MathLabs

解法: モジュラー形式によるヴィアゾフスカの8次元・24次元球充填問題の解決

ステップ 2/9: コーン・エルキーズの線形計画法による評価
ざっくり言うと

特定の目標よりも密な球の配置が存在しないことを、あらゆる配置を一つずつ確かめることなく証明しようとする場面を考えてほしい。コーンとエルキーズは巧妙な近道を見つけた:いくつかの符号に関する性質を持つ特別な『検定関数』を一つ考え出すことができれば、それだけであらゆる詰め込みの密度を一挙に上から抑えることができ、無限に多くの幾何学的配置を探す問題を、性質の良い一つの関数を構成するというはるかに扱いやすい問題に変えてしまう。

f(x)≤0  (∣x∣≥r),f^(t)≥0,f(0)=f^(0)  ⟹  Δ≤vol ⁣(r2B)f(x) \le 0 \;(|x| \ge r), \quad \hat f(t) \ge 0, \quad f(0) = \hat f(0) \implies \Delta \le \mathrm{vol}\!\left(\tfrac{r}{2}B\right)
詳しい解説

コーンとエルキーズは、動径対称なシュワルツ関数 f:Rd→Rf: \mathbb{R}^d \to \mathbb{R} が ∣x∣≥r|x| \ge r で f(x)≤0f(x) \le 0 を満たし、そのフーリエ変換がいたるところ f^(t)≥0\hat f(t) \ge 0 を満たし、かつ f(0)=f^(0)>0f(0) = \hat f(0) > 0 であれば、Rd\mathbb{R}^d における単位球の充填密度は半径 r/2r/2 の球の密度以下であることを示した。充填の差ベクトルの集合がそれぞれ ff と f^\hat f の零点と一致すれば等号が成立する。

このステップの用語
フーリエ変換
関数 ff を異なる周波数の波によって書き直す変換 f^\hat f のことであり、関数とそのフーリエ変換は密接に結びついているため、両方の符号を同時に制御することは強い制約となる。
許容関数/シュワルツ関数
その関数自身とフーリエ変換の両方が無限遠で十分速く減衰し、コーン・エルキーズの評価に現れるすべての関連する和や積分が意味を持つようにする滑らかな関数。
このステップで使う知識