Tropical Geometry in Singular

Das Ziel dieser Dissertation ist die Entwicklung und Implementation eines Algorithmus zur Berechnung von tropischen Varietäten über allgemeine bewertete Körper. Die Berechnung von tropischen Varietäten über Körper mit trivialer Bewertung ist ein hinreichend gelöstes Problem. Hierfür kombinieren die Autoren Bogart, Jensen, Speyer, Sturmfels und Thomas eindrucksvoll klassische Techniken der Computeralgebra mit konstruktiven Methoden der konvexer Geometrie. Haben wir allerdings einen Grundkörper mit nicht-trivialer Bewertung, wie zum Beispiel den Körper der $p$-adischen Zahlen $\mathbb{Q}_p$, dann stößt die konventionelle Gröbnerbasentheorie scheinbar an ihre Grenzen. Die zugrundeliegenden Monomordnungen sind nicht geeignet um Problemstellungen zu untersuchen, die von einer nicht-trivialen Bewertung auf den Koeffizienten abhängig sind. Dies führte zu einer Reihe von Arbeiten, welche die gängige Gröbnerbasentheorie modifizieren um die Bewertung des Grundkörpers einzubeziehen.$$\phantom{newline}$$ In dieser Arbeit präsentieren wir einen alternativen Ansatz und zeigen, wie sich die Bewertung mittels einer speziell eingeführten Variable emulieren lässt, so dass eine Modifikation der klassischen Werkzeuge nicht notwendig ist. Im Rahmen dessen wird Theorie der Standardbasen auf Potenzreihen über einen Koeffizientenring verallgemeinert. Hierbei wird besonders Wert darauf gelegt, dass alle Algorithmen bei polynomialen Eingabedaten mit ihren klassischen Pendants übereinstimmen, sodass für praktische Zwecke auf bereits etablierte Softwaresysteme zurückgegriffen werden kann. Darüber hinaus wird die Konstruktion des Gröbnerfächers sowie die Technik des Gröbnerwalks für leicht inhomogene Ideale eingeführt. Dies ist notwendig, da bei der Einführung der neuen Variable die Homogenität des Ausgangsideal gebrochen wird.$$\phantom{newline}$$ Alle Algorithmen wurden in Singular implementiert und sind als Teil der offiziellen Distribution erhältlich. Es ist die erste Implementation, welches in der Lage ist tropische Varietäten mit $p$-adischer Bewertung auszurechnen. Im Rahmen der Arbeit entstand ebenfalls ein Singular Paket für konvexe Geometrie, sowie eine Schnittstelle zu Polymake

Quantum D-modules for toric nef complete intersections

On a smooth projective variety with k ample line bundles, we denote by Z the complete intersection subvariety defined by generic sections. We define the twisted quantum D-module which is a vector bundle with a flat connection, a flat pairing and a natural integrable structure. An appropriate quotient of it is isomorphic to the ambient part of the quantum D-module of Z. When the variety is toric, these quantum D-modules are cyclic. The twisted quantum D-module can be presented via mirror symmetry by the GKZ system associated to the total space of the dual of the direct sum of these line bundles. A question is to know what is the system of equations that define the ambiant part of the quantum D-module of Z. We construct this system as a quotient ideal of the GKZ system. We also state and prove the non-equivariant twisted Gromov-Witten axioms in the appendix.Comment: 39 pages, accepted to International Journal of Mathematic

Tautological classes of matroids

We introduce certain torus-equivariant classes on permutohedral varieties which we call "tautological classes of matroids" as a new geometric framework for studying matroids. Using this framework, we unify and extend many recent developments in matroid theory arising from its interaction with algebraic geometry. We achieve this by establishing a Chow-theoretic description and a log-concavity property for a 4-variable transformation of the Tutte polynomial, and by establishing an exceptional Hirzebruch-Riemann-Roch-type formula for permutohedral varieties that translates between K-theory and Chow theory.Comment: 69 pages; comments welcome. v2: minor edits, addition of subsection 10.

Generalized Splines on Arbitrary Graphs

Let G be a graph whose edges are labeled by ideals of a commutative ring. We introduce a generalized spline, which is a vertex labeling of G by elements of the ring so that the difference between the labels of any two adjacent vertices lies in the corresponding edge ideal. Generalized splines arise naturally in combinatorics (algebraic splines of Billera and others) and in algebraic topology (certain equivariant cohomology rings, described by Goresky, Kottwitz, and MacPherson, among others). The central question of this paper asks when an arbitrary edge-labeled graph has nontrivial generalized splines. The answer is “always”, and we prove the stronger result that the module of generalized splines contains a free submodule whose rank is the number of vertices in G. We describe the module of generalized splines when G is a tree, and give several ways to describe the ring of generalized splines as an intersection of generalized splines for simpler subgraphs of G. We also present a new tool which we call the GKM matrix, an analogue of the incidence matrix of a graph, and end with open questions