Reidemeister hnutí

V matematické teorii uzlů je Reidemeisterův pohyb (transformace) jedním ze tří místních pohybů v diagramu spojení . V roce 1927 James Alexander a Briggs a také nezávisle Kurt Reidemeister ukázali, že dva diagramy související se stejným uzlem mohou být transformovány jeden do druhého, až do ploché izotopie , postupným aplikováním jednoho ze tří Reidemeisterových pohybů.

Reidemeisterova hnutí
Typ I Typ II
Typ III

Každý pohyb funguje v malé oblasti diagramu a je jedním ze tří typů:

Typ I. Kroucení a odkrucování v libovolném směru. Typ II. Přesun jedné smyčky úplně přes druhou. Typ III. Přesuňte celé vlákno nad nebo pod průsečík.

Všimněte si, že ostatní části diagramu nejsou v pohybovém diagramu zobrazeny a také plochá izotopie může kresbu deformovat. Číslování typů pohybů odpovídá počtu vláken v něm zahrnutých, např. pohyb typu II působí na dvě vlákna diagramu.

Jedním z důležitých případů, kdy jsou vyžadovány Reidemeisterovy pohyby, je definice invariantů uzlů . Invariant je definován jako vlastnost uzlového diagramu, která se nemění při žádném Reidemeisterově tahu. Tímto způsobem lze definovat mnoho důležitých invariantů, včetně Jonesova polynomu .

Pouze pohyby typu I mění počet otočení záběru. Pohyb typu III je jediný, který nemění počet průsečíků v diagramu.

V aplikacích, jako je Kirbyho kalkul , ve kterých požadovanou třídou ekvivalence uzlových diagramů není uzel, ale orámovaný uzel , je nutné nahradit pohyb typu I pohybem "upraveného typu I" (typ I'), který se skládá z dva typy I se pohybují v opačných směrech. Pohyb typu I' neovlivňuje ani lanoví článku, ani úplný index zkroucení diagramu uzlu.

Upravený tah Reidemeister
Typ I'

Bruce Trace ukázal, že dva diagramy jsou propojeny pouze pohyby typu II a III, právě když mají stejná čísla vinutí a rotace ( en:winding number ). Společná práce O. Ostlunda, V. O. Manturova a T. Hage navíc ukazuje, že pro každý uzel existuje taková dvojice diagramů, že jakákoli sekvence Reidemeisterových pohybů, která převádí jeden diagram do druhého, se musí skládat z pohybů všech tří typů. Alexander Coward ukázal, že pro spojové diagramy představující ekvivalentní spoje existuje posloupnost pohybů uspořádaných podle typu: nejprve se provádějí pohyby typu I, poté typu II, typu III a znovu typu II. Pohyby před pohyby typu III zvyšují počet překročení a po nich se snižují.

V jiném duchu Stefan Galatolo a nezávisle na sobě Joel Has a Jeffrey Lagarias (s lepším omezením) ukázali, že existuje horní mez (v závislosti na počtu překročení) počtu Reidemeisterových pohybů potřebných k otočení triviálního diagramu uzlu . do svého standardního diagramu. To poskytuje neproduktivní algoritmus pro řešení nevázacího problému .

Chuichiro Hayashi dokázal, že existuje také horní hranice, v závislosti na počtu průsečíků, Reidemeisterových pohybů potřebných k rozdělení spojení.

Literatura