Кіріспе

Геометриялық жазықтықтағы нүктелер жиынтығы сияқты шеңбер. Проективті геометрияда овал – жазықтықтағы нүктелер жиынтығы, инциденттік қасиеттерімен анықталады. Стандартты мысалдар – дегенерацияланбаған коникалар. Дегенмен, коника тек паппиан жазықтығында ғана анықталады, ал овал проективті жазықтықтың кез келген түрінде болуы мүмкін. Әдебиетте овалдың коника екенін көрсететін көптеген критерийлер бар, бірақ коника емес, паппиан жазықтықтарындағы овалдардың көптеген шексіз және шекті мысалдары бар. Айтылғандай, проективті геометрияда овал инциденттік қасиеттерімен анықталады, бірақ басқа салаларда овалдар басқа критерийлерді қанағаттандыру үшін анықталуы мүмкін, мысалы, дифференциалдық геометрияда нақты жазықтықтағы туындылану шарттарымен. Овалдың жоғары өлшемді аналогы – проективті кеңістіктегі оvoid. Овал ұғымын жалпылау – абстрактілік овал, ол проективті жазықтықта міндетті түрде орналаспайтын құрылым. Шындығында, ешқандай проективті жазықтықта жатпайтын абстрактілік овалдар бар.

Аяқталған жазықтықтағы овалдар бойынша қосымша нәтижелер

Q реттік шекті проективті жазықтықтағы овал – (q + 1, 2) доғасы, яғни q + 1 нүктеден тұратын жиын, мұнда үш нүкте бір түзу бойында жатпайды. Десаргезиандық (паппиандық) проективті жазықтықтағы PG(2, q) үшін, q тақ болғанда, овалдар тек сингуляр емес коникалар болып табылады. Дегенмен, PG(2, q) үшін, q жұп болғанда, овалдар жіктелмеген күйде қалады. Q тақ реттік кез келген шекті проективті жазықтықта, үш нүктесі бір түзу бойында жатпайтын q + 1-ден артық нүктелі жиынтықтар жоқ, бұл алғаш рет 1947 жылы Бозе жариялаған мақаласында көрсетілген, онда осы математиканың тәжірибелердің статистикалық жобалауға қолданылуы қарастырылған. Сонымен қатар, Квист теоремасы бойынша, овалға тиісті емес кез келген нүкте арқылы осы овалдың нөл немесе екі жанама түзу өтеді. Q жұп болғанда, жағдай мүлдем өзгеше. Бұл жағдайда, үш нүктесі бір түзу бойында жатпайтын q + 2 нүктелі жиынтықтар q реттік шекті проективті жазықтықта болуы мүмкін және олар гиперовалдар деп аталады; бұл 2-дәрежелі максималды доғалар. Овал берілгенде, әр нүкте арқылы бірегей жанама түзу өтеді, ал q жұп болса, онда Квист теоремасы осы жанама түзулердің барлығы овалдан тыс P нүктесінде түйіседіін көрсетеді. Бұл нүкте (овалдың ядросы немесе кейде түйін) овалға қосылғанда гиперовал пайда болады. Керісінше, гиперовалдан кез келген нүкте алынса, бірден овал пайда болады. Жұп реттік жағдайдағы барлық овалдар гиперовалдардың ішінде орналасқандықтан, (белгілі) гиперовалдардың сипаттамасы барлық (белгілі) овалдарды анықтайды. Гиперовалдан нүкте алып тастау арқылы алынған овалдар проективті түрде эквивалентті болады, егер алынған нүктелер гиперовалдың автоморфизм тобының бірдей орбитасында болса және керісінше. Гиперовалдың автоморфизм тобы оның нүктелерінде транзитивті болатын үш ғана кішкентай мысал бар (Десаргезиан жазықтықтарында), сондықтан, әдетте, бір гиперовалдың ішінде әртүрлі типтегі овалдар болады.

Десаргезиандық іс: PG ((2,2h)

Бұл ең көп зерттелген жағдай, сондықтан осы гиперовальдар туралы ең көп мәлімет белгілі. Проективті жазықтықтағы әрбір ерекше емес коника өз ядросымен бірге гиперовал құрайды. Бұларды гиперконикалар деп атауға болады, бірақ дәстүрлі термин – реттелген гиперовальдар. Осы жиынтықтардың әрқайсысы үшін координаттар жүйесі бар, онда жиынтық мынадай болады:

Дегенмен, егер q > 8 болса, PG(2, q) гиперовалдарының көптеген басқа түрлерін табуға болады. PG(2, q) гиперовалдары q жұп болғанда, қазіргі уақытқа дейін тек q < 64 үшін ғана жіктелген. PG(2, 2h) жағдайында, h > 0 болса, гиперовал кем дегенде төрт нүктеден тұрады, олардың үш еуі бір түзуде жатпайды. Осылайша, проективті геометрияның негізгі теоремасы бойынша, біз (1,0,0), (0,1,0), (0,0,1) және (1,1,1) проективті координаттары бар нүктелердің кез келген гиперовалға кіретінін қабылдай аламыз. Гиперовалдың қалған нүктелері (h > 1 болғанда) (t, f(t), 1) түрінде болады, мұнда t – GF(2h) шекті өрісінің мәндері арқылы өтеді, ал f – сол өрістегі функция, ол бір өзгерісті білдіреді және ең көп дегенде 2h – 2 дәрежелі полином ретінде бірегей түрде беріледі, яғни ол бір өзгерісті полином болып табылады. f(0) = 0 және f(1) = 1 екеніне назар аударыңыз, бұл көрсетілген нүктелерді қосу туралы болжаммен шартталған. f-қа қатысты басқа шектеулер үш нүктенің бір түзуде жатпауы шартымен байланысты. Осылайша, гиперовалды құратын f функциясы «о полином» деп аталады. Төмендегі кесте PG(2, 2h) гиперовалдарының барлық белгілі жағдайларын (2011 жылғы мәлімет бойынша) о полином және h мәніне қатысты қажетті шектеулер арқылы тізімдейді, осы функцияның о полином болуы үшін. Барлық көрсеткіштерді 2h – 1 модулі бойынша алу керек.

Гиперовальдар PG ((2, q), q жұп, q ≤ 64

2, 4 және 8 реттік Десаргезиандық жазықтықтардағы гиперовальдардың барлығы гиперконикалар болғандықтан, біз тек 16, 32 және 64 реттік жазықтықтарды қарастырамыз.