COMPANION MATRIX FOR SUPERPOSITION OF POLYNOMIALS AND ITS APPLICATION TO KNOT THEORY

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

The note provides a new formula for the companion matrix of the superposition of two polynomials over a commutative ring. The results obtained are used to provide a constructive proof of Plans’ theorem for two-bridge knots, which states that the first homology group of an odd-sheeted cyclic covering of a three-dimensional sphere branched over a given knot is the direct sum of two copies of some Abelian group. A similar result is also true for the homology of even-sheeted coverings factored by the reduced homology group of a two-sheeted covering. The structure of the above mentioned Abelian groups is described through Chebyshev polynomials of the second and fourth kind.

About the authors

A. D Mednykh

Sobolev Institute of Mathematics; Novosibirsk State University

Email: smedn@mail.ru
Novosibirsk, Russia

I. A Mednykh

Sobolev Institute of Mathematics; Novosibirsk State University

Email: ilyamednykh@mail.ru
Novosibirsk, Russia

G. K Sokolova

Sobolev Institute of Mathematics; Novosibirsk State University; Novosibirsk State Technical University

Email: g.sokolova@g.nsu.ru
Novosibirsk, Russia

References

  1. Bini D.A., Pan V.Y. Polynomial and Matrix Computations // Fundamental Algorithms. Birkhauser. Boston. MA. 1994. V. 1.
  2. Davis P.J. Circulant Matrices. New York: AMS Chelsea Publishing. 1994.
  3. Noferini V., Williams G. Matrices in companion rings, Smith forms, and the homology of 3-dimensional Brieskorn manifolds // J. Algebra. 2021. V 587. P. 1-19. https://doi.org/10.1016/j.jalgebra.2021.07.018
  4. Plans A. Aportacion al estudio de los grupos de homologia de los recubrimientos ciclicos ramificados correspondiente a un nudo // Rev. R. Acad. Cienc. Exactas, Fis. Nat. Madr. 1953. V. 47. P. 161-193.
  5. Del Val P., Weber C. Plans’ theorem for links // Topol. Appl. 1990. V. 34. P. 247-255. https://doi.org/10.1016/0166-8641(90)90041-Y
  6. Gordon C. McA. A short proof of a theorem of Plans on the homology of the branched cyclic coverings of a knot // Bull. Amer. Math. Soc. 1971. V. 168. P. 85-87. https://doi.org/10.1090/S0002-9904-1971-12611-3
  7. Stevens W.H. On the Homology of Branched Cyclic Covers of Knots // LSU Historical Dissertations and Theses. 1996. doi: 10.31390/gradschool_disstheses.6282
  8. Vaserstein L.N., Wheland E. Commutators and Companion Matrices over Rings of Stable Rank 1 // Linear Algebra Appl. 1990. V. 142. P. 263-277. doi: 10.1016/0024-3795(90)90270-M
  9. Brand L. The companion matrix and its properties // Amer. Math. Monthly. 1964. V. 71. N. 6. P. 629-634. doi: 10.1080/00029890.1964.11992294
  10. Lancaster P., Tismenetsky M. The Theory of Matrices. Second Edition with Applications. San Diego: Academic press. 1985.
  11. Mason J.C., Handscomb D.C. Chebyshev Polynomials. Boca Raton: CRC Press, 2003.
  12. Nakanishi Y., Suketa M. Alexander polynomials of two-bridge knots // J. Austral. Math. Soc. (Series A). 1996. V. 60. P. 334-342. https://doi.org/10.1017/S1446788700037848
  13. Murasugi K. On the Alexander polynomial of the alternating knot // Osaka J. Math. 1958. V. 10. P. 181-189.
  14. Hartley R.I. On two-bridged knot polynomials // J. Austral. Math. Soc. (Series A). 1979. V. 28. P. 241-249. https://doi.org/10.1017/S1446788700015743
  15. Schubert H. Knoten mit zwei Bracken // Math. Z. 1956. V. 65. V. P. 133-170.
  16. Cattabriga A., Mulazzani M. Strongly-cyclic branched coverings of (1, 1)-knots and cyclic presentations of groups // Math. Proc. Cambridge Phil. Soc. 2003. V. 135. N. 1. P. 137-146. https://doi.org/10.1017/S0305004103006686
  17. Fox R.H. Free Differential Calculus III. Subgroups // Ann. Math. 1956. V. 64 N. 3. P. 407-419.
  18. Mednykh I.A. Homology group of branched cyclic covering over a 2-bridge knot of genus two. Preprint. 2021. arXiv:2111.04292 [math.CO].
  19. Seifert H. Uber das Geschlecht von Knoten // Math. Ann. 1934. V. 110. P. 571-592.
  20. Kutateladze S.S. Fundamentals of functional analysis. Netherlands: Springer Science and Business Media, 2013.
  21. Reidemeister K. Knotentheorie. New York: Chelsea Pub. Co., NewYork, 1948.
  22. Raymond Lickorish W.B. An Introduction to Knot Theory. New York: Springer, 1997.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download

Copyright (c) 2025 Russian Academy of Sciences

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».