Гипотезы Тэйта

Перейти к навигацииПерейти к поиску

Гипотезы Тэйта — это три гипотезы, высказанные математиком XIX века Питером Гатри Тэйтом при изучении узлов[англ.][1]. Гипотезы Тэйта вовлекают концепции из теории узлов, такие как альтернированные узлы, хиральность и число закрученности. Все гипотезы Тэйта доказаны, последней была гипотеза о переворачивании.

Предпосылки

Сокращённая диаграмма — это такая, в которой удалены все перешейки.

Тэйт пришёл к своим гипотезам в конце XIX века после попыток свести в таблицу[англ.] все узлы. Как у основателя теории узлов, его работа не обладала строгим математическим обоснованием, и не совсем понятно, распространял ли он свои гипотезы на все узлы, или только на альтернированные. Оказалось, что большинство из них верны только для альтернированных узлов[2]. В гипотезах Тэйта диаграмма узла называется «сокращённой», если все «перешейки» или «тривиальные перекрещивания» удалены.

Число пересечений альтернированных узлов

Тэйт предположил, что при некоторых обстоятельствах число пересечений является инвариантом узла, в частности:

Любая сокращённая диаграмма альтернированного зацепления имеет наименьшее возможное число пересечений.

Другими словами, число пересечений сокращённого альтернированного зацепления является инвариантом узла. Эту гипотезу доказали Луис Кауффман, Кунио Мурасуги (村杉 邦男) и Морвен Б. Тистлетвэйт в 1987 году с помощью многочлена Джонса[3][4][5].

Геометрическое доказательство, не использующее многочлены узла, дал в 2017 году Джошуа Гриин[6].

Число закрученности и хиральность

Вторая гипотеза Тэйта:

Амфихаральное (или ахиральное) альтернированное зацепление имеет нулевое число закрученности.

Эту гипотезу также доказали Кауффман и Тистлетвэйт[3][7].

Перевёртывание

Перевёртывание[англ.]

Гипотезу Тэйта о перевёртывании можно сформулировать так:

Если даны две сокращённые альтернированные диаграммы и ориентированного простого альтернированного зацепления, то диаграмма может быть преобразована в путём последовательности некоторого вида операций, называемых перевёртыванием[англ.][8]

Гипотезу Тэйта о перевёртывании доказали Тистлетвэйт и Уильям Менаско в 1991 году[9]. Из гипотезы Тэйта о перевёртывании вытекает несколько других гипотез Тэйта:

Любые две сокращённые диаграммы одного и того же альтернированного узла имеют одинаковое число закрученности.

Это следует из того, что перевёртывание сохраняет число закрученности. Этот факт доказали ранее Мурасуги и Тистлетвэйт[7][10]. Это также следует из работы Гриина[6]. Для неальтернированных узлов эта гипотеза не верна и пара Перко является контрпримером[2].

Из этого результата следует также следующая гипотеза:

Альтернированные амфихиральные узлы имеют чётное число пересечений[2].

Это следует из того, что зеркальный узел имеет противоположное число закрученности. Эта гипотеза снова верна только для альтернированных узлов — существует неальтернированный амфихиральный узел с числом пересечений 15[11].

См. также

Примечания

  1. Lickorish, 1997, с. 47.
  2. 1 2 3 Stoimenow, 2008, с. 285–291.
  3. 1 2 Kauffman, 1987, с. 395–407.
  4. Murasugi, 1987, с. 187–194.
  5. Thistlethwaite, 1987, с. 297–309.
  6. 1 2 Greene, 2017, с. 2133–2151.
  7. 1 2 Thistlethwaite, 1988, с. 311–318.
  8. Weisstein, Eric W. Tait's Knot Conjectures (англ.) на сайте Wolfram MathWorld.
  9. Menasco, Thistlethwaite, 1993, с. 113–171.
  10. Murasugi, 1987, с. 317–318.
  11. Weisstein, Eric W. Amphichiral Knot (англ.) на сайте Wolfram MathWorld.

Литература

  • Raymond W. B. R. An introduction to knot theory. — Springer-Verlag, New York. — 1997. — Т. 175. — С. 47. — (Graduate Texts in Mathematics). — ISBN 978-0-387-98254-0. — doi:10.1007/978-1-4612-0691-0.
  • Louis Kauffman. State models and the Jones polynomial // Topology. — 1987. — Т. 26, вып. 3. — doi:10.1016/0040-9383(87)90009-7.
  • Kunio Murasugi. Jones polynomials and classical conjectures in knot theory // Topology. — 1987. — Т. 26, вып. 2. — doi:10.1016/0040-9383(87)90058-9.
  • Morwen Thistlethwaite. A spanning tree expansion of the Jones polynomial // Topology. — 1987. — Т. 26, вып. 3. — doi:10.1016/0040-9383(87)90003-6.
  • Joshua Greene. Alternating links and definite surfaces // Duke Mathematical Journal. — 2017. — Т. 166, вып. 11. — doi:10.1215/00127094-2017-0004. — Bibcode2015arXiv151106329G. — arXiv:1511.06329.
  • William Menasco, Morwen Thistlethwaite. The Classification of Alternating Links // Annals of Mathematics. — 1993. — Т. 138, вып. 1. — doi:10.2307/2946636. — JSTOR 2946636.
  • Kunio Murasugi. Jones polynomials and classical conjectures in knot theory. II // Mathematical Proceedings of the Cambridge Philosophical Society. — 1987. — Т. 102, вып. 2. — doi:10.1017/S0305004100067335. — Bibcode1987MPCPS.102..317M.
  • Morwen Thistlethwaite. Kauffman's polynomial and alternating links // Topology. — 1988. — Т. 27, вып. 3. — doi:10.1016/0040-9383(88)90012-2.
  • Alexander Stoimenow. Tait's conjectures and odd amphicheiral knots // Bull. Amer. Math. Soc. (N.S.). — 2008. — Т. 45, № 2.