Альтернирующие узлы и зацепления
Альтерни́рующие узлы́ и зацепле́ния, узлы и зацепления, имеющие альтернирующую диаграмму, т. е. такую проекцию в общее положение на плоскость, при которой при обходе каждой компоненты проходы сверху и снизу двойных точек чередуются. Каждую диаграмму можно превратить в альтернирующую, изменив в некоторых двойных точках проходы сверху и снизу.
Пусть – поверхность Зейферта. В отличие от общего случая, неравенство , где – степень многочлена Александера, – род поверхности Зейферта и – число компонент зацепления , становится для альтернирующих узлов и зацеплений равенством. Поэтому род альтернирующего зацепления может быть вычислен по любой его альтернирующей диаграмме, и поверхность Зейферта оказывается поверхностью минимального рода. Это показывает также, что если диаграмма нормирована, то есть на плоскости проекции нет простого замкнутого контура, который пересекает диаграмму в одной двойной точке, то зацепление тривиально в том и только том случае, когда диаграмма не имеет двойных точек. Если такой контур есть, то вращением на части диаграммы, лежащей внутри него, можно уменьшить число двойных точек, сохраняя диаграмму альтернированной. Это даёт алгоритм для решения вопроса о тривиальности альтернирующих узлов и зацеплений. Кроме того, если диаграмма связна, то зацепление не распадается, так как , а приведённый полином Александера распадающегося зацепления равен нулю. Матрица Александера вычисляется как матрица инциденций некоторого графа, откуда выводится (см. Murasugi. 1958; Crowell. 1959), что – альтернирующий полином, то есть его коэффициенты не нули и их знаки чередуются. Если , то альтернирующие узлы и зацепления являются узлами Нейвирта и зацеплениями. Для альтернирующего узла и зацепления число двойных точек нормированной диаграммы не больше, чем его детерминант. Группы альтернирующих узлов и зацеплений представляются в виде свободного произведения с отождествлением двух свободных групп некоторого ранга по подгруппе ранга . Это представление получается с помощью теоремы Ван Кампена, если пространство зацепления разбить границей регулярной относительно окрестности поверхности Зейферта, построенной по альтернирующей диаграмме. Все узлы стандартной таблицы с неальтернирующими диаграммами являются неальтернирующими узлами. Не альтернирует большинство параллельных узлов, обмоток и т. п.