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分解と貼合による3次元多様体の研究

研究課題

研究課題/領域番号 21K03244
研究種目

基盤研究(C)

配分区分基金
応募区分一般
審査区分 小区分11020:幾何学関連
研究機関上越教育大学

研究代表者

斎藤 敏夫  上越教育大学, 大学院学校教育研究科, 教授 (90397670)

研究期間 (年度) 2021-04-01 – 2026-03-31
研究課題ステータス 交付 (2023年度)
配分額 *注記
3,510千円 (直接経費: 2,700千円、間接経費: 810千円)
2025年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円)
2024年度: 520千円 (直接経費: 400千円、間接経費: 120千円)
2023年度: 650千円 (直接経費: 500千円、間接経費: 150千円)
2022年度: 520千円 (直接経費: 400千円、間接経費: 120千円)
2021年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
キーワード3次元多様体 / 結び目 / デーン手術 / フロースパイン / 仮想結び目図式 / リザンドル / Heegaard分解 / 仮想結び目 / トポロジー
研究開始時の研究の概要

本研究の目的は,3次元多様体のさまざまな分解に対して,新たな発想と思考の枠組みを創り出すことにより,多様体の位相的・幾何的性質の特徴付けや位相不変量を発見することである.具体的には,ヘガード分解,フロースパインによる分解,オープンブック分解の3つを重点的に扱うことを計画している.特に,フロースパインによる分解では,結び目理論において開発された概念を利用して,3次元多様体の分類に実用的な位相不変量を構成する.また,オープンブック分解理論も用いて3次元多様体の幾何的性質の特徴付けを行う.さらに,これらをふまえてレンズ空間手術問題の解決を目指し,双曲構造の退化の様子を解明する一助とする.

研究実績の概要

3次元多様体内の結び目に対する異なるデーン手術が同相な多様体を生成する場合のうち,半整数手術や例外的手術についての研究を,市原一裕氏(日本大学)との共同で実施することにより,次のことが分かった。(以下,p,q>0 とする。)
1.3次元球面における種数gの結び目に対して,p-手術と(p/2)-手術が同相な多様体を生成するならば,p<7g+2 である。
2.外部空間が円板上2本の特異ファイバーをもつザイフェルト多様体となる(整係数ホモロジー球面の)結び目に対して,p-手術と(p/2)-手術が同相な多様体を生成するならば,その結び目は3次元球面内の三葉結び目であり,p=9 である。
3.3次元球面における双曲結び目Kに対して,p/q-手術とp/q'-手術が同相な多様体を生成するならば,q=q' かつ p/q=1,2,3,4,1/2,1/3 or 1/4 である。
4.3において,さらにKが交代結び目またはモンテシノス結び目であるならば,Kは8の字結び目であり,p/q=1,2,3 or 4 である。
以上の結果をまとめた論文を学術雑誌に投稿中である。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

3: やや遅れている

理由

結び目のデーン手術に関する研究に進展はあったものの,いわゆる「コロナ禍」後も国内外での共同研究や研究成果発表が十分に実施できていないため,やや遅れていると判断した。

今後の研究の推進方策

引き続き,結び目のデーン手術については市原一裕氏(日本大学)と,仮想結び目図式を用いた3次元多様体の研究については石井一平氏,中村拓司氏(山梨大学)との共同研究を進める。やや遅れているものの,研究の方向性や進め方を変える必要性はないと考えている。

報告書

(3件)
  • 2023 実施状況報告書
  • 2022 実施状況報告書
  • 2021 実施状況報告書
  • 研究成果

    (6件)

すべて 2024 2022 2021

すべて 雑誌論文 (4件) (うち国際共著 1件、 査読あり 4件、 オープンアクセス 2件) 学会発表 (2件) (うち国際学会 1件)

  • [雑誌論文] Knots in homology lens spaces determined by their complements2022

    • 著者名/発表者名
      Kazuhiro Ichihara, Toshio Saito
    • 雑誌名

      Bull. Korean Math. Soc.

      巻: 59 ページ: 869-877

    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] On constraints for knots to admit chirally cosmetic surgeries and their calculations2022

    • 著者名/発表者名
      Kazuhiro Ichihara, Tetsuya Ito and Toshio Saito
    • 雑誌名

      Pacific Journal of Mathematics

      巻: 321 号: 1 ページ: 167-191

    • DOI

      10.2140/pjm.2022.321.167

    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Chirally Cosmetic Surgeries and Casson Invariants2021

    • 著者名/発表者名
      ICHIHARA Kazuhiro、ITO Tetsuya、SAITO Toshio
    • 雑誌名

      Tokyo Journal of Mathematics

      巻: 44 号: -1 ページ: 1-24

    • DOI

      10.3836/tjm/1502179325

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Two-bridge knots admit no purely cosmetic surgeries2021

    • 著者名/発表者名
      Ichihara Kazuhiro、Jong In Dae、Mattman Thomas W、Saito Toshio
    • 雑誌名

      Algebraic &amp; Geometric Topology

      巻: 21 号: 5 ページ: 2411-2424

    • DOI

      10.2140/agt.2021.21.2411

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [学会発表] Exceptional or half-integral chirally cosmetic surgeries2024

    • 著者名/発表者名
      Toshio Saito
    • 学会等名
      The 19th East Asian Conference on Geometric Topology
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Knots in homology lens spaces determined by their complements2021

    • 著者名/発表者名
      斎藤 敏夫
    • 学会等名
      日本数学会秋季総合分科会
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書

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公開日: 2021-04-28   更新日: 2024-12-25  

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