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证明在复射影空间中,由次数最多为d的齐次多项式定义的有限集的元素

证明在复射影空间中,由次数最多为d的齐次多项式定义的有限集的元素

作者: 久别重逢已经那边v发 | 来源:发表于2024-11-14 07:02 被阅读0次

nd为正整数。设F_1,...,F_m\mathbb{C}[X_0,...,X_n]中次数最多为d的齐次多项式使得

V(F_1,...,F_m):={(x_0 :...: x_n )\in \mathbb{CP}^n|F_1(x_0,...,x_n)=...=F_m(x_0,...,x_n)=0}

是个有限集;这里\mathbb{CP}^n是指n维复射影空间。证明:V(F_1,...,F_m)的元素个数至多是d^n

这个证明的关键在于理解复射影空间中的齐次多项式的零集的性质,以及如何利用这些性质来估计多个多项式的零集的元素个数。通过组合原理,我们能够得出一个关于零集元素个数的上界。

证:

1.问题条件:

  • nd 为正整数。

  • F_1,\ldots,F_m\mathbb{C}[X_0,\ldots,X_n] 中次数至多为d的齐次多项式。

  • V(F_1,\ldots, F_m) 是有限集。

2.单个多项式零集的性质:

\mathbb{CP}^n中,单个次数为d的齐次多项式的零集是一个代数簇。对于齐次多项式F_i,其零集 V(F_i)\mathbb{CP}^n中的一个超曲面。

3.多个多项式的零集的关系:

当我们考虑多个齐次多项式 F_1,\ldots,F_m的零集时,V(F_1,\ldots,F_m)是这些超曲面的交集。根据条件,V(F_1,\ldots,F_m)是一个有限集,这表明这些超曲面是“横截的”,即它们的交集是有限个点。

4.元素个数的估计:

我们需要估计 V(F_1,\ldots,F_m) 的元素个数。一个有力的工具是贝祖定理(Bezout's theo- rem)。贝祖定理指出,如果我们有n 个齐次多项式 F_1,\ldots,F_n,其中每个多项式的次数分别为d_1,\ldots, d_n,那么这些多项式的零集的点数(在一般位置下)最多是d_1\cdot d_2\cdots d_n

在我们的情况下,假设m=n(即我们有n个多项式),并且每个多项式的次数至多为d。根据贝祖定理,V(F_1,\ldots, F_n)的点数至多是d \cdot d \cdot \ldots \cdot d = d^n

如果m<n(即多项式的数量少于变量的数量),我们可以通过添加n-m个次数为d的随机齐次多项式来补足,这样不改变原问题的性质。根据贝祖定理,新的系统的解的点数仍然至多是d^n

综上,V(F_1,\ldots, F_m)的元素个数至多是d^n

参考资料:裴蜀定理(贝祖定理)

数学定理

在数论中,裴蜀定理是一个关于最大公约数(或最大公约式)的定理,裴蜀定理得名于法国数学家艾蒂安·裴蜀。

裴蜀定理说明了对任何整数 a、b和它们的最大公约数 d ,关于未知数 x以及 y 的线性的丢番图方程(称为裴蜀等式)。

简介

裴蜀定理(或贝祖定理)得名于法国数学家艾蒂安·裴蜀,说明了对任何整数a、b和它们的最大公约数d,关于未知数x和y的线性不定方程(称为裴蜀等式):若a,b是整数,且gcd(a,b)=d,那么对于任意的整数x,y,ax+by都一定是d的倍数,特别地,一定存在整数x,y,使ax+by=d成立。

它的一个重要推论是:a,b互质的充分必要条件是存在整数x,y使ax+by=1。

n个整数间的裴蜀定理

设a1,a2,a3......an为n个整数,d是它们的最大公约数,那么存在整数x1......xn使得x1a1+x2a2+...xn*an=d。

特别来说,如果a1...an存在任意两个数是互质的(不必满足两两互质),那么存在整数x1......xn使得x1a1+x2a2+...xn*an=1。证法类似两个数的情况。

任意主理想环上的情况

裴蜀可以推广到任意的主理想环上。设环A是主理想环,a和b 为环中元素,d是它们的一个最大公约元,那么存在环中元素x和y使得:

ax + by = d

这是因为在主理想环中,a和b的最大公约元被定义为理想aA + bA的生成元。

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