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¿Aplicaciones prácticas de la teoría algebraica de los números?

Estoy interesado en conocer cualquier aplicación, cuanto más mundana mejor*. Señalar una buena referencia sobre el tamiz del campo numérico, por ejemplo, estaría bien. Sin embargo, permítanme mencionar una dirección sobre la que estaría especialmente agradecido de aprender.

En mi curso introductorio, me gusta dedicar algo de tiempo a la perspectiva de que la teoría algebraica de números es el estudio de sofisticadas multiplicaciones en $\mathbb{Q}^n$ (un campo numérico algebraico $F$ de grado $n$ ) y en $\mathbb{Z}^n$ (el anillo de enteros algebraicos en $F$ ). Esto se debe en parte a que me sigue pareciendo increíble que un poco de álgebra abstracta (de polinomios irreducibles) nos permite construir tales cosas sistemáticamente**. Pero también creo, al menos medio en serio, que esta es la visión a través de la cual el público en general de los números algebraicos, hasta el momento en que se enseñen en las escuelas primarias dentro de varios miles de años. Después de todo, nosotros mismos hemos sido testigos del notable ascenso de la multiplicación en $\mathbb{F}_2^n$ un conjunto cuyo uso práctico inicial estaba totalmente desprovisto de contenido algebraico, como una poderosa herramienta para el tratamiento de la información.

Después de tan grandiosa reflexión, no puedo evitar preguntarme: ¿son las estructuras multiplicativas en $n$ -partidas de números enteros proporcionadas por la teoría algebraica de los números ya tiene alguna utilidad práctica? Una búsqueda superficial en Google no ha descubierto nada. Pero seguro que debe haber algo. Me encantaría poder mencionar algunos ejemplos a mis alumnos.

Mientras escribo, se me ocurre una clase de ejemplos. Los enteros algebraicos se pueden utilizar para construir grupos aritméticos, que entiendo que se pueden aplicar de varias maneras. Tal vez alguien pueda comentar con conocimiento de causa. Pero algo directo que podría al menos vagamente explicarse en un curso de pregrado sería aún mejor.

Añadido:

Mi ignorancia era tan profunda que ni siquiera conocía los códigos de los campos numéricos hasta que Victor Protsak los señaló en su respuesta. Gracias a él, me topé con un breve encuesta por Lenstra. Para entender lo esencial, basta con leer esta cita:

Los nuevos códigos son los análogos, para los campos numéricos, de los códigos construidos por Goppa y Tsfasman a partir de curvas sobre campos finitos".

La trillada analogía sigue prosperando.

Añadido de nuevo:

Para no confundir a la gente con la palabra "prosperar", debo decir que Lenstra tiene muchas cosas negativas que decir sobre estos códigos. Por ejemplo,

'Si el generalizado Si la hipótesis de Riemann generalizada es cierta, nuestros códigos no son, asintóticamente hablando, tan buenos como los de Goppa y Tsfasman. buenos como los de Goppa y Tsfasman Además, estos últimos códigos son lineales y no mixtos".

Mi pregunta original sigue en pie.


*No quiero, sin embargo, dar la impresión de creer firmemente en la división entre la matemática pura y la aplicada.

** Para apreciar esto, sólo hay que dedicar un poco de tiempo en una aproximación directa utilizando el álgebra multilineal de las constantes de estructura.

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Franz Lemmermeyer Puntos 18444

Supongo que la criba de campos numéricos más especial (trabajar con un campo numérico cuadrático o cúbico) puede explicarse definitivamente a un nivel muy elemental. El primer ejemplo de Pollard utilizaba, si no recuerdo mal, el campo generado por una raíz cúbica de 2.

4voto

Sergio Acosta Puntos 6450

El Conjetura de Bellows no se llamó así por alguien llamado Bellows, sino por el dispositivo físico para bombear aire. Hay poliedros que pueden flexionarse si sus caras son rígidas pero se dejan doblar por sus aristas, por lo que los ángulos diedros no son fijos. La conjetura de Bellows era que un poliedro que puede flexionarse no cambia su volumen.

Esto fue demostrado por Sabitov para los poliedros esféricos, y por Connelly, Sabitov y Walz en general en tres dimensiones, demostrando que el volumen es integral sobre una extensión de los racionales por las longitudes de las aristas considerando los lugares de ese campo.

1voto

sheetansh Puntos 1

Ya ha sido mencionado por Victor Protsak la existencia de la aplicación a teoría de la codificación (trabajos de Tsfasman y K). Pero permítanme mencionar otra aplicación a este campo que es más reciente y que está siendo en desarrollo en la actualidad.

Se pueden ver los trabajos de F. Oggier, G. Rekaya-Ben Othman, J.-C. Belfiore, E. Viterbo: por ejemplo, éste : http://arxiv.org/abs/cs/0604093 .

Desgraciadamente, no comprendo del todo la idea, pero permítanme hacer unos breves comentarios.

Considere la transmisión y el receptor multiantena (MIMO, por sus siglas en inglés) http://en.wikipedia.org/wiki/Mimo ) , esto significa que tenemos el vector (x1...x_número de antena emisora} ) y el vector recibido Y=(y_1... y_número de antena receptora} ).

La señal recibida es Y= H X + ruido. donde H - matriz de tamaño de la antena de recepción por la antena de transmisión, el ruido - es vector de ruido aleatorio.

La naturaleza de nuestra señal es discreta, por lo que debemos elegir algún LATTICE en C^{transmit antenna} y realmente la señal enviada es uno de los puntos del lattice - no un vector arbitrario. Por supuesto, no se trata de una red completa, sino que se trunca en un área finita debido a la restricción de potencia.

Así que el problema es seleccionar qué tipo de celosía es la adecuada para obtener la mejor calidad de transmisión? Moral de estos trabajos que debemos elegir retículos de enteros algebraicos en campos algebraicos específicamente seleccionados como $Z(\sqrt n_1, \sqrt n_2) \subset Q(\sqrt n_1, \sqrt n_2)$ .

PS

En realidad, estoy simplificando mucho la situación. También hay que tener en cuenta la dimensión temporal. El espacio real no es C^{transmit antenna}, sino C^{transmit antenna * N}, donde N es la longitud de bloque que elegimos. Esto está relacionado con los llamados "códigos espacio-temporales" http://en.wikipedia.org/wiki/Space%E2%80%93time_block_code

PSPS La historia de los códigos espacio-temporales comienza con el llamado código Alamouti http://en.wikipedia.org/wiki/Space%E2%80%93time_block_code#Alamouti.27s_code

Mirando la matriz en Wikipedia se pueden reconocer inmediatamente los cuaterniones que presentan las matrices complejas de 2x2. Permítanme mencionar que es obligatorio para la implementación en los teléfonos inteligentes 3G. Así que podemos decir que los teléfonos inteligentes saben cuaterniones :)

Si estos trabajos tienen éxito, todos los smartphones "conocerán" la teoría algebraica de los números :)

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