WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!

Pages:     |
|

На правах рукописи

Фомина Елена Анатольевна О ДВУМЕРНО УПОРЯДОЧЕННЫХ ПОЛЯХ 01.01.06 – математическая логика, алгебра и теория чисел

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание учёной степени кандидата физико-математических наук

Томск – 2009

Работа выполнена в ГОУ ВПО «Томский государственный университет» на кафедре математического анализа

Научный консультант: доктор физико-математических наук, профессор Пестов Герман Гаврилович

Официальные оппоненты: доктор физико-математических наук, профессор Копытов Валерий Матвеевич доктор физико-математических наук, профессор Гриншпон Самуил Яковлевич

Ведущая организация: ГОУ ВПО «Алтайский государственный университет»

Защита состоится 17 декабря 2009 года в 14 часов 45 минут на заседании диссертационного совета Д 212.267.21 при ГОУ ВПО «Томский государственный университет» по адресу: 634050, г. Томск, пр. Ленина 36, второй корпус, ауд. 304.

С диссертацией можно ознакомиться в Научной библиотеке ГОУ ВПО «Томский государственный университет» по адресу: г. Томск, пр. Ленина, 34а.

Автореферат разослан 12 ноября 2009 года.

Учёный секретарь диссертационного совета Д 212.267.21 при ТГУ, кандидат физико-математических наук, доцент А.Н. Малютина

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Понятие поля и тесно связанное с ним понятие группы оформились только в XIX веке.

Г. Кантор (1845-1918) [6] одним из первых начал систематическое изучение понятия линейного порядка. В частности, он ввёл понятие вполне упорядоченного множества и начал изучение кардиналов и ординалов.

Теория упорядоченных групп и полей [1, 2] занимает заметное место в современной математике. Р. Бэр (1902-1979) начал изучение упорядоченных тел [25]. В последующем, стали исследоваться линейно и решёточно упорядоченные группы [7, 8, 26].

В августе 1900 года в своём докладе на II Международном конгрессе математиков в Париже Д. Гильберт (1862-1943) сформулировал вопрос о представимости положительного многочлена в виде суммы квадратов многочленов (17-я проблема Гильберта) [19]. Работая над этим вопросом, Э. Артин (1898-1962) и О. Шрайер (1901-1929) начали исследования по теории линейно упорядоченных полей [24]. Они нашли алгебраическую характеризацию полей, допускающих линейный порядок, который совместим с алгебраической структурой поля. Ими также было введено понятие формально вещественного поля и получен критерий линейной упорядочиваемости поля.

Строение сечений в упорядоченном поле даёт важную информацию о свойствах самого поля. По-видимому, Р. Дедекинд (1831-1916) был первым математиком, который использовал понятие сечения во множествах рациональных и вещественных чисел при построении своей теории вещественного числа [4, 27].

Известно, что каждое архимедово поле изоморфно некоторому подполю поля всех вещественных чисел с его естественной упорядоченностью [35]. Таким образом, первые упорядоченные поля, сечения в которых подверглись изучению, были подполями R. Со временем логика исследования упорядоченных полей привела к некоторой класcификации сечений в упорядоченных полях.

Изучение неархимедовых полей привело к определению сечений Гёльдера (1859-1937) и фундаментальных сечений [3]. В 80-х годах прошлого века Г.Г. Пестовым [13] и Ф. Делон [28] было введено понятие алгебраического сечения.

В теории линейно упорядоченных полей существенную роль играют различные замыкания упорядоченного поля. Эти вопросы изучались, в частности, Р. Бэром [25]. Наиболее основательному изучению подверглись понятия вещественного, топологического и архимедовского замыканий, хотя Р. Бэр исследовал ещё и некоторые комбинации замыканий. Расширение поля до замыкания того или иного вида можно осуществить с помощью последовательности простых расширений – так называемых заполнений сечений [14].

Единственность линейного упорядочения вещественно замкнутого поля доказана Э. Артином и О. Шрайером в 1925 году. К концу 50-х годов прошлого века накопился большой материал в области упорядоченных алгебраичсских структур. Систематизация этого материала проведена венгерским математиком Л. Фуксом [23]. В 1969 году Ю.Л. Ершовым описана конструкция формально вещественного поля с заданным числом неизоморфных порядков [5].

Важной темой теории упорядоченных полей является построение упорядоченного поля с помощью той или иной конструкции. Известно, что факторструктура кольца по максимальному идеалу есть поле. При определённых условиях на исходное кольцо поле частных является упорядоченным полем.

Определение линейного порядка возникло в результате исследования расположения точек на прямой. Поле вещественных чисел явилось первым примером линейно упорядоченного поля.

Различные подходы к обобщению понятия линейного порядка по размерности предпринимались многими математиками, начиная с Г. Кантора.

Систематическое изучение обобщений понятия порядка по размерности было предпринято в работах Э. Шпернера (1906–1980) [36] и Э. Глока [29].

Идея обобщения линейного порядка по размерности получила последовательное развитие в независимых работах Л. Новака [31-34] и Г. Г. Пестова [9-12]. В работах Г.Г. Пестова [16-18] и А.И. Терре [20, 22] введено определение двумерного порядка, двумерно упордоченного поля, определение верхнего конуса и получена характериация верхнего конуса поля.

В работах А.И. Терре [21] получены, в частности, следующие результаты.

Поле имеет характеристику нуль тогда и только тогда, когда оно допускает линейное или двумерное упорядочивание.

Поле характеристики нуль допускает единственное, с точностью до изоморфизма, двумерное упорядочивание тогда и только тогда, когда оно изоморфно полю алгебраических чисел над Q.

Все поля характеристики нуль можно разделить на три класса:

1) поля характеристики нуль, не являющиеся формально вещественными.

Данные поля можно упорядочить двумерно, но не линейно;

2) формально вещественные поля, не допускающее изоморфного вложения ни в какое нормальное расширение поля Q. Поля этого класса как линейно, так и двумерно упорядочиваемы;

3) поля, изоморфно вкладываемые в некоторое нормальное расширение поля Q. Такие поля допускают только линейное упорядочивание.

Пестовым Г.Г. введено понятие бесконечно близкого элемента к базе двумерно упорядоченного поля [15], изучены некоторые свойства этих элементов, сформулированы теоремы.

Данная работа является логическим продолжением этого направления исследований.

Цель работы 1. Установить связь между функциями a(x) и (x), определёнными на двумерно упорядоченном поле.

2. Доказать, что множество бесконечно близких к базе Р0 элементов является подполем двумерно упорядоченного поля P, Pu.

3. Получить критерий бесконечной узости двумерно упорядоченного поля.

4. На основе заданного линейно упорядоченного поля построить конструкцию бесконечно узкого поля.

Общая методика исследования. В диссертации используются методы линейной алгебры, теории полей характеристики нуль, теории линейно и двумерно упорядоченных полей, элементы дифференциального исчисления.

Научная новизна. Все основные результаты работы являются новыми.

Основными результатами можно считать следующие.

1. Доказано тождество, связывающее функции a(x) и (x), определённые на двумерно упорядоченном поле.

2. Доказано, что множество элементов, бесконечно близких к базе двумерно упорядоченного поля, есть подполе этого поля.

3. Получен критерий бесконечной узости двумерно упорядоченного поля:

двумерно упорядоченное поле является бесконечно узким тогда и только тогда, когда правый конус поля является положительным конусом поля.

4. Описана конструкция двумерно упорядоченного бесконечно узкого поля на основе заданного линейно упорядоченного поля.

Теоретическая и практическая ценность. Диссертационная работа представляет собой законченное научное исследование. Результаты работы имеют теоретическое значение. Они могут быть использованы в исследованиях по теории упорядоченных полей и теории полей характеристики нуль; в университетских спецкурсах для студентов старших курсов и аспирантов.

Апробация работы. Основные результаты диссертации докладывались на международных конференциях «Мальцевские чтения» в 2006, 2008 и 2009 годах (г. Новосибирск, Институт математики им. С.Л. Соболева СО РАН); на Научной конференции молодых учёных, аспирантов и студентов ММФ ТГУ, посвящённой 300-летию со дня рождения Леонарда Эйлера (г. Томск, апрель 2007 года); на XII (г. Томск, апрель 2008 года) и XIII (г. Томск, апрель 2009 года) Всероссийских конференциях студентов, аспирантов и молодых учёных «Наука и образование» (ТГПУ); на Всероссийской конференции по математике и механике, посвящённой 130-летию ТГУ и 60-летию ММФ (г. Томск, сентябрь 2008 года).

Структура и объём работы. Диссертационная работа изложена на страницах машинописного текста. Она состоит из списка обозначений, введения, четырёх глав и списка литературы. Каждая глава разбита на параграфы. Полная библиография включает 46 наименований, из них 10 – работы автора по теме диссертации.

КРАТКОЕ СОДЕРЖАНИЕ ДИССЕРТАЦИИ Введение. Во введении изложена история вопроса, представлен обзор результатов, связанных с тематикой диссертации, сформулированы основные результаты.

Первая глава начинается с основных определений теории двумерно упорядоченных полей.

Определение 1.1.1. Пусть x = (a1, b1), y = (a2, b2), z = (a3, b3) – точки плоскости R2. Функция 2 задаваемая формулой:

a1 b1 (a2 - a1) (b2 - b1) 2(x, у, z) = sg a2 b2 1 = sg, (a3 - a1) (b3 - b1) a3 b3 называется функцией стандартной ориентации плоскости R2.

Определение 1.1.2. Пусть M – произвольное непустое множество.

Функция, определённая следующим образом:

: M 3 {0, 1, –1}, A M, |A| 5, существует инъекция : A R2, такая что x, y, z А выполнено: (x, y, z) = 2((x), (y), (z)), называется функцией двумерного порядка, заданной на множестве M.

Определение 1.1.3. Поле P называется двумерно упорядоченным полем, если функция двумерного порядка, заданная на P, согласована с алгебраической структурой поля.

Пусть P, есть двумерно упорядоченное поле; a, b P, a b. Множество {x P| (a, b, x) = 0} назовём прямой, проходящей через точки a, b.

Определение 1.1.4. Базой P0 двумерно упорядоченного поля P, называется множество:

P0 = {x P| (0, 1, x) = 0}.

Иначе: базой двумерно упорядоченного поля называется прямая, проходящая через точки 0 и 1.

Определение 1.1.5. Верхним конусом Pu поля P, называется множество:

Pu = {x P| (0, 1, x) 0}.

o Выделяют открытый верхний конус Pu поля P,, определённый следующим образом:

o Pu = {x P| (0, 1, x) > 0} = Pu\ P0.

Известно [15], что верхний конус однозначно определяет двумерный порядок в поле.

Пример 1.1.2. Пусть F – произвольное линейно упорядоченное поле. В поле F(i) введём двумерный порядок (z1, z2, z3) следующим образом. Пусть zj = xj + iyj, где xj, yj F (1 j 3). Тогда полагаем x1 y1 (z1, z2, z3) = x2 y2.

x3 y3 Поле F(i), является двумерно упорядоченным.

Определение 1.1.7. В поле P, Pu зададим предпорядок

x, y P, x

Определение 1.1.8. Введём в Pu бинарное отношение следующим образом.

Будем считать, что y x, если:

1. y P0–, x Pu\P0–, или o o Pu Pu 2. yx–1, если y, x Pu\P0–.

Лемма 1.1.2. Бинарное отношение есть строгое отношение предпорядка.

Определение 1.1.9. Правым конусом Pr двумерно упорядоченного поля P, Pu называется множество:

Pr = {x P| (x Pu, x2 Pu\ P0) (x –Pu, x2 –Pu\ P0) x P0+}.

Пример 1.1.7. В поле C с верхним конусом:

Cu = {z C| Im z 0} правый конус есть множество:

Cr = {z C| Re z > 0 z = 0}.

Расположение элементов Cr в поле C поясняет данное название.

Определение 1.1.10. В поле P, Pu зададим предпорядок < следующим образом:

x, y P, x < y, тогда и только тогда, когда (y – x) Pr.

Определение 1.2.1. Пусть P, Pu – двумерно упорядоченное поле с базой P0.

Элемент a P называется бесконечно близким к базе P0, если:

n r P0 (r < a) (a – r)n Pu или n r P0 (r < a) (a – r)n –Pu Множество бесконечно близких к базе элементов обозначим через B.

Бесконечно близкий к базе элемент наглядно можно представить, как элемент с бесконечно малым аргументом.

В частности, элементы базы P0 по определению являются бесконечно близкими к базе.

Пример 1.2.1. Рассмотрим расширение R() поля R с помощью бесконечно малой и расширение R(, i) поля R(). В работе доказано, что элемент ( + i) поля P = Q( + i) R(, i), является бесконечно близким к базе Q.

Далее в первой главе изучены некоторые свойства множества бесконечно близких к базе элементов. В частности, доказаны следующие теоремы.

o Pu Теорема 1.2.1. Пусть a B. Если a, то o n r Р0 (r < a) (a – r)n Pu Pr.

Теорема 1.2.2. B + Р0 B.

Теорема 1.2.3. Р0+B B.

Центральным результатом второй главы является доказательство тождества, связывающего функции a(x) и (x), определённые ниже.

Пусть a – бесконечно близкий к базе P0 элемент. Для каждого x P0[a] определим в Р0 следующие два сечения:

a–(x) = {r Р0 | ra

–(x) = {r Р0 | r < x}; +(x) = {r Р0 | x < r}.

Известно [15], что указанные сечения фундаментальны. Элементы из непрерывного ~ Pзамыкания поля Р0, которые производят эти сечения, обозначим соответственно через a(x) и (x).

Имеет место следующая Теорема 2.2.3. (об основном тождестве). Пусть Р есть двумерно упорядоченное поле. Если a есть бесконечно близкий к базе P0 элемент, F(x) P0[x], то имеет место тождество:

a(F(a)) = F((a)) = (F(a)).

Заметим, что с помощью этого тождества вопрос о принадлежности элемента а верхнему конусу сводится к более лёгкому вопросу о знаке многочлена F в точке (a).

В третьей главе получен критерий бесконечной близости элемента двумерно упорядоченного поля к базе этого поля.

o Pu Теорема 3.4.1. Элемент a является бесконечно близким к базе Pэлементом тогда и только тогда, когда:

o n P0 ( > a) ( – a)n - Pu.

Основным результатом третьей главы является следующая Теорема 3.5.5. Множество B бесконечно близких к базе элементов является подполем 2-упорядоченного поля P, +,.

Pages:     |
|



© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.