Este es un glosario de aritmética y geometría diofántica en matemáticas , áreas que surgieron del estudio tradicional de las ecuaciones diofánticas y que abarcan gran parte de l...
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Este es un glosario de aritmética y geometría diofántica en matemáticas , áreas que surgieron del estudio tradicional de las ecuaciones diofánticas y que abarcan gran parte de la teoría de números y la geometría algebraica . Gran parte de la teoría se presenta en forma de conjeturas propuestas , que pueden relacionarse en diversos niveles de generalidad.
La geometría aritmética puede definirse de forma más general como el estudio de esquemas de tipo finito sobre el espectro del anillo de los enteros . [ 1 ] La geometría aritmética también se ha definido como la aplicación de las técnicas de la geometría algebraica a problemas de la teoría de números . [ 2 ]
La conjetura abc de Masser y Oesterlé intenta afirmar lo máximo posible sobre los factores primos repetidos en una ecuación a + b = c . Por ejemplo, 3 + 125 = 128, pero las potencias primas en este caso son excepcionales.
El método de Chabauty , basado en funciones analíticas p -ádicas, es una aplicación particular, pero capaz de demostrar casos de la conjetura de Mordell para curvas cuyo rango jacobiano es menor que su dimensión. Desarrolló ideas a partir del método de Thoralf Skolem para un toro algebraico . (Otros métodos más antiguos para problemas diofánticos incluyen el método de Runge ).
La dimensión diofántica de un cuerpo es el número natural más pequeño k , si existe, tal que el cuerpo es de clase C k : es decir, tal que cualquier polinomio homogéneo de grado d en N variables tiene un cero no trivial siempre que N > d k . Los cuerpos algebraicamente cerrados tienen dimensión diofántica 0; los cuerpos cuasi-algebraicamente cerrados tienen dimensión 1. [ 11 ]
Discriminante de un punto
El discriminante de un punto se refiere a dos conceptos relacionados con un punto P en una variedad algebraica V definida sobre un cuerpo numérico K : el discriminante geométrico (logarítmico) [ 12 ] d ( P ) y el discriminante aritmético , definido por Vojta. [ 13 ] La diferencia entre ambos puede compararse con la diferencia entre el género aritmético de una curva singular y el género geométrico de la desingularización . [ 13 ] El género aritmético es mayor que el género geométrico, y la altura de un punto puede acotarse en términos del género aritmético. Obtener cotas similares que involucren el género geométrico tendría consecuencias significativas. [ 13 ]
En el siglo XIX se comprendió que el anillo de enteros de un cuerpo numérico guarda analogías con el anillo de coordenadas afines de una curva algebraica o superficie de Riemann compacta, con uno o más puntos de separación que corresponden a los «infinitos lugares» de un cuerpo numérico. Esta idea se expresa con mayor precisión en la teoría que establece que todos los cuerpos globales deben tratarse sobre la misma base. La idea va más allá. Así, las superficies elípticas sobre los números complejos también guardan analogías bastante estrictas con las curvas elípticas sobre cuerpos numéricos.
El principio de Hasse establece que la solubilidad en un campo global es la misma que la solubilidad en todos los campos locales relevantes . Uno de los principales objetivos de la geometría diofántica es clasificar los casos en los que se cumple el principio de Hasse. Generalmente, esto ocurre con un gran número de variables, cuando el grado de una ecuación se mantiene fijo. El principio de Hasse suele asociarse con el éxito del método del círculo de Hardy-Littlewood . Cuando este método funciona, puede proporcionar información cuantitativa adicional, como el número asintótico de soluciones. Reducir el número de variables dificulta el método del círculo; por lo tanto, los fallos del principio de Hasse, por ejemplo, para formas cúbicas con un número reducido de variables (y en particular para curvas elípticas como curvas cúbicas ), están relacionados, en general, con las limitaciones del enfoque analítico.
Enrico Bombieri (dimensión 2), Serge Lang y Paul Vojta (caso de puntos enteros) y Piotr Blass conjeturaron que las variedades algebraicas de tipo general no tienen subconjuntos densos de Zariski de puntos K -racionales, donde K es un cuerpo finitamente generado. Este círculo de ideas incluye la comprensión de la hiperbolicidad analítica y las conjeturas de Lang al respecto, así como las conjeturas de Vojta. Una variedad algebraica analíticamente hiperbólica V sobre los números complejos es aquella que no tiene ninguna aplicación holomorfa del plano complejo completo a ella, es decir, que no sea constante. Ejemplos de ello son las superficies de Riemann compactas de género g > 1. Lang conjeturó que V es analíticamente hiperbólica si y solo si todas sus subvariedades son de tipo general. [ 19 ]
La conjetura de Mordell, ahora conocida como el teorema de Faltings , establece que una curva de género al menos dos tiene un número finito de puntos racionales. La conjetura de uniformidad afirma que debe existir una cota uniforme para el número de dichos puntos, que depende únicamente del género y del campo de definición.
El teorema de Mordell-Weil es un resultado fundamental que establece que, para una variedad abeliana A sobre un cuerpo numérico K, el grupo A ( K ) es un grupo abeliano finitamente generado . Inicialmente se demostró para cuerpos numéricos K , pero se extiende a todos los cuerpos finitamente generados.
Variedad mordélica
Una variedad mordélica es una variedad algebraica que tiene solo un número finito de puntos en cualquier cuerpo finitamente generado. [ 25 ]
norte
Altura ingenua
La altura ingenua o clásica de un vector de números racionales es el valor absoluto máximo del vector de enteros coprimos obtenido al multiplicar por un mínimo común denominador . Esto puede usarse para definir la altura en un punto del espacio proyectivo sobre Q , o de un polinomio, considerado como un vector de coeficientes, o de un número algebraico, a partir de la altura de su polinomio mínimo. [ 26 ]
Símbolo de Nerón
El símbolo de Néron es un emparejamiento bimultiplicativo entre divisores y ciclos algebraicos en una variedad abeliana , utilizado en la formulación de Néron de la altura de Néron-Tate como una suma de contribuciones locales. [ 27 ] [ 28 ] [ 29 ] El símbolo global de Néron, que es la suma de los símbolos locales, es simplemente el negativo del emparejamiento de altura. [ 30 ]
Altura de Nerón-Tate
La altura de Néron-Tate (también conocida como altura canónica ) en una variedad abeliana A es una función de altura (qv) esencialmente intrínseca y de forma cuadrática exacta , en lugar de aproximadamente cuadrática con respecto a la suma en A , como lo proporciona la teoría general de alturas. Puede definirse a partir de una altura general mediante un proceso límite; también existen fórmulas, en el sentido de que es una suma de contribuciones locales. [ 30 ]
Una variedad abeliana A de dimensión d tiene reducción ordinaria en un primo p si tiene buena reducción en p y además la p -torsión tiene rango d . [ 33 ]
Un ideal completo en un cuerpo numérico K es un producto formal de un ideal fraccionario de K y un vector de números reales positivos con componentes indexadas por los infinitos lugares de K. [ 34 ] Un divisor completo es un divisor de Arakelov . [ 4 ]
El conjunto especial en una variedad algebraica es el subconjunto en el que se esperaría encontrar muchos puntos racionales. La definición precisa varía según el contexto. Una definición es el cierre de Zariski de la unión de imágenes de grupos algebraicos bajo aplicaciones racionales no triviales; alternativamente, se pueden tomar imágenes de variedades abelianas; [ 36 ] otra definición es la unión de todas las subvariedades que no son de tipo general. [ 19 ] Para variedades abelianas, la definición sería la unión de todas las traslaciones de subvariedades abelianas propias. [ 37 ] Para una variedad compleja, el conjunto especial holomorfo es el cierre de Zariski de las imágenes de todas las aplicaciones holomorfas no constantes de C . Lang conjeturó que los conjuntos especiales analítico y algebraico son iguales. [ 38 ]
La conjetura de Tate ( John Tate , 1963) proporcionó un análogo a la conjetura de Hodge , también sobre ciclos algebraicos , pero dentro del ámbito de la geometría aritmética. Asimismo, ofreció, para superficies elípticas , un análogo de la conjetura de Birch-Swinnerton-Dyer (véase), lo que condujo rápidamente a una clarificación de esta última y al reconocimiento de su importancia.
Curva de Tate
La curva de Tate es una curva elíptica particular sobre los números p-ádicos introducida por John Tate para estudiar la mala reducción (véase buena reducción ).
Rango Tsen
El rango de Tsen de un cuerpo, llamado así por C. C. Tsen, quien introdujo su estudio en 1936, [ 40 ] es el número natural más pequeño i , si existe, tal que el cuerpo es de clase T i : es decir, tal que cualquier sistema de polinomios sin término constante de grado d j en n variables tiene un cero no trivial siempre que n > Σ d j i . Los cuerpos algebraicamente cerrados son de rango de Tsen cero. El rango de Tsen es mayor o igual que la dimensión diofántica, pero se desconoce si son iguales excepto en el caso de rango cero. [ 41 ]
U
Conjetura de uniformidad
La conjetura de uniformidad afirma que para cualquier cuerpo numérico K y g > 2, existe una cota uniforme B ( g , K ) para el número de puntos K -racionales en cualquier curva de género g . La conjetura se derivaría de la conjetura de Bombieri-Lang . [ 42 ]
Intersección improbable
Una intersección improbable es un subgrupo algebraico que interseca una subvariedad de un toro o variedad abeliana en un conjunto de dimensión inusualmente grande, como la que está involucrada en la conjetura de Mordell-Lang . [ 43 ]
Las conjeturas de Weil fueron tres conjeturas de gran influencia de André Weil , publicadas alrededor de 1949, sobre funciones zeta locales. La demostración se completó en 1973. Una vez demostradas, aún quedan extensiones de la congruencia del teorema de Chevalley-Warning , que proviene de un método elemental, y mejoras de las cotas de Weil , por ejemplo, mejores estimaciones para curvas del número de puntos que las que se obtienen con el teorema básico de Weil de 1940. Estas últimas resultan de interés para los códigos de geometría algebraica .
Distribuciones de Weil en variedades algebraicas
En las décadas de 1920 y 1930, André Weil propuso una teoría sobre la descomposición en ideales primos de números algebraicos en coordenadas de puntos sobre variedades algebraicas. Sin embargo, esta teoría ha permanecido algo subdesarrollada.
La máquina de alturas de Weil es un procedimiento eficaz para asignar una función de altura a cualquier divisor en una variedad proyectiva lisa sobre un cuerpo numérico (o a divisores de Cartier en variedades no lisas). [ 47 ]
↑ Sutherland, Andrew V. (5 de septiembre de 2013). "Introducción a la geometría aritmética" (PDF) . Consultado el 22 de marzo de 2019 .
1 2 Schoof, René (2008). "Cálculo de grupos de clases de Arakelov". En Buhler, JP; P., Stevenhagen (eds.). Teoría algorítmica de números: retículos, campos numéricos, curvas y criptografía . Publicaciones MSRI. Vol. 44. Cambridge University Press . págs. 447–495 . ISBN978-0-521-20833-8. SEÑOR 2467554 . Zbl 1188.11076 .
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↑ Cornell, Gary; Silverman, Joseph H. (1986). Geometría aritmética . Nueva York: Springer. ISBN0-387-96311-1.→ Contiene una traducción al inglés de Faltings (1983)
↑ Raynaud, Michel (1983). "Sous-variétés d'une variété abélienne et points de torsion". En Artin, Michael ; Tate, John (eds.). Aritmética y geometría. Artículos dedicados a IR Shafarevich con motivo de su sexagésimo cumpleaños. Vol. I: Aritmética . Progress in Mathematics (en francés). Vol. 35. Birkhauser-Boston. pp. 327–352 . Zbl 0581.14031 .
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↑ "Exposición de 2 páginas sobre la conjetura de Mordell-Lang por B. Mazur, 3 de noviembre de 2005" (PDF) . Archivado del original (PDF) el 24 de febrero de 2016. Consultado el 5 de octubre de 2015 .
↑ Batyrev, VV; Manin, Yu.I. (1990). "Sobre el número de puntos racionales de altura acotada en variedades algebraicas". Math . Ann . 286 : 27–43 . doi : 10.1007/bf01453564 . S2CID 119945673. Zbl 0679.14008 .
↑ Se menciona en J. Tate, Ciclos algebraicos y polos de funciones zeta en el volumen (OFG Schilling, editor), Geometría algebraica aritmética , páginas 93–110 (1965).
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Neukirch, Jürgen (1999). Teoría algebraica de números . Grundlehren der Mathematischen Wissenschaften. vol. 322. Springer-Verlag . ISBN978-3-540-65399-8. Zbl 0956.11021 .
Lecturas adicionales
Dino Lorenzini (1996), Una invitación a la geometría aritmética , Librería AMS, ISBN978-0-8218-0267-0
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