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未解决问题,代数学, 分析学,1939年提出

雅可比猜想

部分解决斯梅尔 #16

设 kk 是特征为 00 的域(等价地取 k=Ck = \mathbb{C}),且 F=(f1,…,fn):kn→knF = (f_1, \dots, f_n) : k^n \to k^n 是一个多项式映射,其雅可比行列式 det⁡ ⁣(∂fi∂xj)\det\!\left(\frac{\partial f_i}{\partial x_j}\right) 是 k×k^\times 中的非零常数。FF 是否必定具有多项式逆映射 G:kn→knG : k^n \to k^n?

研究前沿 截至2026年

2026年7月,莱文特·阿尔珀盖通过给出显式多项式映射 F(x,y,z)=((1+xy)3z+y2(1+xy)(4+3xy), y+3x(1+xy)2z+3xy2(4+3xy), 2x−3x2y−x3z)F(x,y,z) = ((1+xy)^3 z + y^2(1+xy)(4+3xy),\, y + 3x(1+xy)^2 z + 3xy^2(4+3xy),\, 2x - 3x^2 y - x^3 z) 否定了所有维数 n≥3n \ge 3 下的一般雅可比猜想;该映射在 C3\mathbb{C}^3 上处处具有常数雅可比行列式 −2-2,但在一般点上是 33 对 11 的。因此,截至2026年,仅剩二维平面雅可比猜想(n=2n = 2)尚未解决。

已知最佳结果

  • 阿尔珀盖(2026年):由 n=3n = 3 中次数为 55 的显式反例,雅可比猜想在所有维数 n≥3n \ge 3 下均不成立。
  • 在维数 n=2n = 2 时,当域扩张 C(x,y)/C(f,g)\mathbb{C}(x,y)/\mathbb{C}(f,g) 是伽罗瓦扩张(Campbell,1973年)、次数不超过 104104(莫宗坚,1983年;Nguyen,2025年),或 gcd⁡(deg⁡f,deg⁡g)\gcd(\deg f, \deg g) 为素数或不超过 1616(Abhyankar、Appelgate–Onishi、永田雅宜)时,猜想成立。

使用的方法及其局限

方法取得的结果局限所在
牛顿多边形与无穷远近似根(阿比扬卡尔–莫宗坚–永田雅宜)排除了次数不超过 104104 的平面反例,并严格限制了任何潜在平面反例的次数比 deg⁡f/deg⁡g\deg f / \deg g无穷远处奇异分支的组合爆炸阻碍了在 n=2n = 2 时覆盖任意合数次数对
降次法与幂零雅可比矩阵(巴斯–康奈尔–赖特)以增加维数 nn 为代价将一般问题归约为三次齐次映射 x+H(x)x + H(x)由于稳定化会增加维数 nn 而猜想在 n≥3n \ge 3 时不成立,高维降次法无法解决 n=2n = 2 的情形

尚未解决的问题

  • 平面雅可比猜想(n=2n = 2)是否对所有具有非零常数雅可比行列式的多项式映射 F:C2→C2F : \mathbb{C}^2 \to \mathbb{C}^2 成立?
  • 第一迪克斯米尔猜想是否成立:第一外尔代数 A1(C)A_1(\mathbb{C}) 的每个代数自同态是否都是自同构?

参考文献

  1. Ott-Heinrich Keller (1939). Ganze Cremona-Transformationen · DOI:10.1007/BF01704923
  2. Hyman Bass, Edwin H. Connell, David Wright (1982). The Jacobian conjecture: reduction of degree and formal expansion of the inverse · DOI:10.1090/S0273-0979-1982-15032-7
  3. Arno van den Essen (2000). Polynomial Automorphisms and the Jacobian Conjecture