В математике, Серия Пюизо являются обобщением степенного ряда, которое учитывает отрицательные и дробные показатели неопределенного T. Впервые они были введены Исааком Ньютоном в 1676 году и заново открыты Виктором Пюизо в 1850 году. Например, серия
- это ряд Пюизо в Т.
теореме Пюизо, иногда также называемой теоремой Ньютона – Пюизо, утверждающей, что для данного полиномиального уравнения , его решения по y, рассматриваемые как функции от x, могут быть расширены как ряды Пюизо, которые сходятся в некоторой окрестности начала координат (за исключением 0 в случае решения, которое стремится к бесконечности в начале координат). Другими словами, каждая ветвь алгебраической кривой может быть локально (в терминах x) описана рядом Пюизо.
Множество рядов Пюизо над алгебраически замкнутым полем характеристики 0 само по себе является алгебраически замкнутым полем, называемым полем серии Пюизо . Это алгебраическое замыкание поля серии Лорана. Это утверждение также упоминается как теорема Пюизо, будучи выражением исходной теоремы Пюизо на современном абстрактном языке. Ряды Пюизо обобщены с помощью серии Хана.
Если K - это поле (например, комплексные числа ), то мы можем определить поле ряда Пюизо с коэффициентами в K неформально как набор выражений вида
, где - положительное целое число, а - произвольное целое число. Другими словами, ряды Пюизо отличаются от ряда Лорана тем, что они допускают дробные показатели неопределенности, если эти дробные показатели имеют ограниченный знаменатель (здесь n). Как и в случае с рядами Лорана, ряды Пюизо допускают отрицательные показатели неопределенности, если эти отрицательные показатели ограничены снизу (здесь ). Сложение и умножение соответствуют ожидаемым: например,
и
Их можно определить сначала «обновление» знаменателя показателей до некоторого общего знаменателя N, а затем выполнение операции в соответствующем поле формального ряда Лорана .
В другом словами, поле ряда Пюизо с коэффициентами в K представляет собой объединение полей (где n находится в пределах положительных целых чисел), где каждый элемент объединения является полем формального ряда Лорана в диапазоне (рассматривается как неопределенный), и где каждое такое поле рассматривается как подполе из тех, у которых n больше, путем переписывания дробных показателей для использования большего знаменателя (так, например, идентифицируется с ).
Это дает формальное определение поля серии Пюизо: это прямой предел прямой системы, индексированный по ненулевым натуральным числам n, упорядоченным по делимости, все объекты которого равны (поле формального ряда Лорана, которое мы перепишем как для ясности) с морфизмом задано, когда m делит n на .
Ряд Пюизо над полем K образуют -значное поле с группой значений (рациональные ) : оценка из ряда
, как указано выше, определяется как наименьшее рациональное такой, что коэффициент члена с показателем не равно нулю (с обычным соглашением, что оценка 0 равна + ∞). Рассматриваемый коэффициент обычно называется коэффициентом оценки f.
Эта оценка, в свою очередь, определяет (инвариантное к переносу) расстояние (которое является ультраметрическим ), следовательно, топология в области Пюизо ряд, позволяя расстоянию от f до 0 быть . Это апостериори оправдывает обозначение
, поскольку рассматриваемый ряд действительно сходится к f в поле рядов Пюизо (в отличие от рядов Хана, которые нельзя рассматривать как сходящиеся ряды).
Если базовое поле K упорядочено, то поле ряда Пюизо над K также естественно («лексикографически ») упорядочено следующим образом: ненулевое значение Ряд Пюизе f с 0 объявляется положительным, если его коэффициент оценки таков. По сути, это означает, что любая положительная рациональная степень неопределенного T становится положительной, но меньшей, чем любой положительный элемент в базовом поле K.
Если базовое поле K наделено оценкой w, тогда мы можем построить другую оценку на поле ряда Пюизо над K, позволив оценке быть где - ранее определенная оценка (- первый ненулевой коэффициент), а ω - бесконечно большая (другими словами, группа значений из равно заказано лексикографически, где Γ - группа значений w). По сути, это означает, что ранее определенная оценка v корректируется на бесконечно малую сумму, чтобы учесть оценку w, заданную в базовом поле.
Одно важное свойство рядов Пюизо выражается следующей теоремой, приписываемой Пюизо (для ), но это подразумевается тем, что Ньютон использовал многоугольник Ньютона еще в 1671 году и поэтому известен либо как теорема Пюизо, либо как Ньютон– Теорема Пюизо:
Теорема : Если K - алгебраически замкнутое поле характеристики нуль, то поле рядов Пюизо над K является алгебраическим замыканием поля формальных рядов Лорана над K.
Грубо говоря, доказательство, по существу, проводится путем изучения многоугольника Ньютона уравнения и извлечения коэффициентов один за другим с использованием оценочной формы метода Ньютона. Если алгебраические уравнения могут быть решены алгоритмически в базовом поле K, то коэффициенты решений ряда Пюизо могут быть вычислены в любом заданном порядке.
Например, уравнение имеет решения
и
(сразу проверяется первое несколько терминов, что сумма и произведение этих двух рядов равны 1 и соответственно; это действительно, когда базовое поле K имеет характеристику отличается от 2).
Поскольку степени двойки в знаменателях коэффициентов из предыдущего примера могут заставить поверить, утверждение теоремы неверно в положительной характеристике. В примере уравнения Артина – Шрайера показано это: рассуждения с оценками показывают, что X должен иметь оценку , и если мы перепишем его как , затем
и аналогично показано, что должен иметь оценку , и, продолжая таким образом, получаем ряд
, поскольку в этой серии нет В смысле ряда Пюизо - поскольку показатели имеют неограниченные знаменатели - исходное уравнение не имеет решения. Однако такие уравнения Эйзенштейна, по сути, единственные, не имеющие решения, потому что, если K алгебраически замкнуто с характеристикой p>0, то поле рядов Пюизо над K является совершенным замыканием максимального аккуратно разветвленное расширение .
Аналогично случаю алгебраического замыкания существует аналогичная теорема для вещественное замыкание : если K - вещественное замкнутое поле, то поле рядов Пюизо над K является действительным замыканием поля формальных рядов Лорана над K. (Отсюда следует первая теорема, поскольку любое алгебраически замкнутое поле нулевой характеристики является единственным квадратичным расширением некоторого вещественно-замкнутого поля.)
Аналогичный результат существует и для p-адического замыкания : если K - p-адически замкнутое поле с относительно нормирования w, то поле рядов Пюизо над K также p-адически замкнуто.
Пусть X будет алгебраической кривой, заданной аффинным уравнением над алгебраически замкнутым полем K характеристики нуль и рассмотрим точку p на X, которую мы можем считать равной (0,0). Мы также предполагаем, что X не является координатной осью x = 0. Тогда разложение Пюизо (координаты y) X в точке p является рядом Пюизо f, имеющим положительное значение, такое, что .
Точнее, давайте определим ветви X в p как точки q нормализации Y X, которые сопоставить с p. Для каждого такого q существует локальная координата t точки Y в точке q (которая является гладкой точкой) такая, что координаты x и y могут быть выражены в виде формальных степенных рядов t, скажем (поскольку K алгебраически замкнут, мы можем принять коэффициент оценки равным 1) и : тогда существует уникальная серия Пюизо вида (степенной ряд в ), такой что (последнее выражение имеет смысл, поскольку - хорошо определенный степенной ряд по t). Это расширение Пюизо X в точке p, которое, как говорят, связано с ветвью, заданной q (или просто расширением Пюизо этой ветви X), и каждое разложение Пюизо X в точке p дается таким образом для уникальная ветвь X на стр.
Это существование формальной параметризации ветвей алгебраической кривой или функции также называется теоремой Пюизо: она, возможно, имеет то же математическое содержание, что и тот факт, что поле Ряд Пюизо является алгебраически замкнутым и исторически более точным описанием первоначального утверждения автора.
Например, кривая (чья нормализация - это линия с координатой t и карта ) имеет две ветви в двойной точке (0,0), соответствующие точкам t = +1 и t = - 1 по нормализации, разложения Пюизо которого имеют вид и соответственно (здесь оба являются степенными рядами, потому что координата x равна étale в соответствующих точках нормализации). В гладкой точке (−1,0) (которая равна t = 0 в нормировке) она имеет единственную ветвь, заданную разложением Пюизо (координата x в этой точке разветвляется, так что это не степенной ряд).
Кривая (нормализация которой снова представляет собой линию с координатой t и map ), с другой стороны, имеет единственную ветвь в точка возврата (0,0), для которой расширение Пюизе равно .
Когда - это поле комплексных чисел, расширение Пюизо алгебраической кривой (как определено выше) является сходящейся в том смысле, что для данного выбора корня n-й степени из x они сходятся при достаточно малых , следовательно, определим аналитическую параметризацию каждой ветви X в окрестности p (точнее, параметризация выполняется корнем n-й степени из x).
Поле серии Пюизо не завершено как метрическое пространство. Его завершение, называемое полем Леви-Чивиты, можно описать следующим образом: это поле формальных выражений вида где носитель коэффициентов (то есть набор e таких, что ) - это диапазон возрастающей последовательности рациональных чисел, которая либо конечна, либо стремится к + ∞. Другими словами, такие ряды допускают экспоненты с неограниченными знаменателями при условии, что существует конечное число членов с показателем степени меньше A для любой данной границы A. Например, не является рядом Пюизо, но является пределом Последовательность Коши из серии Пюизо; в частности, это предел как . Однако даже это завершение все еще не является «максимально полным» в том смысле, что оно допускает нетривиальные расширения, которые представляют собой поля со значениями, имеющие одинаковую группу значений и поле вычетов, следовательно, возможность его завершения еще больше.
Ряды Хана представляют собой дальнейшее (большее) обобщение рядов Пюизо, введенных Гансом Ганом в ходе доказательства его теоремы вложения в 1907 году, а затем изучал его в своем подходе к семнадцатой проблеме Гильберта. В ряду Хана, вместо того чтобы требовать, чтобы показатели имели ограниченный знаменатель, они должны формировать хорошо упорядоченное подмножество группы значений (обычно или ). Позже они были обобщены Анатолием Мальцевым и Бернхардом Нейманом на некоммутативную ситуацию (поэтому они иногда называются рядами Хана – Мальцева – Неймана). Используя ряды Хана, можно дать описание алгебраического замыкания поля степенного ряда в положительной характеристике, которое в некоторой степени аналогично полю ряда Пюизо.