Manifolds of isospectral arrow matrices

Cover Page

Cite item

Full Text

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

Abstract

An arrow matrix is a matrix with zeros outside the main diagonal, the first row and the first column. We consider the space $M_{\operatorname{St}_n,\lambda}$ of Hermitian arrow $(n+1)\times (n+1)$-matrices with fixed simple spectrum $\lambda$. We prove that this space is a smooth $2n$-manifold with a locally standard torus action: we describe the topology and combinatorics of its orbit space. If $n\geqslant 3$, the orbit space $M_{\operatorname{St}_n,\lambda}/T^n$ is not a polytope, hence $M_{\operatorname{St}_n,\lambda}$ is not a quasitoric manifold. However, there is an action of a semidirect product $T^n\rtimes\Sigma_n$ on $M_{\operatorname{St}_n,\lambda}$, and the orbit space of this action is a certain simple polytope $\mathscr{B}^n$ obtained from the cube by cutting off codimension-2 faces. In the case $n=3$, the space $M_{\operatorname{St}_3,\lambda}/T^3$ is a solid torus with boundary subdivided into hexagons in a regular way. This description allows us to compute the cohomology ring and equivariant cohomology ring of the 6-dimensional manifold $M_{\operatorname{St}_3,\lambda}$ and another manifold, its twin. Bibliography: 32 titles.

About the authors

Anton Andreyevich Ayzenberg

Faculty of Computer Science, National Research University "Higher School of Economics"

Email: ayzenberga@gmail.com
Candidate of physico-mathematical sciences, no status

Victor Matveevich Buchstaber

Steklov Mathematical Institute of Russian Academy of Sciences

Email: buchstab@mi-ras.ru
Doctor of physico-mathematical sciences, Professor

References

  1. А. А. Айзенберг, “Локально стандартные действия тора и пучки над множествами Буксбаума”, Матем. сб., 208:9 (2017), 3–25
  2. A. Ayzenberg, “Locally standard torus actions and $h'$-numbers of simplicial posets”, J. Math. Soc. Japan, 68:4 (2016), 1725–1745
  3. A. Ayzenberg, “Homology cycles in manifolds with locally standard torus actions”, Homology, Homotopy Appl., 18:1 (2016), 1–23
  4. A. Ayzenberg, “Topological model for $h"$-vectors of simplicial manifolds”, Bol. Soc. Mat. Mex. (3), 23:1 (2017), 413–421
  5. A. Ayzenberg, “Space of isospectral periodic tridiagonal matrices”, Algebr. Geom. Topol., 20:6 (2020), 2957–2994
  6. А. А. Айзенберг, В. М. Бухштабер, “Нерв-комплексы и момент–угол-пространства выпуклых многогранников”, Классическая и современная математика в поле деятельности Бориса Николаевича Делоне, Сборник статей. К 120-летию со дня рождения члена-корреспондента АН СССР Бориса Николаевича Делоне, Труды МИАН, 275, МАИК «Наука/Интерпериодика», М., 2011, 22–54
  7. A. Ayzenberg, V. Buchstaber, “Manifolds of isospectral matrices and Hessenberg varieties”, Int. Math. Res. Not. IMRN, 2020, rnz388, 12 pp.
  8. A. Ayzenberg, M. Masuda, “Volume polynomials and duality algebras of multi-fans”, Arnold Math. J., 2:3 (2016), 329–381
  9. A. Ayzenberg, M. Masuda, Seonjeong Park, Haozhi Zeng, “Cohomology of toric origami manifolds with acyclic proper faces”, J. Symplectic Geom., 15:3 (2017), 645–685
  10. A. M. Bloch, H. Flaschka, T. Ratiu, “A convexity theorem for isospectral manifolds of Jacobi matrices in a compact Lie algebra”, Duke Math. J., 61:1 (1990), 41–65
  11. V. M. Buchstaber, N. Yu. Erokhovets, “Fullerenes, polytopes and toric topology”, Combinatorial and toric homotopy, Lect. Notes Ser. Inst. Math. Sci. Natl. Univ. Singap., 35, World Sci. Publ., Hackensack, NJ, 2018, 67–178
  12. В. М. Бухштабер, И. Ю. Лимонченко, “Произведения Масси, торическая топология и комбинаторика многогранников”, Изв. РАН. Сер. матем., 83:6 (2019), 3–62
  13. V. M. Buchstaber, T. E. Panov, Toric topology, Math. Surveys Monogr., 204, Amer. Math. Soc., Providence, RI, 2015, xiv+518 pp.
  14. В. М. Бухштабер, С. Терзич, “Основания $(2n,k)$-многообразий”, Матем. сб., 210:4 (2019), 41–86
  15. A. Cannas da Silva, V. Guillemin, A. R. Pires, “Symplectic origami”, Int. Math. Res. Not. IMRN, 2011:18 (2011), 4252–4293
  16. M. W. Davis, T. Januszkiewicz, “Convex polytopes, Coxeter orbifolds and torus actions”, Duke Math. J., 62:2 (1991), 417–451
  17. F. De Mari, M. Pedroni, “Toda flows and real Hessenberg manifolds”, J. Geom. Anal., 9:4 (1999), 607–625
  18. S. Fisk, A very short proof of Cauchy's interlace theorem for eigenvalues of Hermitian matrices, 2005
  19. Е. Грбич, А. Линтон, “Тройные произведения Масси наименьшей размерности в момент-угол-комплексах”, УМН, 75:6(456) (2020), 175–176
  20. V. Guillemin, L. Jeffrey, R. Sjamaar, “Symplectic implosion”, Transform. Groups, 7:2 (2002), 155–184
  21. I. Krichever, K. L. Vaninsky, “The periodic and open Toda lattice”, Mirror symmetry, IV (Montreal, QC, 2000), AMS/IP Stud. Adv. Math., 33, Amer. Math. Soc., Providence, RI, 2002, 139–158
  22. M. Masuda, T. Panov, “On the cohomology of torus manifolds”, Osaka J. Math., 43:3 (2006), 711–746
  23. P. van Moerbeke, “The spectrum of Jacobi matrices”, Invent. Math., 37:1 (1976), 45–81
  24. J. Moser, “Finitely many points on the line under the influence of an exponential potential – an integrable system”, Dynamical systems, theory and applications (Rencontres, Battelle Res. Inst., Seattle, WA, 1974), Lecture Notes in Phys., 38, Springer, Berlin, 1975, 467–497
  25. T. Nanda, “Differential equations and the $QR$ algorithm”, SIAM J. Numer. Anal., 22:2 (1985), 310–321
  26. I. Novik, E. Swartz, “Socles of Buchsbaum modules, complexes and posets”, Adv. Math., 222:6 (2009), 2059–2084
  27. I. Novik, E. Swartz, “Gorenstein rings through face rings of manifolds”, Compos. Math., 145:4 (2009), 993–1000
  28. Г. Ю. Панина, “Циклопермутоэдр”, Геометрия, топология и приложения, Сборник статей. К 70-летию со дня рождения профессора Николая Петровича Долбилина, Труды МИАН, 288, МАИК «Наука/Интерпериодика», М., 2015, 149–162
  29. G. A. Reisner, “Cohen–Macaulay quotients of polynomial rings”, Adv. Math., 21:1 (1976), 30–49
  30. P. Schenzel, “On the number of faces of simplicial complexes and the purity of Frobenius”, Math. Z., 178:1 (1981), 125–142
  31. R. P. Stanley, Combinatorics and commutative algebra, Progr. Math., 41, 2nd ed., Birkhäuser Boston Inc., Boston, MA, 1996, x+164 pp.
  32. C. Tomei, “The topology of isospectral manifolds of tridiagonal matrices”, Duke Math. J., 51:4 (1984), 981–996

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML

Copyright (c) 2021 Ayzenberg A.A., Buchstaber V.M.

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».