त्रिकोणीय अपघटन

कंप्यूटर बीजगणित में, एक बहुपद प्रणाली $S$ का त्रिकोणीय अपघटन सरल बहुपद प्रणालियों का एक समुच्चय है इस प्रकार एक बिंदु S का एक समाधान तभी संभव है यदि यह प्रणाली  S1, ..., Se में से किसी एक का समाधान है।

जब इसका उद्देश्य इसके गुणांक क्षेत्र के बीजगणितीय समापन में S के समाधान समुच्चय का वर्णन करना है, तो वे सरल प्रणालियां, नियमित श्रृंखलाएं हैं। यदि बहुपद प्रणालियों के गुणांक $S_{1}, ..., S_{e}$ वास्तविक संख्याएं हैं, तों वास्तविक समाधान $S$ त्रिकोणीय अपघटन द्वारा नियमित अर्ध-बीजीय प्रणालियों में प्राप्त किया जा सकता है। दोनों ही स्थितियों में, इन सरल प्रणालियों में से प्रत्येक में त्रिकोणीय आकार और उल्लेखनीय गुण हैं, जो शब्दावली को सही स्थापित करते हैं।

इतिहास
विशेषता समुच्चय विधि पहला गुणनखंड-मुक्त एल्गोरिथ्म है, जिसे एक बीजगणितीय विविधता को समान घटकों में विघटित करने के लिए प्रस्तावित किया गया था। इसके अतिरिक्त, लेखक, मिस्टर वू यू वेन  ने इस पद्धति के कार्यान्वयन को महसूस किया और अपने 1987 के अग्रणी लेख में बहुपद समीकरणों को हल करने के लिए एक शून्य संरचना प्रमेय शीर्षक से प्रयोगात्मक डेटा की सूचना दी। इस कार्य को संदर्भ में रखने के लिए, आइए याद करें कि इस लेख के लिखे जाने के समय बीजगणितीय समुच्चय अपघटन का सामान्य विचार क्या था।

K को एक बीजगणितीय रूप से बंद क्षेत्र होने दें और K का एक उपक्षेत्र हो। एक उपसमुच्चय V ⊂ Kn, k पर एक बीजगणितीय विविधता है यदि वहाँ एक बहुपद समुच्चय F ⊂ k[x1, ..., xn] मौजूद है जैसे कि F का शून्य समुच्चय V(F) ⊂ Kn V के बराबर है।

याद रखें कि V को इर्रिड्यूसिबल कहा जाता है यदि सभी बीजगणितीय किस्मों के लिए V1, V2 ⊂ Kn संबंध V = V1 ∪ V2 या तो V = V1 या V = V2 दर्शाता है। पहला बीजगणितीय विविधता अपघटन परिणाम प्रसिद्ध लस्कर-नोथेर प्रमेय है जिसका अर्थ निम्नलिखित है।


 * प्रमेय लास्कर - नोथेर प्रत्येक बीजगणितीय किस्म V ⊂ Kn के लिए सूक्ष्म रूप से कई अलघुकरणीय बीजगणितीय किस्में V1, ..., Ve ⊂ Kn मौजूद हैं जैसे कि हमारे पास है
 * $$ V = V_1 \cup \cdots \cup V_e. $$
 * उपरोक्त प्रमेय में किस्मों V1, ..., Ve को V के इरेड्यूसिबल घटक कहा जाता है और इसे अपघटन एल्गोरिथम के लिए एक प्राकृतिक आउटपुट के रूप में माना जा सकता है, या, दूसरे शब्दों में, k में समीकरणों की एक प्रणाली को हल करने वाले एल्गोरिथम के लिए x1, ..., xnएक कंप्यूटर प्रोग्राम का नेतृत्व करने के लिए, इस एल्गोरिथम विनिर्देश को निर्धारित करना चाहिए कि इरेड्यूसिबल घटकों का प्रतिनिधित्व कैसे किया जाता है। इस तरह के एक एन्कोडिंग जोसेफ रिट [2] द्वारा निम्नलिखित परिणाम के माध्यम से प्रस्तुत किया गया है।


 * प्रमेय यदि $V ⊂ K^{n}$ एक गैर-खाली और अलघुकरणीय किस्म है तो कोई कम त्रिकोणीय समुच्चय  की गणना कर सकता है $C$ आदर्श में निहित है $$\langle F \rangle$$ द्वारा उत्पन्न $F$ में $k[x_{1}, ..., x_{n}]$ और ऐसा है कि सभी बहुपद $g$ में $$\langle F \rangle$$ छद्म-विभाजन w.r.t $C$ द्वारा शून्य हो जाता है।

जोसेफ रिट ने फील्ड एक्सटेंशन पर बहुपद गुणनखंडन पर आधारित बहुपद प्रणालियों को हल करने के लिए एक विधि का वर्णन किया और प्रमुख आदर्शों के विशिष्ट समुच्चय ों की गणना की।

यद्यपि, इस पद्धति का व्यावहारिक कार्यान्वयन प्राप्त करना एक कठिन समस्या थी और बनी हुई है।1980 के दशक में, जब विशेषता समुच्चय पद्धति प्रस्तुत की गई थी, बहुपद गुणनखंडन एक सक्रिय अनुसंधान क्षेत्र था और इस विषय पर कुछ मूलभूत प्रश्न हाल ही में हल किए गए थे आजकल, अधिकांश अनुप्रयोग समस्याओं को संसाधित करने के लिए एक बीजगणितीय विविधता को अप्रासंगिक घटकों में विघटित करना आवश्यक नहीं है, क्योंकि अपघटन की कमजोर धारणाएं, गणना करने के लिए कम खर्चीला,पर्याप्त हैं।

अभिलक्षण समुच्चय विधि रिट की प्रमेय के निम्न संस्करण पर निर्भर करती है।


 * प्रमेय वेन-त्सुन वू किसी परिमित बहुपद समुच्चय के लिए $F ⊂ k[x_{1}, ..., x_{n}]$, कम त्रिकोणीय समुच्चय की गणना कर सकता है $$C \subset \langle F \rangle$$ ऐसा है कि सभी बहुपद $g$ में $F$ छद्म-विभाजन w.r.t  $C$द्वारा शून्य को कम कर देता है.

विभिन्न अवधारणाओं औरकलन विधि ने वेन-त्सुन वू के काम को आगे बढ़ाया। 1990 के दशक की प्रारंभ में, एक नियमित श्रृंखला की धारणा, स्वतंत्र रूप से 1991 में माइकल काल्कब्रेनर द्वारा अपनी पीएचडी थीसिस और लू यांग और जिंगझोंग झांग द्वारा प्रस्तुत  की गई थी। महत्वपूर्ण एल्गोरिथम खोजों का नेतृत्व किया।

काल्कब्रेनर की दृष्टि में, एक बीजगणितीय विविधता के अलघुकरणीय घटकों के सामान्य शून्य का प्रतिनिधित्व करने के लिए नियमित श्रृंखलाओं का उपयोग किया जाता है। यांग और झांग के मूल कार्य में, उनका उपयोग यह तय करने के लिए किया जाता है कि क्या एक हाइपरसफेस एक अर्ध-विविधता एक नियमित श्रृंखला को काटता है। नियमित शृंखलाओं में, वास्तव में, कई दिलचस्प गुण होते हैं और बीजगणितीय या अवकल समीकरणों की प्रणाली को विघटित करने के लिए कई कलन विधि में महत्वपूर्ण धारणा है।

कई पत्रों में नियमित जंजीरों की जांच की गई है।  इस विषय पर प्रचुर मात्रा में साहित्य को नियमित श्रृंखला की कई समकक्ष परिभाषाओं द्वारा समझाया जा सकता है। वास्तव मे काल्कब्रेनर का मूल सूत्रीकरण यांग और झांग से बिल्कुल अलग है। इन दो धारणाओं के बीच एक पुल, काल्कब्रेनर और यांग और झांग का दृष्टिकोण, डोंगमिंग वांग के पेपर में दिखाई देता है। त्रिकोणीय अपघटन प्राप्त करने के लिए विभिन्न कलन विधि  उपलब्ध हैं $V(F)$ कालब्रेनर के अर्थ में और डेनियल लाजार्ड और वू वेनजुन वेन-त्सुन वू के अर्थ में डैनियल लाजार्ड द्वारा लेक्स्ट्रियांगुलर एल्गोरिथम और ट्रायड कलन विधि मार्क मोरेनो माज़ा द्वारा विशेषता समुच्चय  विधि के साथ मिलकर विभिन्न कंप्यूटर बीजगणित प्रणालियों में उपलब्ध हैं, जिनमें स्वयंसिद्धऔर मेपल सॉफ्टवेयर सम्मिलित हैं।

औपचारिक परिभाषाएँ
मान लीजिए कि k एक क्षेत्र है और x1 <... < xn क्रमबद्ध चर हैं। हम संगत बहुपद वलय को R = k[x1, ..., xn] से निरूपित करते हैं। एफ ⊂ आर के लिए, बहुपद समीकरणों की एक प्रणाली के रूप में माना जाता है,k बीजगणितीय समापन पर त्रिकोणीय अपघटन के दो विचार हैं। कल्ब्रेनर के तथाकथित अर्थ में बीजगणितीय समुच्चय वी (एफ) के केवल सामान्य बिंदुओं का प्रतिनिधित्व करके, निरुद्योग रूप से विघटित करना पड़ता है।


 * $$\sqrt{(F)}=\bigcap_{i=1}^{e}\sqrt{\mathrm{sat}(T_i)}.$$

दूसरा स्पष्ट रूप से सभी बिंदुओं का वर्णन करना है $V(F)$ डैनियल लाजार्ड और वू वेनजुन वेन-सुन वू के तथाकथित अर्थ में।


 * $$V(F)=\bigcup_{i=1}^{e}W(T_i).$$

दोनों ही स्थितियों में $T_{1}, ..., T_{e}$ निश्चित रूप से कई नियमित श्रृंखलाएं हैं $R$ और $$\sqrt{\mathrm{sat}(T_i)}$$ के संतृप्त आदर्श के मूलांक को दर्शाता है जबकि $W(T_{i})$ के अर्ध-घटक को दर्शाता है $T_{i}$. कृपया इन धारणाओं की परिभाषा के लिए नियमित श्रृंखला देखें।

अभी से मान लीजिए $k$ एक वास्तविक बंद क्षेत्र है। विचार करना $S$ बहुपदों के साथ एक अर्ध-बीजगणितीय प्रणाली $R$. वहां है निश्चित रूप से कई नियमित अर्ध-बीजगणितीय प्रणालियाँ $S_{1}, ..., S_{e}$ ऐसा कि हमारे पास है


 * $$Z_{\mathbf{k}}(S) = Z_{\mathbf{k}}(S_1) \cup \cdots \cup Z_{\mathbf{k}}(S_e) $$

कहाँ $Z_{k}(S)$ के बिंदुओं को दर्शाता है $k^{n}$ जो हल करता है $S$. नियमित अर्ध-बीजीय प्रणाली $S_{1}, ..., S_{e}$ अर्ध-बीजगणितीय प्रणाली का त्रिकोणीय अपघटन बनाते हैं $S$.

उदाहरण
निरूपित $Q$ परिमेय संख्या क्षेत्र। में $$Q[x, y, z]$$ परिवर्तनीय क्रम के साथ $$x > y > z$$, निम्नलिखित बहुपद प्रणाली पर विचार करें:


 * $$S =

\begin{cases} x^2 + y + z = 1 \\ x + y^2 + z = 1 \\ x + y + z^2 = 1 \end{cases}$$ मेपल (सॉफ्टवेयर) कोड के अनुसार: के समाधान समुच्चय  का एक संभावित त्रिकोणीय अपघटन $S$ RegularChains लाइब्रेरी का उपयोग करने के साथ है:


 * $$\begin{cases} z = 0 \\ y = 1 \\ x = 0 \end{cases}

\cup \begin{cases} z = 0 \\ y = 0 \\ x = 1 \end{cases} \cup \begin{cases} z = 1 \\ y = 0 \\ x = 0 \end{cases} \cup \begin{cases} z^2 + 2z -1 = 0 \\ y = z \\ x = z \end{cases} $$

यह भी देखें

 * वू की विशेषता समुच्चय की विधि
 * नियमित श्रृंखला
 * नियमित अर्ध-बीजगणितीय प्रणाली