КАРТОЧКА ПРОЕКТА ФУНДАМЕНТАЛЬНЫХ И ПОИСКОВЫХ НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ,
ПОДДЕРЖАННОГО РОССИЙСКИМ НАУЧНЫМ ФОНДОМ

Информация подготовлена на основании данных из Информационно-аналитической системы РНФ, содержательная часть представлена в авторской редакции. Все права принадлежат авторам, использование или перепечатка материалов допустима только с предварительного согласия авторов.

 

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ


Номер 22-21-00556

НазваниеГипотеза Пассаре об амебах максимально разреженных многочленов

РуководительСадыков Тимур Мрадович, Доктор физико-математических наук

Организация финансирования, регион федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Российский экономический университет имени Г.В. Плеханова", г Москва

Период выполнения при поддержке РНФ 2022 г. - 2023 г. 

Конкурс№64 - Конкурс 2021 года «Проведение фундаментальных научных исследований и поисковых научных исследований малыми отдельными научными группами».

Область знания, основной код классификатора 01 - Математика, информатика и науки о системах, 01-108 - Комплексный анализ

Ключевые словаМаксимально разреженные многочлены, амебы многочленов Лорана, компьютерная алгебра

Код ГРНТИ27.27.00


СтатусУспешно завершен


 

ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ


Аннотация
В многомерном комплексном анализе известна гипотеза М.Пассаре, утверждающая, что так называемая амеба произвольного максимально разреженного многочлена является сплошной. Здесь под амебой многочлена понимается диаграмма Рейнхардта множества его нулей в логарифмической шкале, то есть, образ множества нулей относительно отображения (z1,...,zn) -> (ln|z1|,...,ln|zn|). Многочлен называется максимально разреженным, если он содержит только "вершинные мономы", то есть, такие мономы, показатели которых суть вершины многогранника Ньютона многочлена. При этом под многогранником Ньютона многочлена понимается выпуклая оболочка показателей входящих в него мономов. Гипотеза Пассаре была сформулирована свыше 15 лет тому назад и до сих пор остается недоказанной, несмотря на значительный интерес специалистов (например, M.Nisse) к данной тематике. Опубликовано несколько ошибочных доказательств гипотезы (см., например, https://arxiv.org/abs/0704.2216). Более того, в настоящий момент имеются серьезные обоснованные сомнения в истинности гипотезы Пассаре в высоких размерностях, однако контрпримеры к ней также неизвестны. Недавний прогресс в изучении амеб многочленов многих комплексных переменных средствами тропической геометрии и комgьютерной алгебры, достигнутый руководителем настоящего проекта исследований и его коллективом, открывает новый подход к изучению гипотезы Пассаре и позволяет надеяться на получение ее доказательства или же построение контрпримера (который, в случае его существования, должен быть очень сложен). Для решения данной задачи могут оказаться полезными понятие аналитической сложности многочленов многих комплексных переменных и генетические алгоритмы как техническое средство визуализации амеб комплексных гиперповерхностей. Задел коллектива проекта на данном направлении отражен, в частности, в публикациях Scopus категории Q1: Mathematische Zeitschrift, 2020, 296(1-2), стр. 373–390, Journal of Geometric Analysis, 2019, 29(2), стр. 1356–1368, а также в результатах многочисленных компьютерных экспериментов, см. https://www.researchgate.net/publication/338341129_Giant_amoeba_zoo Целью предлагаемого проекта исследования является разрешение вопроса об истинности гипотезы Пассаре путем ее доказательства или же построения контрпримера. Данный результат способен вызвать значительный резонанс ввиду универсальности понятия амебы и его приложений в многомерном комплексном анализе и статистической физике.

Ожидаемые результаты
Доказательство гипотезы Пассаре или построение контрпримера.


 

ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ


Аннотация результатов, полученных в 2022 году
За отчетный период в рамках работ по проекту были проведены многочисленные компьютерные эксперименты с целью изучения свойств топологического типа амебы многочлена нескольких комплексных переменных как функции его носителя и характера его зависимости от коэффициентов многочлена. Разработанные алгоритмы и программное обеспечение позволили выявить наиболее перспективные классы многочленов нескольких комплексных переменных, которые могут оказаться контрпримерами к гипотезе Пассаре. К их числу относятся, в частности, многочлены, носителями которых являются зонотопы в высоких размерностях. Результаты расчета и визуализации амеб оптимальных гипергеометрических многочленов с носителями в зонотопах представлены на сайте http://amoebas.ru/. Алгоритмы визуализации амеб многочленов нескольких комплексных переменных в размерности 3 и более высоких размерностях изложены в научной статье «Вычисление связных компонент дополнения к амебе многочлена от нескольких комплексных переменных», принятом к печати в журнале, индексируемом библиометрическими системами Scopus и Web of Science. Промежуточные результаты выполнения проекта были представлены в очном докладе на международной конференции "Computer Algebra in Scientific Computing", (август 2022 г., Технический университет г. Гебзе, Турция), а также на международной научной конференции "Computing in topological structures: foundations and implementations" (27 июня - 1 июля 2022 г., Математический центр "Сириус", г. Сочи).

 

Публикации

1. Жуков Т.А., Садыков Т.М. Вычисление связных компонент дополнения к амебе многочлена от нескольких комплексных переменных Программирование, Vol. 49, No. 2, pp. 91–99. (год публикации - 2023) https://doi.org/10.1134/S0361768823020159


Аннотация результатов, полученных в 2023 году
За отчетный период работы над проектом исследований класс многочленов нескольких комплексных переменных, имеющих сплошные амебы, изучался путем их погружения в пространства решений регулярных голономных систем дифференциальных уравнений, зависящих от комплексных параметров и разложений обратных к ним функций в кратные степенные ряды. Данный подход опирается на построение порождающих решений и универсальных базисов регулярных голономных резонансных систем дифференциальных уравнений в частных производных с помощью многомерных вычетов, а также явное вычисление их решений в виде так называемых многочленов Фробениуса-Пюизо, то есть, элементов кольца формальных степенных рядов, полиномиальным образом зависящих от конечного числа мономов Пюизо и логарифмов независимых переменных. За отчетный период работы получены, в частности, следующие результаты. Пусть x - n-мерный вектор комплексных переменных. Обозначим через A квадратную матрицу размера n>1 и через h - аналитическую функцию, заданную в непустой области D в комплексной плоскости. Рассмотрим отображение f=(f_1,...,f_n) из n-мерного комплексного пространства в себя, определенное формулой f[A,h](x) := x + h(Ax) с координатами f_j : x -> x_j + h(< A_j, x >), j = 1,...,n, якобиан которого тождественно равен ненулевой постоянной всюду, где каждая из координат f_j корректно определена. Здесь < A_j, x > обозначает скалярное произведение j-й строки матрицы A на вектор переменных x. Пусть U - квадратная матрица, такая, что якобиан отображения f[U,h](x) равен ненулевой постоянной для всех x из области определения и, более того, для всевозможных аналитических функций h, голоморфных в области D. Показано, что любая такая матрица U задается выбором целочисленного разбиения размерности n на m слагаемых и перестановкой длины m однозначно с точностью до перестановочного подобия матриц. Для произвольного d=2,3,... построено n-параметрическое семейство квадратных матриц H(s), таких, что для любой матрицы U, удовлетворяющей вышеперечисленным условиям, отображение x+((U*H(s))x)^d, заданное произведением Адамара U*H(s), имеет единичный якобиан. Установлено, что обратное к нему отображение является полиномиальным и предложена рекурсивная формула для его вычисления. Достигнутые в ходе выполнения проекта научные результаты были представлены участниками проекта на следующих научных конференциях: 1. Polynomial Computer Algebra 2023. 17-22 апреля 2023 года. Международный математический институт Л. Эйлера, Санкт-Петербург. Сайт конференции: https://pca-pdmi.ru/2023/. Программа конференции: https://pca-pdmi.ru/2023/program. 2. International workshop “Complex tropical geometry and beyond“, Xiamen University Malaysia, г. Куала-Лумпур, Малайзия. 30 апреля - 12 мая 2023 года. Подробная информация о докладе и представленных в нем результатах размещена по адресу https://www.xmu.edu.my/TalksAndEvents/list.htm. 3. 25th International Workshop on Computer Algebra in Scientific Computing (см. сайт конференции http://casc-conference.org/), 28 августа - 1 сентября 2023 года, университет г. Гавана, Куба. Программа конференции: https://casc-conference.org/2023/schedule.html.

 

Публикации

1. Садыков Т.М. Parameterizing and Inverting Analytic Mappings with Unit Jacobian Moscow Mathematical Journal, Том 23, выпуск 3, стр. 369-400 (год публикации - 2023) https://doi.org/10.17323/1609-4514-2023-23-3-369-400

2. Красиков В.А. A Survey on Computational Aspects of Polynomial Amoebas Mathematics in Computer Science, том 17, выпуск 3-4, 16 (год публикации - 2023) https://doi.org/10.1007/s11786-023-00570-x


Возможность практического использования результатов
Созданный исполнителями проекта общедоступный сетевой сервис http://amoebas.ru/ для интерактивного вычисления амеб многочленов двух и трех переменных и их многогранников Ньютона, а также библиотека рассчитанных сечений амеб многочленов большего числа переменных уже получила некоторую известность среди специалистов по вещественной алгебраической геометрии и математической физики. Вычислительные возможности, предоставляемые сетевым ресурсом http://amoebas.ru/, опираются на серверные мощности лаборатории искусственного интеллекта в Российском экономическом университете им. Г.В. Плеханова, которую возглавляет руководитель настоящего проекта исследований. Опубликованная в ходе работы над проектом научная статья, содержащая описание алгоритмов визуализации амеб многочленов нескольких комплексных переменных в размерности 3 и выше, и, в частности, построение их сечений, уже цитируется из авторитетных международных изданий, см. https://www.scopus.com/authid/detail.uri?authorId=35605379800. С учетом широкого распространения и высокой востребованности можно ожидать, что сетевой ресурс http://amoebas.ru/ станет общепризнанным стандартом для визуализации амеб многочленов нескольких комплексных переменных в ходе выполнения научных исследований и прикладных работ для широкого круга специалистов по тропической геометрии и математической физике.