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数学中的三角学

补充。感谢所有参与的人!让我谦恭地向那些对此感到恼火的人道歉(这是可以理解的),我认为这不过是徒劳的尝试。如果你认为这个问题(如果有道理的话)应该局限于双曲线-抛物线-椭圆细分的有趣表现,那么我完全同意(尽管部分想法是按照你认为合适的方式解释这个问题);我之所以让它开放,主要是因为韦尔三分法,这是一种完全不同的类型,远远不止是一种等级制度,我对听取其他人的意见和阐述感兴趣。例如,看看爱德华·弗伦克尔(Edward Frenkel)如何在一次引人入胜的布尔巴基(Bourbaki)演讲中,以威尔(Weil)三分法为基础,在兰兰兹(Langlands)和电磁二元论(electro-magnetic diumbities)之间引入了一种平行关系,他将这两个概念作为进入几何兰兰兹项目舞台的物理学思想的跳板。或者以基本三维(从etale上同调的观点来看)物体及其分支覆盖物之间珍贵的三边平行线为例:$\mathbb{P}(P)_{\mathbb{F} (_q)}^1$、$\mathrm{Spec}(\mathbb{Z})$和$S^3$,数字字段中的素数对应于三倍的结,$\log{p}$对应于双曲线长度,等等。

对于那些不相信代数曲面有一个简洁的三分法的人(他们认为应该用Kodaira维来形成四分法),更不用说在高维代数几何中了,我在这里引用了Sándor Kovács的答案,它相当雄辩地证明了双有理几何的基本三分法:

具有(反)充分正则丛的光滑投影变种的“频率”如何?

原始帖子。从许多目的来看,尤其是在分类层次结构或Weil关于数学基本统一性的“大图”中,似乎三分法比双边词典或“要么”问题更准确地捕捉到数学现实。当然,最基本的是三分法消极的--积极的由完整的有序字段$(\mathbb{R},<)$---这是时间之箭,如果你愿意的话,或者是一个动态系统进入过去/现在/未来状态的调节。正如下面的一些例子所证明的那样,这种三分法是数学中各种各样的分类方案的基础,尽管是粗糙的。

其他的分毛法来自于对数学类比的仔细研究。数学家总是喜欢通过类比发现;他们非常重视不同但松散连接的领域提供的直觉。在这样做的过程中,他们受到了一种默契的、柏拉图式的数学基本统一信念的指导。一个例子是有限几何与黎曼曲面之间的相似性。为了解释这种平行关系,实际上为了理解它,有必要在字典中提供一个“中间列”:数字域和算术曲面的算术几何。这导致了三分法,韦尔在给他的姐姐、哲学家西蒙·韦尔的一封信中如此清晰地解释了这一点(1940年他因拒绝参军而在狱中写了这封信)。正如我们所知,这种观点导致了数学研究的一个全新领域。

下面我列出了一些其他珍视的数学三角学。我有兴趣看到其他人,也许更专业。这个是我的吗问题:在列表中添加更多三叉肌此外,我对任何人可能有的任何想法都感兴趣,例如关于以下任何问题。3是粗分类方案中最普遍的数字吗?公平地说,给定的三分法与原始三分法$(-,0,+)$相呼应吗?在给定的三分法中,对应的三面词典是否有一个自然的“中间列”?这个“中间专栏”是最基本、最有趣还是最难以捉摸的?

数学中的三角学:一些例子。

  • 拓扑、几何和分析的结构是实线$\mathbb{R}$。塔斯基的八个公理用完整的二进制总阶<、二进制运算+和常数1来描述它。(乘法是后来出现的——塔斯基的公理暗示了这一点——布尔巴基对实域的定义也是如此这个完整的有序字段)。这些公理衍生出的符号三分法$(<,=,>)$和$(-,0,+)$在整个数学中都有影响。

  • 例如,有三个常曲率空间,导致三个最大对称几何体:双曲线、平面(或欧几里德)和椭圆(例如球面形式)。

  • 局部对称空间分为三种类型:非紧型、平坦型和紧型。

  • 在复杂分析中,有三个简单连接的布:黎曼曲面$\Delta$、$\mathbb{C}$和$\hat{mathbb}C}$。

  • 紧致黎曼曲面的共形自同构群的连通分量是以下三个之一:琐碎的,$S^1\次S^1$,$\mathrm{前列腺素}_2(\mathbb{C})$。

  • 基本群的复杂性,首先由拓扑曲面表现出来:真正的非阿贝尔人(也许我们可以说:阿纳贝利亚人)-阿贝尔(或更一般地,包含有限指数幂零子群)-和琐碎的(或者更普遍地说,有限的)这当然与Lee Mosher的答案提出的有限生成群的增长主题有关。

  • 在动力学中,一个固定点(或周期循环)可以是排斥的、无关紧要的或吸引的。

  • 在瑟斯顿关于表面同胚的工作中,映射类群的元素根据动力学被分为三种类型:伪阿诺索夫、可约和有限阶。

  • 在代数几何中,正则丛的正性是分类和最小模型问题的核心。更普遍地说,正性是代数几何的一个显著特征。有关令人愉快的讨论,请参阅科勒对拉扎斯菲尔德著作《代数几何中的正定性》的评论。(《公牛杂志》,第43卷,第2期,第279-284页)。最基本的例子是代数曲线的三分法(有理、椭圆、一般类型)。

  • 在双有理代数几何中非常粗略地说,有三种类型的流形构成了一般的流形:有理曲线、Calabi-Yau流形和一般类型的流型(如果你喜欢,也可以是双曲线类型)。例如,代数曲面要么:1)允许一束有理曲线;或2)允许椭圆曲线束或是阿贝尔曲线或K3(或K3的双商);否则3)它是通用型的。阿贝尔(Abelian)K3公司是Calabi-Yau流形的例子。

  • 更具体地说,考虑光滑超曲面$X\subset\mathbb{P}^n$。根据学位$d$与维度的比较,他们分为三种类型。如果$d\leqn$,它们包含大量有理曲线(当然是无数条)。如果$d=n+1$,则它们是Calabi-Yau流形的一个示例,并且通常情况下包含可数无穷多条有理曲线。(给定次数的有理曲线数的生成函数是一个非常有趣的函数,在量子引力物理学中具有重要意义。)如果$d\geq n+2$,那么$X$是一般类型的,并且它被推测为通常情况下只包含有限多条有理曲线。(更准确地说,Bombieri和Lang推测,一个一般类型的变种只包含有限多个非一般类型的极大子变种)。

  • 在丢番图几何中,有理点应该来自有理曲线和阿贝尔变换。零星的例子被认为是有限的。这导致了有界(大,即指数)高度的有理点数量增长率的以下三分法:多项式增长-对数增长-$O(1)$。此外,即使在维度1中,阿贝尔变种的情况也是最深刻和最神秘的。

  • 在拓扑学中,有趣的维度似乎分为三个性质不同的范围:$d=3$、$d=4$和$d\geq5$。(尽管这可能会让它有点过度拉伸)。其中,四个维度——“中间一列”——是最神秘的,也是与物理学最相关的。

  • 当然,“Weil三分法”至少可以追溯到Kronecker和Dedekind:曲线$\mathbb美元{F} (_q)$ -数字字段-黎曼曲面阶级场理论和川川理论是这种三分法的有力例子。另一个例子当然是zeta函数和黎曼假设。

  • 人们会试图将后一种三分法扩展到[非阿基米德世界($p$-adic,profinite)-全局算术-阿基米德世界(几何、拓扑、复变量)]如果中间的圆柱不包含(大部分)侧翼圆柱。同样,三重[$l$-adic上同调动力Hodge结构]可能不会被接受。这里有一个关于主题的变体(你可能会发现它是垃圾,在这种情况下,把它扔掉)。有两种方法可以完成(或限制)规则多边形$C_n$。第一种方法是将$C_n$想象为$\frac{1}{n}\mathbb{Z}/\mathbb2{Z}$,并取直接限额(在这种情况下,工会,或合成:$\rightarrow$),即$\mathbb{Q}/\mathbb2{Z}$。完成后,我们得到了圆$S^1=\mathbb{R}/\mathbb2{Z}$,这是最简单的流形。第二种方法是将$C_n$看作$\mathbb{Z}/n$,并取射影极限(或解构:$\leftarrow$),即$\hat{\mathbb{Z}}=\prod_p\mathbb{Z} (p)$,圆圈的定义版本。这样,阿基米德(连续)对象和$p$-adic对象可以被视为相同的有限对象。将$C_n$作为更一般的有限群,我们得到基本上一方面,所有的李群;另一方面,还有所有的亵渎集团。

  • 当然,我们生活在三个可感知的空间维度中并不符合我们的要求。但在1984年,马宁发表了一篇文章(“几何学中的新维度”),在这篇文章中,他以数论(阿拉克洛夫几何)和物理学(超对称)的思想为指导,提出存在仿射超模式$\mathrm{Spec}\mathbb{Z}[x_i;\xi_j]$是“局部由$\mathbb{Z}/2$-分级超交换环所环的拓扑空间范畴的对象”。这里,$\xi_j$是“奇数”反交换变量,与“偶数”变量$x_i$交换。请参阅他在“三个空间-2000”的图片中的三个坐标轴$x、\xi$和$\mathrm{Spec}\mathbb{Z}$。算术轴$\mathr{Spec}\ mathbb}Z}$在复杂代数几何中是隐式的,在诸如Ax-Grothendieck定理和Fano流形中有理曲线的构造等问题中是必不可少的。

  • 在线性群理论中,宽松地说,有一个三分法:$\mathbb{G} _米$(线性圆环)-半单形-$\mathbb美元{G} a(_a)$(万能).

  • 代数群:还原的-阿贝尔变种-万能的。特别是一维群的分类:$\mathbb{G} _米$-$E$-$\mathbb{G} _(a)$. (谢谢,Terry Tao!)

  • 变量:中间可交换的代数群,有:乘法类型-阿贝尔品种-加法类型(unipower).

  • $\mathbb{R}$、$\mathbb{C}$和$\mat血红蛋白{H}$是连续统上唯一的有限维结合除代数。(谢谢保罗·雷诺兹、特奥·B和萨姆·勒沃伦!)

  • 物理学最基本的偏微分方程:波动方程(双曲线的)-热量和薛定谔方程(抛物线)-拉普拉斯方程(椭圆形). (谢谢Alexandre Eremenko!)

  • 无限有限生成的组有$1,2$或$\infty$个ends。(谢谢shane.orourke和Artie Prendergast-Smith!)

  • 随机游走可以是暂时的、空循环的或正循环的。(谢谢Vaughn Climenhaga!)

  • Zeta函数可以通过动态(Artin-Mazur)实现;$\mathbb{Z}$上有限型格式的算术(Riemann和Hasse-Weil);和几何(双曲曲面的Selberg zeta函数)。

  • 在模型理论中,超稳定理论、严格稳定(稳定但非超稳定)理论和非稳定理论之间有一个重要的三分法。

  • 可以公平地说,有三种三维简单连接空格:$\mathbb{P}(P)_{\mathbb{F} (_q)}^1$,$\mathbb{Spec}(\mathbb{Z})$在阿基米德无穷大处压缩,$S^3$。这带来了马祖疑难词典,以及素数和结(尤其是双曲结)之间富有成效的类比。

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