Invariant polynômial de noeud
Bonjour,
j'ai un problème pour mon TIPE de math sur les noeuds. J'ai un noeud que je sais équivalent au noeud de trèfle, mais je cherche à la démontrer de différentes manières. J'en suis au polynôme de Alexander Conway, celui du noeud de trèfle vaut t²-t+1 mais celui que je trouve pour mon noeud est différent! Je trouve t^(-1/2)-t^(1/2) +1 . Et je ne vois pas où est mon erreur. Si quelqu'un a une idée... (ci joint "mon" noeud)
j'ai un problème pour mon TIPE de math sur les noeuds. J'ai un noeud que je sais équivalent au noeud de trèfle, mais je cherche à la démontrer de différentes manières. J'en suis au polynôme de Alexander Conway, celui du noeud de trèfle vaut t²-t+1 mais celui que je trouve pour mon noeud est différent! Je trouve t^(-1/2)-t^(1/2) +1 . Et je ne vois pas où est mon erreur. Si quelqu'un a une idée... (ci joint "mon" noeud)
Réponses
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Bonjour Eogan
<BR>J'ai la flème de calculer le polynôme, mais je te donne de quoi le calculer :
<BR>
<BR>Mon point de départ est le point le plus à gauche, je pars vers le haut, je numérote les souterrains de 1 à 7, j'obtiens les correspondances suivantes : <P></P><DIV ALIGN="CENTER" CLASS="mathdisplay"><IMG WIDTH="257" HEIGHT="169" ALIGN="MIDDLE" BORDER="0" SRC="http://www.les-mathematiques.net/phorum/2006/06/22/91135/cv/img1.png" ALT="$\displaystyle \newline \begin{array}{ccc}
\newline Souterrain & Type & Pont\ as...... 5 & - & 4 \\
\newline 6 & + & 2 \\
\newline 7 & - & 5
\newline \end{array} $"></DIV><P></P>D'où je déduit la matrice <P></P><DIV ALIGN="CENTER" CLASS="mathdisplay"><IMG WIDTH="321" HEIGHT="150" ALIGN="MIDDLE" BORDER="0" SRC="http://www.les-mathematiques.net/phorum/2006/06/22/91135/cv/img2.png" ALT="$\displaystyle \begin{array}{rrrrrrr}
\newline -t & 1 & 0 & 0 & 0 & t-1 & 0 \\
...... & -t \\
\newline 1 & 0 & 0 & 0 & t-1 & 0 & -t
\newline \end{array}
\newline $"></DIV><P></P>Je te laisse le soint de calculer le déterminant d'un mineur et de factoriser comme il se doit. Si tu ne trouve pas <SPAN CLASS="MATH"><IMG WIDTH="69" HEIGHT="34" ALIGN="MIDDLE" BORDER="0" SRC="http://www.les-mathematiques.net/phorum/2006/06/22/91135/cv/img3.png" ALT="$ t²-t+1$"></SPAN> c'est peut-être moi qui ai fait une erreur ou qui ai mal recopié. Dans ce cas fait le moi savoir.
<BR>
<BR>jean-c_rien<BR> -
Quelle horreur! Mes espaces ont disparus. Je te l'envois en fichier joint.
[Heureusement LaTeX est là pour sauver ton précédent message AD] -
Bonjour Eogan
J'ai la flème de calculer le polynôme, mais je te donne de quoi le calculer :
Mon point de départ est le point le plus à gauche, je pars vers le haut, je numérote les souterrains de 1 à 7, j'obtiens les correspondances suivantes : $$
\begin{array}{ccc}
Souterrain & Type & Pont\ associé \\
1 & - & 6 \\
2 & - & 1 \\
3 & + & 1 \\
4 & - & 7 \\
5 & - & 4 \\
6 & + & 2 \\
7 & - & 5
\end{array} $$ D'où je déduit la matrice $$ \begin{array}{rrrrrrr}
-t & 1 & 0 & 0 & 0 & t-1 & 0 \\
t-1 & -t & 1 & 0 & 0 & 0 & 0 \\
t-1 & 0 & 1 & -t & 0 & 0 & 0 \\
0 & 0 & 0 & -t & 1 & 0 & t-1 \\
0 & 0 & 0 & t-1 & -t & 1 & 0 \\
0 & t-1 & 0 & 0 & 0 & 1 & -t \\
1 & 0 & 0 & 0 & t-1 & 0 & -t
\end{array}
$$ Je te laisse le soint de calculer le déterminant d'un mineur et de factoriser comme il se doit. Si tu ne trouve pas $t²-t+1$ c'est peut-être moi qui ai fait une erreur ou qui ai mal recopié. Dans ce cas fait le moi savoir.
jean-c_rien -
Génial! Je n'ai pas encore vérifié mais cette technique m'interesse beaucoup , je ne la connaissais pas avant! Est ce que tu pourrais me l'expliquer briévement ou bien me donner des mots clès pour trouver des explications sur le net?
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avec des Reidemeister moves tu demeles facilement ton noeud il me semble. Sinon tu calcules quoi comme polynome sur ton noeud ? Moi je connais le polynome de Jones (basé sur le crochet non normé -- désolé j'ai suivi un cours en anglais alors mes traductions sont peut-etre foireuse -- et le crochet de Kauffman) mais le probleme c'est que ce polynome peut simplement montrer que deux noeuds ne sont pas R-équivalents (on a une implication, pas une équivalence)...mais je sens que je suis un peu a coté de la plaque !
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J'ai construit ce noeud à partir du noeud de trèfle par des mouvements "inverses" de Reidemeister, donc je sais qu'il est équivalent au noeud de trèfle. Le but ici c'est de montrer les différents types d'invariants, j'utilise la tricolorabilité par exemple qui montre que ce noeud peut être équivalent à 3 neouds.
Je calcule le polynome de Jones pour ce noeud (j'ai tenté de le faire par récurrence sur la formule) mais je suis censé trouvé t²-t+1 (polynôme du noeud de trèfle) et je trouve quelque chose de farfelu! Je ne sais pas si c'est la méthode qui n'est pas la bonne, les seules choses que je connaissent des noeuds me viennent d'internet, ce n'est donc pas très fiable ! -
J'ai construit ce noeud à partir du noeud de trèfle par des mouvements "inverses" de Reidemeister, donc je sais qu'il est équivalent au noeud de trèfle. Le but ici c'est de montrer les différents types d'invariants, j'utilise la tricolorabilité par exemple qui montre que ce noeud peut être équivalent à 3 neouds.
Je calcule le polynome de Jones pour ce noeud (j'ai tenté de le faire par récurrence sur la formule) mais je suis censé trouvé t²-t+1 (polynôme du noeud de trèfle) et je trouve quelque chose de farfelu! Je ne sais pas si c'est la méthode qui n'est pas la bonne, les seules choses que je connaissent des noeuds me viennent d'internet, c'est donc pas très fiable! -
ah donc tu cherches bien a calculer le polynome de Jones (il me semble qu'il existe aussi un polynome d'Alexander masi je ne l'ai pas vu. J'ai juste vu un theoreme d'Alexander mais il était lié aux "tresses" - braid -) !
Calculer le polynome de Jones suppose déjà que ton noeud soit orienté. Ensuite, pour le calculer, il faut sélectionner un croisement, n'importe lequel et ensuite tu déduis un triplet de Skein i.e. tu dois obtenir un noeud ou ton croisement est positif $k_+$, un noeud ou ton croisement est négatif $k_-$(si le noeud que tu as selectionné est positif, il suffit, pour obtenir le noeud à croisement négatif, d'inverser le dessus et le dessous du croisement) et enfin un noeud sans croisement $k_0$ (tu l'obtiens en effacant le croisement puis en rejoignant comme il faut en fonction de l'orientation de chacune des branches).
Une fois que tu as ton triplet de noeuds, tu utilises la relation de Skein :
$$A^4f[k_+](A)-A^{-4}f[k_-](A)=-(A^2-A^{-2})f[k_0](A)$$
où $f[k](A)$ est le polynome de Jones du noeud $k$ en la variable $A$. De là il faut connaitre les valeurs de deux des polynomes. Par construction, on connait forcement $f[k_0]$ puisqu'on calcule les polynomes de Jones en augmentant la complexité des noeuds (donc comme $k_0$ a, par construction, un noeud de moins que $k_+$ et $k_-$ on le connait) et de meme tu dois connaitre $f[k_+]$ ou $f[k_-]$ (selon l'orientation du croisement que tu as selectionné).
Tout ca pour dire que je ne comprends pas trop ce que tu veux faire dans ton TIPE. Pour calculer ce polynome de Jones, ca suppose que tu connaisses deja les polynomes de Jones d'un certain nombre de noeuds dont découle le noeud que tu as construit (après il existe peut-etre des choses mieux mais je ne connais que cette méthode).
D'autre part si tu arrives finalement a calculer ton polynome et que tu trouves que c'est effectivement le meme que le noeud de trefle (ce qui serait normal d'apres ta construction), tu ne pourras pas en conclure qu'il y a R-équivalence entre les noeuds puisqu'on a simplement $k\underset{R}{\sim}k'\Rightarrow f[k]=f[k']$ mais la réciproque est fausse (je dois avoir des contre-exemples dans mon cours si tu veux).
J'espere que ma description de la méthode que je connais est assez claire et que je réponds bien à ta question. Si tu veux t'entrainer, tu peux regarder la page \lien{http://www.greenlees.staff.shef.ac.uk/pma318/pma318index.html} ; il y a des feuilles de TD très simples et le corrigé qui va avec. Par contre il n'y a pas de cours...
Voila si tu as des questions, n'hesite pas !
Hoeg -
en fait je ne connais pas la méthode de calcul de jean-c_rien mais j'avoue que ca m'interesserait de comprendre comment elle marche !
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Toutes mes excuses; je cherchais à calculer le polynome d'Alexander Conway, je me suis trompé! Le polynôme de Jones serait trop long à calculer pour ce noeud à 7 croisements!
Si je ne me trompe pas $k\underset{R}{\sim}k'\Rightarrow f[k]=f[k']$ ça implique que si je trouve deux polynômes différents pour deux noeuds alors je peux conclure qu'il sont différents, or avec la tricolorabilité j'ai prouvé que mon noeud ne pouvait être équivalent qu'à 4 noeuds premiers. Je calcule le polynome pour chaque noeud, je suis censé trouvé un polynome différent pour chacun , sauf avec le noeud de trèfle et donc là je peux conclure que mon noeud est équivalent au noeud de trèfle. J'espère que je suis clair! -
Ma méthode sert bien à calculer le polynôme d'Alexander, et à vrai dire je n'en connaîs pas d'autres. Tu en trouveras l'explication dans "La science des noeuds" chez Belin (ou en hors série "Pour la sciences"), je t'en conseille vivement la lecture. Si tu ne peux pas te le procurer, je t'expliquerai la méthode en détail, mais ce matin je n'ai pas le temps, désolé.
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c'est plutot a moi de presenter mes excuses parce que j'aurais bien du me douter que cetait bien du polynome d'Alexander qu'il s'agissait.
Par contre, qu'a-t-on comme theoreme avec ces polynomes ?
Dans l'implication que tu donnes dans ton raisonnement, le $f[k]$ représente, pour moi, le polynome de Jones (mais peut-etre que le résultat est le meme avec le polynome d'Alexander).
Parce que si tu montres que ton noeud ne peut etre equivalent qu'a 4 noeuds premiers (désolé je connais pas non plus cette notion !), tu ne montres pas qu'il est nécessairement équivalent à l'un des 4, si ?
Donc en trouvant un polynome de ton noeud different de 3 des 4 noeuds premiers tu peux bien conclure qu'il n'y a pas R-équivalence avec ces noeuds mais malgré tout en trouvant le même polynome que pour le noeud de trefle, tu ne peux toujours pas conclure à la R-équivalence. Ou alors si tu as montré que le noeud est nécessairement R-équivalent à l'un des quatre, il ne sert plus à rien de montrer que ton noeud à le meme polynome que le noeud de trefle une fois que tu as écarté les 3 autres.
J'espere ne pas dire trop de betises. Je te joins un document par mail qui pourra peut-etre t'aider.
Hoeg -
Merci beaucoup pour votre aide!
Pour jean-c_rien , ok merci , je ne vais pas prendre trop de ton temps et je file à ma bibliothèque voir s'ils ont le livre! En tout cas ils auront le hors série de Pour la Science.
Pour Hoeg, merci à toi aussi, en fait le polynôme d'Alexander ressemble vraiment au polynôme de Jones. On a la relation
D [k+](t) - D [k-](t) + ( t1/2 - t-1/2 ) D [k0](t) = 0 où D[k](t) est le polynome d'Alexander du noeud $ k$ en la variable $ t$ . Par après on trouve le polynôme d'un noeud de la même manière. Mais c'est bon en recalculant, j'ai trouvé où est-ce que ça clochait, je trouve bien le même polynôme que pour celui du noeud de trèfle.
En fait je t'explique toute ma démarche: J'ai mon noeud, il a 7 croisements. Donc s'il est équivalent à un noeud premier, il sera équivalent à un noeud premier à 7 croisements ou moins. Il y en a exactement 15. J'utilise un invariant : "la tricolorabilité" (si tu ne connais pas je peux expliquer en détail). Mon noeud est tricolorable, et 4 noeuds parmis les 15 sont tricolorables. Donc il sera équivalent à un de ces 4. Et enfin j'utilise le polynôme d'Alexander de mon noeud , pour montrer qu'il a un polynôme différent de 3 de ces noeuds. A partir de là je peux déjà conclure qu'il est équivalent au noeud de trèfle, mais pour le fun je calcule celui du noeud de trèfle, et jusqu'à aujourd'hui je ne trouvais pas la même chose. Pfou, ce fusse dur! -
Merci de ta charité. Je doit bien avouer que j'aurais beaucoup souffert pour expliciter la méthode de calcul de A à Z.
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ok maintenant ton raisonnement est plus clair (je comprends vite mais faut m'expliquer longtemps) et en fait je n'a pas vu la tricolorabilité sur les noeuds donc si t'as le courage de me faire un petit topo dessus, je suis preneur !
Et c'etait quoi les themes de TIPE pour que tu aies eu l'idée de faire quelque chose avec des noeuds ? les invariants ? -
Non ce ne sont pas les "vrais" TIPE, mais ce sont mes profs de sup qui ont décidé de faire comme si on avait des TIPE cette année, avec sujet libre (1 en math,1 en physique).
Dans le document que tu m'as passé il y a un chapitre qui parle de la 3-colorabilty et d'ailleur la méthode de Jean-c_rien y est expliquée, mais je n'ai pas vraiment tout compris (en plus c'est en anglais, ça aide pas !)
On dit qu'un noeud est tricolorable s'il vérifie ces trois conditions:
(1) Chaque brin est coloré par une couleur.
(2) Lorsqu'un brin passe au dessus d'un croisement, le brin qui le suit est de même couleur.
(3) A chaque croisement, 1 ou 3 couleurs sont présentes.
(4) Tous les brins ne sont pas de la même couleur.
Sur le dessin 1) on voit un noeud qui est tricolorable, sur le 2) un autre qui ne l'est pas et sur le 3) mon noeud tricoloré.
Comme la tricolorabilté est un invariant (la démonstration n'est pas très compliquée on montre que les mouvements de Reidemeister conservent la tricolorabilité d'un noeud) je peux déduire que mon noeud peut être équivalent au noeud 1 mais pas au noeud 2. -
ok merci beaucoup. Y a juste le point (2) qui me parait bizarre (et qui n'est pas mentionné dans le doc que je t'avais passé).
En tout cas je trouve que t'as eu une bonne idée de faire quelque chose sur les noeuds parce que j'ai l'impression que c'est rarement abordé en cours en France mais c'est pas inintéressant, enfin je trouve que c'est une bonne intro aux invariants. -
En fait pour le point 2, tout dépend de la définition que tu donnes d'un brin. Soit tu le définis comme sur le dessin 1, un brin est délimité par deux croisements inf , soit comme sur le 2, un brin délimité per deux croisements sup ou inf. Ici on a besoin de la def 2) de la tricolorabilité que si on utilise la deuxième définition d'un brin.
J'ai trouvé aussi que c'était intéressant, et utiliser des outils comme les invariants n'est pas trop compliqué; par contre toute la topologie qui se cache derrière est assez monstrueuse et demande un sacré niveau en math ! M'enfin, j'espére qu'un jour j'aurais le niveau requis...
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