Кіріспе

Математикалық бағдарламалық қамтамасыз ету

SnapPea – математиктерге, әсіресе төмен өлшемді топологтарға гиперболалық 3-көптүрліліктерді зерттеуге көмектесу үшін жасалған тегін бағдарламалық қамтамасыз ету. Басты әзірлеушісі – Джеффри Уикс, ол алғашқы нұсқасын Уильям Турстонның ғылыми жетекшілігімен докторлық диссертациясының бөлігі ретінде жасаған. Оны сол аттас, бірақ байланыссыз Android зиянды бағдарламасымен шатастыруға болмайды. Соңғы нұсқасы – 3.0d3. Марк Куллер, Натан Данфилд және олардың серіктестері SnapPea ядросын кеңейтіп, Python кеңейту модульдерін жазды, олар ядроны Python бағдарламасында немесе интерпретаторда пайдалануға мүмкіндік береді. Сондай-ақ, олар көптеген операциялық жүйелерде жұмыс істейтін Python тілінде жазылған графикалық интерфейсті ұсынады (төмендегі сыртқы сілтемелерді қараңыз). SnapPea 2.5.3 нұсқасының алғыс айту тізімінде келесі адамдар көрсетілген: Колин Адамс, Билл Арвесон, Пэт Каллахан, Джо Кристи, Дейв Габай, Чарли Ганн, Мартин Хилдебранд, Крейг Ходжсон, Дайан Хоффосс, А. С. Манохаран, Ал Марден, Дик МакГи, Роб Мейерхофф, Ли Мошер, Уолтер Нейман, Карло Петронио, Марк Филлипс, Алан Рид және Макото Сакума. Джеффри Уикс C тіліндегі бастапқы кодты кеңінен түсіндірген, онда математикалық сипаттамалар мен сілтемелер бар. SnapPeaKernel, SnapPy сияқты, GNU GPL 2+ лицензиясы бойынша таратылады.

Алгоритмдер мен функциялар

SnapPea-ның негізінде екі басты алгоритм жатыр. Біріншісі, берілген түйіндік кеңістіктің ең кішкентай идеалдық үшбұрыштауын табуға тырысады. Екіншісі, құсқалды гиперболалық 3-көршімдіктің канондық жіктелуін есептейді. SnapPea-ның дерлік барлық басқа функциялары осы жіктелулердің біріне тікелей немесе жанама түрде байланысты.

Минималды идеалдық үшбұрыштылық

SnapPea деректерді әртүрлі форматта енгізеді. Сілтеме диаграммасы берілгенде, SnapPea идеал жағдайда сілтеме толымын үшбұрыштай алады. Содан кейін ол жергілікті минималды идеал үшбұрышты табу үшін оңайлатулар тізбесін орындайды. Ыңғайлы идеал үшбұрышты тапқаннан кейін, SnapPea гиперболалық құрылымды табуға тырысады. Принстон лекцияларында Турстон әр гиперболалық тетраэдрдің геометриялық пішінін күрделі санмен және күрделі айнымалылардың сызықтық емес теңдеулер жиынтығымен сипаттау әдісін атап көрсетті, олардың шешімі 3-көптүрліліктегі толық гиперболалық метриканы береді. Бұл теңдеулер жиек теңдеулерінен және төбелік (толықтық) теңдеулерінен тұрады. SnapPea шешімдерді іздеу үшін Ньютон әдісін пайдаланатын итеративтік әдіс қолданады. Егер шешім табылмаса, онда бұл туралы пайдаланушыға хабар беріледі. Үшбұрыштықтың жергілікті минималдығы мұндай шешімнің табылу ықтималдығын арттыруға арналған, себебі эвристикалық тұрғыдан мұндай үшбұрыштықтың деформацияланбастан немесе тетраэдрлердің бір-біріне қабаттаспай "түзетілуін" күтуге болады. Осы сілтеме толымындағы гиперболалық құрылымның сипаттамасынан SnapPea гиперболалық 3-көптүрліліктер алу үшін төбеліктерде гиперболалық Дехн толтыруын орындай алады. SnapPea мұны Турстонның жазбаларында да түсіндірілгендей, белгілі бір еңістерді (Дехн толтыру теңдеулерін анықтайтын) алып, содан кейін осы теңдеулер мен жиек теңдеулеріне шешім табу үшін идеал тетраэдрлердің пішіндерін реттейді. Көптеген еңістер үшін бұл сілтеме толымында толық емес гиперболалық құрылымды береді, оның толықтырылуы Дехн толтырылған көптүрлілікте гиперболалық құрылымды береді. Оның көлемі түзетілген тетраэдрлердің көлемдерінің қосындысына тең.