Тропическая геометрия

Тропическая прямая на плоскости

Тропическая геометрия — появившаяся в 2000-е годы область в математике, исходно возникшая в информатике, и связанная с алгебраической и симплектической геометрией. Исследуемые в ней объекты являются пределом образов амёб обычных алгебраических многообразий при вырождении последних.[1]

Название «тропическая» отдаёт честь бразильской школе[1] — пионерским работам бразильского математика венгерского происхождения Имре Шимона^[порт.][2][3][4], исследовавшего тропическое полукольцо в связи с вопросами информатики и теории оптимизации[5].

Независимо от бразильской школы термин «тропическая» к тому же разделу математики с середины 1980-х годов применял В. П. Маслов. По его мысли, «идемпотентный (тропический) анализ» через посредство термодинамики описывал с экономической точки зрения европейскую колонизацию тропической Африки. Термин «идемпотентный» в научной среде не прижился, а термин «тропическая» применительно к новой математике, как более благозвучный и ёмкий, оказался очень популярным, хотя разные школы вкладывают в него разный смысл[6][7].

Основные понятия

Тропические кривые второй степени (в разных масштабах). Показаны соответствующие многочлены. Числа у рёбер показывают их кратность, если она не соответствует их наклону.

Тропические кривые третьей степени.

• Тропическое полукольцо (или тропическое полуполе) — множество вещественных чисел ${\displaystyle \mathbb {R} }$, снабжённое операциями тропического сложения ${\displaystyle \oplus }$ и тропического умножения ${\displaystyle \odot }$

${\displaystyle x\oplus y=\max(x,y),\quad x\odot y=x+y.}$

• Тропический многочлен степени ${\displaystyle d}$ на плоскости — кусочно-аффинная функция вида

${\displaystyle f(x,y)=\bigoplus _{i+j\leq d}\,a_{i,j}\odot x^{\odot i}\odot y^{\odot j}=\max _{i+j\leq d}(ix+jy+a_{i,j}).}$

Аналогично, тропический многочлен в общем случае — кусочно-аффинная функция вида

${\displaystyle f(x_{1},\dots ,x_{n})=\bigoplus _{|J|\leq d}\,a_{J}\odot x^{\odot J}=\max _{|J|\leq d}\,(a_{J}+\sum _{i}J_{i}x_{i}).}$

• Тропическая кривая на плоскости, соответствующая данному тропическому многочлену ${\displaystyle f}$ степени ${\displaystyle d}$ — граф на плоскости, вершины и рёбра (конечные и бесконечные) которого образуют множество точек негладкости функции ${\displaystyle f}$. Рёбра этого графа считаются снабжёнными кратностями: ребро, разделяющее области линейности, отвечающие набору степеней ${\displaystyle (i,j)}$ и ${\displaystyle (i',j')}$, снабжается кратностью, равной наибольшему общему делителю разностей ${\displaystyle i-i'}$ и ${\displaystyle j-j'}$.
• В частности, тропическая прямая есть объединение трёх лучей, исходящих из некоторой точки ${\displaystyle (x_{0},y_{0})}$ и направленных вниз, влево и вправо-вверх под 45°. Тропические прямые обладают свойствами, аналогичными свойствам обычных прямых: через любые две точки общего положения проходит ровно одна тропическая прямая, и две тропические прямые общего положения пересекаются в единственной точке.

Примечания

1. Itenberg, Mikhalkin, Shustin. Tropical algebraic geometry, 2009, p. vii.
2. Архивированная копия  (неопр.). Дата обращения: 8 января 2012. Архивировано из оригинала 26 сентября 2006 года.
3. Math.dvi  (неопр.). Дата обращения: 8 января 2012. Архивировано 5 марта 2016 года.
4. http://theor.jinr.ru/~belyov/articles/Litvinov_dequantize.pdf (недоступная ссылка)
5. Источник  (неопр.). Дата обращения: 8 января 2012. Архивировано 23 января 2012 года.
6. Источник  (неопр.). Дата обращения: 10 июля 2020. Архивировано 13 июля 2020 года.
7. On tropical analysis | SpringerLink  (неопр.). Дата обращения: 10 июля 2020. Архивировано 10 июля 2020 года.

Литература

• Itenberg I., Mikhalkin G., Shustin E. Tropical algebraic geometry. — Basel: Springer, 2009. — viii+104 с. — (Oberwolfach Seminars).

• М. Э. Казарян. Тропическая геометрия. — М.: МЦНМО, 2012. — 43 с. — (Летняя школа «Современная математика»). — 1000 экз. — ISBN 978-5-94057-966-3.