गैलोज़ ज्यामिति

फानो विमान, दो तत्वों के साथ क्षेत्र के ऊपर प्रक्षेपी विमान, गैलोज़ ज्यामिति में सबसे सरल वस्तुओं में से एक है।

गैलोज़ ज्यामिति (इसलिए 19वीं सदी के फ्रांसीसी गणितज्ञ इवरिस्ट गैलोइस के नाम पर) परिमित ज्यामिति की शाखा है जो एक परिमित क्षेत्र (या गैलोइस फ़ील्ड) पर बीजगणितीय ज्यामिति और विश्लेषणात्मक ज्यामिति से संबंधित है।^[1] अधिक संकीर्ण रूप से, एक गाल्वा ज्यामिति को एक परिमित क्षेत्र पर एक प्रक्षेपी स्थान के रूप में परिभाषित किया जा सकता है।^[2]

अध्ययन की वस्तुओं में परिमित स्थान और परिमित क्षेत्रों चाप (प्रक्षेपी ज्यामिति) और उनमें निहित विभिन्न संरचनाएं शामिल हैं। विशेष रूप से, आर्क (प्रोजेक्टिव ज्योमेट्री) एस, ओवल (प्रक्षेपी विमान) एस, हाइपरोवाल्स, यूनिटल (ज्यामिति), अवरोधक सेट , अंडाकार ्स, कैप्स, स्प्रेड और गैर-परिमित ज्यामिति में पाए जाने वाले संरचनाओं के सभी परिमित एनालॉग। परिमित क्षेत्रों में परिभाषित सदिश स्थान विशेष रूप से निर्माण विधियों में महत्वपूर्ण भूमिका निभाते हैं।

परिमित क्षेत्रों पर प्रक्षेपी स्थान

अंकन

हालांकि प्रक्षेपी ज्यामिति के सामान्य संकेतन का कभी-कभी उपयोग किया जाता है, परिमित क्षेत्रों पर प्रक्षेपी रिक्त स्थान को निरूपित करना अधिक सामान्य है $PG(n, q)$ , कहाँ $n$ ज्यामितीय आयाम है (नीचे देखें), और $q$ परिमित क्षेत्र (या गैल्वा क्षेत्र) का क्रम है $GF(q)$ , जो एक पूर्णांक होना चाहिए जो एक प्रमुख या प्रधान शक्ति है।

उपरोक्त संकेतन में ज्यामितीय आयाम उस प्रणाली को संदर्भित करता है जिससे रेखाएं 1-आयामी होती हैं, विमान 2-आयामी होते हैं, अंक 0-आयामी होते हैं, आदि। संशोधक, कभी-कभी ज्यामितीय के बजाय प्रक्षेपी शब्द का उपयोग किया जाता है, इस अवधारणा के बाद से आवश्यक है आयाम की संख्या वेक्टर रिक्त स्थान के लिए उपयोग की जाने वाली अवधारणा से भिन्न होती है (अर्थात, एक आधार में तत्वों की संख्या)। आम तौर पर एक ही नाम के साथ दो अलग-अलग अवधारणाएं होने से संदर्भ के कारण अलग-अलग क्षेत्रों में ज्यादा कठिनाई नहीं होती है, लेकिन इस विषय में वेक्टर स्पेस और प्रोजेक्टिव स्पेस दोनों महत्वपूर्ण भूमिका निभाते हैं और भ्रम की संभावना बहुत अधिक होती है। सदिश स्थान अवधारणा को कभी-कभी बीजगणितीय आयाम के रूप में जाना जाता है।^[3]

निर्माण

होने देना $V = V(n + 1, q)$ (बीजीय) आयाम के वेक्टर स्थान को दर्शाता है $n + 1$ परिमित क्षेत्र पर परिभाषित $GF(q)$ . प्रक्षेप्य स्थान $PG(n, q)$ के सभी सकारात्मक (बीजीय) आयामी वेक्टर उप-स्थान होते हैं $V$ . निर्माण को देखने का एक वैकल्पिक तरीका बिंदुओं को परिभाषित करना है $PG(n, q)$ के गैर-शून्य सदिशों के तुल्यता वर्गों के रूप में $V$ तुल्यता संबंध के तहत जिससे दो सदिश समतुल्य होते हैं यदि एक दूसरे का अदिश गुणक है। बिंदुओं के सेट की रैखिक स्वतंत्रता की परिभाषा का उपयोग करके उप-स्थान तब बिंदुओं से बनाए जाते हैं।

उप-स्थान

बीजीय आयाम की सदिश उपसमष्टि $d + 1$ का $V$ की (प्रक्षेपी) उपसमष्टि है $PG(n, q)$ ज्यामितीय आयाम का $d$ . प्रक्षेपी उपस्थानों को सामान्य ज्यामितीय नाम दिए गए हैं; बिंदु, रेखाएँ, तल और ठोस क्रमशः 0,1,2 और 3-आयामी उपसमष्टि हैं। संपूर्ण स्थान एक है $n$ -आयामी उप-स्थान और एक ( $n - 1$ )-डायमेंशनल सबस्पेस को हाइपरप्लेन (या प्राइम) कहा जाता है।

बीजगणितीय आयाम के सदिश उपस्थानों की संख्या $d$ सदिश स्थान में $V(n, q)$ गाऊसी द्विपद गुणांक द्वारा दिया जाता है,

\left[{\begin{matrix}n\\d\end{matrix}}\right]_{q}={\frac {(q^{n}-1)(q^{n}-q)\cdots (q^{n}-q^{d-1})}{(q^{d}-1)(q^{d}-q)\cdots (q^{d}-q^{d-1})}}.

इसलिए, की संख्या $k$ आयामी प्रक्षेप्य उप-स्थान $PG(n, q)$ द्वारा दिया गया है

\left[{\begin{matrix}n+1\\k+1\end{matrix}}\right]_{q}={\frac {(q^{n+1}-1)(q^{n+1}-q)\cdots (q^{n+1}-q^{k})}{(q^{k+1}-1)(q^{k+1}-q)\cdots (q^{k+1}-q^{k})}}.

इस प्रकार, उदाहरण के लिए, लाइनों की संख्या ( $k$ = 1) पीजी(3,2) में है

\left[{\begin{matrix}4\\2\end{matrix}}\right]_{2}={\frac {(2^{4}-1)(2^{4}-2)}{(2^{2}-1)(2^{2}-2)}}={\frac {(15)(14)}{(3)(2)}}=35.

यह इस प्रकार है कि अंकों की कुल संख्या ( $k$ = 0) का $P = PG(n, q)$ है

\left[{\begin{matrix}n+1\\1\end{matrix}}\right]_{q}={\frac {(q^{n+1}-1)}{(q-1)}}=q^{n}+q^{n-1}+\cdots +q+1.

यह के हाइपरप्लेन की संख्या के बराबर भी है $P$ .

के एक बिंदु के माध्यम से लाइनों की संख्या $P$ की गणना की जा सकती है $q^{n-1}+q^{n-2}+\cdots +q+1$ और यह एक निश्चित बिंदु से गुजरने वाले हाइपरप्लेन की संख्या भी है।^[4] होने देना $U$ और $W$ गाल्वा ज्यामिति के उप-स्थान बनें $P = PG(n, q)$ . चौराहा $U \cap W$ की एक उपसमष्टि है $P$ , लेकिन सेट सैद्धांतिक संघ नहीं हो सकता है। द्वारा निरूपित इन उप-स्थानों का जुड़ाव $< U, W >$ , की सबसे छोटी उपसमष्टि है $P$ जिसमें दोनों शामिल हैं $U$ और $W$ . इन दो उप-स्थानों के जुड़ने और प्रतिच्छेदन के आयाम सूत्र द्वारा संबंधित हैं,

|<U,W>|=|U|+|W|-|U\cap W|.

निर्देशांक

एक निश्चित आधार के संबंध में, प्रत्येक वेक्टर में $V$ विशिष्ट रूप से एक द्वारा दर्शाया गया है ( $n + 1$ )- के तत्वों का टपल $GF(q)$ . एक प्रक्षेप्य बिंदु सदिशों का एक तुल्यता वर्ग है, इसलिए कई अलग-अलग निर्देशांक (वैक्टरों के) हैं जो एक ही बिंदु के अनुरूप हैं। हालाँकि, ये सभी एक दूसरे से संबंधित हैं क्योंकि प्रत्येक दूसरों का एक गैर-शून्य अदिश गुणक है। यह प्रक्षेपी स्थान के बिंदुओं का प्रतिनिधित्व करने के लिए उपयोग किए जाने वाले सजातीय निर्देशांक की अवधारणा को जन्म देता है।

इतिहास

गीनो फानो गैलोज़ ज्यामिति के क्षेत्र में एक प्रारंभिक लेखक थे। 1892 के अपने लेख में,^[5] प्रोजेक्टिव स्पेस | प्रोजेक्टिव एन-स्पेस के लिए स्वयंसिद्धों के अपने सेट की स्वतंत्रता को साबित करने पर,^[6] अन्य बातों के अलावा, उन्होंने एक प्रक्षेपी हार्मोनिक संयुग्म होने के परिणामों को इसके संयुग्म के बराबर माना। यह 15 बिंदुओं, 35 रेखाओं और 15 विमानों के साथ परिमित त्रि-आयामी अंतरिक्ष में समाहित सात बिंदुओं और सात रेखाओं के विन्यास की ओर जाता है, जिसमें प्रत्येक पंक्ति में केवल तीन बिंदु होते हैं।^[5]^: 114 इस अंतरिक्ष में सभी विमानों में सात बिंदु और सात रेखाएँ होती हैं और अब इन्हें फानो विमानों के रूप में जाना जाता है। फ़ानो ने मनमाना आयाम और प्रधान आदेशों के गाल्वा ज्यामिति का वर्णन किया।

जॉर्ज कॉनवेल ने 1910 में गैलोज़ ज्यामिति का एक प्रारंभिक अनुप्रयोग दिया, जब उन्होंने पीजी (3,2) में तिरछी रेखाओं के सेट के विभाजन के रूप में किर्कमैन की स्कूली छात्राओं की समस्या के समाधान की विशेषता बताई, गैलोज़ क्षेत्र GF(2) पर त्रि-आयामी प्रक्षेपी ज्यामिति। .^[7] विशेषता 0 के क्षेत्र में अंतरिक्ष में लाइन ज्यामिति के तरीकों के समान, कॉनवेल ने पीजी (5,2) में प्लकर निर्देशांक का इस्तेमाल किया और क्लेन क्वाड्रिक पर पीजी (3,2) में लाइनों का प्रतिनिधित्व करने वाले बिंदुओं की पहचान की।

1955 में Beniamino Segre ने q विषम के लिए अंडाकारों की विशेषता बताई। सेग्रे के प्रमेय में कहा गया है कि विषम क्रम के एक गैलोज़ ज्यामिति में (अर्थात, विषम विशेषता (क्षेत्र) के एक परिमित क्षेत्र पर परिभाषित एक प्रक्षेप्य विमान) प्रत्येक अंडाकार एक शंकु खंड है। इस परिणाम को अक्सर अनुसंधान के एक महत्वपूर्ण क्षेत्र के रूप में गैलोइस ज्यामिति स्थापित करने का श्रेय दिया जाता है। 1958 में अंतर्राष्ट्रीय गणितीय कांग्रेस सेग्रे ने उस समय तक ज्ञात गैलोज़ ज्यामिति में परिणामों का एक सर्वेक्षण प्रस्तुत किया।

यह भी देखें

घटना ज्यामिति

↑ SpringerLink
↑ "Projective spaces over a finite field, otherwise known as Galois geometries, ...", (Hirschfeld & Thas 1992)
↑ There are authors who use the term rank for algebraic dimension. Authors that do this frequently just use dimension when discussing geometric dimension.
↑ Beutelspacher & Rosenbaum 1998, pp. 24-25
↑ ^5.0 ^5.1 Fano, G. (1892), "Sui postulati fondamentali della geometria proiettiva", Giornale di Matematiche, 30: 106–132
↑ Collino, Conte & Verra 2013, p. 6
↑ George M. Conwell (1910) "The 3-space PG(3,2) and its Groups", Annals of Mathematics 11:60–76 doi:10.2307/1967582

संदर्भ

Beutelspacher, Albrecht; Rosenbaum, Ute (1998), Projective Geometry / From Foundations to Applications, Cambridge University Press, ISBN 978-0-521-48364-3
Collino, Alberto; Conte, Alberto; Verra, Alessandro (2013). "On the life and scientific work of Gino Fano". arXiv:1311.7177.
De Beule, Jan; Storme, Leo (2011), Current Research Topics in Galois Geometry, Nova Science Publishers, ISBN 978-1-61209-523-3
Hirschfeld, J. W. P. (1979), Projective Geometries Over Finite Fields, Oxford University Press, ISBN 978-0-19-850295-1, emphasizing dimensions one and two.{{citation}}: CS1 maint: postscript (link)
Hirschfeld, J. W. P. (1985), Finite Projective Spaces of Three Dimensions, Oxford University Press, ISBN 0-19-853536-8, dimension 3.{{citation}}: CS1 maint: postscript (link)
Hirschfeld, J. W. P.; Thas, J. A. (1992), General Galois Geometries, Oxford University Press, ISBN 978-0-19-853537-9, treating general dimension.{{citation}}: CS1 maint: postscript (link)

बाहरी संबंध

Galois geometry at Encyclopaedia of Mathematics, SpringerLink

[1] SpringerLink

[2] "Projective spaces over a finite field, otherwise known as Galois geometries, ...", (Hirschfeld & Thas 1992)

[3] There are authors who use the term rank for algebraic dimension. Authors that do this frequently just use dimension when discussing geometric dimension.

[4] Beutelspacher & Rosenbaum 1998, pp. 24-25

[Fano1-5] 5.0 ^5.1 Fano, G. (1892), "Sui postulati fondamentali della geometria proiettiva", Giornale di Matematiche, 30: 106–132

[6] Collino, Conte & Verra 2013, p. 6

[7] George M. Conwell (1910) "The 3-space PG(3,2) and its Groups", Annals of Mathematics 11:60–76 doi:10.2307/1967582

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