات مشابهة ظاهريًا لنظرية كومر. ومع ذلك، في هذه الحالة،ك{\displaystyle k}لا يمكن أن يحتوي على عنصر بدائيص{\displaystyle p}الجذر النوني للوحدة. إذاx{\displaystyle x}هوص{\displaystyle p}الجذر النوني للوحدة فيك{\displaystyle k}ثم يُرضيxص=1{\displaystyle x^{p}=1}لكن انظر إلى التعبير(x-1)ص=0{\displaystyle (x-1)^{p}=0}باستخدام معاملات ذات الحدين ، فإن عملية رفع العدد إلى رتبة 10 تُصبح عمليةً بسيطةً للغاية .ص{\displaystyle p}القوة -th، والمعروفة هنا باسم تشاكل فروبينيوس ، تُدخل العاملص{\displaystyle p}لكل معامل باستثناء الأول والأخير، وبالتالي باقي القسمةص{\displaystyle p}هذه المعادلات متطابقة. لذلكx=1{\displaystyle x=1}وبالتالي، فإن نظرية كومر لا تنطبق أبدًا على الامتدادات التي تكون درجتها قابلة للقسمة على الخاصية.

تُعرف الحالة التي يقسم فيها الخاصية الدرجة اليوم بنظرية آرتين-شراير، نسبةً إلى آرتين وشراير اللذين حققا أول تقدم في هذا المجال. كان دافعهما الأساسي هو نظرية آرتين-شراير ، التي تُعرّف الحقول المغلقة الحقيقية بأنها تلك التي يكون رتبة زمرة غالوا المطلقة فيها اثنين. [ 2 ] وقد ألهمهما ذلك للتساؤل عن الحقول الأخرى التي تمتلك زمر غالوا مطلقة منتهية . وفي خضم إثبات عدم وجود حقول أخرى من هذا القبيل، أثبتا أن الدرجةص{\displaystyle p}امتدادات مجالك{\displaystyle k}ذات خصائص مميزةص{\displaystyle p}كانت هذه الحقول مماثلة لحقول تجزئة كثيرات حدود آرتين-شراير . وهي، بحكم تعريفها، من الشكل التالي:xص-x-أ.{\displaystyle x^{p}-x-a.}من خلال تكرار بنائها، وصفوا الدرجةص2{\displaystyle p^{2}}الامتدادات. استخدم أبراهام أدريان ألبرت هذه الفكرة لوصف الدرجةصن{\displaystyle p^{n}}الامتدادات. كل تكرار استلزم شروطًا جبرية معقدة لضمان أن يكون امتداد الحقل طبيعيًا . [ 3 ]

قام شميد [ 4 ] بتعميم ذلك بشكل أكبر ليشمل الجبر الدوري غير التبادلي من الدرجةصن{\displaystyle p^{n}}وفي سياق القيام بذلك، يتم استخدام بعض كثيرات الحدود المتعلقة بجمعص{\displaystyle p}ظهرت الأعداد الصحيحة -adic. استغل ويت هذه كثيرات الحدود. وباستخدامها بشكل منهجي، تمكن من تقديم تركيبات بسيطة وموحدة من الدرجةصن{\displaystyle p^{n}}امتدادات الحقول والجبر الدوري. وعلى وجه التحديد، قدم حلقة تسمى الآندبليون(ك){\displaystyle W_{n}(k)}خاتمن{\displaystyle n}-مختصرص{\displaystyle p}-متجهات ويت النموذجية . هذه الحلقة تحتوي علىك{\displaystyle k}كحاصل قسمة ، ويأتي مع عامل تشغيلF{\displaystyle F}والذي يُطلق عليه اسم عامل فروبينيوس لأنه يختزل إلى عامل فروبينيوس علىك{\displaystyle k}لاحظ ويت أن الدرجةصن{\displaystyle p^{n}}التناظرية من كثيرات الحدود Artin-Schreier هي

F(x)-x-أ{\displaystyle F(x)-x-a}،

أينأدبليون(ك){\displaystyle a\in W_{n}(k)}لإكمال التشبيه بنظرية كومر، عرّف{\displaystyle \wp }أن يكون المشغلxF(x)-x.{\displaystyle x\mapsto F(x)-x.}ثم الدرجةصن{\displaystyle p^{n}}امتداداتك{\displaystyle k}وهي في تناظر تقابلي مع المجموعات الفرعية الدوريةΔدبليون(ك)/(دبليون(ك)){\displaystyle \Delta \subseteq W_{n}(k)/\wp (W_{n}(k))}من النظامصن{\displaystyle p^{n}}، أينΔ{\displaystyle \Delta }يتوافق مع الحقلك(-1(Δ)){\displaystyle k(\wp ^{-1}(\Delta ))}.

تحفيز

أيص{\displaystyle p}عدد صحيح -adic (عنصر منZص{\displaystyle \mathbb {Z} _{p}}، لا ينبغي الخلط بينه وبينZ/صZ=Fص{\displaystyle \mathbb {Z} /p\mathbb {Z} =\mathbb {F} _{p}}يمكن كتابة ) على شكل متسلسلة قوىأ0+أ1ص1+أ2ص2+{\displaystyle a_{0}+a_{1}p^{1}+a_{2}p^{2}+\cdots }، حيثأأنا{\displaystyle a_{i}}عادة ما يتم أخذها من الفترة الصحيحة[0،ص-1]={0،1،2،...،ص-1}{\displaystyle [0,p-1]=\{0,1,2,\ldots ,p-1\}}قد يكون من الصعب تقديم تعبير جبري للجمع والضرب باستخدام هذا التمثيل، حيث يواجه المرء مشكلة الترحيل بين الأرقام. ومع ذلك، بأخذ معاملات تمثيليةأأنا[0،ص-1]{\displaystyle a_{i}\in [0,p-1]}ليس هذا سوى خيار واحد من بين العديد من الخيارات، وهينسل نفسه (مبتكرص{\displaystyle p}تشير الأعداد (-adic) إلى جذور الوحدة في المجال كممثلين . وبالتالي، فإن هؤلاء الممثلين هم العدد0{\displaystyle 0}بالإضافة إلى(ص-1)شارع{\displaystyle (p-1)^{\text{st}}}جذور الوحدة؛ أي حلولxص-x=0{\displaystyle x^{p}-x=0}فيZص{\displaystyle \mathbb {Z} _{p}}، لهذا السببأأنا=أأناص{\displaystyle a_{i}=a_{i}^{p}}يمتد هذا الخيار بشكل طبيعي إلى امتدادات الحلقات لـZص{\displaystyle \mathbb {Z} _{p}}حيث يتم توسيع مجال البقايا إلىFq{\displaystyle \mathbb {F} _{q}}معq=صو{\displaystyle q=p^{f}}بعض قوةص{\displaystyle p}في الواقع، هذه الحقول ( حقول كسور الحلقات) هي التي دفعت هينسل إلى الاختيار. أما الآن، فالممثلون همq{\displaystyle q}حلول في هذا المجال لـxq-x=0{\displaystyle x^{q}-x=0}اتصل بالمجالZص(η){\displaystyle \mathbb {Z} _{p}(\eta )}، معη{\displaystyle \eta }عنصر بدائي مناسب(q-1)ذ{\displaystyle (q-1)^{\text{th}}}جذر الوحدة (فوقZص{\displaystyle \mathbb {Z} _{p}}ثم يصبح الممثلون0{\displaystyle 0}وηأنا{\displaystyle \eta ^{i}}ل0أناq-2{\displaystyle 0\leq i\leq q-2}بما أن هذه العناصر التمثيلية تُشكّل مجموعة ضربية، فيمكن اعتبارها رموزًا. بعد نحو ثلاثين عامًا من أعمال هينسل، درس تايخمولر هذه الرموز، التي تحمل اسمه الآن، مما قاده إلى توصيف بنية الحقل بأكمله بدلالة حقل البقايا. ويمكن تحديد هذه العناصر التمثيلية لتايخمولر بعناصر الحقل المنتهي.Fq{\displaystyle \mathbb {F} _{q}}من النظامq{\displaystyle q}بأخذ البواقي moduloص{\displaystyle p}فيZص(η){\displaystyle \mathbb {Z} _{p}(\eta )}وعناصر منFq×{\displaystyle \mathbb {F} _{q}^{\times }}يتم اصطحابهم إلى ممثليهم بواسطة شخصية تايخمولرω:Fq×Zص(η)×{\displaystyle \omega :\mathbb {F} _{q}^{\times }\to \mathbb {Z} _{p}(\eta )^{\times }} . تحدد هذه العملية مجموعة الأعداد الصحيحة فيZص(η){\displaystyle \mathbb {Z} _{p}(\eta )}مع تسلسلات لا نهائية من عناصرω(Fq×){0}{\displaystyle \omega (\mathbb {F} _{q}^{\times })\cup \{0\}}.

باستخدام هذه التمثيلات، يمكن كتابة تعبيرات الجمع والضرب بصيغة مغلقة. المسألة التالية (مُصاغة لأبسط حالة):q=ص{\displaystyle q=p}): معطى سلسلتان لانهائيتان من عناصرω(Fص×){0}{\displaystyle \omega (\mathbb {F} _{p}^{\times })\cup \{0\}}صف مجموعها وحاصل ضربها كأعداد صحيحة p -adic بشكل صريح. وقد حلّ ويت هذه المسألة باستخدام متجهات ويت.

رسم تخطيطي تحفيزي مفصل

خاتمص{\displaystyle p}الأعداد الصحيحة -adicZص{\displaystyle \mathbb {Z} _{p}}مشتق من الحقل المنتهيFص=Z/صZ{\displaystyle \mathbb {F} _{p}=\mathbb {Z} /p\mathbb {Z} }باستخدام بنية يمكن تعميمها بشكل طبيعي إلى بنية متجه ويت.

الخاتمZص{\displaystyle \mathbb {Z} _{p}}يمكن فهم مجموعة الأعداد الصحيحة p -adic على أنها النهاية العكسية للحلقاتZ/صأناZ{\displaystyle \mathbb {Z} /p^{i}\mathbb {Z} }مأخوذة على طول الإسقاطات. على وجه التحديد، تتكون من التسلسلات(ن0،ن1،...){\displaystyle (n_{0},n_{1},\ldots )}معنأناZ/صأنا+1Z{\displaystyle n_{i}\in \mathbb {Z} /p^{i+1}\mathbb {Z} }بحيثنجنأناتعديلصأنا+1{\displaystyle n_{j}\equiv n_{i}{\bmod {p}}^{i+1}}لجأنا{\displaystyle j\geq i}أي أن كل عنصر متتالٍ في المتتالية يساوي العناصر السابقة بتردد أقل من قوة p ؛ وهذا هو الحد العكسي للإسقاطاتZ/صأنا+1ZZ/صأناZ{\displaystyle \mathbb {Z} /p^{i+1}\mathbb {Z} \to \mathbb {Z} /p^{i}\mathbb {Z} }.

عناصرZص{\displaystyle \mathbb {Z} _{p}}يمكن توسيعها كمتسلسلة قوى (رسمية) فيص{\displaystyle p}

أ0+أ1ص1+أ2ص2+{\displaystyle a_{0}+a_{1}p^{1}+a_{2}p^{2}+\cdots }،

حيث المعاملاتأأنا{\displaystyle a_{i}}يتم أخذها من الفترة الصحيحة[0،ص-1]={0،1،...،ص-1}{\displaystyle [0,p-1]=\{0,1,\ldots ,p-1\}}لا تتقارب متسلسلة القوى هذه عادةً فيR{\displaystyle \mathbb {R} }باستخدام المقياس القياسي على الأعداد الحقيقية ، ولكنه سيتقارب فيZص{\displaystyle \mathbb {Z} _{p}}باستخدام المقياس p -adic .

تأجيرأ+ب{\displaystyle a+b}يُشار إليه بـج{\displaystyle c}ويمكن إضافة التعريف التالي:

ج0أ0+ب0تعديلصج0+ج1ص(أ0+ب0)+(أ1+ب1)صتعديلص2ج0+ج1ص+ج2ص2(أ0+ب0)+(أ1+ب1)ص+(أ2+ب2)ص2تعديلص3{\displaystyle {\begin{aligned}c_{0}&\equiv a_{0}+b_{0}&&{\bmod {p}}\\c_{0}+c_{1}p&\equiv (a_{0}+b_{0})+(a_{1}+b_{1})p&&{\bmod {p}}^{2}\\c_{0}+c_{1}p+c_{2}p^{2}&\equiv (a_{0}+b_{0})+(a_{1}+b_{1})p+(a_{2}+b_{2})p^{2}&&{\bmod {p}}^{3}\end{aligned}}}

ويمكن وضع تعريف مماثل للضرب. مع ذلك، هذه ليست صيغة مغلقة، إذ لا يشترط أن تكون المعاملات الجديدة ضمن المجموعة المسموح بها.[0،ص-1]{\displaystyle [0,p-1]}على سبيل المثال عندماأ0،ب0>ص/2{\displaystyle a_{0},b_{0}>p/2}بشكل عام، يجب على المرء أن يحمل صلاحياتص{\displaystyle p}لتبسيط المجموع المعطى إلى شكل ذي معاملات في المجموعة المسموح بها.

تمثيل العناصر في F p كعناصر في حلقة متجهات ويت W(F p )

توجد مجموعة فرعية من المعاملات منZص{\displaystyle \mathbb {Z} _{p}}وهذا ما ينتج عنه صيغ مغلقة، ممثلو تايخمولر : صفر بالإضافة إلى(ص-1)ذ{\displaystyle (p-1)^{\text{th}}}جذور الوحدة. يمكن حسابها بشكل صريح (بدلالة معاملات التمثيل الأصلية)[0،ص-1]{\displaystyle [0,p-1]}) كجذور لـxص-1-1=0{\displaystyle x^{p-1}-1=0}من خلال رفع هينسل ، وهو النسخة p -adic من طريقة نيوتن . على سبيل المثال، فيZ5{\displaystyle \mathbb {Z} _{5}}لحساب القيمة التمثيلية للعدد 2، يبدأ المرء بإيجاد الحل الوحيد للمعادلة التفاضلية.x4-1=0{\displaystyle x^{4}-1=0}فيZ/25Z{\displaystyle \mathbb {Z} /25\mathbb {Z} }معx2تعديل5{\displaystyle x\equiv 2{\bmod {5}}}يحصل المرء على 7. بتكرار هذا فيZ/125Z{\displaystyle \mathbb {Z} /125\mathbb {Z} }، مع مراعاة الشروطx4-1=0{\displaystyle x^{4}-1=0}وx7تعديل25{\displaystyle x\equiv 7{\bmod {2}}5}، مما يعطي 57، وهكذا؛ ممثل تايخمولر الناتج للعدد 2، ويرمز له بـω(2){\displaystyle \omega (2)}، هو التسلسل

ω(2)=(2،7،57،...)دبليو(F5){\displaystyle \omega (2)=(2,7,57,\ldots )\in W(\mathbb {F} _{5})}.

يضمن القاسم المشترك الأكبر وجود مصعد في كل درجة(xص-1-1،(ص-1)xص-2)=1{\displaystyle (x^{p-1}-1,(p-1)x^{p-2})=1}في كلZ/صنZ{\displaystyle \mathbb {Z} /p^{n}\mathbb {Z} }.

تُظهر هذه الخوارزمية أنه لكلج[0،ص-1]{\displaystyle j\in [0,p-1]}يوجد ممثل واحد لشركة تايخمولرأ0=ج{\displaystyle a_{0}=j}، والذي يُشار إليه بـω(ج){\displaystyle \omega (j)}وهذا يُحدد سمة تايخمولرω:Fص*Zص*{\displaystyle \omega :\mathbb {F} _{p}^{*}\to \mathbb {Z} _{p}^{*}} كتشاكل زمر (ضربي)، والذي يحقق أيضًامω=أنادFص{\displaystyle m\circ \omega =\mathrm {id} _{\mathbb {F} _{p}}}إذا سمح المرءم:ZصZص/صZصFص{\displaystyle m:\mathbb {Z} _{p}\to \mathbb {Z} _{p}/p\mathbb {Z} _{p}\cong \mathbb {F} _{p}}تشير إلى الإسقاط المتعارف عليه. لاحظ مع ذلك أنω{\displaystyle \omega }ليست عملية جمع، لأن المجموع ليس بالضرورة أن يكون تمثيليًا. على الرغم من ذلك، إذاω(ك)ω(أنا)+ω(ج)تعديلص{\displaystyle \omega (k)\equiv \omega (i)+\omega (j){\bmod {p}}}فيZص،{\displaystyle \mathbb {Z} _{p},}ثمأنا+ج=ك{\displaystyle i+j=k}فيFص.{\displaystyle \mathbb {F} _{p}.}

تمثيل العناصر في Z p كعناصر في حلقة متجهات ويت W(F p )

بسبب هذه المراسلات الفردية التي يوفرهاω{\displaystyle \omega }يمكن توسيع كل عدد صحيح p -adic كمتسلسلة قوى في p بمعاملات مأخوذة من ممثلي تايخمولر. يمكن تقديم خوارزمية صريحة كما يلي. اكتب ممثل تايخمولر على النحو التالي:ω(ت0)=ت0+ت1ص1+ت2ص2+{\displaystyle \omega (t_{0})=t_{0}+t_{1}p^{1}+t_{2}p^{2}+\cdots }ثم، إذا كان لدينا عدد صحيح p -adic عشوائي من الشكلx=x0+x1ص1+x2ص2+{\displaystyle x=x_{0}+x_{1}p^{1}+x_{2}p^{2}+\cdots }، يأخذ المرء الفرقx-ω(x0)=x1ص1+x2ص2+{\displaystyle x-\omega (x_{0})=x'_{1}p^{1}+x'_{2}p^{2}+\cdots }، تاركاً قيمة قابلة للقسمة علىص{\displaystyle p}. لذلك،x-ω(x0)=0تعديلص{\displaystyle x-\omega (x_{0})=0{\bmod {p}}}ثم تُكرر العملية، مع طرحω(x1)ص{\displaystyle \omega (x'_{1})p}ويستمر الأمر على هذا المنوال. وهذا ينتج عنه سلسلة من التطابقات.

xω(x0)تعديلصxω(x0)+ω(x1)صتعديلص2{\displaystyle {\begin{aligned}x&\equiv \omega (x_{0})&&{\bmod {p}}\\x&\equiv \omega (x_{0})+\omega (x'_{1})p&&{\bmod {p}}^{2}\\&\cdots \end{aligned}}}

لهذا السبب.

xج=0أناω(x¯ج)صجتعديلصأنا+1{\displaystyle x\equiv \sum _{j=0}^{i}\omega ({\bar {x}}_{j})p^{j}{\bmod {p}}^{i+1}}

وأنا>أنا{\displaystyle i'>i}يشير إلى

ج=0أناω(x¯ج)صجج=0أناω(x¯ج)صجتعديلصأنا+1{\displaystyle \sum _{j=0}^{i'}\omega ({\bar {x}}_{j})p^{j}\equiv \sum _{j=0}^{i}\omega ({\bar {x}}_{j})p^{j}{\bmod {p}}^{i+1}}

ل

x¯أنا:=م(x-ج=0أنا-1ω(x¯ج)صجصأنا){\displaystyle {\bar {x}}_{i}:=m\left({\frac {x-\sum _{j=0}^{i-1}\omega ({\bar {x}}_{j})p^{j}}{p^{i}}}\right)}.

وهذا يُنتج متسلسلة قوى لكل باقٍ منx{\displaystyle x}modulo قوى منص{\displaystyle p}ولكن بمعاملات في ممثلي تايخمولر بدلاً من{0،...،ص-1}{\displaystyle \{0,\ldots ,p-1\}}.

ج=0ω(x¯ج)صج=x{\displaystyle \sum _{j=0}^{\infty }\omega ({\bar {x}}_{j})p^{j}=x}،

منذ

صأنا+1|x-ج=0أناω(x¯ج)صج{\displaystyle p^{i+1}\mid x-\sum _{j=0}^{i}\omega ({\bar {x}}_{j})p^{j}}

للجميعأنا{\displaystyle i}مثلأنا{\displaystyle i\to \infty }لذا، يميل الفرق إلى الصفر بالنسبة للمقياس p -adic. وعادةً ما تختلف المعاملات الناتجة عنأأنا{\displaystyle a_{i}}moduloصأنا{\displaystyle p^{i}}باستثناء الأول.

خصائص إضافية للعناصر في حلقة متجهات ويت تحفز التعريف العام

تتمتع معاملات تايخمولر بالخاصية الإضافية الرئيسية التالية:ω(x¯أنا)ص=ω(x¯أنا)،{\displaystyle \omega ({\bar {x}}_{i})^{p}=\omega ({\bar {x}}_{i}),}وهو مفقود بالنسبة للأرقام في[0،ص-1]{\displaystyle [0,p-1]}يمكن استخدام هذا لوصف عملية الجمع، كما يلي. لننظر إلى المعادلةج=أ+ب{\textstyle c=a+b}فيZص{\textstyle \mathbb {Z} _{p}}ولنفترض أن المعاملاتأأنا،بأنا،جأناZص{\textstyle a_{i},b_{i},c_{i}\in \mathbb {Z} _{p}}الآن، كما هو الحال في توسعة تايخمولر. بما أن شخصية تايخمولر ليست إضافة،ج0=أ0+ب0{\displaystyle c_{0}=a_{0}+b_{0}}هذا غير صحيح فيZص{\displaystyle \mathbb {Z} _{p}}لكنها تبقىFص{\displaystyle \mathbb {F} _{p}}كما يقتضي التطابق الأول. على وجه الخصوص،

ج0ص(أ0+ب0)صتعديلص2{\displaystyle c_{0}^{p}\equiv (a_{0}+b_{0})^{p}{\bmod {p}}^{2}}

وبالتالي

ج0-أ0-ب0(أ0+ب0)ص-أ0-ب0(ص1)أ0ص-1ب0++(صص-1)أ0ب0ص-1تعديلص2{\displaystyle c_{0}-a_{0}-b_{0}\equiv (a_{0}+b_{0})^{p}-a_{0}-b_{0}\equiv {\binom {p}{1}}a_{0}^{p-1}b_{0}+\cdots +{\binom {p}{p-1}}a_{0}b_{0}^{p-1}{\bmod {p}}^{2}}.

بما أن معامل ذي الحدين(صأنا){\displaystyle {\binom {p}{i}}}يقبل القسمة علىص{\displaystyle p}وهذا يعطي

ج1أ1+ب1-أ0ص-1ب0-ص-12أ0ص-2ب02--أ0ب0ص-1تعديلص{\displaystyle c_{1}\equiv a_{1}+b_{1}-a_{0}^{p-1}b_{0}-{\frac {p-1}{2}}a_{0}^{p-2}b_{0}^{2}-\cdots -a_{0}b_{0}^{p-1}{\bmod {p}}}.

هذا يحدد بشكل كاملج1{\displaystyle c_{1}}بواسطة المصعد. علاوة على ذلك، فإن معامل التطابقص{\displaystyle p}يشير ذلك إلى أنه يمكن إجراء الحساب بالفعل فيFص،{\displaystyle \mathbb {F} _{p},}تحقيق الهدف الأساسي المتمثل في تحديد بنية إضافية بسيطة.

لج2{\displaystyle c_{2}}قد تكون هذه الخطوة شاقة. اكتب

ج1=ج1ص(أ1+ب1-أ0ص-1ب0-ص-12أ0ص-2ب02--أ0ب0ص-1)صتعديلص2{\displaystyle c_{1}=c_{1}^{p}\equiv \left(a_{1}+b_{1}-a_{0}^{p-1}b_{0}-{\frac {p-1}{2}}a_{0}^{p-2}b_{0}^{2}-\cdots -a_{0}b_{0}^{p-1}\right)^{p}{\bmod {p}}^{2}}.

أما بالنسبة لـج0{\displaystyle c_{0}}، واحدص{\displaystyle p}القوة وحدها لا تكفي: يجب على المرء أن يأخذ

ج0=ج0ص2(أ0+ب0)ص2تعديلص3.{\displaystyle c_{0}=c_{0}^{p^{2}}\equiv (a_{0}+b_{0})^{p^{2}}{\bmod {p}}^{3}.}

لكن،(ص2أنا){\displaystyle {\binom {p^{2}}{i}}}لا يقبل القسمة بشكل عام علىص2{\displaystyle p^{2}}لكنها قابلة للقسمة عندماأنا=صد{\displaystyle i=pd}وفي هذه الحالةأأنابص2-أنا=أدبص-د{\displaystyle a^{i}b^{p^{2}-i}=a^{d}b^{p-d}}بالإضافة إلى أحاديات مماثلة فيج1ص{\displaystyle c_{1}^{p}}سيُشكّل ذلك مضاعفًا لـص2{\displaystyle p^{2}}.

في هذه الخطوة، يتم العمل بإضافة الشكل

ج0أ0+ب0تعديلصج0ص+ج1صأ0ص+أ1ص+ب0ص+ب1صتعديلص2ج0ص2+ج1صص+ج2ص2أ0ص2+أ1صص+أ2ص2+ب0ص2+ب1صص+ب2ص2تعديلص3{\displaystyle {\begin{aligned}c_{0}&\equiv a_{0}+b_{0}&&{\bmod {p}}\\c_{0}^{p}+c_{1}p&\equiv a_{0}^{p}+a_{1}p+b_{0}^{p}+b_{1}p&&{\bmod {p}}^{2}\\c_{0}^{p^{2}}+c_{1}^{p}p+c_{2}p^{2}&\equiv a_{0}^{p^{2}}+a_{1}^{p}p+a_{2}p^{2}+b_{0}^{p^{2}}+b_{1}^{p}p+b_{2}p^{2}&&{\bmod {p}}^{3}\end{aligned}}}

وهذا ما يحفز تعريف متجهات ويت.

بناء حلقات ويت

لنفترض عددًا أوليًا p . متجه ويت [ 5 ] على حلقة تبديليةR{\displaystyle R}(بالنسبة للعدد الأولي)ص{\displaystyle p}) هو تسلسل(X0،X1،X2،...){\displaystyle (X_{0},X_{1},X_{2},\ldots )}من عناصرR{\displaystyle R}كثيرات حدود ويتدبليوأنا{\displaystyle W_{i}}يمكن تعريفها بواسطة

  1. دبليو0=X0{\displaystyle W_{0}=X_{0}}
  2. دبليو1=X0ص+صX1{\displaystyle W_{1}=X_{0}^{p}+pX_{1}}
  3. دبليو2=X0ص2+صX1ص+ص2X2{\displaystyle W_{2}=X_{0}^{p^{2}}+pX_{1}^{p}+p^{2}X_{2}}

وبشكل عام

دبليون=أنا=0نصأناXأناصن-أنا{\displaystyle W_{n}=\sum _{i=0}^{n}p^{i}X_{i}^{p^{n-i}}}.

الدبليون{\displaystyle W_{n}}تُسمى هذه المكونات بالمكونات الوهمية لمتجه ويت(X0،X1،X2،...){\displaystyle (X_{0},X_{1},X_{2},\ldots )}ويُشار إليها عادةً بـX(ن){\displaystyle X^{(n)}}; مجتمعة،دبليون{\displaystyle W_{n}}حدد خريطة الأشباح لـأنا=0R{\textstyle \prod _{i=0}^{\infty }R}. لوR{\textstyle R}إذا كانت الدالة خالية من الالتواء من الرتبة p ، فإن خريطة الأشباح تكون حقنية ، ويمكن اعتبار مكونات الأشباح نظام إحداثيات بديلًا لـR{\displaystyle R}- وحدة التسلسلات (مع ملاحظة أن الخريطة الوهمية ليست شاملة إلا إذاR{\textstyle R}(قابل للقسمة على p ).

حلقة متجهات ويت ( النموذجية من النوع p )دبليو(R){\displaystyle W(R)}يتم تعريفها من خلال الجمع والضرب لكل مكون من المكونات الوهمية. أي أن هناك طريقة فريدة لتكوين مجموعة متجهات ويت على أي حلقة تبديلية.R{\displaystyle R}في حلقة بحيث:

  1. يُعطى المجموع والناتج بواسطة كثيرات حدود ذات معاملات صحيحة لا تعتمد علىR{\displaystyle R}، و
  2. الإسقاط على كل مكون وهمي هو تشاكل حلقي من متجهات ويت علىR{\displaystyle R}، لR{\displaystyle R}.

بعبارة أخرى،

  • (X+Y)أنا{\displaystyle (X+Y)_{i}}و(XY)أنا{\displaystyle (XY)_{i}}تُعطى بواسطة كثيرات حدود ذات معاملات صحيحة لا تعتمد على R ، و
  • X(أنا)+Y(أنا)=(X+Y)(أنا){\displaystyle X^{(i)}+Y^{(i)}=(X+Y)^{(i)}}وX(أنا)Y(أنا)=(XY)(أنا).{\displaystyle X^{(i)}Y^{(i)}=(XY)^{(i)}.}

يمكن كتابة كثيرات الحدود القليلة الأولى التي تعطي مجموع وحاصل ضرب متجهات ويت بشكل صريح. على سبيل المثال،

(X0،X1،...)+(Y0،Y1،...)=(X0+Y0،X1+Y1-((X0+Y0)ص-X0ص-Y0ص)/ص،...){\displaystyle (X_{0},X_{1},\ldots )+(Y_{0},Y_{1},\ldots )=(X_{0}+Y_{0},X_{1}+Y_{1}-((X_{0}+Y_{0})^{p}-X_{0}^{p}-Y_{0}^{p})/p,\ldots )}
(X0،X1،...)×(Y0،Y1،...)=(X0Y0،X0صY1+X1Y0ص+صX1Y1،...){\displaystyle (X_{0},X_{1},\ldots )\times (Y_{0},Y_{1},\ldots )=(X_{0}Y_{0},X_{0}^{p}Y_{1}+X_{1}Y_{0}^{p}+pX_{1}Y_{1},\ldots )}

ينبغي فهم هذه على أنها اختصارات للصيغ الفعلية: إذا كان، على سبيل المثال، الحلقةR{\displaystyle R}له خصائصص{\displaystyle p}القسمة علىص{\displaystyle p}في الصيغة الأولى أعلاه، الصيغة التي بواسطةص2{\displaystyle p^{2}}لا معنى لما سيظهر في المكون التالي وما إلى ذلك. ومع ذلك، إذا كانص{\displaystyle p}- يتم تطوير قوة المجموع، والمصطلحاتX0ص+Y0ص{\displaystyle X_{0}^{p}+Y_{0}^{p}}يتم إلغاء العمليات السابقة، ويتم تبسيط العمليات المتبقية بواسطةص{\displaystyle p}لا قسمة علىص{\displaystyle p}يبقى الأمر كما هو، وتصبح الصيغة منطقية. وينطبق الاعتبار نفسه على المكونات اللاحقة.

أمثلة على الجمع والضرب

وكما هو متوقع، فإن العنصر المحايد في حلقة متجهات ويتدبليو(أ){\displaystyle W(A)}هو العنصر

1_=(1،0،0،...){\displaystyle {\underline {1}}=(1,0,0,\ldots )}

إضافة هذا العنصر إلى نفسه ينتج عنه تسلسل غير تافه، على سبيل المثال فيدبليو(F5){\displaystyle W(\mathbb {F} _{5})}،

1_+1_=(2،4،...){\displaystyle {\underline {1}}+{\underline {1}}=(2,4,\ldots )}

منذ

2=1+14=-32-1-15تعديل5{\displaystyle {\begin{aligned}2&=1+1\\4&=-{\frac {32-1-1}{5}}\mod 5\\&\cdots \end{aligned}}}

وهذا ليس السلوك المتوقع، لأنه لا يساوي2_{\displaystyle {\underline {2}}}لكن، عندما تكون الخريطةم:دبليو(F5)F5{\displaystyle m:W(\mathbb {F} _{5})\to \mathbb {F} _{5}}يتم تقليله، فيحصل المرء علىم(ω(1)+ω(1))=م(ω(2)){\displaystyle m(\omega (1)+\omega (1))=m(\omega (2))}لاحظ ما إذا كان هناك عنصرxأ{\displaystyle x\in A}وعنصرأدبليو(أ){\displaystyle a\in W(A)}، ثم

x_أ=(xأ0،xصأ1،...،xصنأن،...){\displaystyle {\underline {x}}a=(xa_{0},x^{p}a_{1},\ldots ,x^{p^{n}}a_{n},\ldots )}

مما يدل على أن عملية الضرب تتصرف أيضاً بطريقة غير بديهية للغاية.

أمثلة

  • حلقة ويت لأي حلقة تبديليةR{\displaystyle R}في أيص{\displaystyle p}قابلة للعكس، متماثلة معRشمال{\displaystyle R^{\mathbb {N} }}(ناتج عدد قابل للعد من نسخR{\displaystyle R}تعطي كثيرات حدود ويت دائمًا تشاكلًا من حلقة متجهات ويت إلىRشمال{\displaystyle R^{\mathbb {N} }}وإذاص{\displaystyle p}هذا التشاكل قابل للعكس، وهو تشاكل متماثل.
  • خاتم ويتدبليو(Fص)Zص{\displaystyle W(\mathbb {F} _{p})\cong \mathbb {Z} _{p}}من الحقل المنتهي من الرتبةص{\displaystyle p}هو خاتمص{\displaystyle p}الأعداد الصحيحة -adic المكتوبة بدلالة ممثلي Teichmüller، كما هو موضح أعلاه.
  • خاتم ويتدبليو(Fq)ياك{\displaystyle W(\mathbb {F} _{q})\cong {\mathcal {O}}_{K}}من حقل منتهٍ من الرتبةصن{\displaystyle p^{n}}هي حلقة الأعداد الصحيحة للامتداد غير المتفرع الوحيد من الدرجةن{\displaystyle n}من حلقةص{\displaystyle p}الأعداد -adicك/سؤالص{\displaystyle K/\mathbb {Q} _{p}}. ملحوظةكسؤالص(μq-1){\displaystyle K\cong \mathbb {Q} _{p}(\mu _{q-1})}لμq-1{\displaystyle \mu _{q-1}}ال(q-1){\displaystyle (q-1)}الجذر الأول للوحدة، ومن ثمدبليو(Fq)Zص[μq-1]{\displaystyle W(\mathbb {F} _{q})\cong \mathbb {Z} _{p}[\mu _{q-1}]}.
  • حلقة ويت المبتورةدبليون+1(Fص[ت]){\displaystyle W_{n+1}(\mathbb {F} _{p}[t])}يمكن وصفها بأنها [ 6 ]

دبليون+1(Fص[ت]){أأناتأنا/صن(Z/صن+1)[ت1/صن] : صأناأأنا=0 تعديل صن+1}=(Z/صن)[ت]+ص(Z/صن)[ت1/ص]+ص2(Z/صن)[ت1/ص2]++صن(Z/صن)[ت1/صن]{\displaystyle {\begin{array}{rcl}W_{n+1}(\mathbb {F} _{p}[t])&\cong &\left\{\sum a_{i}t^{i/p^{n}}\in (\mathbb {Z} /p^{n+1})[t^{1/p^{n}}]\ :\ pia_{i}=0\ {\textrm {mod}}\ p^{n+1}\right\}\\&=&(\mathbb {Z} /p^{n})[t]+p(\mathbb {Z} /p^{n})[t^{1/p}]+p^{2}(\mathbb {Z} /p^{n})[t^{1/p^{2}}]+\dots +p^{n}(\mathbb {Z} /p^{n})[t^{1/p^{n}}]\end{array}}}

متجهات ويت هي النهاية العكسية على طول الإسقاطات الكنسية

دبليو(Fص[ت])=ليم(دبليون+1(Fص[ت])دبليون(Fص[ت])دبليو1(Fص[ت])=Fص[ت]).{\displaystyle W(\mathbb {F} _{p}[t])=\lim(\dots \to W_{n+1}(\mathbb {F} _{p}[t])\to W_{n}(\mathbb {F} _{p}[t])\to \dots \to W_{1}(\mathbb {F} _{p}[t])=\mathbb {F} _{p}[t]).}

هنا، يتم استحداث التماثلات الانتقالية عن طريق الاختزال.(Z/صن+1)[ت1/صن](Z/صن)[ت1/صن]{\displaystyle (\mathbb {Z} /p^{n+1})[t^{1/p^{n}}]\to (\mathbb {Z} /p^{n})[t^{1/p^{n}}]}.

متجهات ويت العالمية

كثيرات حدود ويت للأعداد الأولية المختلفةص{\displaystyle p}هي حالات خاصة من كثيرات حدود ويت الشاملة، والتي يمكن استخدامها لتشكيل حلقة ويت شاملة (لا تعتمد على اختيار عدد أولي).ص{\displaystyle p}عرّف كثيرات حدود ويت العامةدبليون{\displaystyle W_{n}}لن1{\displaystyle n\geq 1}بواسطة

  1. دبليو1=X1{\displaystyle W_{1}=X_{1}}
  2. دبليو2=X12+2X2{\displaystyle W_{2}=X_{1}^{2}+2X_{2}}
  3. دبليو3=X13+3X3{\displaystyle W_{3}=X_{1}^{3}+3X_{3}}
  4. دبليو4=X14+2X22+4X4{\displaystyle W_{4}=X_{1}^{4}+2X_{2}^{2}+4X_{4}}

وبشكل عام

دبليون=د|ندXدن/د{\displaystyle W_{n}=\sum _{d|n}dX_{d}^{n/d}}.

مرة أخرى،(دبليو1،دبليو2،دبليو3،...){\displaystyle (W_{1},W_{2},W_{3},\ldots )}يُطلق عليه اسم متجه المكونات الوهمية لمتجه ويت(X1،X2،X3،...){\displaystyle (X_{1},X_{2},X_{3},\ldots )}ويُشار إليه عادةً بـ(X(1)،X(2)،X(3)،...){\displaystyle (X^{(1)},X^{(2)},X^{(3)},\ldots )}.

يمكن استخدام هذه كثيرات الحدود لتعريف حلقة متجهات ويت الشاملة أو حلقة ويت الكبيرة لأي حلقة تبديليةR{\displaystyle R}وبنفس الطريقة المذكورة أعلاه (لذا فإن كثيرات حدود ويت الشاملة هي جميعها تشاكلات مع الحلقة).R{\displaystyle R}).

الدوال المولدة

كما قدم ويت نهجًا آخر باستخدام الدوال المولدة . [ 7 ]

تعريف

يتركX{\displaystyle X}ليكن متجه ويت، وعرّف

وX(ت)=ن1(1-Xنتن)=ن0أنتن{\displaystyle f_{X}(t)=\prod _{n\geq 1}(1-X_{n}t^{n})=\sum _{n\geq 0}A_{n}t^{n}}

لن1{\displaystyle n\geq 1}يتركأنان{\displaystyle {\mathcal {I}}_{n}}تشير إلى مجموعة المجموعات الجزئية من{1،2،...،ن}{\displaystyle \{1,2,\ldots ,n\}}والتي تتجمع عناصرها لـن{\displaystyle n}. ثم

أن=أناأنان(-1)|أنا|أناأناXأنا.{\displaystyle A_{n}=\sum _{I\in {\mathcal {I}}_{n}}(-1)^{|I|}\prod _{i\in I}{X_{i}}.}

يمكن الحصول على المكونات الوهمية عن طريق أخذ المشتقة اللوغاريتمية :

-تددتسجلوX(ت)=-تددتن1سجل(1-Xنتن)=تددتن1د1Xندتندد=ن1د1نXندتند=م1د|مدXدم/دتم=م1X(م)تم{\displaystyle {\begin{aligned}-t{\frac {d}{dt}}\log f_{X}(t)&=-t{\frac {d}{dt}}\sum _{n\geq 1}\log(1-X_{n}t^{n})\\&=t{\frac {d}{dt}}\sum _{n\geq 1}\sum _{d\geq 1}{\frac {X_{n}^{d}t^{nd}}{d}}\\&=\sum _{n\geq 1}\sum _{d\geq 1}nX_{n}^{d}t^{nd}\\&=\sum _{m\geq 1}\sum _{d|m}dX_{d}^{m/d}t^{m}\\&=\sum _{m\geq 1}X^{(m)}t^{m}\end{aligned}}}

مجموع

الآن يمكن للمرء أن يرىوZ(ت)=وX(ت)وY(ت){\displaystyle f_{Z}(t)=f_{X}(t)f_{Y}(t)}لوZ=X+Y{\displaystyle Z=X+Y}. لهذا السبب

جن=0أنانأنبن-أنا،{\displaystyle C_{n}=\sum _{0\leq i\leq n}A_{n}B_{n-i},}

لوأن،بن،جن{\displaystyle A_{n},B_{n},C_{n}}هي المعاملات المقابلة في متسلسلة القوىوX(ت)،وY(ت)،وZ(ت){\displaystyle f_{X}(t),f_{Y}(t),f_{Z}(t)}. ثم

Zن=0أنانأنبن-أنا-أناأنان،أنا{ن}(-1)|أنا|أناأناZأنا.{\displaystyle Z_{n}=\sum _{0\leq i\leq n}A_{n}B_{n-i}-\sum _{I\in {\mathcal {I}}_{n},I\neq \{n\}}(-1)^{|I|}\prod _{i\in I}{Z_{i}}.}

منذأن{\displaystyle A_{n}}هي متعددة الحدود فيX1،...،Xن{\displaystyle X_{1},\ldots ,X_{n}}وكذلك بالنسبة لـبن{\displaystyle B_{n}}يمكن للمرء أن يثبت بالاستقراء أنZن{\displaystyle Z_{n}}هي متعددة الحدود فيX1،...،Xن،Y1،...،Yن.{\displaystyle X_{1},\ldots ,X_{n},Y_{1},\ldots ,Y_{n}.}

منتج

لودبليو=XY{\displaystyle W=XY}يتم تحديد ذلك، ثم

-تددتسجلودبليو(ت)=-م1X(م)Y(م)تم{\displaystyle -t{\frac {d}{dt}}\log f_{W}(t)=-\sum _{m\geq 1}X^{(m)}Y^{(m)}t^{m}}.

لكن

م1X(م)Y(م)تم=م1د|مدXدم/دهـ|مهـYهـم/هـتم{\displaystyle \sum _{m\geq 1}X^{(m)}Y^{(m)}t^{m}=\sum _{m\geq 1}\sum _{d|m}dX_{d}^{m/d}\sum _{e|m}eY_{e}^{m/e}t^{m}}.

الآن ثلاثياتم،د،هـ{\displaystyle {m,d,e}}معمZ+،د|م،هـ|م{\displaystyle m\in \mathbb {Z} ^{+},d\,|\,m,e\,|\,m}تكون في تقابل مع ثلاثياتد،هـ،ن{\displaystyle {d,e,n}}معد،هـ،نZ+{\displaystyle d,e,n\in \mathbb {Z} ^{+}}، عبرن=م/[د،هـ]{\displaystyle n=m/[d,e]}([د،هـ]{\displaystyle [d,e]}(حيث يمثل المضاعف المشترك الأصغر )، تصبح المتسلسلة

د،هـ1دهـن1(Xد[د،هـ]دYهـ[د،هـ]هـت[د،هـ])ن=-تددتسجلد،هـ1(1-Xد[د،هـ]دYهـ[د،هـ]هـت[د،هـ])دهـ[د،هـ]{\displaystyle \sum _{d,e\geq 1}de\sum _{n\geq 1}\left(X_{d}^{\frac {[d,e]}{d}}Y_{e}^{\frac {[d,e]}{e}}t^{[d,e]}\right)^{n}=-t{\frac {d}{dt}}\log \prod _{d,e\geq 1}\left(1-X_{d}^{\frac {[d,e]}{d}}Y_{e}^{\frac {[d,e]}{e}}t^{[d,e]}\right)^{\frac {de}{[d,e]}}}

لهذا السبب.

ودبليو(ت)=د،هـ1(1-Xد[د،هـ]دYهـ[د،هـ]هـت[د،هـ])دهـ[د،هـ]=ن0دنتن{\displaystyle f_{W}(t)=\prod _{d,e\geq 1}\left(1-X_{d}^{\frac {[d,e]}{d}}Y_{e}^{\frac {[d,e]}{e}}t^{[d,e]}\right)^{\frac {de}{[d,e]}}=\sum _{n\geq 0}D_{n}t^{n}}،

أيندن{\displaystyle D_{n}}هي كثيرات حدود منX1،...،Xن،Y1،...،Yن.{\displaystyle X_{1},\ldots ,X_{n},Y_{1},\ldots ,Y_{n}.}وبالمثل، بالاستقراء،

ودبليو(ت)=ن1(1-دبليونتن)،{\displaystyle f_{W}(t)=\prod _{n\geq 1}(1-W_{n}t^{n}),}

ثمدبليون{\displaystyle W_{n}}يمكن حلها كمتعددات حدود منX1،...،Xن،Y1،...،Yن{\displaystyle X_{1},\ldots ,X_{n},Y_{1},\ldots ,Y_{n}}.

مخططات الحلقات

الخريطة تأخذ حلقة تبديليةR{\displaystyle R}إلى حلقة متجهات ويت فوقR{\displaystyle R}(لعدد أولي ثابت)ص{\displaystyle p}) هو دالة من الحلقات التبديلية إلى الحلقات التبديلية، وهو قابل للتمثيل أيضًا ، لذا يمكن اعتباره مخططًا حلقيًا ، يُسمى مخطط ويت ، علىالمواصفات(Z).{\displaystyle \operatorname {Spec} (\mathbb {Z} ).}يمكن تحديد مخطط ويت بشكل أساسي مع طيف حلقة الدوال المتناظرة .

وبالمثل، فإن حلقات متجهات ويت المقتطعة، وحلقات متجهات ويت الشاملة تتوافق مع مخططات الحلقات، والتي تسمى مخططات ويت المقتطعة ومخطط ويت الشامل .

علاوة على ذلك، فإن الدالة التي تأخذ الحلقة التبديليةR{\displaystyle R}إلى المجموعةRن{\displaystyle R^{n}}يتم تمثيلها بواسطة الفضاء الأفينيأZن{\displaystyle \mathbb {A} _{\mathbb {Z} }^{n}}والبنية الحلقية علىRن{\displaystyle R^{n}}اصنعأZن{\displaystyle \mathbb {A} _{\mathbb {Z} }^{n}}في مخطط حلقي يُشار إليه بـيا_ن{\displaystyle {\underline {\mathcal {O}}}^{n}}من خلال بناء متجهات ويت المقتطعة، يتبين أن مخطط الحلقة المرتبط بهادبليون{\displaystyle \mathbb {W} _{n}}هو المخططأZن{\displaystyle \mathbb {A} _{\mathbb {Z} }^{n}}بفضل بنية الحلقة الفريدة بحيث يكون التشكلدبليونيا_ن{\displaystyle \mathbb {W} _{n}\to {\underline {\mathcal {O}}}^{n}}تُعطى بواسطة كثيرات حدود ويت كتشاكل لمخططات الحلقة.

الزمر الجبرية أحادية القوة التبادلية

على حقل مغلق جبريًا ذي خاصية 0، تكون أي زمرة جبرية متصلة أبيلية أحادية القوة متماثلة مع حاصل ضرب نسخ من الزمرة الجمعية.جيأ{\displaystyle G_{a}}نظير ذلك بالنسبة للحقول ذات الخصائص المميزةص{\displaystyle p}هذا غير صحيح: مخططات ويت المبتورة هي أمثلة مضادة . (يتم تحويلها إلى مجموعات جبرية باستخدام البنية الجمعية بدلاً من الضرب). ومع ذلك، فهذه هي الأمثلة المضادة الوحيدة أساسًا: على حقل مغلق جبريًا ذي خاصيةص{\displaystyle p}، أي مجموعة جبرية متصلة أبيلية أحادية القوة تكون متجانسة مع ناتج مخططات مجموعة ويت المقتطعة .

الملكية العالمية

شرح أندريه جويال الخاصية العامة لمتجهات ويت (النمطية من الرتبة p ). [ 8 ] وتتلخص الفكرة الأساسية في أن تكوين متجهات ويت هو الطريقة العامة لتحويل حلقة مميزة من الرتبة p إلى حلقة مميزة من الرتبة 0 مع رفع تشاكل فروبينيوس الخاص بها. [ 9 ] ولتوضيح ذلك بدقة، نُعرّفدلتا{\displaystyle \delta }-جرس(R،دلتا){\textstyle (R,\delta )}أن تتكون من حلقة تبديليةR{\textstyle R}بالإضافة إلى خريطة للمجموعاتدلتا:RR{\textstyle \delta :R\to R}هذا اشتقاق من الرتبة p ، بحيثدلتا{\textstyle \delta }يفي بالعلاقات

  • دلتا(0)=دلتا(1)=0{\displaystyle \delta (0)=\delta (1)=0};
  • دلتا(xy)=xصدلتا(y)+yصدلتا(x)+صدلتا(x)دلتا(y){\displaystyle \delta (xy)=x^{p}\delta (y)+y^{p}\delta (x)+p\delta (x)\delta (y)};
  • دلتا(x+y)=دلتا(x)+دلتا(y)+xص+yص-(x+y)صص{\displaystyle \delta (x+y)=\delta (x)+\delta (y)+{\frac {x^{p}+y^{p}-(x+y)^{p}}{p}}}.

التعريف هو بحيث إذا أُعطيَدلتا{\displaystyle \delta }-جرس(R،دلتا){\textstyle (R,\delta )}إذا قام المرء بتعريف الخريطةϕ:RR{\textstyle \phi :R\to R}وفقًا للصيغةϕ(x)=xص+صدلتا(x){\textstyle \phi (x)=x^{p}+p\delta (x)}، ثمϕ{\textstyle \phi }هو تشاكل حلقي يرفع فروبينيوس علىR/ص{\displaystyle R/p}. على العكس من ذلك، إذاR{\textstyle R}إذا كانت خالية من الالتواء من النوع p ، فإن هذه الصيغة تحدد بشكل فريد بنية aدلتا{\displaystyle \delta }-رنينR{\textstyle R}من مفهوم رفع فروبينيوس. وبالتالي، يمكن للمرء أن ينظر إلى مفهومدلتا{\displaystyle \delta }-حلقة كبديل مناسب لرافعة فروبينيوس في حالة عدم وجود التواء .

مجموعةدلتا{\displaystyle \delta }الحلقات وتشاكلات الحلقات الخاصة بها فيما يتعلق بـدلتا{\displaystyle \delta }- تتجمع الهياكل لتشكل فئةجRأنانزدلتا{\textstyle \mathrm {CRing} _{\delta }}ثم يكون لدينا دالة نسيانيو:جRأنانزدلتاجRأنانز{\displaystyle U:\mathrm {CRing} _{\delta }\to \mathrm {CRing} }الذي يتطابق مرافقه الأيمن مع الدالةدبليو{\textstyle W}من متجهات ويت. الدالةيو{\textstyle U}يُنشئ هذا النظام نهايات ونهايات مشتركة، ويقبل دالة مساعدة يسارية قابلة للوصف بشكل صريح كنوع من الدوال الحرة ؛ ومن هذا، يمكن إثبات أنجRأنانزدلتا{\textstyle \mathrm {CRing} _{\delta }}يرث المظهر المحلي منجRأنانز{\displaystyle \mathrm {CRing} }بحيث يمكن للمرء أن يبني الدالةدبليو{\textstyle W}باللجوء إلى نظرية الدالة المرافقة .

ويضيف أحدهم ذلكدبليو{\textstyle W}يقتصر على دالة أمينة تمامًا على الفئة الفرعية الكاملة للحلقات الكاملة ذات الخاصية p . تتكون صورتها حينها من تلكدلتا{\displaystyle \delta }- حلقات مثالية (بمعنى أن الخريطة المرتبطة بهاϕ{\textstyle \phi }[ 10 ] هو تماثل) وحلقته الأساسية كاملة من حيث p -adically.

انظر أيضاً

مراجع

  1. 1 2 فيشر، بنجي (1999). "ملاحظات حول متجهات ويت: منهج تحفيزي" (ملف PDF) . مؤرشف (ملف PDF) من الأصل في 12 يناير 2019.
  2. أرتين، إميل وشرايير، أوتو، Über eine Kennzeichnung der reel abgeschlossenen Körper ، Abh. الرياضيات. سيم. هامبورغ 3 (1924).
  3. أ. أ. ألبرت، الحقول الدورية للدرجةصن{\displaystyle p^{n}}زيادةF{\displaystyle F}ذات خصائص مميزةص{\displaystyle p}، نشرة الجمعية الأمريكية للرياضيات 40 (1934).
  4. ^ شميد، إتش إل، Zyklische algebraische Funktionenkörper vom Grad p n über endlichen Konstantenkörper der Charakteristik p ، Crelle 175 (1936).
  5. ^ الوهمي، لوك (1979). "مجمع رام-ويت وكيمياء البلورية" . الحوليات العلمية للمدرسة العليا للأساتذة (بالفرنسية). 12 (4): 501–661 . دوى : 10.24033/asens.1374 .
  6. ^ الوهمي، لوك (1979). "مجمع رام-ويت وكيمياء البلورية" . الحوليات العلمية للمدرسة العليا للأساتذة (بالفرنسية). 12 (4). القسم I.2.B: 501-661 . دوى : 10.24033/asens.1374 .{{cite journal}}: CS1 maint: location ( link )
  7. ^ لانج ، سيرج (19 سبتمبر 2005). “الفصل السادس: نظرية جالوا”. الجبر ( الطبعة الثالثة). سبرينغر. ص 330 . رقم ISBN   978-0-387-95385-4.
  8. ^ جويال ، أندريه (1985). "δ-anneaux et vectors de Witt". رياضيات CR. النائب أكاد. الخيال العلمي. كندا . 7 (3): 177- 182.
  9. "هل توجد خاصية عامة لمتجهات ويت؟" . MathOverflow . تم الاسترجاع في 2022-09-06 .
  10. بهات، بهارجاف (8 أكتوبر 2018). "المحاضرة الثانية: حلقات دلتا" (ملف PDF) . مؤرشف (ملف PDF) من الأصل في 6 سبتمبر 2022.

استهلالي

  • ملاحظات حول متجهات ويت: مدخل تحفيزي - ملاحظات أساسية توضح الأفكار الرئيسية والأساس المنطقي. من الأفضل البدء من هنا!
  • نظرية متجهات ويت - مقدمة أساسية للنظرية.
  • مركب دي رام-ويت وعلم التماثل البلوري - لاحظ أنه يستخدم اصطلاحًا مختلفًا ولكنه مكافئ لما ورد في هذه المقالة. كما أن النقاط الرئيسية في المقدمة لا تزال سارية.

التطبيقات

مراجع