魔镜魔镜,告诉我这世界上一半的函数吧?【一】

发布时间: 2021-10-29 13:40:13 来源: 励志妙语 栏目: 故事 点击: 108

“我家门口有两种函数,一种是函数,另一种也是函数。by鲁迅这一系列(大概永远不会完工)的文章是关于这世界上一半的函数的。对于学...

魔镜魔镜,告诉我这世界上一半的函数吧?【一】

“我家门口有两种函数,一种是函数,另一种也是函数。by 鲁迅

这一系列(大概永远不会完工)的文章是关于这世界上一半的函数的。对于学代数的来说,这世界上有一类函数,它们快乐无忧地生活在 mathbb{Z}[x_1,...,x_n] 里。这一类函数又分成两半,一半是对称函数,一半是非对称函数。

这篇文章则是告诉你,非对称函数的世界。文章将由两部分组成,一部分是我随口逼逼一些我对这个话题的理解,另一部分是我实际的笔记(知乎的latex支持让我毫无兴趣和时间把全部的笔记内容转化为中文)(and nope...就当我以为知乎对内容产出支持无法变得更差的时候,其总是可以超越我的想象。因为知乎没法直接插入pdf,我把pdf转化成图片试图上传,但是每次插入40张图片的时候,其总是能成功把我的图片顺序打乱,导致其无法阅读...我放弃...这一点也不值得...)

所以这篇文章只会有一部分了,I guess。

序言

对于学代数的来说,连续或者解析函数实在太过复杂了,所以她们一般都会管中窥豹地把视线集中在多项式环里。幸运的是,就算只是多项式环 R[x_1,...,x_n] (其中R是一个很好的环,我们一般取有理数或者整数),我们也有一些很复杂的东西可以进行学习和探究。而整个数学历史里,一个十分重要的研究对象,自然是各种不变量。

在非对称函数/对称函数的宇宙里,我们主要研究多项式环R[x1,...,xn]在置换群Sn的群作用下的不变量,也就是那些不被Sn群作用影响的多项式。

我们有三种群作用可以考虑,分别是(我们考虑生成元 s_i, i=1,...,n-1 如何作用在多项式上):

    置换坐标,也就是 s_icdot f(x_1,...,x_n)=f(x_1,...,x_{i+1},x_i,...,x_n) 往右推动坐标,或者说, s_i 只能作用在其中一个指数是0,另一个不是的情况下。也就是说, s_icdot x_i^{b}x_{i+1}^a=x_i^{a}x_{i+1}^b 当且仅当a,b中一个是0,另一个不是0。其他情况下 s_i 什么都不做。 对于所有i,我们都有s_i f=f

第一个作用的不变量环中元素被称之为对称函数,第二个作用的不变量环中元素被称之为拟对称函数(quasisymmetric functions),而第三个作用的不变量环(就是 R[x_1,...,x_n] 本身)中元素则被称之为非对称函数。

古典对称函数理论主要把精力都放在了第一个作用的不变量环上,并且发展出了十分美丽的理论。而我猜更令人惊奇的应该是,大部分我们可以对对称函数做的事情,都有非对称函数中的对应,并且可以用几何的语言来描述(准确来说,我们将会考虑格拉斯曼流形的上同调,K-理论,椭圆上同调,和配边理论(最后两个东西在组合学里没人理解到底是什么鬼))。

目标

这一门课的主要目的应该是发展出一套组合理论,来描述非对称函数。而在对称函数中,我们有一大堆的线性基,这在非对称函数中也一样。其次,我们希望能够拥有一些组合法则,来描述这些线性基相互之间的乘积系数。

比如说,在对称函数中有十分著名的Littlewoord-Richardson法则,描述了对称函数空间中一组正交规范基之间乘积是如何展开的,其定理如下:

上面, s_lambda 组成对称函数的一个基,名为Schur对称函数。值得一提的是,Schur对称函数完整的刻画了置换群的不可约群表示。

上述规则可以拓展到K-理论上。准确来说,是我们可以定义叫做 beta-Grothendieck对称函数的对象,而这一族新的对称函数也拥有类似于上面Littlewood-Richardson的乘积法则(i.e. Pechenik-Yong定理)。

从对称函数到拟对称函数,我们得到一大堆新的线性基,其中值得注意的是基本拟对称多项式(fundamental quasisymmetric polynomials),这些多项式完整刻画了0-Hecke代数的不可约表示;以及拟对称Schur多项式,这些多项式是Schur多项式的拟对称推广。在表示论里,拟对称Schur多项式所对应的是一些0-Hecke代数的Frobenius特征标。

这些拟对称多项式也有K-理论的推广。

非对称多项式

我们指出对称多项式是有n的整数拆分来进行下标的,拟对称多项式是由强composition来进行下标的(所以对称多项式的维度就是n的整数拆分数量,拟对称多项式的维度是强composition的数量)。而非对称多项式则是由弱composition或者置换来进行下标的。准确来说,每一个置换都有其对应的Lehmer code,然后我们将用这个来进行下标。

而我们第一个有趣的非对称多项式的基将会是Schubert多项式。它们有不同的定义方法,我们列出其中一个。

定义均差算子 partial_i(f)=frac{f-s_icdot f}{x_i-x_{i-1}} ,这里si的作用是第一个作用。然后我们定义:

通过研究置换的简约字(reduced word),我们可以证明上述定义是良好定义的。

同样的,这些Schubert多项式也有K-理论推广,和双变量推广(增加一组变量y)。而这些Schubert多项式和Schubert微积分是密不可分的。

Schubert微积分

我感觉Schubert微积分本质上就是Grassmannian的intersection theory。准确来说,我们可以定义一个代数簇,旗簇((complete) flag variety),其中每一个点都是一个n-维线性空间的标记(flag)。然后我们可以通过一个到 rm{GL}_n(mathbb{C})/B 的双射来将一些几何结构附加到旗簇上(这里B就是一个Borel subgroup,i.e. maximal connected solvable subgroup)

然后呢,我们有 B_+,B_- ,分别是上三角Borel 和下三角Borel,通过这两个子群作用在旗簇中被一个环簇作用的不变点时,我们就得到了被称之为Schubert cell的几何对象。通过取闭包,我们得到了Schubert簇。这些Schubert簇有一个胞腔分解,可以分解成Schubert cell。而我们如果对我们的旗簇取cellular cohomology的话(这个上同调环同构于 mathbb{Z}[x_1,...,x_n]/langle e_1,...,e_nrangle ,by Borel),每一个Schubert簇则都会对应一个Schubert类,而这些Schubert类在cellular上同调里的乘积,则一一对应Schubert多项式的乘积。准确来说,我们有

咕咕咕

大概永远不会更新的内容如下:

Schubert多项式的分解(Billey-Jockusch-Stanley)

fundamental slide/glide polynomial

pipe dream formulation (Knutson-Miller)

and so on...

p.s. 感觉我这个属于废话大师,听得懂的人会感觉毫无深度,听不懂的人大概就是听不懂,but anyway...我是感觉从这门课学到挺多的...能够把我笔记放上来肯定对感兴趣的人来说更好,但是知乎并不是一个分享知识的平台,所以我也无可奈何了。

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