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数値半群の集合がコバリエイティであることを証明し、列挙アルゴリズムを提供

2026年11月10日arXiv: 2611.09425v1

数学者たちは、ある有限集合 ℙ を擬フロビン数集合に含む数値半群の集合 C(ℙ) がコバリエイティ(共通のフロビン数を持つ半群の集合)であると証明した。さらに、擬フロビン数が ℙ で最大値がフロビン数になるような半群はすべて同じ最大値 max(ℙ) を共有する。

アルゴリズムは、根ノード Δ(C(ℙ)) = {0, max(ℙ)+1, →} から開始し、隣接ノードを段階的に生成する。各ノードでアペリー集合(Apéry set)を用い、乗算数(multiplicity)、擬フロビン数集合、特殊欠損数を計算する。表1は ℙ = {9, 11} の場合を示し、木構造の各レベルと親子関係、擬フロビン数をリスト化している。レベル d は max(ℙ) − g(S) であり、g(S)は種族 S の種数である。

木構造の表:S0 から S22 までの 23 頂点、各頂点のレベル d、親、擬フロビン数を示す。
dmsg⁡(S)parentt⁡(S)PF⁡(S)
S00⟨12,13,…,23⟩–11{1,2,…,11}
S11
⟨6,13,14,15,16,17⟩
S0
5
{7,8,9,10,11}
S21⟨7,12,13,15,16,17,18⟩S06{5,6,8,9,10,11}
S31⟨8,12,13,14,15,17,18,19⟩S07{4,5,6,7,9,10,11}
S41⟨10,12,13,…,19,21⟩S09{2,3,…,9,11}
S52⟨4,13,14,15⟩S33{9,10,11}
S62⟨5,12,13,14,16⟩S44{7,8,9,11}
S72⟨6,7,15,16,17⟩S24{8,9,10,11}
S82⟨6,8,13,15,17⟩S34{7,9,10,11}
S92⟨6,10,13,14,15,17⟩S45{4,7,8,9,11}
S102⟨7,8,12,13,17,18⟩S35{5,6,9,10,11}
S112⟨7,10,12,13,15,16,18⟩S46{3,5,6,8,9,11}
S122⟨8,10,12,13,14,15,17,19⟩S47{2,4,5,6,7,9,11}
S133⟨4,10,13,15⟩S123{6,9,11}
S143⟨5,7,13,16⟩S113{8,9,11}
S153⟨5,8,12,14⟩S123{7,9,11}
S163⟨6,7,8,17⟩S103{9,10,11}
S173⟨6,7,10,15⟩S113{8,9,11}
S183⟨6,8,10,13,15,17⟩S125{2,4,7,9,11}
S193⟨7,8,10,12,13⟩S124{5,6,9,11}
S204⟨4,6,13,15⟩S183{2,9,11}
S214⟨5,7,8⟩S192{9,11}
S224⟨6,7,8,10⟩S192{9,11}
Table 1. 表1は、P={9,11} のときの C(P) が作る木構造を示し、各頂点のレベル d、親子関係、擬フロビン数を列挙しています。レベル d は g(S)=max(P)−d として、S の種数を決定します。Hernández-Yanes, William Giovanni, Rosales, José Carlos · arXiv:2611.09425v1 · Table 1: · CC BY 4.0

コバリエイティは有限であることから、ℙ が有限ならば擬フロビン数集合が ℙ となる数値半群は有限個しか存在しない。表2は同じ例で、各半群の乗算数、埋め込み次元、タイプ、最小生成集合、C(ℙ)-ランク、および最大埋め込み次元かどうか、最大要素かどうかをまとめている。

テーブル:S0 から S22 までの 23 項目の属性(m, e, t, 生成集合, ランク, MED, 最大要素)。
m⁡(S)e⁡(S)t⁡(S)𝒞⁡(𝒫)​msg​(S)𝒞⁡(𝒫)​rank​(S)MEDmaximal
S0121211∅0yesno
S1665{6}1yesno
S2776{7}1yesno
S3887{8}1yesno
S410109{10}1yesno
S5443{4}1yesno
S6554{5}1yesno
S7654{6,7}2nono
S8654{6,8}2nono
S9665{6,10}2yesno
S10765{7,8}2nono
S11776{7,10}2yesno
S12887{8,10}2yesno
S13443{4,10}2yesno
S14543{5,7}2nono
S15543{5,8}2nono
S16643{6,7,8}3nono
S17643{6,7,10}3nono
S18665{6,8,10}3yesno
S19754{7,8,10}3nono
S20443{4,6}2yesyes
S21532{5,7,8}3noyes
S22642{6,7,8,10}4noyes
Table 2. 表2は、P={9,11} のときの各 C(P) 半群 S の乗算数、埋め込み次元、タイプ、最小生成集合、および C(P)-ランクをまとめ、最大埋め込み次元と最大要素であるかを示しています。Hernández-Yanes, William Giovanni, Rosales, José Carlos · arXiv:2611.09425v1 · Table 2: · CC BY 4.0

以上の結果は、擬フロビン数集合が与えられた数値半群の完全分類を提供し、整数代数ツールで実装可能なアルゴリズムを提示した。

元論文

The covariety of numerical semigroups with some prescribed pseudo-Frobenius numbers

数学
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