Кольцо Стэнли – Рейснера - Википедия - Stanley–Reisner ring

В математике Кольцо Стэнли – Рейснера, или же лицо кольцо, является частным от полиномиальная алгебра через поле бесквадратным одночлен идеальный. Такие идеалы описываются более геометрически в терминах конечных симплициальные комплексы. Конструкция кольца Стэнли – Райснера является основным инструментом в алгебраическая комбинаторика и комбинаторная коммутативная алгебра.^[1] Его свойства были исследованы Ричард Стэнли, Мелвин Хохстер и Джеральд Рейснер в начале 1970-х годов.

Определение и свойства

Учитывая абстрактный симплициальный комплекс Δ на множестве вершин {Икс₁,...,Икс_п} и поле kсоответствующие Кольцо Стэнли – Рейснера, или же лицо кольцо, обозначенный k[Δ], получается из кольца многочленов k[Икс₁,...,Икс_п] путем выделения идеального я_Δ порожденные бесквадратными одночленами, соответствующими неграням Δ:

${ Displaystyle I _ { Delta} = (x_ {i_ {1}} ldots x_ {i_ {r}}: {i_ {1}, ldots, i_ {r} } notin Delta), quad k [ Delta] = k [x_ {1}, ldots, x_ {n}] / I _ { Delta}.}$

Идеал я_Δ называется Идеал Стэнли – Райснера или лицо идеальное из Δ.^[2]

Характеристики

• Кольцо Стэнли – Райснера k[Δ] умножается на Z^п, где степень переменной Икс_я это ястандартный базисный вектор е_я изZ^п.
• Как векторное пространство над k, кольцо Стэнли – Райснера кольца Δ допускает разложение в прямую сумму

${ Displaystyle к [ Delta] = bigoplus _ { sigma in Delta} k [ Delta] _ { sigma},}$

чьи слагаемые k[Δ]_σ имеют основу из одночленов (не обязательно бесквадратных), опирающихся на грани σ из Δ.

• В Измерение Крулля из k[Δ] на единицу больше размерности симплициального комплекса Δ.
• Универсальный, или отлично, Ряд Гильберта из k[Δ] задается формулой

${ Displaystyle H (к [ Delta]; x_ {1}, ldots, x_ {n}) = sum _ { sigma in Delta} prod _ {i in sigma} { frac { x_ {i}} {1-x_ {i}}}.}$

• Обычный, или грубый, Ряд Гильберта k[Δ] получается из его мультиградуированного ряда Гильберта, устанавливая степень каждой переменной Икс_я равно 1:

${ Displaystyle H (к [ Delta]; t, ldots, t) = { frac {1} {(1-t) ^ {n}}} sum _ {i = 0} ^ {d} f_ {i-1} t ^ {i} (1-t) ^ {ni},}$

куда d = dim (Δ) + 1 - размерность Крулля k[Δ] и ж_я это количество я-грани Δ. Если это записано в виде

${ displaystyle H (k [ Delta]; t, ldots, t) = { frac {h_ {0} + h_ {1} t + cdots + h_ {d} t ^ {d}} {(1- t) ^ {d}}}}$

то коэффициенты (час₀, ..., час_d) числителя образуют час-вектор симплициального комплекса Δ.

Примеры

Принято считать, что каждая вершина {Икс_я} является симплексом в Δ. Таким образом, ни одна из переменных не принадлежит идеалу Стэнли – Райснерая_Δ.

• Δ - это симплекс {Икс₁,...,Икс_п}. потом я_Δ - нулевой идеал и

${ Displaystyle к [ Delta] = к [x_ {1}, ldots, x_ {n}]}$

является алгеброй многочленов от п переменные надk.

• Симплициальный комплекс Δ состоит из п изолированные вершины {Икс₁}, ..., {Икс_п}. потом

${ Displaystyle I _ { Delta} = {x_ {i} x_ {j}: 1 leq i$

а кольцо Стэнли – Райснера - это следующее усечение кольца многочленов в п переменные над k:

${ displaystyle k [ Delta] = k oplus bigoplus _ {1 leq i leq n} x_ {i} k [x_ {i}].}$

• Обобщая предыдущие два примера, пусть Δ - d-скелет симплекса {Икс₁,...,Икс_п}, поэтому он состоит из всех (d + 1) -элементные подмножества {Икс₁,...,Икс_п}. Тогда кольцо Стэнли – Райснера следует за усечением кольца многочленов в п переменные над k:

${ Displaystyle к [ Delta] = к oplus bigoplus _ {0 leq r leq d} bigoplus _ {i_ {0} < ldots$

• Предположим, что абстрактный симплициальный комплекс ∆ является симплициальным джойном абстрактных симплициальных комплексов ∆^′ на Икс₁,...,Икс_м и Δ^′′ на Икс_м+1,...,Икс_п. Тогда кольцо Стэнли – Райснера кольца ∆ является тензорное произведение над k колец Стэнли – Райснера кольца ∆^′ и Δ^′′:

${ displaystyle k [ Delta] simeq k [ Delta '] otimes _ {k} k [ Delta' '].}$

Условие Коэна – Маколея и гипотеза о верхней оценке

Кольцо для лица k[Δ] - мультиградуированная алгебра над k все компоненты которого относительно тонкой градуировки имеют размерность не больше 1. Следовательно, его гомологии можно изучать комбинаторными и геометрическими методами. Абстрактный симплициальный комплекс Δ называется Коэн – Маколей над k если его лицевое кольцо - Кольцо Коэна – Маколея.^[3] В своей диссертации 1974 г. Джеральд Рейснер дал полную характеристику таких комплексов. Вскоре за этим последовали более точные гомологические результаты о лицевых кольцах Мелвина Хохстера. Затем Ричард Стэнли нашел способ доказать Гипотеза о верхней границе за симплициальные сферы, который был открыт в то время, используя конструкцию лицевого кольца и критерий Рейснера Коэна – Маколея. Идея Стэнли переводить сложные догадки на алгебраическая комбинаторика в заявления от коммутативная алгебра и доказывая их с помощью гомологический методы были источником быстро развивающейся области комбинаторная коммутативная алгебра.

Критерий Рейснера

Симплициальный комплекс ∆ - это Коэна – Маколея над k тогда и только тогда, когда для всех симплексов σ ∈ Δ, все приведенные симплициальные гомологии группы связи σ в Δ с коэффициентами в k равны нулю, кроме верхнего размерного:^[3]

${ displaystyle { tilde {H}} _ {i} ( operatorname {link} _ { Delta} ( sigma); k) = 0 quad { text {для всех}} quad i < dim operatorname {link} _ { Delta} ( sigma).}$

Затем результат Мункреса показывает, что коэново-маколей Δ над k является топологическим свойством: оно зависит только от гомеоморфизм класс симплициального комплекса Δ. А именно, пусть | Δ | быть геометрическая реализация из Δ. Тогда обращение в нуль групп симплициальных гомологий в критерии Рейснера эквивалентно следующему утверждению о приведенной и относительной особые гомологии группы | Δ |:

${ displaystyle { text {для всех}} p in | Delta | { text {и для всех}} i < dim | Delta | = d-1, quad { tilde {H}} _ {i} ( operatorname {|} Delta |; k) = H_ {i} ( operatorname {|} Delta |, operatorname {|} Delta | -p; k) = 0.}$

В частности, если комплекс Δ является симплициальная сфера, то есть | Δ | гомеоморфен сфера, то это Коэн – Маколей над любым полем. Это ключевой шаг в доказательстве Стэнли гипотезы о верхней границе. Напротив, существуют примеры симплициальных комплексов, коэн-маколей которых зависит от характеристики поляk.

Рекомендации

• Мелвин Хохстер, Кольца Коэна-Маколея, комбинаторика и симплициальные комплексы. Теория колец, II (Proc. Second Conf., Univ. Oklahoma, Norman, Okla., 1975), pp. 171–223. Конспект лекций в Pure и Appl. Math., Vol. 26, Деккер, Нью-Йорк, 1977.
• Стэнли, Ричард (1996). Комбинаторика и коммутативная алгебра. Успехи в математике. 41 (Второе изд.). Бостон, Массачусетс: Birkhäuser Boston. ISBN  0-8176-3836-9. Zbl  0838.13008.
• Брунс, Винфрид; Герцог, Юрген (1993). Кольца Коэна – Маколея. Кембриджские исследования в области высшей математики. 39. Издательство Кембриджского университета. ISBN  0-521-41068-1. Zbl  0788.13005.
• Миллер, Эзра; Штурмфельс, Бернд (2005). Комбинаторная коммутативная алгебра. Тексты для выпускников по математике. 227. Нью-Йорк, штат Нью-Йорк: Springer-Verlag. ISBN  0-387-23707-0. Zbl  1090.13001.

дальнейшее чтение

• Панов, Тарас Э. (2008). «Когомологии колец граней и действия тора». В Янге Николай; Чой, Йемон (ред.). Обзоры по современной математике. Серия лекций Лондонского математического общества. 347. Издательство Кембриджского университета. С. 165–201. ISBN  978-0-521-70564-6. Zbl  1140.13018.

внешняя ссылка

• "Кольцо Стэнли – Рейснера", Энциклопедия математики, EMS Press, 2001 [1994]