Абел тобының арифметикасы: сандық геометрия және теориясы
Arithmetic of abelian varieties
Абел тобының арифметикасы – бұл сандар теориясының бір саласы, Ферманың қисықтарынан бастау алады. Диофант жақындасуының негізгі теоремалары мен болжамдарын зерттейді.
Ағылшыншамен салыстырыңыз: абзацты басыңыз — түпнұсқа терезеде ашылады. Абзац астындағы EN түймесі оны мәтін ішінде көрсетеді.
Мазмұны
Кіріспе
Абельдік түрлердің арифметикасы – математикада абельдік түрлердің немесе абельдік түрлер отбасының сан теориясын зерттеу саласы. Ол Пьер де Ферматтың қазір эллиптік қисықтар деп танылатын зерттеулеріне бастау алады; және нәтижелер мен болжамдар тұрғысынан арифметикалық геометрияның маңызды саласына айналды. Мұндай мәселелердің көпшілігі Абельдік түр A үшін сандық өріс K бойынша қойылуы мүмкін; немесе одан да жалпы, глобалды өрістер үшін немесе шекті түрде құрылған сақиналар мен өрістер үшін де қарастырылуы мүмкін.
In mathematics, the arithmetic of abelian varieties is the study of the number theory of an abelian variety, or a family of abelian varieties. It goes back to the studies of Pierre de Fermat on what are now recognized as elliptic curves; and has become a very substantial area of arithmetic geometry both in terms of results and conjectures. Most of these can be posed for an abelian variety A over a number field K; or more generally (for global fields or more general finitely generated rings or fields).
Абельдік сорттардағы бүтін сандар
Мұнда ұғымдар арасында белгілі бір керіспір бар: бүтін нүкте бір жағынан аффиндік геометрияға жатады, ал абелдік сан түрлілігі проективтік геометрияда анықталған. Негізгі нәтижелер, мысалы, Сигельдің бүтін нүктелер туралы теоремасы, диофанттық жуықтау теориясынан туындайды.
There is some tension here between concepts: integer point belongs in a sense to affine geometry, while abelian variety is inherently defined in projective geometry. The basic results, such as Siegel's theorem on integral points, come from the theory of diophantine approximation.
Абельдік сорттардағы рационалды нүктелер
Негізгі нәтиже, Диофантикалық геометриядағы Морделл-Вейл теоремасы, A (K) нүктелер тобы, A қисығының K-үстіндегі нүктелер тобы, шекті түрде туындаған абельдік топ болып табылады. Оның мүмкін болатын бұрылыс кіші топтары туралы көптеген мәліметтер белгілі, әсіресе A эллипстік қисық болғанда. Рангы мәселесі L-функцияларымен байланысты деп саналады (төменде қараңыз). Бұл жердегі торсор теориясы Селмер тобы мен Тате-Шафаревич тобына алып келеді, соңғысы (болжам бойынша шекті) зерттеуге өте қиын.
The basic result, the Mordell–Weil theorem in Diophantine geometry, says that A(K), the group of points on A over K, is a finitely generated abelian group. A great deal of information about its possible torsion subgroups is known, at least when A is an elliptic curve. The question of the rank is thought to be bound up with L functions (see below). The torsor theory here leads to the Selmer group and Tate–Shafarevich group, the latter (conjecturally finite) being difficult to study.
Биіктігі
Биіктік теориясы абелдік түрлердің арифметикасында маңызды рөл атқарады. Мысалы, каноникалық Нерон-Тейт биіктігі – Бірч және Суиннертон-Дайер болжамының тұжырымында кездесетін ерекше қасиеттері бар квадраттық форма.
The theory of heights plays a prominent role in the arithmetic of abelian varieties. For instance, the canonical Néron–Tate height is a quadratic form with remarkable properties that appear in the statement of the Birch and Swinnerton Dyer conjecture.
Қалқымды азайту модулі
Абельдік түрлендіру A-ны K (бүтін сандар) сақинасының бірінші идеалы, яғни p жай саны бойынша қысқарту арқылы шекті өріс үстінде Aₚ абельдік түрлендіруін алу, дерлік барлық p үшін мүмкін. Реттеу кезінде жекеше нүктелер пайда болып дегенерацияланатын "жаман" жай сандар өте қызықты ақпаратты ашады. Сандар теориясында жиі болатындай, "жаман" жай сандар теорияда маңызды рөл атқарады. Мұнда p модулі бойынша қысқартуға (факторлық) оң жақтан қосылған теория – Néron моделі – кейде қажет болып табылады. Эллипстік қисық жағдайында Джон Тейттің сипаттамасы бар алгоритм бар.
Reduction of an abelian variety A modulo a prime ideal of (the integers of) K — say, a prime number p — to get an abelian variety Ap over a finite field, is possible for almost all p. The 'bad' primes, for which the reduction degenerates by acquiring singular points, are known to reveal very interesting information. As often happens in number theory, the 'bad' primes play a rather active role in the theory. Here a refined theory of (in effect) a right adjoint to reduction mod p — the Néron model — cannot always be avoided. In the case of an elliptic curve there is an algorithm of John Tate describing it.
L-функциялары
Абельдік түрлер, мысалы Ap үшін, жергілікті зетта функциясының анықтамасы бар. A үшін L функциясын алу үшін, мұндай жергілікті функциялардың сәйкес Эйлер көбейтіндісі алынады; "нашар" жай сандар үшін шектеулі факторлардың санын түсіну үшін A-ның Тейт модуліне, ол H1(A) этальдік когомология тобының (қос) тобы, және Галуа тобының оған әсеріне жүгіну керек. Осылайша, A үшін Хассе-Вейль L функциясының дұрыс анықтамасы беріледі. Оның қасиеттері, мысалы, функционалдық теңдеу, көбінесе болжамды күйде – Танияма-Шимура болжамы (2001 жылы дәлелденген) осының ерекше жағдайы ғана болды, сондықтан мұндай жағдайды күтуге болады. Берч пен Суиннертон-Дайердің болжамы осы L функциясымен байланысты қойылады. Бұл L(s) L функциясының s-тің бүтін мәндеріндегі мәндері туралы жалпы теорияның аса қызықты бір бөлігі және оны қолдайтын көптеген эмпирикалық деректер бар.
For abelian varieties such as Ap, there is a definition of local zeta function available. To get an L function for A itself, one takes a suitable Euler product of such local functions; to understand the finite number of factors for the 'bad' primes one has to refer to the Tate module of A, which is (dual to) the étale cohomology group H1(A), and the Galois group action on it. In this way one gets a respectable definition of Hasse–Weil L function for A. In general its properties, such as functional equation, are still conjectural – the Taniyama–Shimura conjecture (which was proven in 2001) was just a special case, so that's hardly surprising. It is in terms of this L function that the conjecture of Birch and Swinnerton Dyer is posed. It is just one particularly interesting aspect of the general theory about values of L functions L(s) at integer values of s, and there is much empirical evidence supporting it.
Күрделі көбейту
Карл Фридрих Гаусс (лемниската функциясының жағдайын білген) заманынан бері, қосымша автоморфизмдері және жалпы алғанда эндоморфизмдері бар абельдік сорттардың ерекше рөлі белгілі болды. Сақина тұрғысынан қарағанда, CM типіндегі абельдік сорттардың анықтамасы бар, ол ең бай класты бөліп көрсетеді. Бұл олардың арифметикалық ерекшелігін көрсетеді. Бұл олардың L-функцияларында өте жақсы жағдайда көрінеді – қажетті гармоникалық талдау тек Понтрягин дуалдығының типін қамтиды, жалпы автоморфты өкілдіктер қажет емес. Бұл олардың Тейт модульдерін Галуа модульдері ретінде жақсы түсінуін көрсетеді. Сонымен қатар, бұл оларды болжамдық алгебралық геометрия (Ходж болжамы және Тейт болжамы) тұрғысынан қарастыруды қиындатады. Осы мәселелерде ерекше жағдай жалпы жағдайға қарағанда қиынрақ. Эллипстік қисықтар жағдайында Кронэкер Югентраум – Леопольд Кронэкер ұсынған бағдарлама, ол CM типіндегі эллипстік қисықтарды пайдаланып, жорамал квадраттық өрістер үшін класс өрісі теориясын нақты түрде жасауға бағытталған, дәл сол сияқты, біртінделік түбірлері рационал сандар өрісі үшін осыны жасауға мүмкіндік береді. Бұл жалпыланады, бірақ белгілі бір мағынада нақты ақпаратты жоғалтады (бірнеше күрделі айнымалыларға тән).
Since the time of Carl Friedrich Gauss (who knew of the lemniscate function case) the special role has been known of those abelian varieties with extra automorphisms, and more generally endomorphisms. In terms of the ring , there is a definition of abelian variety of CM type that singles out the richest class. These are special in their arithmetic. This is seen in their L functions in rather favourable terms – the harmonic analysis required is all of the Pontryagin duality type, rather than needing more general automorphic representations. That reflects a good understanding of their Tate modules as Galois modules. It also makes them harder to deal with in terms of the conjectural algebraic geometry (Hodge conjecture and Tate conjecture). In those problems the special situation is more demanding than the general. In the case of elliptic curves, the Kronecker Jugendtraum was the programme Leopold Kronecker proposed, to use elliptic curves of CM type to do class field theory explicitly for imaginary quadratic fields – in the way that roots of unity allow one to do this for the field of rational numbers. This generalises, but in some sense with loss of explicit information (as is typical of several complex variables).
Манин-Мамфорд болжамы
Юрий Манин мен Дэвид Мамфордтың Манин–Мамфорд болжамын Мишель Рейно дәлелдеген. Бұл болжамға сәйкес, Якобиандық әртүрлілігі J-дегі C қисығында тек шекті санда ғана шекті ретті (бұрылыс нүктесі) нүктелер болуы мүмкін, егер C = J болмаса. Одан да жалпы нұсқалары бар, мысалы Богомолов болжамы, ол бұл мәлімдемені бұрылыс емес нүктелерге де қатысты кеңейтеді.
The Manin–Mumford conjecture of Yuri Manin and David Mumford, proved by Michel Raynaud, states that a curve C in its Jacobian variety J can only contain a finite number of points that are of finite order (a torsion point) in J, unless C = J. There are other more general versions, such as the Bogomolov conjecture which generalizes the statement to non torsion points.