3. Сильно -однородные геометрии
Предположим,
что
- сильно
-однородная
геометрия
.
По лемме 1.2 число
делит
,
поэтому
делит
.
По лемме 1.3 точечный граф
является псевдогеометрическим для
частичной геометрии
.
В частности, он сильно регулярен с
параметрами
,
λ
,
и
делит
.
Далее, собственные значения графа
равны
,
Можно считать, что
,
поэтому
.
Лемма 3.1. Верны следующие утверждения:
делит
;
делит
;
если
или
,
то
- одна из геометрий
или
.
Доказательство.
Утверждения (1–2)-не что иное, как условия
целочисленности для
и
.
Пусть
.
Тогда
делит
,
поэтому
делит 18 и
.
Кроме того,
делит
.
Вслучае
число
делит
,
поэтому
.
Противоречие с тем, что
.
Если
,
то
делит
,
поэтому
.
В этом случае заключение леммы выполняется.
Если
,
то 27 делит
но не делит
.
Пусть
теперь
,
.
Тогда
делит 18 и
делит
,
поэтому
.
Таккак 27 делит
.
Если
,
то
делит
,
поэтому
.
Но геометрия
не существует, а
не удовлетворяет условию целочисленности.
Если
делит
,
поэтому
.
Противоречие с тем, что
.
Лемма
3.2. Либо
есть
с нечетным
,
либо
в графе
.
Доказательство.
Напомним, что
.
Если
,
то
и
делит
,
противоречие.
Пусть
.
Тогда
.
Следовательно, либо
,
либо
.
В первом случае по утверждению (2) леммы
3.1 число
делит
,
поэтому
,
противоречие. Во втором случае имеем
расширение частичной геометрии
,
и по утверждению (1) леммы 3.1число
делит
,
поэтому
нечетно. В этом случае заключение леммы
выполняется.
Пусть
.
Используя оценку для числа лап в графе
,
имеем
поэтому
.
Значит,
не больше 0, поэтому
.
Если
,
то
делит
.
Следовательно,
,
а также
делит
и
.
По утверждению (2) леммы 3.1 число
делит
,
значит,
делит
.
Для
параметр
не больше 4, и
не делит
,
противоречие. Для
число
делит 9, а для
число
делит 4. В любом случае приходим к
противоречию. Наконец, для
число
делит 3, и
есть
.
Противоречие с леммой 1.4.
Если
,
то
делит
и
делят 12, поэтому
.
Но в этом случае
,
противоречие.
Пусть
теперь
.
.
Если
,
то
и
.
Далее,
делит
,
поэтому
делит
.
Но
делит
,
поэтому
,
противоречие с утверждением (2) леммы
3.1. Лемма доказана.
Будем
предполагать, что
.
Лемма
3.3. Если
делит
,
то
.
Доказательство.
Пусть
.
Тогда
делит
,
и по утверждению (2) леммы 3.1 число
делит
,
поэтому
делит
.
В
случае
число
делит
,
поэтому
.
В случае
число
делит
,
делит 6·7·8.
,
и 11 не делит 7·8. В случае
число
делится на 7 и
делит 6·9·10. Поэтому
и 24 не делит
.
В случае
имеем y
делит 11 · 12. Значит,
.
В случае
имеем
,
и 45 не делит 13 · 14, противоречие.
Если
четно, то либо 3 делит
,
либо
делит
.
Следовательно,
делит
,
поэтому
или 10, и
не делит
.
Значит,
нечетно. Если
делит 3 · 5 · 7, противоречие.
В
случае
число
8 делит y и 3+17y делит 6 · 18 · 19, противоречие.
В
случае
число 7 делит
делит 2 · 16 · 17, противоречие.
В
случае
число
четно
делит 3 · 7 · 15, противоречие.
В
случае
число 5 делит
делит 6 · 12 · 13, противоречие.
В
случае
число 4 делит
делит 5 · 11, противоречие.
В
случае
число
делит 6 · 8 · 9, поэтому
.
В
случае
число
четно и
делит 3·3·7, поэтому
и в псевдогеометрическом графе для
условия
целочисленности выполнены. Однако в
этом случае имеем
и в геометриях
,
условия целочисленности нарушаются.
Лемма
3.4. Если
нечетно, то геометрия
есть либо
,
либо
.
Доказательство.
Если
- простое число, то
делит
,
и ввиду лемм 3.1 и 3.3 заключение леммы
выполняется.
Пусть
.
Тогда
делит 6·16·17. Если 3 делит
делит 25 · 17, противоречие. Значит, 3 не
делит
,
и
делит 25 · 17. Поэтому
или 8 · 17. Значит,
.
В любом случае s делит α, противоречие.
Пусть
.
Тогда 4 делит
,
и по лемме 3.3 число 3 делит
.
Следовательно,
или 6, кроме того,
делит 5 · 11. Поэтому
.
В первом случае
либо
,
либо
,
и 11 не делит
.
Во втором случае получимпротиворечие
с утверждением (2) леммы 3.1. В третьем
случае α
,
противоречие с утверждением (1) леммы
3.1. Лемма доказана.
В
леммах 3.5–3.8 будем предполагать, что
четно.
Лемма
3.5. Если
взаимно просто с
,
то
есть
Доказательство.
Пусть
взаимно просто с
.
По лемме 3.1 число
делит
.
Тогда
и 3 делит
.
В случае
имеем
,
противоречие. Поэтому
и 3 делит
.
Пусть
.
Тогда
.
Так как
делит
.
В случае
получим
,
поэтому
взаимно просто с
и
.
Отсюда
и число
не целое. Значит,
.
Если
,
то
и
делит
.
В случае
имеем
,
противоречие. В случае
имеем
и 7 не делит
.
В случае
имеем
}
и 11 не делит
.
В случае
имеем
и 8 не делит
,
поэтому α
не делит
.
В случае
имеем
.
Так как
не делит
,
то
является расширением геометрии
.
Если
,
то
и
делит
.
Поэтому α
,
противоречие с тем, что
не
делит
.
Если
,
противоречие.
Итак,
не делится на 3, поэтому 3 делит
.
Тогда
.
Если
,
то
,
противоречие. Если
,
четно и
нечетно. Так как
,
то
.
Если
,
то
,
противоречие с тем, что частичная
геометрия
не существует. Если
,
является псевдогеометрическим графом
для
и нарушается условие целочисленности.
Лемма
3.6. Если
,
то
является геометрией
Доказательство.
Пусть
.
Тогда
и
делит
кроме того, по лемме 3.5 простое число 5
делит
.
Следовательно,
не делит
.
Пусть
.
По лемме 3.5 число 7 делит
.
Если
то
делится
на 7 и
.
Далее,
делит
)
и
делит 126, противоречие.
Если
,
то
делится
на 7 и
.
Далее,
делит
и
делит 84, поэтому
и
является
расширением геометрии
.
Но в этом случае по лемме 1.2 число
должно быть четно, противоречие.
Если
,
то
делится на 7 и
.
Далее,
делит
и
делит 21 · 20, поэтому
,
противоречие с тем, что геометрия
не удовлетворяет условию Крейна.
Пусть
.
Так как
,
то 7 делит
и
четно (так как
делит
,
но не делит
).
По лемме 3.5 число 3 делит
,
поэтому
.
Если
то
делит
и
делит
,
поэтому
.
В случае
число
не делит
.
В случае
число
не делит
,
противоречие.
Если
,
то
делит
делит
,
поэтому
,
противоречие. Если
,
то
делит
делит
,
поэтому
,
противоречие с тем, что
не делит
.
Пусть
.
Тогда
для некоторого целого числа
,
и 11 делит
.
Поэтому
.
Если
,
то
делит
и
делит
,
противоречие.
Если
,
то
делит
и
делит
,
противоречие.
Если
,
то
делит
и
делит
,
противоречие.
Если
,
то
и
делит
и
делит
,
противоречие.
Если
,
то
и
делит
и
делит
,
противоречие.
Если
,
то
и
делит
и
делит
,
противоречие.
Если
,
то
и
делит
и
делит
,
поэтому
и
не делит
.
Лемма
3.7. Если
,
то
делит
,
и
.
Доказательство.
Пусть
.
Если
не делит
,
то
и 3 не делит
.
Но в этом случае
взаимно просто с 6, и
делит 17, противоречие.
Пусть
.
Тогда 13 делит
,
и либо
,
либо
четно. Если
то
делит
,
противоречие.
Если
3 делит
то
делит
.
Но
не делит
для любого делителя
числа
.
Значит, 3 не делит
,
и
делит
.
Как и выше, пришли к противоречию.
Лемма
3.8. Параметр
меньше 12.
Доказательство.
Пусть
.
Согласно леммам 3.5, 3.7 число
делит
,
и
делит
.
Если 3 не делит
,
то
делит
.
Пусть
.
Тогда 3 делит
,
и
делит
.
Значит,
и
(
по лемме 1.2). Следовательно,
или 44, но в каждом случае
не делит
.
Если
,
то
делит 17, противоречие. Пусть
.
Тогда
,
и 3 не делит
,
так что
делит
.
Противоречие с тем, что 17 делит
.
Таким
образом, 3 делит
,
и
делит
.
Пусть
.
Тогда 11 делит
для некоторого делителя
числа
.
Поэтому
и
.
Но в первом случае нарушается условие
Крейна, а во втором число
не делит
.
Пусть
.
Тогда
является четным, и
делит
.
Если
,
то
делит
и
нечетно. Значит,
или
.
В любом из этих случаев
не делит
.
Поэтому 5 не делит
,
и 5 делит
для некоторого
,
являющегося делителем числа
.
Следовательно,
и
.
В этом случае
не делит
.
Пусть
.
Тогда
делит
,
и 17 делит
для
,
противоречие. Лемма доказана.
Леммы 3.4, 3.6 и 3.8 доказывают теорему 2.
Список литературы
1. Cameron P. J., Hughes D. R., Pasini A. Extended generalized quadrangles // Geom. Dedicata. 1990. V. 35. P. 193–228.
2. Thas J. A. Some results on quadrics and newpartial geometries // Simon Stevin. 1981. V. 55. P. 129–139.
3. Hobart S. A., Hughes D. R. Extended partial geometries: nets and dual nets // Europ. J. Comb. 1990. V. 11. P. 357–372.
4.
Hobart S. A., Hughes D. R.
withminimal µ. II //Geom. Dedicata. 1992.
V. 42. P. 129–138.
5. HughesD. R. Extended partial geometries: dual 2-design //Europ. J. Comb. 1990. V. 11. P. 459–472.
6. Seidel J. J. Strongly regular graphs with (−1,1,0) adjacency matrix having eigenvalue 3 // Linear Algebra&Appl. 1968. V. 1. P. 281–298.
7. Brouwer A. E., Lint J. H. van. Strongly regular graphs and partial geometries // Enumeration&Design / Eds. D. Jackson, S. Vanstone. NewYork: Academic Press, 1984. P. 85–122.
