MathLabs
Định lýĐã chứng minh

Điều kiện cân bằng

Phát biểu

Cho pp là một đa thức nhiệt đới trong hai biến và vv là một đỉnh của đường cong nhiệt đới V(p)V(p) của nó. Gọi các cạnh của V(p)V(p) kề với vv có các véctơ hướng nguyên nguyên thủy v1,…,vk∈Z2v_1, \dots, v_k \in \mathbb{Z}^2 (mỗi véctơ hướng ra xa vv) và các trọng số nguyên dương w1,…,wkw_1, \dots, w_k. Khi đó ∑j=1kwjvj=0\sum_{j=1}^{k} w_j v_j = 0.

Vì sao đúng?

Đây là một định luật bảo toàn, về mặt cấu trúc giống hệt định luật Kirchhoff về dòng điện tại một nút của mạch điện: gần vv, đa thức pp là giá trị nhỏ nhất của các hàm afin đạt được sự bằng nhau tại vv, và mỗi cạnh là nơi đúng hai trong số chúng vẫn trùng nhau. Khi bạn đi một vòng quanh vv, độ dốc của pp nhảy một lượng tỉ lệ với wjvjw_j v_j mỗi lần bạn băng qua một cạnh; vì pp là một hàm liên tục xác định duy nhất, các bước nhảy này phải triệt tiêu lẫn nhau sau một vòng đầy đủ, và đó chính xác là phương trình cân bằng. Chính sự triệt tiêu cục bộ này — chứ không phải bất kỳ phức đa diện nào cũng được — làm cho một đường cong nhiệt đới trở nên thực sự đại số, tức là quỹ tích góc của một đa thức nhiệt đới thực thụ, chứ không phải một tập hợp tùy ý các tia và đoạn thẳng.

Phác thảo chứng minh

Nhắc lại rằng p(x)=min⁡α∈S(cα+α⋅x)p(x) = \min_{\alpha \in S}(c_\alpha + \alpha \cdot x) đối ngẫu với phép chia nhỏ chính quy Δp\Delta_p của đa giác Newton conv(S)\mathrm{conv}(S) của nó, thu được bằng cách nâng mỗi điểm α∈S\alpha \in S lên độ cao cαc_\alpha rồi chiếu bao lồi phía dưới trở lại xuống mặt phẳng. Mỗi cạnh ee của V(p)V(p) đối ngẫu với một cạnh e∗e^* của Δp\Delta_p: ee vuông góc với e∗e^* (xoay 90∘90^\circ), và trọng số ww của nó bằng độ dài dàn của e∗e^*. Mỗi đỉnh vv của V(p)V(p) đối ngẫu với một ô 22-chiều (một đa giác) σv\sigma_v của Δp\Delta_p, và các cạnh của V(p)V(p) kề với vv tương ứng, theo đúng thứ tự vòng quanh, chính xác với các cạnh biên của σv\sigma_v. Đi một vòng quanh biên của đa giác đóng σv\sigma_v, các véctơ cạnh e1∗,…,ek∗e_1^*, \dots, e_k^* của nó có tổng bằng không — một đa giác quay trở lại điểm xuất phát: e1∗+⋯+ek∗=0e_1^* + \cdots + e_k^* = 0. Phép xoay 90∘90^\circ là một ánh xạ tuyến tính RR, và mỗi R(ej∗)R(e_j^*) bằng wjvjw_j v_j sai khác một lựa chọn định hướng cố định (trọng số wjw_j là độ dài dàn của ej∗e_j^*, còn vjv_j là ej∗e_j^* sau khi xoay và co giãn về véctơ nguyên thủy). Áp dụng ánh xạ tuyến tính RR vào hai vế của e1∗+⋯+ek∗=0e_1^* + \cdots + e_k^* = 0 cho ta w1v1+⋯+wkvk=R(0)=0w_1 v_1 + \cdots + w_k v_k = R(0) = 0, chính là điều kiện cân bằng.

Chủ đề chứa định lý này

Chứng minh từng bước

Chưa có chứng minh từng bước cho định lý này.

Tài liệu tham khảo

  1. Diane Maclagan, Bernd Sturmfels (2015). Introduction to Tropical Geometry
  2. Grigory Mikhalkin (2005). Enumerative tropical algebraic geometry in R^2 · arXiv:math/0312530
  3. Imre Simon (1978). Limited subsets of a free monoid · DOI:10.1109/SFCS.1978.21