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Volumeandcommensurabilityofhyperbolic3-manifolds 双曲 3 次元多様体の通約可能性と体積

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(1)

双曲 3 次元多様体の通約可能性と体積

Volume and commensurability of hyperbolic 3-manifolds

吉田 はん

(群馬工業高等専門学校)

2016

12

23

日「結び目の数学」

(2)

目次

1.

定義と主結果

2.

準備

3.

主結果の証明

4.

応用

(3)

1.

定義と主結果 定義

Γ 1

Γ 2 Isom ( H 3 ) are commensurable

1 : Γ 1 Γ 2 ] < and [Γ 2 : Γ 1 Γ 2 ] <

M 1 = H 3 / Γ 1 and M 2 = H 3 / Γ 2 are commensurable

Γ 1 and Γ 2 are commensurable up to conjugacy

M 1 and M 2 have a common finite sheeted cover.

“commensurability is an equivalence relation.

(4)

今までに知られていること

M 1 = H 3 / Γ 1

M 2 = H 3 / Γ 2

commensurable

vol ( M 1 )

vol ( M 2 ) Q

Q ( tr Γ (2) 1 ) = Q ( tr Γ (2) 2 ) (invariant trace field

が同じ

)

cusp parameter

up to P GL (2 , Q )

で同じ

・同じ

horoball packing

を持つ.

(5)

主結果

M 1 , M 2

non-arithmetic ori. cusped hyp. 3-mfd.

する.

0 < | vol ( M 1 ) vol ( M 2 ) | < v 0

4 = 0 . 25 · · ·

ならば

M 1

M 2

incommensurable.

ここで

v 0 = 1 . 0149 · · ·

regular ideal tetrahedron

の体積.

面角は

π

3

v 0 = vol

0 = | vol ( M 1 ) vol ( M 2 ) |

M 1 , M 2

commensurable

と なる例は知られている.

(6)

主結果

M 1 , M 2

non-arithmetic ori. cusped hyp. 3-mfd.

する.

0 < | vol ( M 1 ) vol ( M 2 ) | < v 0

4 = 0 . 25 · · ·

ならば

M 1

M 2

incommensurable.

ここで

v 0 = 1 . 0149 · · ·

regular ideal tetrahedron

の体積.

面角は

π

3

v 0 = vol

0 = | vol ( M 1 ) vol ( M 2 ) |

M 1 , M 2

commensurable

と なる例は知られている.

(7)

Def. A Kleinian group Γ is called arithmetic if it is com- mensurable with the group norm 1 elements of an order of quaternion algebra A ramified at all real places over a number field k with exactly one complex place.

Ex: The figure-eight knot complement and the White- head link complement are arithmetic.

Rem

aritmetic hyp. mfds and non-arithmetic hyp. mfds

are incommenurable.

(8)

2.準備

[G. Margulis]

non-arithmetic hyp. mfds M 1 and M 2 are commen- surable

⇔∃

M 0 : hyp. mfd(or orbifold) s.t. M 1

M 0

finite cover M 2

M 0

finite cover

Discrete Subgroups of Semi-simple Lie Groups, Ergeb.

der Math. 17, Springer-Verlag (1989).

(9)

次のことが知られている.

Th (Adams, 1990). The six noncompact ori. hyp. 3- orbifolds of volumes less than v 4 0 have volumes 12 v 0 , v 6 1 , v 6 0 ,

v 0

6 , 5v 24 0 and v 4 1 . ( v 1 = 0 . 915 · · · = is the volume of the regular ideal octahedron/4.)

Th (Neumann-Reid(1990)). These six orbifolds are arith- metic.

Cor. non-arithmetic hyp. 3-orbifold

の体積は

v 4 0

以上

吉田の予想

0 . 343 · · ·

以上 面角は

π

2

v 1 = vol

4

”Noncompact Hyperbolic 3-Orbifolds of Small Volume”, Topology 90,

(10)

次のことが知られている.

Th (Adams, 1990). The six noncompact ori. hyp. 3- orbifolds of volumes less than v 4 0 have volumes 12 v 0 , v 6 1 , v 6 0 ,

v 0

6 , 5v 24 0 and v 4 1 . ( v 1 = 0 . 915 · · · = volume of the regular ideal octahedron/4.)

Th (Neumann-Reid, 1990). These six orbifolds are arith- metic.

”Notes on Adams small volume orbifolds”, Topology 90 (1990)

Cor. non-arithmetic hyp. 3-orbifold

の体積は

v 0

4

以上

吉田の予想

0 . 343 · · ·

以上

(11)

次のことが知られている.

Th (Adams, 1990). The six noncompact ori. hyp. 3- orbifolds of volumes less than v 4 0 have volumes 12 v 0 , v 6 1 , v 6 0 ,

v 0

6 , 5v 24 0 and v 4 1 . ( v 1 = 0 . 915 · · · = volume of the regular ideal octahedron/4.)

Th (Neumann-Reid, 1990). These six orbifolds are arith- metic.

”Notes on Adams small volume orbifolds”, Topology 90 (1990)

Cor

non-arithmetic hyp. 3-orbifold

の体積は

v 0

4

以上

吉田の予想

0 . 343 · · ·

以上

(12)

次のことが知られている.

Th (Adams, 1990). The six noncompact ori. hyp. 3- orbifolds of volumes less than v 0

4 have volumes v 0

12 , v 1

6 , v 0

6 ,

v 0

6 , 5v 24 0 and v 4 1 . ( v 1 = 0 . 915 · · · = volume of the regular ideal octahedron/4.)

Th (Neumann-Reid, 1990). These six orbifolds are arith- metic.

Cor 1

non-arithmetic hyp. 3-orbifold

の体積は

v 0

4

以上

吉田の予想

0 . 343 · · ·

以上

(13)

3.

主結果の証明

主結果

M 1 , M 2

non-arithmetic ori. cusped hyp. 3-mfd.

する.

0 < | vol ( M 1 ) vol ( M 2 ) | < v 0

4 = 0 . 25 · · ·

ならば

M 1

M 2

incommensurable.

ここで

v 0

reg- ular ideal tetrahedron

の体積.

(14)

[

証明

]

M 1

M 2

commensurable

と仮定する.

non-arithmetic

なので

P i : M i M 0

n i -fold covering

となる

M 0

が存在する。

( i = 1 , 2, n 1 ̸ = n 2 )

よって

| vol ( M 1 ) vol ( M 2 ) | = | n 1 vol ( M 0 ) n 2 vol ( M 0 ) |

= | n 1 n 2 | vol ( M 0 )

Cor 1.

より

non-arithmetic ori. hyp. 3-orbifold

の体積は

v 0

4

以上で

n 1 ̸ = n 2

なので

| vol ( M 1 ) vol ( M 2 ) | ≥ v 0

4

これは仮定に矛盾.

(15)

[

証明

]

M 1

M 2

commensurable

と仮定する.

non-arithmetic

なので

P i : M i M 0

n i -fold covering

となる

M 0

が存在する。

( i = 1 , 2, n 1 ̸ = n 2 )

よって

| vol ( M 1 ) vol ( M 2 ) | = | n 1 vol ( M 0 ) n 2 vol ( M 0 ) |

= | n 1 n 2 | vol ( M 0 )

Cor.1

より

non-arithmetic ori. hyp. 3-orbifold

の体積は

v 4 0

以上で

n 1 ̸ = n 2

なので

| vol ( M 1 ) vol ( M 2 ) | ≥ v 0

4

これは仮定に矛盾.

(16)

[

証明

]

M 1

M 2

commensurable

と仮定する.

non-arithmetic

なので

P i : M i M 0

n i -fold covering

となる

M 0

が存在する。

( i = 1 , 2, n 1 ̸ = n 2 )

よって

| vol ( M 1 ) vol ( M 2 ) | = | n 1 vol ( M 0 ) n 2 vol ( M 0 ) |

= | n 1 n 2 | vol ( M 0 )

Cor.1

より

non-arithmetic ori. hyp. 3-orbifold

の体積は

v 4 0

以上で

n 1 ̸ = n 2

なので

| vol ( M 1 ) vol ( M 2 ) | ≥ v 0

4

これは仮定に矛盾.

(17)

3.

応用

non-ori.cusped hyp. 3-orbifold

の体積は

v 0

8

以上なので同様 にすると

Th. M 1 , M 2

non-arithmetic nonorientable hyp 3-orbifolds

とする.

0 < | vol ( M 1 ) vol ( M 2 ) | < v 0

8

ならば

M 1

M 2

incommensurable.

(18)

Marshall

Martin

2012

) により

closed ori. hyp. 3- orbifold

の体積は

0 . 03905 . . .

 以上と証明されているので

π 3

π π 5

3

残りの面角は

π

2

同様にすると,

Th. M 1 , M 2

non-arithmetic ori. closed hyperbolic 3- manifold

とする.

0 < | vol ( M 1 ) vol ( M 2 ) | < 0 . 03905 · · ·

ならば

M 1

M 2

incommensurable.

(19)

M : n cusped hyp. mfd M (p

1 ,q 1 , ··· ,p n ,q n ) : M

i -cusp

( p i , q i ) Dehn filling

して得 られた

hyp. mfd.

とする.

hyperbolic Dehn surgery Theorem

より

vol ( M (p

1 ,q 1 , ··· ,p n ,q n ) ) vol ( M ) ( p 2 i + q i 2 → ∞ )

{ vol ( N ) : N is arith . hyp . mfd }

discrete

なので

結果

M

cusped hyperbolic 3-manifold

とする.このとき集合

{ M

Dehn filling

して得られる

hyperbolic 3-manifolds }

は無限個の

commensurability

類を含む.

(20)

ご清聴ありがとうございました.

参照

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