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
年12
月23
日「結び目の数学」目次
1.
定義と主結果2.
準備3.
主結果の証明4.
応用1.
定義と主結果 定義Γ 1
,Γ 2 ⊂ Isom ( H 3 ) are commensurable
⇔ [Γ 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.
今までに知られていること
M 1 = H 3 / Γ 1
とM 2 = H 3 / Γ 2
が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
がup to P GL (2 , Q )
で同じ・同じ
horoball packing
を持つ.主結果
M 1 , M 2
をnon-arithmetic ori. cusped hyp. 3-mfd.
と する.0 < | vol ( M 1 ) − vol ( M 2 ) | < v 0
4 = 0 . 25 · · ·
ならば
M 1
とM 2
はincommensurable.
ここでv 0 = 1 . 0149 · · ·
はregular ideal tetrahedron
の体積.
面角は
π
3
v 0 = vol
0 = | vol ( M 1 ) − vol ( M 2 ) |
でM 1 , M 2
がcommensurable
と なる例は知られている.主結果
M 1 , M 2
をnon-arithmetic ori. cusped hyp. 3-mfd.
と する.0 < | vol ( M 1 ) − vol ( M 2 ) | < v 0
4 = 0 . 25 · · ·
ならば
M 1
とM 2
はincommensurable.
ここでv 0 = 1 . 0149 · · ·
はregular ideal tetrahedron
の体積.
面角は
π
3
v 0 = vol
0 = | vol ( M 1 ) − vol ( M 2 ) |
でM 1 , M 2
がcommensurable
と なる例は知られている.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.
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).
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,
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3.
主結果の証明主結果
M 1 , M 2
をnon-arithmetic ori. cusped hyp. 3-mfd.
と する.0 < | vol ( M 1 ) − vol ( M 2 ) | < v 0
4 = 0 . 25 · · ·
ならば
M 1
とM 2
はincommensurable.
ここでv 0
はreg- ular ideal tetrahedron
の体積.
[
証明]
M 1
とM 2
はcommensurable
と仮定する.non-arithmetic
なのでP i : M i → M 0
は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.[
証明]
M 1
とM 2
はcommensurable
と仮定する.non-arithmetic
なのでP i : M i → M 0
は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.[
証明]
M 1
とM 2
はcommensurable
と仮定する.non-arithmetic
なのでP i : M i → M 0
は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.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
をnon-arithmetic nonorientable hyp 3-orbifolds
とする.0 < | vol ( M 1 ) − vol ( M 2 ) | < v 0
8
ならばM 1
とM 2
はincommensurable.
Marshall
と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
をnon-arithmetic ori. closed hyperbolic 3- manifold
とする.0 < | vol ( M 1 ) − vol ( M 2 ) | < 0 . 03905 · · ·
ならばM 1
とM 2
はincommensurable.
M : n − cusped hyp. mfd M (p
1 ,q 1 , ··· ,p n ,q n ) : M
のi -cusp
に( 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 → ∞ )
で{ vol ( N ) : N is arith . hyp . mfd }
はdiscrete
なので結果
M
をcusped hyperbolic 3-manifold
とする.このとき集合{ M
をDehn filling
して得られるhyperbolic 3-manifolds }
は無限個のcommensurability
類を含む.
ご清聴ありがとうございました.