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Algèbre et théorie des nombres

Utilisez la décomposition de Smith pour analyser un réseau

Considérez le réseau généré par des multiples entiers des vecteurs et .

In[1]:=
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b1 = {3, -3}; b2 = {2, 1};
In[2]:=
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ptsb = Flatten[Table[j b1 + k b2, {j, -12, 12}, {k, -12, 12}], 1];
In[3]:=
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graphicsb = Graphics[{Blue, PointSize[Large], Point@ptsb}, PlotRange -> 10, Axes -> True]
Out[3]=

Soit la matrice dont les rangées sont et .

In[4]:=
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m = {b1, b2};

Les trois matrices de Smith donnent la décomposition qui satisfont l'identité .

In[5]:=
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{u, r, v} = SmithDecomposition[m];
In[6]:=
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u.m.v == r
Out[6]=

Les matrices et ont des entrées de nombre entier et un facteur déterminant.

In[7]:=
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{u // MatrixForm, v // MatrixForm, Det[u], Det[v]}
Out[7]=

La matrice est entière et diagonale. De ses entrées, on peut voir que la structure du groupe est ou simplement , comme est le groupe trivial.

In[8]:=
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r // MatrixForm
Out[8]//MatrixForm=

Le fait de multiplier l'identité à droite par donne . Le fait que est entier et déterminant , génère le même réseau que mais est plus simple.

In[9]:=
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g = r.Inverse[v]; g // MatrixForm
Out[9]//MatrixForm=

Visualisez le réseau engendré par les rangées de .

In[10]:=
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ptsg = Flatten[ Table[j First[g] + k Last[g], {j, -12, 12}, {k, -12, 12}], 1];
In[11]:=
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graphicsg = Graphics[{Red, PointSize[Medium], Point@ptsg}, PlotRange -> 10, Axes -> True]
Out[11]=

Avec la superposition du nouveau réseau sur l'original, on peut voir qu'ils sont identiques.

In[12]:=
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Show[{graphicsb, graphicsg}]
Out[12]=

Exemples connexes

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