bases de gröbner e aplicações em otimização

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  • 8/20/2019 Bases de Gröbner e Aplicações em Otimização

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       (M, +)

     

     M 

       +

     

     M 

     

          (M, +)

     

     

    a,b,c  

      M   

      a + (b + c) = (a + b) +  c  

     id+ ∈  M     id+ +  m  =  m  

    m + id+ = m    m    M   

          (M, +)

       u

       M 

     

     y

       M 

       y + u =  id+     u + y  =  id+    U (M )  

     M 

       U (M ) = M 

       (M, +)

       (M, +)

     

     a + b =  b + a

       a, b

       M 

     

      (M, +) 

     

       +

       x ∈ M 

     

     

    −x 

          (M, +, ·)

       +

       ·

     

     M 

     

    •   (M, +)  

    •   (M, ·)  

    •  

      a,b,c ∈ M    a · (b + c) =  a · b + a · c

       (a + b) · c  =  a · c + b · c

     

     

     

    (M, ·)  

     

    (M, ·)  

     a · b =  id+ ⇒ a  =  id+    b =  id+    (M  \ {0}, ·)  

     

     

     

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       +

           ·

     

         

         0

     

       1

     

       k ∈ N

       Nk  := {1, 2, . . . , k} 

     

       M 

       S  ⊂ M 

       S 

       S  = ∅

     

     a, b ∈ M 

       a − b ∈ M 

       ab ∈ M 

     

       

     A

     

         

     

    n  

      K 

     (K[x1, . . . , xn], +, ·)    n  

     K

     

     n

       A

     

     

       n

       A

       A[x1, . . . , xn]

     A[n]

     

      ri=0 aix

    αi  

    r ∈   N   αi   =

    (αi1, . . . , αin)     xαi =

    n j=1 x j

    αij  

    αi j ∈ N ∪ {0} 

     f 

     ∈ A[x1, . . . , xn]    ai

     ∈ A

           f 

       xαi

       

      f     ai · xαi   ai = 0        f     M(f )    

    f   

      m ∈  M(f )   deg(m) =

     rk=0 αk        m    f  ∈  A[x1, . . . , xn]  

     

    deg(f ) :=  max{deg(m) |  m ∈  M(f )}  

      deg(f ) = 1  

      f      

     A[x1, . . . , xn]  

     α

     

         

    A[x1, . . . , xn] ∩ A      

    f  ∈  A[n] 

    deg(f ) <  1  

      f  ∈  A  

      f   

     

     

     

       

    (A, +, ·)  

      (A[x], +, ·)  

      f   +  g   =max{n,m}i=0   cix

    i  

    ci  =  ai +  bi    n   m    bm+1  =  bm+2  = · · ·  =  bn  = 0    

    n m  

      f  · g = n+mi=0   cixi   ci =  j+k=i a jbk    

     

    (A[x1, . . . , xn], +, ·)    

    A[x1, . . . , xn] = A[x1, . . . , xn−1][xn]    n ∈ N     n ≥ 2  

       n = 1

     

     A[x1, . . . , xn−1]  

     xn    A[x1, . . . , xn−1]  

     

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       A[x1, . . . , xn] = A[x1, . . . , xn−1][xn]    f  ∈  A[x1, . . . , xn]  

     

    f  =mi=1

    aixαi11   . . . x

    αinn   , ai ∈ A     αij ∈ N ∪ {0},

     i ∈  Nm     j ∈  Nn    bi   =   aixαi11   . . . xαi n−1n−1   ∈   A[x1, . . . , xn−1]  

    f  =

    mi=1 bix

    αinn   ∈ A[x1, . . . , xn−1][xn]  

     

     

       (A, +, ·)

       A[x1, . . . , xn]  

       A[x1, . . . , xn] =  A[x1, . . . , xn−1][xn]    n ≥  2  

    n = 1  

      f  =r1

    i=0 aixi1 =

    0   g =

    r2i=0 bix

    i1 = 0    r1, r2 ∈ N    ai, bi ∈ A     ar1 , br2 = 0    f  · g = 0  

     ar1br2 = 0  

       (A, +,

    ·)

       A[x

    1, . . . , x

    n]

     

     A

     

       A ⊂ A[x1, . . . , xn]    A  

     

    A[x1, . . . , xn]    n = 1    f  ∈  A[x1]  

    f /∈ A  

      deg(f ) ≥ 1  

      g ∈ A[x1]    f  · g = 1  A[x1]    deg(1) = deg(f ) + deg(g)   1    deg(f )   1     deg(g)   0    

    deg(1) <  1  

      A[x1, . . . , xn−1]    

    A  

      f  ∈  A[x1, . . . , xn] \ A  f  ∈  A[x1, . . . , xn] \ A[x1, . . . , xn−1]    

    A[x1, . . . , xn−1]    deg(1)     1  

      A[x1, . . . , xn]    A 

     

     

          (A, +1, ·1)     (B, +2, ·2)    ψ   :  A → B  

     a, b ∈  A

       ψ(a ·1 b) =  ψ(a) ·2 ψ(b)  

     ψ(a +1 b) =  ψ(a) +2 ψ(b)    ψ(1A) = 1B    Im(ψ) = {b ∈ B |

    ψ(a) = b  

      a ∈ A}  

      ψ   Ker(ψ) = {a ∈ A | ψ(a) = 0}

     

    ψ  

      ψ  

       

      B  

      ψ   :  A → B    Im(ψ)     Ker(ψ)  

    B   A

       Ker(ψ)

       A

     

       c, d ∈ I m(ψ)

       a, b ∈ A

       ψ(a) = c

       ψ(b) = d

     

    cd =  ψ(a)ψ(b) = ψ(ab)   c − d =  ψ(a) − ψ(b) = ψ(a − b),

     ab ∈ A

       a − b ∈ A

       ψ(ab) = cd ∈ I m(ψ)

       ψ(a − b) = a − b ∈ I m(ψ)

       Im(ψ)

     

     B

       e, f  ∈  K er(ψ)

       ψ(e) = ψ(f ) = 0

     

    ψ(e − f ) = ψ(e) − ψ(f ) = 0   ψ(ef ) = ψ(e)ψ(f ) = 0,

      e − f,ef  ∈  K er(ψ)    Ker(ψ)    A    

    a ∈   A   b ∈   Ker(ψ)

       ψ(ab) =   ψ(a)ψ(b) =   ψ(a)0 = 0

     

    ab ∈  Ker(ψ)  

      Ker(ψ)  

      Ker(ψ)  

     A

     

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          A

       I  ⊂ A

     

     A

       I 

       A/I  = {a + I  |  a ∈ A}

       a + I  = {a + i | i ∈ I }

     

    a ∈ A 

     R

       I  ⊂  R

       π   :  R → R/I 

       π(a) =  a + I 

     

     a ∈ R

       I 

     

     

          A

       B

       ψ   :  A → B

     

     A/Ker(ψ)

       Im(ψ)

     

       ψ   : A/Ker(ψ) → I m(ψ)

       ψ(x + Ker(ψ)) = ψ(x)

      ∀  x ∈ A

     

    ψ  

      a + Ker(ψ) =  b + Ker(ψ), a , b ∈  A  

      a − b ∈  Ker(ψ)  

    ψ(a − b) =  ψ(a) − ψ(b) = 0  

      ψ(a) =  ψ(b)  

      ψ(a +  Ker(ψ)) =  ψ(b + K er(ψ))  

     b ∈ I m(ψ)

       a ∈ A

     

     

    a ∈ A  

      ψ(a) = b  

      b =  ψ(a + Ker(ψ))  

     ψ(a +  K er(ψ)) =   ψ(b +  K er(ψ))

       ψ(a) =   ψ(b)

       a − b ∈  Ker(ψ)

     

     a + Ker(ψ) = b + Ker(ψ)

     

         

     K[n]

     K

     

     

          

     

    M  = ∅  

     a  a, ∀a ∈ M 

     

     a, b ∈ M 

       a  b

       b  a

       a =  b

     

     a,b,c ∈ M 

       a  b

       b  c

       a  c

     

     

       a ≺ b

       a

       b

       b ≺ a

       a =  b

       a, b ∈ M 

     

     a  b

       a

       b

       a,b, ∈ M 

     

          M 

     

     

     

       K[x1, . . . , xn]  

          

       M

     

     

     a, b ∈ M

       a  b

       a · c  b · c, ∀c ∈ M

     

     

       

     

     

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       M

       M

     

          m, n ∈ M

       m =

    ni=0 xi

    αi 

    n =n

     j=0 x jβj

     m L n    m    n    γ  = β − α  

    k ∈ N  

      γ  p  = 0    p < k     γ k > 0    

     

     

    m LR n    k ∈ N    γ  p = 0    k < p n     γ k  > 0    

     

          f  ∈ K[x1, . . . , xn]  

     f 

       ml(f ) := max{m|m ∈ M(f )}    f   

    cl(f )  

      ml(f )  

      f    tl(f ) :=  ml(f ) · cl(f )

     

     

     

            p, q  ∈  K[x1, . . . , xn]    p    q     q     

     p  

      p|q   

      t ∈ K[x1, . . . , xn]    q  = p · t     

     p, q  ∈   M  

      p   =   x1a1 . . . xn

    an 

    q   =x1

    b1 . . . xnbn

     ai, bi     0    i ∈  Nn     p    q     t ∈  M  

    t =  x1c1 . . . xn

    cn  

    ci  =  bi − ai   0     i ∈ Nn         

    f, g ∈  K[n]  

    g = 0  

      q, r ∈ K[n]  

    f  = q  · g + r   ml(g)   ml(r)

     

       ml(g)     ml(f )

       q   = 0

     

    r   =  f     f     r   =   q   = 0    ml(g) |  ml(f )  f 1   =  f     q 1   =   tl(f 1)/tl(g)    f 2   =  f 1 − q 1 · g    tl(f 1)    

    f 2    ml(f 2)   ml(f 1)    (f n)    f i+1   =  f i − q i · g  q i   =   tl(f i)/tl(g)    q i    ml(g) |  ml(f i)     f i = 0    

    f m    

    f m =  f m−1−q m−1 ·g     ml(g)   ml(f m)    

    f m−1  

    f m = f m−1 − q m−1 · g =  f m−2 − q m−2 · g − q m−1 · g

     f m

    −2, f m

    −3, . . . , f  2    f  = f 1  = (q 1+q 2+

    · · ·+q m

    −1)

    ·g +f m  

     q  = (q 1 + q 2 + · · · + q m−1)     r =  f m    f  = q  · g + r  

     q 1, q 2, r1, r2 ∈  K[n]   f   =   q 1 · g  + r1  

    f  = q 2 · g + r2    ml(g)   ml(r1)     ml(g)   ml(r2)    ml(g)   ml(r1)    

    ml(g)     m  

      m ∈  M(r1)    r2    q 1 · g +  r1  =  q 2 · g +  r2  (q 1 − q 2) · g  =  r2 − r1    r2  =  r1    tl(g) |   tl(r2 − r1)    

    M(r2 − r1) ⊆ M(r1) ∪M(r2)    r2  =  r1    q 2  =  q 1    

       r

           f 

       g

     

     rg(f )    q         f     g  

          f 1, . . . , f  k ∈ K[n]   f  ∈ K[n]  

     a1, a2, . . . , ak     r ∈  K[n]   f   =  a1 · f 1 +  ... +  ak · f k + r     ml(r)     ml(f i)  

    i ∈ Nk  

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       f  ∈  K[n]

     a1, r1 ∈  K[n]  

    f   =  f 1 · a1 +  r1    tl(f 1)      tl(r1)    a2, r2 ∈  K[n]  r1   =   f 2 · a2  + r2    f   =   f 1 · a1  + f 2 · a2  + r2    

    ri    f i    

    m >  0  

      tl(f k)      tl(rm)    k ∈  Nn    f   f  = a1 · f 1 + a2 · f 2 + · · · + ak · f k + rm      

    r  

     f 

       G = {f 1, . . . , f  k}    rG(f ) 

     

       

    f  = xy2 − x, g1  =  xy − y     g2 = y2 − x ∈ K[x, y]    

    y ≺ x  

      f   

      g1    g2    

    f   =   yg1 + g2    g2    g1    

    f  = xg2 + 0.g1 + x2 − x

       x2 − x = 0

     

       

     K[x1, . . . , xn]  

     

     

     

          (A, +, ·)

       I  ⊂ A

       I 

       A

     

     0

     ∈ I 

     

     a, b ∈ I 

       a + b ∈ I 

     

     a ∈ I 

       b ∈ A

       a · b ∈ I 

     

       A

       {0}

       A

       A

     

     a1, . . . , as ⊂  A  

         

     A

     

     

    a1, . . . , as  

     

          

    a1, a2, . . . , ak ∈  A    a1, a2, . . . , ak    

    {a1 · b1 + a2 · b2 + · · · + ak · bk | b1, b2, . . . , bk ∈ A},  

    a1, a2, . . . , ak    a1, a2, . . . , ak    

    a1, a2, . . . , ak  

       f 1, . . . , f  k ∈ A     f 1, . . . , f  k    A  

       0 =  a1 · 0 + · · · +  f k · 0 ∈ f 1, . . . , f  k    0 ∈  A  

    a, b ∈ f 1, . . . , f  k    a1, . . . , ak, b1, . . . , bk  

    a =  f 1 · a1 + · · · + f k · ak

  • 8/20/2019 Bases de Gröbner e Aplicações em Otimização

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    b =  f 1 · b1 + · · · + f k · bk.  

    a + b =  f 1 · (a1 + b1) + · · · + f k · (ak + bk),  

    a + b ∈ f 1, . . . , f  k    c ∈ A  

    a · c =  f 1 · a1 · c + · · · + f k · ak · c  

    ai · c ∈ A    i ∈ Nk     a · c ∈ f 1, . . . , f  k    f 1, . . . , f  k    A 

     I  ∩ J 

     

     I 

       J 

       I  + J 

     

       I, J 

       A

       I  ∩ J 

       I  + J 

       A

     

    I  + J  = {a + b | a ∈ I , b ∈ J } 

       I, J 

     

      0 ∈   I  

      0 ∈   J   

      0 ∈   I  ∩  J   

    a, b ∈ I ∩ J     a + b ∈ I      a + b ∈ J     a, b ∈ I      a, b ∈ J     I      J     a + b ∈ I ∩ J    

    c ∈  A 

      a · c ∈  I  

      a · c ∈  J   

      a · c ∈  I  ∩ J   

      I  ∩ J   

     a, b ∈ I  + J 

     

    a1, b1 ∈ I      a2, b2 ∈ J     a =  a1 + a2     b =  b1 + b2  a + b = (a1 + a2) + (b1 + b2) = (a1 + b1) + (a2 + b2)

     I 

       J 

       a1 + b1 ∈ I      a2 + b2 ∈ J     a + b ∈ I  + J   

     a ∈ I  + J 

       b ∈ A

       a · b ∈ I  + J 

     

          S  ⊂  I 

       S  =  I 

     

    S   

      I   

      I   

      I   

     K[x1, . . . , xn]  

     

     

       I 

       A

     

     L ⊂ I 

       L ⊂ I 

     

     L ⊂ M  ⊂  A

       L ⊂ M 

     

        a ∈ L    a    L    

    I   

      L ⊂ I   

      a ∈ I   

      L ⊂ I  

      p ∈ L

       p

       L

     

     M 

       p ∈ M 

       L ⊂ M 

     

       I 

       A

       S 

     

     I 

       S 

       I 

     

       

    I   

      G ={g1, . . . , gs}    gi ∈   I, ∀i ∈  Ns    S     

    gi    S     S i ⊂  S     

    gi    X  = ∪si=1S i    G    

    I   

      X  ⊂ S   

      I  

  • 8/20/2019 Bases de Gröbner e Aplicações em Otimização

    12/48

       

       K[x]

     

       

       I   = {0}

     

    I   =  K[x]  

      f  ∈  I   

      deg(f )  

     {deg(g) |   g ∈   I }

       g ∈   I 

       q g, rg ∈  K[x]  

    g  =  f  · q g + rg    tl(g)      tl(rg)    deg(f )  >  deg(rg)    rg ∈  I     f, q g · g ∈  I    

    deg(f )  

      I 

     =

     {0

    }   I 

     =  K[x]

       rg   = 0    g

     ∈ f 

     

     

         

        

          K[n]

     

     

       I  ⊂ K[n]

     I  = {0}

     

     I  = {0}

       K[x]

     

     K[n

    −1]

     

     

     

    f 1 ∈  I     f 1  =  g1 · xa1n    g1 ∈  K[n−1]   a1 ∈  N    

    f 1    xn    I   = f 1    

    f 2 ∈  I  \ f 1    

    f 2  =  g2 ·xa2n    g2 ∈ K[n−1]   a2 ∈ N    I  = f 1, f 2    

    f r  = grxarn  ∈ I  \ f 1, f 2 . . . , f  r−1

     r ∈ N

       ar    f r  

     

     u ∈   N

       I   = f 1, . . . , f  u  

    G   =

     {g1, g2, . . .

    }  

      J   =

     G

    ⊂  K[n−1]

     

      M   = {m1, . . . , ms} ⊂  J     J   = M     

    G  

      M   

    G  

      M   

      M   

     G

       i ∈ N

       j ∈  N

       pi ∈  K[n−1]

     gi = pi · m j    j    k ∈ N     q  j ∈ K[n−1]   m j  = q  j · gk  

     gi = pi · q  j · gk    i =  k    i = k    pi · q  j  = 1  

     pi ∈ K    M     G    

    M   

      G  

    M   

      f   

      G    i > k  

    f i = gi · xain   = pi · q  j · gk · xain   = pi · q  j · gk · xai−akn   · xakn   = pi · q  j · xai−akn   · f k.

     f i    f k    i > k    f i  

     

    f 1, . . . , f  k, . . . , f  i−1    i < k    

    I   

     K[n]

     

       

       

       f  ∈  K[n]

     I   = m1, . . . , ms  

     M(f ) ⊂ I 

     

  • 8/20/2019 Bases de Gröbner e Aplicações em Otimização

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       f 

       I 

       f 

     

    f  ∈  I   

      q 1, . . . , q  s ∈  K[n]   f   =  m1 · q 1 + · · · + ms · q s    

    ml(f ) =  ml(m1 · q 1 + · · · + ms · q s) =  m1 · q 1    ml(f ) ∈  I   f 1   =   f  −  tl(f )    f 1 ∈   I     

    f 1    f     f   

    I   

      M(f ) ⊂ I  

  • 8/20/2019 Bases de Gröbner e Aplicações em Otimização

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          ml(I ) = {ml(f ) |   f  ∈   I }

     

     I 

       I 

       in(I )

     

    ml(I )  

      in(I ) = ml(I ) 

              K[n]

     

    I   

    K[n]  

    G  

      I   

      v ∈  ml(I ) 

     u ∈ ml(G)

       v

       u

     

     

     

          

       I  ⊆   K[n]

     G   =

    {g1, . . . , g p} ⊂ I   

     

    G  

      I   

       

     in(I ) = ml(G)

     

     f  ∈  I 

       rG(f ) = 0 

     f  ∈  I 

       f  =

    si=1 q i · gi    ml(f ) = max1is{ml(q i) ·

    ml(gi)}  

     

     1 ⇒   2

       g ∈ ml(I )

     

     

    m1, . . . , ms ∈

     ml(I )  

      g = si=1 mi    i ∈ Ns  f i ∈  I     hi ∈  K[n]   mi  = hi · ml(f i)    G    I    

    f i ∈ I     u ∈ G    ml(f i)    ml(u)    f i ∈ ml(G)  g ∈ ml(G)

       ml(I ) ⊂ ml(G)

       G ⊂   I 

       ml(G) ⊂   ml(I )

     

    ml(G) ⊂ ml(I ) 

     

  • 8/20/2019 Bases de Gröbner e Aplicações em Otimização

    15/48

       

     2 ⇒ 3

       f  ∈  I 

       q 1, q 2, . . . q  s, rG(f ) ∈ K[n]

     f   =

     si=1 gi · q i +  rG(f )     ml(rG(f ))    ml(gi)    i ∈  Ns  

     q  =

    si=1 gi · q i    q     G ⊂ I     q  ∈  I   

     f  ∈  I 

       rG(f ) =  f  − q  ∈  I     ml(rG(f )) ∈  ml(I ) ⊂ ml(I )  = ml(G)  

    ml(rG(f ))    gi    rG(f ) = 0    

    rG(f ) = 0    f     G    I  

     

    3 ⇒   4  

      f  ∈   I   

      rG(f ) = 0  

      f   

      G  

     q 1, q 2 . . . , q  s ∈  K[n]   f   = si=1 q i · gi    ml(f ) =   ml(si=1 q i · gi) =

    max1is{ml(q i) · ml(gi)}   4 ⇒ 1

       f  ∈  I 

       ml(f ) = max1is{ml(q i) · ml(gi)}  

    ml(G)  

      G  

      I  

     

     

     

       

    K[n]  

     ⊂K[n]

     

    G =

     {g1, . . . , gs

    }   I     in(I ) = in(G) = ml(G) 

       G

       I 

     

    in(I ) = ml(I ) = ml(G) =  in(G) ⊂ in(G),  

    ml(G) ⊂ ml(G)  

      J  = G   J  ⊂  I 

       G ⊂ I 

       ml(J ) ⊂ ml(I )

     

    in(J ) ⊂ in(I )  

      in(G) = in(I ) 

     G ⊂ G

       ml(G) ⊂  ml(G)

     

    ml(G)

    ⊂ ml(

    G

    )

     =  in(G

    ).

     f  ∈  in(G)

       f 

       ml(G)

       ml(I )

       G ⊂ I 

     

     f 

       ml(I )

       ml(I )

     

     ml(G)

       G

       f 

       ml(G)

     

    f  ∈ ml(G)  

      in(G) = ml(G) 

     

     

       

       K[n]

     I, J  ⊆ K[n]

     J  ⊂  I 

     

     in(I ) = in(J )

       I  = J 

     

       I  =  J 

       I  \ J  = ∅

      

       I  \ J 

     f  ∈  I  \ J 

       tl(f )

     

    f  ∈  I    ml(f ) ∈  ml(I )

       ml(f ) ∈ in(I ) = in(J )

       f  ∈ J 

       in(I ) = in(J )

       g ∈ J 

     

     tl(g) =  tl(f )

       tl(f  − g) ≺  tl(f )

       f 

       I  \ J 

       f  − g ∈ J 

       g ∈ J 

     

     

    (f  − g) + g  =  f  ∈  J   

      I  = J  

       I  ⊂  K[n]

     G

       I 

       G

     

     I 

     

       

    G ⊂   I     J   = G ⊂   I     in(I ) =ml(G) =  in(J )  

      I  = J   

      G  

      I  

     

     K[n]

     

  • 8/20/2019 Bases de Gröbner e Aplicações em Otimização

    16/48

       

       K[n]

     

     

       I  ⊂  K[n]

     J   =   in(I )

     

     m1, . . . , ms ∈  J     J   = m1, . . . , ms  

     f  ∈  I 

       ml(f ) ∈  ml(I ) ⊂ J 

       ml(f )

       mi  

     G =

     {f 1, . . . , f  s

    }  

      f i    ml(f i) = mi, i

     ∈ Ns    G  

      I  

     

     

     

          K[n]

     

     

       

     

    G  

       

     

     I 

       

          

          m1 =

    ni=1 x

    aii   , m2 =

    ni=1 x

    bii  ∈

    M  

      m1     m2     mmc(m1, m2) = ni=1 x

    cii    ci  =  max

    {ai, bi

      i ∈ Nn         

    M  

      f, g ∈  K[n]  

     f 

       g

       S (f, g)

     

    S (f, g) := mmc(ml(f ), ml(g)) ·   f tl(f )

     − mmc(ml(f ), ml(g)) ·   gtl(g)

       

       K[x, y]

       y ≺  x

       g1  =

    xy − y   g2 = y

    2 − x  

    S (g1, g2) = (xy2) xy − y

    xy  − (xy2)y2 − x

    y2  = y(xy − y) − x(y2 − x) = x2 − y2.

     

     

          K[x1, . . . , xn]  

    f, g ∈ K[x1, . . . , xn]  

     S (f, g) = −S (g, f )

     

      m1, m2 ∈ M    S (m1, m2) = 0    

    ml(mmc(ml(f ), ml(g))   f tl(f )

    ) = mmc(ml(f ), ml(g)) 

     ml(S (f, g)) ≺ mmc(ml(f ), ml(g))

     

  • 8/20/2019 Bases de Gröbner e Aplicações em Otimização

    17/48

       

     

     S (f, g) = mmc(ml(f ), ml(g)) · (   f 

    tl(f ) −   g

    tl(g)) = −mmc(ml(f ), ml(g)) · (   g

    tl(g) −   f 

    tl(f )) = −S (g, f )

     

     S (m1, m2) = mmc(ml(f ), ml(g)) · (   m1tl(m1) −   m2tl(m2)) = mmc(ml(f ), ml(g)) · (m1m1 −  m2m2 ) = 0 

     q  =   mmc(ml(f ),ml(g))

    tl(f )    ml(f ) =

     pi=1 xi

    ai ml(g) =

     pi=1 xi

    bi  

    mmc(ml(f ), ml(g)) =

     pi=1

    ximax{ai,bi}.

     ml(q  · f ) =  q  · ml(f ) =  pi=1 xiγ i   γ i   = (ci − ai) + ai   =   ci    ml(q  · f ) =

    mmc(ml(f ), ml(g)) 

     ml(S (f, g)) =  ml(mmc(ml(f ), ml(g))   f 

    tl(f ) − mmc(ml(f ), ml(g))   g

    tl(g)) ≺

    ≺ max{ml(f ), ml(g)}  mmc(ml(f ), ml(g)) 

     S (f, g)

     

     ml(S (f, g))

       ml(f )

       ml(g)

     

     

          

     K[n]

     G   = {g1, . . . , gs}    I   

    rG(S (gi, g j)) = 0    gi, g j ∈ G  

       G

       I 

       I 

       g1, g2

     ∈G    S (g1, g2) ∈ I     rG(S (g1, g2)) = 0    

    f  ∈   I   

      G  

     G

       g ∈  G

       ml(g) |  ml(f )

     

     h1, h2, . . . , hs ∈ K[n]   f  = h1 · g1 + ... + hs · gs    L =  hl · gl  = max(ml(hi · gi) |

    i ∈  Ns)    f     L    

    L   =   ml(f )  

      gl |  ml(f )    

    L =  ml(f )  

      ml(f ) ≺  L  

     k ∈  Ns    ml(hk · gk) =   ml(f )    L    H   

     f 

       L

     

    H  =

     {i

     | ml(hi

    ·gi) = L

    }  

      f   

      H     H     L =  ml(f )    

    f   

      H   

     h1 · g1     h2 · g2  

    h1 · g1 + h2 · g2 =  tl(h1) · g1 +  tl(h2) · g2 + (h1 − tl(h1)) · g1 + (h2 − tl(h2)) · g2  

    tl(h1 · g1) =  tl(tl(h1) · g1)  ml((h1 − tl(h1)) · g1) =  ml(h1 · g1 − tl(h1) · g1) ≺ L,

     

    tl(h1) · g1 +  tl(h2) · g2  =  tl(h1 · g1) · (tl(h1) · g1tl(h1 · g1) +

      tl(h2) · g2tl(h2 · g2)).

     tl(h1 · g1) = −tl(h2 · g2)  

     

  • 8/20/2019 Bases de Gröbner e Aplicações em Otimização

    18/48

       

    tl(h1) · g1 +  tl(h2) · g2  =  tl(h1 · g1) · ( tl(h1)·g1tl(h1·g1) +  tl(h2)·g2tl(h2·g2)) =

    =  tl(h1 · g1) · (   g1tl(g1) +  g2tl(g2)

    ) =   tl(h1·g1)mmc(ml(g1),ml(g2))

     · S (g1, g2).

     rG(S (g1, g2)) = 0    S (g1, g2)  

    G  

      p1, . . . , ps ∈  K[n]   f     

    f  =  tl(h1 · g1)

    mmc(ml(g1), ml(g2))

    si=1

     pi · gi + (h1 − tl(h1)) · g1 + (h2 − tl(h2)) · g2 +s

    i=3

    hi · gi.

     ml((h1 − tl(h1)) · g1) ≺ L    ml((h2 − tl(h2)) · g2) ≺ L  

    ml(S (g1, g2) ·   ml(h1g1)mmc(ml(g1), ml(g2))

    ) ≺ L

     L

       h j ·g j    f     ml(h j ·g j) = L

     

      ml(f ) ≺  L    H      

    H   

      f   

      H   

     ml(f ) = L

     

    G  

      I  

     

     G

       G

     

     

     G

       G

     

       I 

       K[n]

     S  ⊂ I 

       S  =  I 

     

     G

       S 

     

       G =  S 

         P   = {(g, g) | g, g ∈ G, g = g }

       P  = ∅

           

       

         (g, g) ∈ P 

           P 

        r =  rG(S (g, g))

       r = 0

         G =  G ∪ {r}

       P   = P  ∪ {(g, r) | g ∈ G}

       

       G

     P   = ∅

     

    (g, g) ∈ G  

      G  

      G  

     

          K[n]      

          I i ⊂ K[n], i ∈N    I i ⊆ I i+1, ∀i ∈

    N  

      m ∈ N  

      I m  =  I m+ j    j ∈ N  

  • 8/20/2019 Bases de Gröbner e Aplicações em Otimização

    19/48

       

       I   = ∪i∈NI i    0 ∈   I i ⊆   I     i    0 ∈   I     f, g ∈   I   

     i

       j

       N

       f  ∈   I i     g ∈   I  j    i   =   j    I i  

    f  + g  ∈   I i ⇒   f  + g  ∈   I     i =   j    i > j    f  ∈   I  j    I i ⊆   I  j  f  + g ∈  I  j ⊆  I     f  ∈  I     a ∈  K[n]    

    i  

      f  ∈  I i    af  ∈  I i ⊆ I     I     

    f 1, . . . , f  r ∈ I   

    f 1, . . . , f  r

     =  I 

       f k    I  j    f 1

     ∈ I  j1, . . . , f  r

     ∈ I  jr

      m =  max{ jk | k ∈ Nr}    {f 1, . . . , f  r} ⊂ I m  

    f 1, . . . , f  r =  I  ⊆ I m ⊆ I ,

     

     j 

      I  ⊆ I m ⊆ I m+ j ⊆ I     I m =  I m+ j    j ∈ N 

     G

     

     G

       r1, r2, . . .  

     

     G1  =  G     Gi+1  =  Gi ∪ {ri}    i ∈  N    I i  = Gi    I i ⊂  I i+1    Gi ⊂  Gi+1  

     

    i ∈  N  

      d ∈  N  

      j ∈  N  

     I  j  = I  j+d    G j  = G j+d  

     G j    G j    I   

     P   = ∅

     

     P 

     

       y ≺ x

       K[x, y]

       S  = {g1  =  xy−y, g2  =

    y2 − x}  

      I  = S   

    f   = xy2 − x ∈ I   

      rS (f )    S     

    I   

    S (g1, g2) = (xy2) xy − yxy   − (xy2)y2

    − xy2   = y(xy − y) − x(y2 − x) = x2 − y2,

     rS (S (g1, g2)) =   x

    2 + x = 0  

      g3   =   x2 + x

     

    G = {g1, g2, g3}    G  

    •   S (g1, g2) = g3    rG(S (g1, g2)) = 0  •   S (g1, g3) = (x2y)xy−yxy  −(x2y)x

    2−xx2

      = x(xy−y)−y(x2−x) = −xy+yx  = 0  

      rG(S (g1, g3)) = 0  

    •   S (g2, g3) = (x2y2)x2−xx2   − (x2y2)y2−xy2

      =   y2(x2 − x) − x2(y2 − x) =   x3 − xy2 =   xg3 − xg2     rG(S (g2, g3)) = 0  

     G

       I 

     

       

     

     G

     

     

       I  ⊂  K[n]

     G ⊂  I 

       I 

       g, h ∈  G

     

    ml(g) |  ml(h)  

      H  = G \ {h}  

      I  

  • 8/20/2019 Bases de Gröbner e Aplicações em Otimização

    20/48

       

       f  ∈  I 

       g, h ∈  G

       ml(g) |  ml(h)

       G

     

      p ∈  G

       ml( p) |  ml(f )

       p ∈  H 

       p  =  h

     

    ml(g) |  ml(h)  

      ml( p) =  ml(h) |  ml(f )  

      ml(g) |  ml(f )  

    g ∈ H   

      H   

      I  

          I  ⊂ K[n]

     G ⊂ I 

     

     I 

       G

     

     G

     

     g1, g2 ∈ G    ml(g1)   ml(g2) 

       G   = {g1   =   x · y − y, g2   =   y2 − x, g3   =   x2 + x}  

     I  = g1, g2    g1, g2     g3    tl(g1) = x · y

     tl(g2) = x

    2  

    tl(g3) = x2

     

     

     

       

       I  ⊂  K[n]

     G ⊂   I 

       H  ⊂   I 

       I 

     

     

     G

       H 

     

     G

       H 

       ml(hi) =  ml(gi)    i = 1, . . . , #G

     

     G

       H 

     

     

    #G =  s < t = #H   

     g1 ∈  ml(G)    h1     h2    ml(H )  

     h3     ml(H )    g1    h1     h2  

     h3 = h1 = h2    #G = #H  

     g1 ∈   G    h1 ∈   H     ml(g1) |   ml(h1)    H   

     ml(h1) |  ml(g1)    h ∈ H   

     ml(g1)    g ∈ G

     ml(g) |  ml(h) |  ml(g1)    ml(g1) =  ml(h1)  

     g2 ∈ G     g2 = g1  

     G

       H 

     

     

          I  ⊂ K[n]

     G ⊂ I 

     

     I 

       G

     

     G

     

     g ∈ G

       h ∈ G \ {g}

       rh(g) = g  

     

    G  

     

     G

       G \ {g}

     

     

     

  • 8/20/2019 Bases de Gröbner e Aplicações em Otimização

    21/48

       

       I 

       K[n]

     G

       I 

     

     P   = {ml(g) + rG(g − ml(g)) | g ∈ G}  

     I 

       G

     

     G \ {g}

     

       g ∈  G

       g

       H  = G \ {g}

       G

       g

     

     rH (g)    G    m

     ∈N

       H 

       m

    −1

       g1, g2, . . . , gm

    −1  

      q 1, . . . , q  m−1 ∈ K[n]  

    g =m−1i=1

    gi · q i + rH (g),

     rH (g) =  ml(g) +rH (g −ml(g))  

     

    g  

    rH (g) = g −m−1i=1

    giq i =  ml(g) + rH (g − ml(g)),

     

    I   

      H   

     H 

       rH (g −ml(g))    G  

     ml(g)

     

    Q = {ml(g) + rH (g − ml(g)) | g ∈ H },  

    Q  

      I   

      g      rH (g − ml(g))  Q =  P 

       P 

       I 

     

       G = {g1  =  x ·y −y, g2  =  y2−x, g3  =  x2+x}  

     

    I   = g1, g2  

     gi    G    gi  

       K[n]

     I  ⊂  K[n]

     

     

       I 

       G   = {g1, . . . , gk}     H   =

    {h1, . . . , hk}    

    ml(hi) =  ml(gi), i ∈ Nk    

    gi ∈ G    gi    G    gi    

    hi    H     gi = hi    

    gi ≺  hi    rH (gi) = 0    M(gi)    ml(H )    

    H   

      ml(hi)    gi ≺  hi    

    ml(h p)    ml(g j)    ml(gi)  rgj (gi) = gi    j = i    G    j = i  

    ml(g j) =  ml(gi) |  ml(h p) | ml(gi) ⇒  ml(hi) =  ml(gi) =  ml(h p),  

    ml(h p) =  ml(hi)    i ∈ Nk    

    gi = hi    H  = G  

     

     

     

       K[n]

     

     

  • 8/20/2019 Bases de Gröbner e Aplicações em Otimização

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     I, J  ⊆  K[n]

     

     G

       J  = G =  I 

     

       

     

     

       C[x,y,z ]

     

    z  ≺ y ≺ x 

    x2 − yz  = 3,y2 − xz  = 4,z 2 − xy − 5.

     S  = {x2 − yz  − 3, y2 − xz  − 4, z 2 − xy − 5}

     

     

    13x + 11z  = 0,13y − z  = 0,36z 2 = 169.

     

     

     z 

     

       

     

     f  ∈  K[n]

     

     f   : Kn → K

       p ∈Kn

             f 

     f ( p) = 0

       q  ∈  Kn

       

         

     C

     

     

       C[z ]

     

     C

     

       C[n]

     

     f  ∈  C[x1, . . . , xn]    degxn(f )   >   1    f     xn)  

     x1, . . . , xn−1    xn    C  

     x1, . . . , xn−1  

     C[n]

     

     

     

     

        

        p ∈ C[n]

     q  ∈  C[n]

      p · q  = 1

     

  • 8/20/2019 Bases de Gröbner e Aplicações em Otimização

    23/48

       

        p

       deg( p) <  1

     

      p ∈ C

       q  =   1

     p  

      q  · p  = 1  

     p  

      p  

      C  

      p  

     q 

       p · q   = 1

       p

     

    u ∈ Cn  

     p(u) = 0  

      p(z ) · q (z ) = 1  

      z  ∈  Cn  

    C[n] 

     z  ∈ Cn, p(z ) = 0

       q (z ) = 0

       u

       p

     

              C[n]    

     p1, p2, . . . , pm ∈   C[n]  q 1, . . . , q  m ∈ C[n]   p1 · q 1 + · · · + pm · q m = 1 

     

     

     

           

      

       S  p  

    s1, . . . , sr ∈  K[n]   I   = s1, . . . , sr    G   = {g1, . . . , gt}    

    G  

    G p    S  p  

       z  ∈  Kn

     si(z ) = 0     i ∈  Nr    S  p    g  

     I 

       g =

    ri=1 ai · si    ai ∈ K[n]  g(z ) =

    ri=1 ai(z ) · si(z ) = 0  

     z 

       G p    G p  

     S  p  

     

         

     

          

    I  ⊂  K[x1, . . . , xn]    G  I 

       I  j   =  I  ∩K[x1, . . . , xn− j], j ∈  N  

       I 

       G j  = G ∩K[x1, . . . , xn− j]  

     I  j  

     

     

     

       K[x, y]

       y ≺ x

     

     G = {g1  =  x · y − y, g2 = y2 − x, g3 = x2 − x}    g1, g2  

     {g1, g2}    g3   = 0    x  = 0  

    x  = 1  

      g2    (0, 0),   (1, −1)     (1, 1)    

    g1  

       S  = {x2 −

    yz  − 3, y2 − xz  − 4, z 2 − xy − 5}  

      C[x,y,z ]  

      z  ≺  y ≺  x  

     

    13x + 11z  = 0,13y − z  = 0,36z 2 = 169.

  • 8/20/2019 Bases de Gröbner e Aplicações em Otimização

    24/48

       

     z 

     

     z  =   13

    6   z  = −13

    6  

      13x = −11 · (±13

    6 ),

    13y = ±136 .

     (−

    11

    6

     ,  1

    6

    ,  13

    6

     )   (11

    6

     ,−

    1

    6

    ,−

    13

    6

     )  

       C

     

     R

     

     C

     

     

     

     

       

         

       f, f 1, f 2, . . . , f  m ∈ C[x1, . . . , xn]    f 1, . . . , f  m  

     f 

       s ∈ N \ {0}

       f s ∈ I  = f 1, . . . , f  m 

       y

       g  = 1 − yf  ∈  C[x1, . . . , xn, y]    J   =

    f 1, . . . , f  m, g    C[x1, . . . , xn] ⊂C[x1, . . . , xn, y]  f 

       C  = {f 1, . . . , f  m}    T   = C ∪ {g}

     α  = (α1, . . . , αn, αy) ∈  Cn+1   f 1(α) =  f 2(α) =

    · · ·  =  f m(α) =  g(α) = 0    f (α) = 0     1 − αyf (α) =  g(α) = 1    

    1 ∈ T   

      h, h1, . . . , hm ∈ C[x1, . . . , xn, y]  

    1 = h(1 − yf ) + h1f 1 + · · · + hmf m  

    y = 1/f   

    1 =mi=1

    hi(x1, . . . , xn, 1/f )f i(x1, . . . , xn, 1/f ).

     s ∈ N \ 0

       f s

     

     

    g1, . . . , gm ∈ C[x1, . . . , xn]  

    f s =

    mi=1

    gi(x1, . . . , xn)f i(x1, . . . , xn),

     f s ∈ I 

     

     f 1, . . . , f  m    f 

    s  

    f  

     

     f 

       f 1, . . . , f  m  

    1 ∈ f 1, . . . , f  m, 1 − yf    

     

       C[x1, . . . , xn]    xn ≺ · · · ≺ x1    f 1, . . . , f  m ∈

    C[x1, . . . , xn]    

    γ i ∈ N \ {0}    xγ ii   ∈  ml(I )    i ∈ Nn    I  = f 1, . . . , f  m 

  • 8/20/2019 Bases de Gröbner e Aplicações em Otimização

    25/48

       

       i ∈  Nn    γ i ∈  N \ {0}    xγ ii   ∈  ml(I )  

     gn ∈   I     ml(gn) =   xγ nn    gn ∈  C[xn]  

     gn  = 0    degxn(gn) =  γ n  

     gn    xn    gn−1 ∈   I     ml(gn−1) =  xγ n−1n−1  

    gn−1 ∈ C[xn−1, xn]    xn ≺ xn−1    z n    gn = 0  gn−1(xn−1, z n) = 0    γ n−1    gn  =  gn−1 = 0    

    γ nγ n−1    i = 1, 2, . . . , n

    −2

     

      g1  =  g2 = · · · =  gn  = 0    γ 1γ 2 . . . γ  n    

    f 1  = f 2  = · · · =  f m  = 0    g1  = g2  = · · · =  gn  = 0    

    f 1, . . . , f  m  

    l1   = (z 11, . . . , z  n1), . . . , lk   =(z 1k, . . . , z  nk)    hi  =

    k j=1(xi − z ij) ∈ C[xi] ⊂ C[x1, . . . , xn]    i ∈ Nn     k ∈  N  

     ml(hi) =   x

    ki    i    l1, . . . , lk    hi    i ∈  Nn  

     s1, . . . , sn    {hs11  , . . . , hsnn } ⊂ I     ml(hi) = xksii   ∈  ml(I )  

    i ∈ Nn  

     

     

         

         

          K

       n ∈  N

       Kn = {(a1, . . . , an) |

    ai ∈ K, i ∈ Nn}    n  

     

     

          f 1, . . . , f  n ∈  K[n]   I  ⊆  K[n]  

     

     I 

       V (I ) = {a ∈ Kn | f (a) = 0, ∀f  ∈  I }

     

     I  ⊂  K[n]

     

     Kn

     I 

       V (I )

     

     I 

           

       W 

       I (W ) = {f  ∈  K[n] |   f (a) = 0, ∀a ∈   W }

     

    I  ⊆ I (V (I ))  

      I (V (I )) = I   

      I (V (I ))  

     I 

       I 

     

     

     

       

         

       G

        

       J 

       G

       x1, x2, . . . , xn      B

     J   = G

       C[x1, . . . , xn]  

             

     G  = 0

         

           G

       

     G

     

     V (J )

       f 

       G

     

     x1, x2, . . . , xn    

  • 8/20/2019 Bases de Gröbner e Aplicações em Otimização

    26/48

         

       

     

     

         

     

     R[n]

     

       f, g1, g2, . . . , g p, h1, . . . , hq ∈  R[n]   n,p,q  ∈  N  

     

    f   :  Rn →  R 

      gi   :  Rn →  R

     

      i ∈  N p     h j   :  Rn →  R     j ∈  Nq    

     

    f (x1, . . . , xn) 

     

      gi   0, i ∈ N ph j  = 0, j ∈ Nq.  

     gi        hi    

                 

     

     

     

     

          I  ⊂  R

       f   :  I  →  R

       z  ∈  I 

       L ∈ R

     

     f (x)

       x

       z 

       ε > 0

       δ > 0

       0  

  • 8/20/2019 Bases de Gröbner e Aplicações em Otimização

    27/48

       

          I  ⊂  R

       f   :   I  →  R

       z  ∈   I 

       f 

     

     z 

     

    limx→z

    f (x) − f (z )x − z    .

     f 

       z 

       f (z )

     

      ∂f (z)∂x

     

     f   : I 

     →R

      I     f     f     

    ∂ ∂x

     

     

       f 

     

     f 

     

      ∂ 2f ∂x2  

      n  

      f (n)  

    ∂ nf ∂xn

     

       

    ∂ ∂x

       f, g : I  ⊂ R → R

     

    a, b ∈ R  

    ∂ (a · f  + b · g)

    ∂x

      = a

    ·

     ∂f 

    ∂x

     + b

    ·

     ∂g

    ∂x

    .

       f (x) =  xn

     f (x) =

    nxn−1 ∀n ∈ N

       f (x) = an · xn + · · · + a1 · x + a0    f (x)  

    f (x) = n · an · xn−1 + · · · + 2 · a2 · x + a1.       

    f, g  : R → R  

      Im(g) ⊆Dom(f )

       (f (g(x)))  = f (g(x)) · g(x)

     

          f   :   I  ⊂  R →  R

       a ∈   I 

     

     f 

       V 

       a

     

    f (a)     f (x)  

      x ∈   V   

      x =   a  

    a  

     I 

     

     

          f   : I  ⊂ R → R

     

     f 

       a ∈ I 

     

      ∂f (a)∂x

      = 0 

       a

       f   : I  ⊂  R → R

     

     

    ∂ 2f (a)∂x2

      >  0  

      a  

      ∂ 2f (a)∂x2

      <  0  

    ∂ 2f (a)∂x2

      = 0