定义局部有限序集 \(P\) 上的莫比乌斯函数 \(\mu(L,R)\) 是满足如下性质的函数:
\[\mu(L,L)=1,\sum_{L\le x\le R}\mu(L,x)=0 \]有偏序集 \(L(\mathbb F _n^q)\) 是 \(\mathbb F_n^q\) 的子线性空间,偏序关系是包含。设 \(|\dim U-\dim V|=d\),证明: \(\mu(U,V)=(-1)^dq^{\binom d2}\)。
一眼就像 q-模拟。。记 \(\mathbb{F}_q^n\)(在模 \(q\) 意义下的 \(n\) 维整数空间)大小为 \(k\) 的线性无关向量组个数有 \(((n)_k)_q\)。
\[((n)_k)_q=q^{\binom k 2}\prod_{i=n-k+1}^n (q^i-1)=\frac{(q-1)^kq^{\binom k 2}[n]_q!}{[n-k]_q!} \]所以
\[\binom nk_q=\frac{((n)_k)_q}{((k)_k)_q} \]设 \(\dim V/U=m\),枚举子空间维数 \(t\):
\[\sum _{t}\frac{((m)_t)_q}{((t)_t)_q}(-1)^tq^{\binom t2}=\sum _t\binom mt_q(-1)^tq^{\binom t2}=(1+-1)^{(m;q)}=0 \]证毕。
但是还有更优雅的证明方法。
魏斯纳定理(Weisner's theorem):对于晶格(lattice)\(L\),\(p<a\le q\),有:
\[\sum_{p\le r\le q,r\lor a=q}\mu (p,r)=0 \]还是记 \(\dim V/U=m\)。首先 \(L(\mathbb F^m_q)\) 是晶格,取 \(a\in \mathbb F_q^m\neq \bf 0\),\(p=\hat 0,q=\hat 1\)。
那么那些生效的 \([\hat 0,r]\cong L(\mathbb F_q^{m-1})\),并且不包含 \(a\)。这样的 \(r\) 有 \(q^{n-1}\) 个。那么:
\[\mu (L(\mathbb F_q^m))+q^{m-1}\mu(L(\mathbb F_q^{m-1}))=0 \]解递归式即可。
因为内容比较少所以写点别的。
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