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DATOS DEL INVESTIGADOR PRINCIPAL
Nombre William Alfredo Fajardo Cardenas
Nombre del perfíl Disciplinar - Grupos de investigación
Grupo de investigación FICB-IUPG
Línea de investigación Matemáticas puras y aplicadas
Equipo del proyecto
William Alfredo Fajardo CardenasLíder
TÍTULO DEL PROYECTO Constructive proofs of some famous theorems over ore extensions
PALABRAS CLAVE Ore extensions, Groebner Basis, Serre´s theorem, Hilbert's syzygy theorem
OBJETIVOS DEL PROYECTO Objetivo General:
Presentar pruebas constructivas del teorema de Serre y del teorema de las sicigias de Hilbert mediante el uso de bases de Groebner no conmutativas en versiones generales, en particular sobre extensiones de Ore.
Objetivos Especificos:
1. Examinar condiciones a una extensión de Ore para que sea aplicable la teoría de bases de Grobner
2. Identificar restricciones para que una extensión de Ore tenga resolución finita
3. Desarrollar algoritmos para calcular resoluciones finitas de extensiones de Ore adecuadas
4. Se proyecta elaborar librerias que permitan poder hacer los calculos de forma explicita. (trabajo a futuro)"
PERTINENCIA ESPISTEMOLÓGICA DEL PROYECTO El proyecto que se plantea desde el Grupo FICB abre nuevos alcances de aplicación a la línea de investigación en matemática pura y aplicada, con fin de conectar ambientes de índole cientifico con ambientes aplicados como lo son áreas de la geometría [5,6] y de la física [9,13,19] (con cierta fuerza hacia la física cuantica), con el fin de estimular futuros trabajos desde el Grupo, y además presentar nuevos enfoques teoricos, en especial algebraicos. El proyecto es el escencialmente teorico pero vale aclarar lo siguiente:
1. La importancia sustancial del estudio de esta teoría en particular los teoremas de sicigias y de Serre en el caso no conmutativo, es de por si el impacto teórico de su generalización como avance matemático para la comunidad mundial, además de su visión constructiva la cual no se ha desarrollado hasta ahora con la generalidad que se esta denotando en este trabajo.
2. El proyecto hace parte del impulso final para terminar mis estudios actuales de doctorado en matemáticas en la universidad nacional de Colombia, lo cual también es beneficio para el Politécnico Grancolombiano.
3. El impacto que se tenga de los estudios realizados, se espera que visibilice la facultad, en particular la carrera de matemática pura de la universidad tanto a nivel interior como exterior y de antemano que la facultad se destaque desde un trasfondo científico de alto nivel."
RELEVANCIA DEL PROYECTO PARA LA INSTITUCIÓN Y PARA LOS BENEFICIARIOS DEL PROYECTO 1. La importancia sustancial del estudio de estos teoremas en el caso no conmutativo es de por si
el impacto teórico de su generalización como avance matemático para la comunidad mundial.
2. Los teoremas tienen posibles ramas de aplicación como aportes en análisis algebraico y
física teórica.
3. El impacto que se tenga de los estudios realizados, se espera que visibilice la facultad
tanto a nivel interior como exterior y de antemano que la facultad se destaque desde un trasfondo
científico de alto nivel.
PROBLEMA DE INVESTIGACIÓN El anillo conmutativo de polinomios en varias variables R[x1, . . . , xn] sobre un anillo conmutativo R puede ser be generalizado al contexto no conmutativo cambiando R por un anillo no conmutativo, pero preservando las reglas básicas de multiplicación, es decir., xixj = xjxi para cada i, j y rxi = xir para cada r en R. Sin embargo, en algunas áreas de las matemáticas aplicadas como álgebra de operadores, análisis algebraico y sistemas multidimensionales lineales [9,13] es necesario considerar otras clases de anillos polinomiales para los cuales las variables no conmutan o los coeficientes no conmutan con las variables. Por ejemplo, algunas clases de anillos de polinomios torcidos [10,19], y como ejemplo más grande las skew PBW extensions que fueron introducidas dentro del grupo de trabajo SAC2 [17,19] (Seminario de álgebra constructiva en la universidad Nacional de Colombia sede Bogotá). Las skew PBW extensions representan una generalización de las PBW extensions (Poincar´e-Birkhoff-Witt) definidas by Bell and Goodearl [4] e incluyen el anillo habitual de polinomios y algunas otras clases importantes de anillos como las extensiones de Ore, álgebra envolvente de un álgebra de Lie, etc.

En este proyecto el tema fundamental son las bases de Groebner, métodos homológicos y métodos matriciales para estudiar algunos problemas homológicos sobre extensiones de Ore [10,19]. La idea es construir los teoremas fundamentales del álgebra conmutativa: el teorema de Serre y el teorema de Sicigias de Hilbert mediante la utilización de métodos de bases de Greobner no conmutativas y aplicados a estensiones de Ore, estas tesis no han sido estudiadas en la actualidad con toda la generalidad y mucho menos la idea constructiva que la hace mucho más valiosa. En sí, la tesis del teorema de Sicigias afirma que un módulo finitamente generado sobre una extensión de Ore con coeficientes en un cierto anillo R (posiblemente cuerpo) tiene resolución libre finita, este teorema implicaria una versión del teorema de Serre sobre estas extensiones de Ore, la idea es a partir de un módulo finitamente generado encontrar sobre una extensión de Ore adecuada una resolución libre finita mediante la ayuda de las bases de Groebner no conmutativas, desarrolladas y estudiadas por el grupo SAC2 (el cálculo de resoluciones ya esta desarrollado en trabajos del grupo). Cabe notar que esta teoria es nueva para la comunidad mundial dado que la teoria de bases de Groebner que hemos desarrollado en el grupo SAC2 de la nacional desde ya hace siete años es totalmente teoría propía y ya hay algunos articulos publicados por integrantes del grupo [16-21].
METODOLOGÍA Esta investigación hace uso de matemática teórica, en especial se utilizará la teoría de bases de Groebner ya comentada anteriormente, métodos matriciales y álgebra homológica, de esta forma, se desarrollara la exploración de los teoremas y cada uno de los ingredientes que sirvan para explicarlos y comprenderlos. El trabajo sigue las siguientes fases:

1- Revisión del estado del arte de los teoremas en el caso conmutativo y algunas aproximaciones en el caso no conmutativo.

2- Análisis de modulos y cálculo de resoluciones libres, se tomaran módulos sobre distintas extensiones de Ore y se obtendran reoluciones, la idea es encontrar resoluciones libres para poder inferir restricciones sobre la extensión.

3- Desarrollo de teoremas que se acerquen a la versión del caso conmutativo del teorema de Sicigias de Hilbert, con ayuda de la información que se obtuvo anteriormente o de un análisis meramente homológico, se demostrarán las afirmaciones que se ajustaron mediante las restricciones obtenidas.

4- Análisis de resultados: con el estudio de los teoremas ya de mostrados se ilistrarán ejemplos de molulos sobre las extensiones adecuadas que satisfacieron los teoremasdel y se obtendrán resoluciones libres finitas de tales módulos.

5- Socialización de resultados finales a nivel de presentaciones en congresos de matemáticas
RESULTADOS ESPERADOS Con la presente investigación explicitamente se espera:

1) Establecer nuevas aplicaciones de las bases de Groebner en el caso no conmutativo y dar paso a la construcción de algoritmos para decidir propiedades de ciertas álgebras
2) Demostrar el teorema de Serre y teorema de las Sicigias de Hilbert no conmutativos usando métodos constructivos.
3) Impulsar la investigación de la facultad de ingeniería y ciencias básicas, aportar como trabajo para el desarrollo de mi tesis y proyectar nuevas aplicaciones de los trabajos realizados.
4) Visibilizar el Politécnico Grancolombiano dentro del entorno de las ciencias matemáticas a nivel latinoamericano y mundial.
5) Publicaciones en revistas indizadas (ISI/Scopus) y reconocidas por la comunidad científica internacional.


DURACIÓN DEL PROYECTO 12
POSIBLES FUENTES DE FINANCIACIÓN EXTERNA
REVISIÓN BIBLIOGRÁFICA Bibliografía principal (citada)

[1] Buchberger, B., 1970. Ein algorithmisches Kriterium fur die Losbarkeit eines algebraischen Gleichungssystems. A equationes Math. 4, 374–383.
[2] Buchberger, B., 1984. A critical pair/completion algorithm for finitely generated ideals in rings. Springer Lecture Notes in Computer Science, vol. 171. pp. 137–155.
[3] Galligo, A., Some algorithmic questions on ideals of differential operators, Springer Lecture Notes in Computer Science, vol. 204 (1985), pp. 413–421
[4] Bell, A. and Goodearl, K., Uniform rank over differential operator rings and Poincaré-Birkhoff-Witt extensons, Pacific Journal of Mathematics, 131(1), 1988, 13-37.
[5] Kunz, E., Introduction to Commutative Algebra and Algebraic Geometry, Birkhäuser, 1985.
[6] Cox, D., Little, J., O'shea, D., Ideals, Varieties, and Algorithms, SpringerVerlag, 1992.
[7] Adams, W and Loustaunau, P., An Introduction to Grobner Bases, Graduate Studies in Mathematics, Vol. 3 American Mathematical Society, 289 p., 1994
[8] Pauer, F., Buchberger, B., Gröbner bases in rings of differential operators, Winkler (Eds.), Gröbner Bases and Applications, Cambridge University Press, (1998)
[9] Artamonov, V., On projective modules over quantum polynomial, Journal of Mathematical Sciences, 93(2), 1999.
[10] McConnell, J. and Robson, J., Non-commutative Noetherian Rings, Graduate Studies in Mathematics, AMS, 2001.
[11] Bueso, J., Gomez-Torrecillas, J., Verschoren, A., 2003. Algorithmic Methods in Non-commutative Algebra. Kluwer Academic Publishers, Dordrecht.
[12] Levandovskyy, V., Non-commutatve Computer Algebra for Polynomial Algebras: Gröbner Bases, Applications and Implementation, Doctoral Thesis, Universität Kaiserslautern, 2005.
[13] Chyzak, F., Quadrat, A. and Robertz, D., Effective algorithms for parametrizing linear control systems over Ore algebras, Appl. Algebra Engrg. Comm. Comput., 16, 2005, 319-376.
[14] Lam, T.Y., Serre's problem on Projective Modules, Springer Monographs in Mathematics, Springer, 2006. Algebra, 42, 1200-1230
[15] Pauer, F., Gröbner bases with coefficients in rings, Journal of Symbolic Computation, Volume 42, Issues 11–12, November–December 2007, Pages 1003–1011
[16] Lezama, O., Matrix and Gröbner Methods in Homological Algebra, Lambert Academic Publishing, 2011.
[17] Gallego, C. and Lezama, O., Gröbner bases for ideals of skew PBW extensions, Communications in Algebra, 39, 2011, 50-75.
[18] Gallego, C. and Lezama, O., Matrix approach to noncommutative stably free modules and Hermite rings, Algebra and Discrete Mathematics 18 (1), 2014, 110-139.
[19] Lezama, O. and Reyes, M.A., Some homological properties of skew PBW extensions, Communications in Algebra, 42, 2014, 1200-1230
[20] Gallego, C., Gröbner basis for bijective skew PBW extensions, Preprint. 2015
[21] Artamonov, V., Fajardo, W., Lezama, O., Extended modules and rings for Ore extensions, Communications in Mathematics and Statistics (Springer journal) 2015"
ENTREGABLES
PRODUCTOLUGAR DE DIVULGACIÓNAUTORESBENEFICIARIOSDESCRIPCIÓN
Nuevo Conocimiento ó I+D Artículo de investigación (revista en ISI/Scopus- Journal of Algebra and Its Applications)William FajardoComunidad cientificaPresentación de una versión de los teoremas de Sicigias y Serre en el caso no conmutativo
Apropiación Social del ConocimientoPonencias en congresos relacionados, con comité científico internacional.(Ponencia en seminario de Álgebra en univesidad de Almeria 2016 o similar)William FajardoComunidad cientifica y academicaSocialización y discusión de resultados.
Formación – 1Impartición de un seminario o cursillo sobre la teoría desarrolladaWilliam FajardoComunidad académica en universidad en el extranjero o Politécnico Grancolombiano Ofrecer un conjunto de charlas o cursillos entorno a la teoría y socializar los avances.
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CRONOGRAMA
TIPO DESCRIPCIÓN F.INICIO F.FINAL
Actividad Revisión de estado del arte de aspectos fundamentales de los teoremas a desarrollar 20/01/2016 30/03/2016
Actividad Recolección y análisis de ejemplos usando Bases de Groebner 15/02/2016 15/04/2016
Actividad Entrega articulo de investigación 01/03/2016 01/10/2016
Entregable Entrega articulo de investigación 01/10/2016 30/11/2016
Entregable Entrega ponencia congreso 01/11/2016 20/12/2016
Actividad Presentación de ponencia congreso 01/11/2016 20/12/2016
Entregable Impartición de un seminario o cursillo sobre la temática desarrollada 15/01/2016 15/01/2016
Entregable Primer Informe Avance de investigación 01/05/2016 01/06/2016
Entregable Segundo Informe Avance de investigación 01/08/2016 01/09/2016
PEDIDO DE BIBLIOGRAFÍA
AUTOR TÍTULO EDITORIAL
ANEXOS