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plano de pasillo

En matemáticas, un plano Hall es un plano proyectivo no desarguesiano construido por Marshall Hall Jr. (1943). [1] Hay ejemplos de orden p 2 n para cada primo p y cada entero positivo n siempre que p 2 n > 4 . [2]

Construcción algebraica mediante sistemas Hall.

La construcción original de los planos Hall se basó en el cuasicampo Hall (también llamado sistema Hall ), H de orden p 2 n para p a primo. La creación del plano a partir del cuasicampo sigue la construcción estándar (ver cuasicampo para más detalles).

Para construir un cuasicampo de Hall, comience con un campo de Galois , F = GF( p n ) para p un primo y un polinomio cuadrático irreducible f ( x ) = x 2rxs sobre F . Extienda H = F × F , un espacio vectorial bidimensional sobre F , a un cuasicampo definiendo una multiplicación de los vectores por ( a , b ) ∘ ( c , d ) = ( acbd −1 f ( c ), adbc + br ) cuando d ≠ 0 y ( a , b ) ∘ ( c , 0) = ( ac , bc ) en caso contrario.

Escribiendo los elementos de H en términos de una base ⟨1, λ , es decir, identificando ( x , y ) con x + λy cuando x e y varían sobre F , podemos identificar los elementos de F como los pares ordenados ( x , 0) , es decir, x + λ 0 . Las propiedades de la multiplicación definida que convierten el espacio vectorial derecho H en un cuasicampo son:

  1. cada elemento α de H que no está en F satisface la ecuación cuadrática f ( α ) = 0 ;
  2. F está en el núcleo de H (lo que significa que ( α + β ) c = αc + βc , y ( αβ ) c = α ( βc ) para todos los α , β en H y todos los c en F ); y
  3. cada elemento de F conmuta (multiplicativamente) con todos los elementos de H . [3]

Derivación

Otra construcción que produce planos Hall se obtiene aplicando la derivación a los planos desarguesianos .

Un proceso, debido a TG Ostrom, que reemplaza ciertos conjuntos de líneas en un plano proyectivo por conjuntos alternativos de tal manera que la nueva estructura sigue siendo un plano proyectivo se llama derivación . Te damos los detalles de este proceso. [4] Comience con un plano proyectivo π de orden n 2 y designe una línea ℓ como su línea en el infinito . Sea A el plano afín π ∖ ℓ . Un conjunto D de n + 1 puntos de ℓ se llama conjunto de derivación si para cada par de puntos distintos X e Y de A que determinan una línea que cruza ℓ en un punto de D , hay un subplano de Baer que contiene X , Y y D. (decimos que tales subplanos de Baer pertenecen a D .) Defina un nuevo plano afín D( A ) de la siguiente manera: Los puntos de D( A ) son los puntos de A . Las rectas de D( A ) son las rectas de π que no se encuentran con ℓ en un punto de D (restringido a A ) y los subplanos de Baer que pertenecen a D (restringidos a A ). El conjunto D( A ) es un plano afín de orden n 2 y éste, o su compleción proyectiva, se denomina plano derivado . [5]

Propiedades

  1. Los planos Hall son planos de traslación .
  2. Todos los planos Hall finitos del mismo orden son isomorfos.
  3. Los planos Hall no son autoduales .
  4. Todos los planos Hall finitos contienen subplanos de orden 2 ( subplanos de Fano ).
  5. Todos los planos Hall finitos contienen subplanos de orden diferente a 2.
  6. Los aviones Hall son aviones de André .

Plano Hall de orden 9.

El plano de Hall de orden 9 es el plano de Hall más pequeño y uno de los tres ejemplos más pequeños de un plano proyectivo finito no desarguesiano , junto con su dual y el plano de Hughes de orden 9 .

Construcción

Aunque generalmente se construye de la misma manera que otros planos Hall, el plano Hall de orden 9 fue encontrado anteriormente por Oswald Veblen y Joseph Wedderburn en 1907. [7] Hay cuatro cuasicampos de orden nueve que se pueden usar para construir el plano Hall. de orden nueve. Tres de ellos son sistemas Hall generados por polinomios irreducibles f ( x ) = x 2 + 1 , g ( x ) = x 2x − 1 o h ( x ) = x 2 + x − 1 . [8] El primero de ellos produce un cuasicampo asociativo, [9] es decir, un campo cercano , y fue en este contexto que el avión fue descubierto por Veblen y Wedderburn. Este plano a menudo se denomina plano de campo cercano de orden nueve.

Propiedades

Grupo de automorfismo

El plano de Hall de orden 9 es el único plano proyectivo, finito o infinito, que tiene clase IVa.3 de Lenz-Barlotti . [10] Su grupo de automorfismo actúa sobre su línea de traducción (necesariamente única) de forma imprimitiva , teniendo 5 pares de puntos que el grupo conserva en forma de conjuntos; el grupo de automorfismo actúa como S 5 en estos 5 pares. [11]

Unitales

El plano Hall de orden 9 admite cuatro unidades embebidas no equivalentes . [12] Dos de estos unitales surgen de las construcciones de Buekenhout [13] : uno es parabólico , cortando la recta de traslación en un solo punto, mientras que el otro es hiperbólico , cortando la recta de traslación en 4 puntos. Grüning [14] demostró que la última de estas dos unidades también se puede empotrar en el plano Hall dual. Otro de los unitales surge de la construcción de Barlotti y Lunardon. [15] El cuarto tiene un grupo de automorfismo de orden 8 isomorfo a los cuaterniones , y no forma parte de ninguna familia infinita conocida.

Notas

  1. ^ Salón (1943)
  2. ^ Aunque las construcciones proporcionarán un plano proyectivo de orden 4, el único plano de este tipo es desarguesiano y generalmente no se considera un plano de Hall.
  3. ^ Hughes y Piper (1973, pág.183)
  4. ^ Hughes & Piper (1973, págs. 202-218, Capítulo X. Derivación)
  5. ^ Hughes y Piper (1973, p. 203, teorema 10.2)
  6. ^ Moorhouse, G. Eric (2017), Planos proyectivos de orden pequeñoenumera explícitamente la estructura de incidencia de estos aviones.
  7. ^ Veblen, Oswald ; Wedderburn, Joseph HM (1907), "Geometrías no desarguesianas y no pascalianas" (PDF) , Transactions of the American Mathematical Society , 8 (3): 379–388, doi : 10.2307/1988781 , JSTOR  1988781
  8. ^ Stevenson, Frederick W. (1972), Planos proyectivos , San Francisco: WH Freeman and Company, págs. 333–334, ISBN 0-7167-0443-9
  9. ^ D. Hughes y F. Piper (1973). Planos proyectivos . Springer-Verlag. pag. 186.ISBN 0-387-90044-6.
  10. ^ Dembowski, Peter (1968). Geometrías finitas: reimpresión de la edición de 1968. Berlín, Heidelberg: Springer Berlín Heidelberg. pag. 126.ISBN 978-3-642-62012-6. OCLC  851794158.
  11. ^ André, Johannes (1 de diciembre de 1955). "Projektive Ebenen über Fastkörpern". Mathematische Zeitschrift (en alemán). 62 (1): 137–160. doi :10.1007/BF01180628. ISSN  1432-1823. S2CID  122641224.
  12. ^ Penttila, Tim; Royle, Gordon F. (1 de noviembre de 1995). "Conjuntos de tipo (m, n) en los planos afines y proyectivos de orden nueve". Diseños, Códigos y Criptografía . 6 (3): 229–245. doi :10.1007/BF01388477. ISSN  1573-7586. S2CID  43638589.
  13. ^ Buekenhout, F. (julio de 1976). "Existencia de unitales en planos de traslación finitos de orden q2 con un núcleo de orden q". Geometriae Dedicata . 5 (2). doi :10.1007/BF00145956. ISSN  0046-5755. S2CID  123037502.
  14. ^ Grüning, Klaus (1 de junio de 1987). "Una clase de unidades de orden q que pueden incluirse en dos planos diferentes de orden q2". Revista de Geometría . 29 (1): 61–77. doi :10.1007/BF01234988. ISSN  1420-8997. S2CID  117872040.
  15. ^ Barlotti, A.; Lunardón, G. (1979). "Una clase de unidades en Δ-piani". Rivisita di Matematica della Università di Parma . 4 : 781–785.

Referencias