Кіріспе
Геометрияда, егер барлық түзулер бір нүктеде қиылысып, кез келген екі түзу бірдей бұрыш жасаса, онда түзулер жиынтығы теңбұрышты деп аталады.
Евклид кеңістігіндегі теңбұрышты сызықтар
n өлшемді Евклид кеңістігіндегі теңбұрышты түзулердің ең көп санын есептеу қиын мәселе және жалпы жағдайда шешілмеген, бірақ шектеулері белгілі. 2 өлшемді Евклид кеңістігіндегі теңбұрышты түзулердің ең көп саны 3: біз оларды тұрақты алтыбұрыштың қарама-қарсы төбелері арқылы саламыз, әрқайсысы екінші екеуінен 120 градус бұрышпен. 3 өлшемдегі максималды саны 6: оларды икосаэдрдің қарама-қарсы төбелері арқылы саламыз. Кез келген өлшемдегі максималды сан кем немесе тең екені белгілі. Бұл жоғарғы шек де Каеннің құрылысына дейін тұрақты факторға дейін тығыз. 1-ден 16-ға дейінгі өлшемдердегі максималды сандар On Line Encyclopedia of Integer Sequences-те былай келтірілген: 1, 3, 6, 6, 10, 16, 28, 28, 28, 28, 28, 28, 28, 28, 36, 40. Атап айтқанда, 7 өлшемдегі теңбұрышты түзулердің максималды саны 28-ге тең. Бұл түзулерді келесідей алуға болады. (−3,−3,1,1,1,1,1) векторын алып, оның компоненттерін ауыстыру арқылы алынған барлық 28 векторды құраңыз. Егер екі вектордың да 3 саны бірдей координатада болса, олардың скалярлық көбейтіндісі 8 болады, әйтпесе -8 болады. Осылайша, осы векторлар арқылы өтетін бастапқы нүктеден өтетін түзулер теңбұрышты болады. Сонымен қатар, барлық 28 вектор (1,1,1,1,1,1,1) векторына перпендикуляр, сондықтан олар 7 өлшемді кеңістікте жатыр. Шындығында, бұл 28 вектор және олардың теріс мәндері, айналу мен кеңейтуге дейін 321 политоптың 56 төбесі болып табылады. Басқаша айтқанда, олар E7 Ли тобының 56 өлшемді өкілдігінің салмақтық векторлары болып табылады. Теңбұрышты түзулер екі графқа баламалы. Теңбұрышты түзулер жиынтығын қарастыра отырып, c ортақ бұрыштың косинусы болсын. Бұрыш 90° емес деп есептейміз, өйткені бұл жағдай тривиальды (яғни қызықты емес, себебі түзулер координаттық осьтер ғана болады); сондықтан, c нөлден өзгеше. Түзулерді жылжытамыз, олар координаттардың бастапқы нүктесі арқылы өтеді. Әр түзуде бірлік векторды таңдаймыз. Ішкі көбейтінділердің M матрицасын құрамыз. Бұл матрицаның диагоналінде 1 және басқа жерде ±c болады, және ол симметриялық. I бірлік матрицасын алып тастап, оны c-ге бөлеміз, нәтижесінде нөлдік диагоналі және диагональдан тыс ±1 симметриялық матрица шығады. Бұл екі графтың Сейдель матрицасы. Керісінше, кез келген екі графты теңбұрышты түзулер жиынтығы ретінде бейнелеуге болады. Жоғары өлшемдерде белгілі бір бұрышпен теңбұрышты түзулердің максималды санын анықтау мәселесін Цзян, Тидор, Яо, Чжан және Жао шешті. Жауабы спектральдық граф теориясының терминдерімен берілген. Графтың жанындағы матрицаның спектральдық радиусы дәл болса, n өлшемдегі бастапқы нүкте арқылы өтетін түзулердің максималды санын белгілейік, ал ең аз нүктелер санын (егер ол болса) белгілейік. Егер шектелген болса, онда барлық жеткілікті үлкен өлшемдер үшін (мұндағы "жеткілікті үлкен" байланысты болуы мүмкін). Егер болмаса, онда .
1, 3, 6, 6, 10, 16, 28, 28, 28, 28, 28, 28, 28, 28, 36, 40,
In particular, the maximum number of equiangular lines in 7 dimensions is 28. We can obtain these lines as follows. Take the vector (−3,−3,1,1,1,1,1,1) in , and form all 28 vectors obtained by permuting its components. The dot product of two of these vectors is 8 if both have a component 3 in the same place or −8 otherwise. Thus, the lines through the origin containing these vectors are equiangular. Moreover, all 28 vectors are orthogonal to the vector (1,1,1,1,1,1,1,1) in , so they lie in a 7 dimensional space. In fact, these 28 vectors and their negatives are, up to rotation and dilation, the 56 vertices of the 321 polytope. In other words, they are the weight vectors of the 56 dimensional representation of the Lie group E7. Equiangular lines are equivalent to two graphs. Given a set of equiangular lines, let c be the cosine of the common angle. We assume that the angle is not 90°, since that case is trivial (i. e., not interesting, because the lines are just coordinate axes); thus, c is nonzero. We may move the lines so they all pass through the origin of coordinates. Choose one unit vector in each line. Form the matrix M of inner products. This matrix has 1 on the diagonal and ±c everywhere else, and it is symmetric. Subtracting the identity matrix I and dividing by c, we have a symmetric matrix with zero diagonal and ±1 off the diagonal. This is the Seidel adjacency matrix of a two graph. Conversely, every two graph can be represented as a set of equiangular lines. The problem of determining the maximum number of equiangular lines with a fixed angle in sufficiently high dimensions was solved by Jiang, Tidor, Yao, Zhang, and Zhao. The answer is expressed in spectral graph theoretic terms. Let denote the maximum number of lines through the origin in dimensions with common pairwise angle Let denote the minimum number (if it exists) of vertices in a graph whose adjacency matrix has spectral radius exactly If is finite, then for all sufficiently large dimensions (here the "sufficiently large" may depend on ). If no exists, then .
Күрделі векторлық кеңістіктегі теңбұрышты сызықтар
Ішкі көбейтіндімен жабдықталған күрделі векторлық кеңістікте біз бірлік векторлар арасындағы бұрышты мына қатынас арқылы анықтай аламыз. Кез келген өлшемдегі күрделі теңбұрышты түзулер санының жоғарғы шегі жоғарыда сипатталған нақты жағдайдан өзгеше, бұл шек кез келген өлшемде қол жеткізілуі мүмкін. Осы болжамды Зайнер ұсынды, ал Скотт пен Грасл оны аналитикалық немесе сандық түрде дейін тексерді. Күрделі теңбұрышты түзулердің максималды жиынтығы SIC немесе SIC POVM деп те аталады.