Период (алгебраическая геометрия)

Период в алгебраической геометрии — вещественное число, которое может быть выражено как объём области в ${\displaystyle \mathbb {R} ^{n}}$, заданной системой полиномиальных неравенств с рациональными коэффициентами. Сумма, разность и произведение периодов также являются периодами, поэтому множество всех периодов образует кольцо, таким образом, изучается кольцо периодов. Комплексное число называется периодом, если и действительная, и мнимая его части являются периодами.

Классический пример периода — число ${\displaystyle \pi }$, являющееся площадью единичного круга ${\displaystyle x^{2}+y^{2}\leqslant 1}$. Кольцо периодов включает в себя все алгебраические числа и многие известные трансцендентные числа, в частности, периодами являются натуральный логарифм любого алгебраического числа, ${\displaystyle \Gamma (p/q)^{q}}$ (гамма-функция, для любых натуральных ${\displaystyle p}$ и ${\displaystyle q}$), значения эллиптических интегралов от рациональных аргументов, значения дзета-функции Римана целых аргументов. Постоянная Хайтина ${\displaystyle \Omega }$ является примером числа, не являющегося периодом.

Любой период является вычислимым, следовательно, и арифметическим числом; при этом возможно построить вычислимое число, не являющееся периодом (например, с использованием диагонального метода). Множество периодов, равно как и множество всех чисел, не являющихся периодами, плотно в ${\displaystyle \mathbb {R} }$ и в ${\displaystyle \mathbb {C} }$; кольцо периодов является счётным множеством, а его дополнение до ${\displaystyle \mathbb {R} }$ или до ${\displaystyle \mathbb {C} }$ — несчётным. Порядок на множестве действительных периодов изоморфен порядку на множестве рациональных чисел.

С периодами связан ряд открытых проблем, среди таковых:

• неизвестно, является ли кольцо периодов полем;
• неизвестно, являются ли числа ${\displaystyle e}$, ${\displaystyle 1/\pi }$ или ${\displaystyle \gamma }$ (постоянная Эйлера — Маскерони) периодами;
• неизвестно ни одного естественного примера (то есть не сконструированного специально для этой цели) вычислимого числа, не являющегося периодом;
• неизвестен алгоритм, который может определить, равны ли два периода, заданные своими системами неравенств. Также неизвестно, является ли эта задача вообще алгоритмически разрешимой.

• PlanetMath: Period (англ.)
• M. Kontsevich, D. Zagier, Periods (англ.)