En matemáticas , el anillo de Adele es una construcción en teoría de números que combina todas las versiones locales de un campo global en un solo objeto. Para los números racionales , estas versiones locales incluyen los números reales y los campos denúmeros -ádicos para todos los números primos. De manera más general, sies un campo global, su anillo Adele, a menudo denotado, es un anillo topológico construido a partir de las completacionesdeen todos sus lugaresFormalmente, es un producto restringido de los campos locales., con respecto a los anillos de valoración en los lugares no arquimedianos. Sus elementos se llaman adeles .
La topología de producto restringida hace queun anillo topológico localmente compacto . El campose incrusta diagonalmente encomo un subanillo discreto, y el cocientees compacto. Como grupo abeliano aditivo localmente compacto, el anillo de adele es autodual, lo que lo convierte en un entorno natural para el análisis de Fourier en campos globales.
El grupo de unidades del anillo de Adele, con su topología natural, es el grupo de Idele.. El cociente, llamado grupo de clases idele , es un objeto central en la teoría de cuerpos de clases . Los adeles e ideles también se utilizan en la tesis de Tate , la teoría de formas automórficas , principios locales-globales y descripciones adélicas de divisores , haces de líneas y haces principales en curvas algebraicas .
Definición
Dejarsea un campo global , es decir, un campo numérico o un campo de función global.correr por los lugares de. Para cada lugar, dejarser la finalización deen. Sino es arquimediano, dejemossea el anillo de valoración correspondiente. [ 1 ] [ 2 ]
El conjunto de adeles finitos de, denotado, es el producto restringido de las completaciones no arquimedianascon respecto a los subanillos:
Está equipado con la topología de producto restringido. Una base de conjuntos abiertos viene dada por productos.
dóndees un conjunto finito de lugares no arquimedianos y cadaestá abierto en. Con suma y multiplicación componente por componente,es un anillo topológico. [ 1 ] [ 3 ]
El anillo de Adele de, denotado, se obtiene uniendo las terminaciones en los lugares arquimedianos:
El número de lugares arquimedianos es finito, y cada completación arquimediana es isomorfa ao. Los elementos dese llaman adeles deLa suma y la multiplicación se definen componente a componente. Para abreviar, a menudo se escribe
con el entendimiento de que la condición de producto restringido se aplica solo en los lugares no arquimedianos. [ 2 ] [ 1 ]
Sies un campo de función global, entonces no hay lugares arquimedianos, por lo tanto.
Existe una incrustación diagonal natural.
Este mapa está bien definido porque un elementose encuentra enpara todos los lugares no arquimedianos, salvo un número finito de ellos.. Después de esta incrustación,se considera un subanillo dey sus elementos a veces se denominan los principales adeles de. [ 3 ] [ 1 ]
En términos más generales, sies un conjunto de lugares de, se puede definir el anillo de-adeles por
nuevamente utilizando los anillos de valoraciónen los lugares no arquimedianos en. Si
Luego se produce una descomposición del producto natural.
Motivación
El propósito del anillo Adele es observar todas las finalizaciones de un campo global.de inmediato. Para los números racionales, el valor absoluto usual da la completitud., pero el teorema de Ostrowski muestra que también existen losvalores absolutos -ádicos, uno para cada número primoEn términos más generales, un campo global tiene una familia de completaciones.uno por cada lugarEl anillo de Adele empaqueta estas completaciones en un solo objeto, de modo que se pueden aplicar métodos analíticos conservando la información aritmética de todos los primos finitos. [ 1 ] [ 2 ]
Un precursor de este punto de vista es la geometría de los números de Minkowski . Sies un campo numérico con un anillo de enteros, los lugares de incrustación clásicos de Minkowskicomo una red en el espacio vectorial real de dimensión finita
Esto permite estudiar cuestiones aritméticas utilizando argumentos de volumen y compacidad. El anillo de Adele puede considerarse una ampliación local-global de esta construcción: en lugar de utilizar únicamente las completaciones arquimedianas, incluye todas las completaciones deEn el entorno adélico, el campo globalse incrusta diagonalmente como un subgrupo discreto dey el cocientees compacto. [ 3 ] [ 1 ]
El anillo adele se define como un producto restringido en lugar de como el producto cartesiano completo de todas las completaciones. La condición de producto restringido dice que un adele es integral en casi todos los lugares no arquimedianos. Esta condición es natural desde el punto de vista del campo global mismo: si, entoncespertenece apara todos excepto un número finito de lugares finitos. Por lo tanto, la incrustación diagonal
se encuentra en el producto restringido.
El producto restringido es también la condición topológica que hace que el anillo de Adele sea útil para el análisis. Con su topología de producto restringido,es un anillo topológico localmente compacto. La compacidad local da el grupo aditivo deuna medida de Haar, que permite realizar análisis armónicos en el anillo de adele. Esta es una de las principales razones por las que los adeles son útiles en la teoría de números moderna. [ 1 ] [ 4 ]
La tesis de Tate , por ejemplo, construye un análisis de Fourier sobre el anillo adele y una integración sobre el grupo idele para dar un tratamiento uniforme de Hecke.-funciones. En este enfoque, las integrales zeta globales se factorizan en integrales locales sobre las completaciones.y la estructura local-global del anillo de adele explica el producto de Euler, la continuación analítica y la ecuación funcional de estos-funciones. [ 5 ] [ 6 ]
Ejemplos
Adeles racionales
Para, el teorema de Ostrowski dice que los lugares deestán dados por el valor absoluto usual y elvalores absolutos -ádicos, uno para cada número primo. La culminación en el lugar infinito es
y la finalización en el lugar correspondiente aes el campo denúmeros -ádicos, con anillo de valoración. Así, el anillo de Adele dees
donde el producto restringido se toma con respecto a los subanillos. De forma equivalente,
Así, una adele dees un número real junto con unnúmero racional -ádico para cada número primo, de tal manera que todos, salvo un número finito de losLos componentes -ádicos sonEnteros -ádicos. [ 1 ] [ 2 ]
Los adeles finitos deson
Los adeles finitos integrales son
el anillo de enteros profinitos . Con esta notación,
La incrustación diagonal deenvía un número racionala Adele
Esto está bien definido porque un número racional tiene solo un número finito de factores primos en su denominador, por lo quepara todos los números primos excepto un número finito.
Campos numéricos
Dejarsea un campo numérico con un anillo de enterosEn cada lugar finito, la finalizaciónes una extensión finita de algunay su anillo de valoración se denota. En cada lugar infinito, la completitud es isomorfa a ooEl anillo de Adele es
donde el producto restringido sobre lugares finitos se toma con respecto a los anillos. Así, una adele dees una familiaconpara cada lugar, de tal manera quepara todos excepto un número finito de lugares finitos.
Por ejemplo, sies un cuerpo numérico cuadrático, entonces su factor arquimediano es o, cuandotiene dos incrustaciones reales, o, cuandotiene un par de incrustaciones complejas. La parte finita es un producto restringido sobre los ideales primos no nulos de. [ 2 ] [ 1 ]
Sies una extensión finita de cuerpos numéricos, entonces la construcción adélica es compatible con la extensión de escalares. En particular, se tiene un isomorfismo natural
y, en el caso especial,
Esto ofrece otra forma de ver el anillo adele de un cuerpo numérico como la extensión adélica del anillo adele racional. [ 3 ] [ 1 ]
Campos y curvas de funciones
Ahora tomemos el campo de función.
de la recta proyectiva sobre un cuerpo finito. Sus lugares corresponden a los puntos cerrados.deDichos puntos pueden describirse como mapas.
encima. Por ejemplo, haypuntos de la forma
Por un punto, el anillo local utilizado en el producto restringido es el anillo local completado
y el campo local correspondiente es su campo de fracción, a menudo denotado. Así, el anillo de Adele depuede estar escrito
donde el producto restringido se toma con respecto a los anillos locales completados. De forma equivalente, sus elementos son familias, con, de tal manera quepara todos excepto un número finito de puntos. [ 1 ]
La misma descripción se aplica a cualquier curva suave y propia.sobre un cuerpo finito. Sies su campo de función, entonces
dóndecorre sobre los puntos cerrados deA diferencia de los campos numéricos, los campos de funciones globales no tienen lugares arquimedianos, por lo que el anillo de Adele finito y el anillo de Adele completo son iguales.
Topología y propiedades principales
La topología en el anillo de Adele es la topología de producto restringido. Para un conjunto finito de lugaresque contiene los lugares arquimedianos, define
Equipado con la topología del producto y la suma y multiplicación por componentes,es un anillo topológico localmente compacto. Sies otro conjunto finito de lugares deque contiene, entonceses un subanillo abierto deEl anillo Adele es la unión de todos estos subanillos abiertos:
De forma equivalente,es el conjunto de todosde tal manera quepara casi todos los lugares no arquimedianos. La topología dees inducido por el requisito de que todosser subanillos abiertos. Por lo tantoes un anillo topológico localmente compacto. [ 1 ] [ 3 ]
La misma construcción se aplica a conjuntos de lugares. Para cada conjunto de lugares, el anillo de-Adeles
es un anillo topológico localmente compacto, con la topología de producto restringido. Si
Luego se produce una descomposición del producto natural.
La incrustación diagonal
identificacon un subanillo de. Con esta incrustación, los elementos dese llaman adeles principales. La imagen dees discreto eny el cociente
es compacto. En particular,está cerrado enEsta propiedad de compacidad es una de las principales razones por las que el anillo de Adele es útil en el análisis armónico y en aplicaciones aritméticas. [ 3 ] [ 1 ]
El anillo Adele también se separa naturalmente en cualquier factor local elegido y los factores restantes. Fijar un lugarde. Dejarser un conjunto finito de lugares que contienenyy definir
Entonces
Además, defina
dónderecorre todos los conjuntos finitos que contienen. Entonces
a través del mapa
Por lo tanto, existe una incrustación natural.y una proyección naturalLa misma construcción funciona con cualquier conjunto finito de lugares en lugar del único lugar..
Desdees localmente compacto como un grupo aditivo, tiene una medida de Haar aditiva. Esta medida se utiliza en el análisis armónico en campos globales y generalmente se normaliza como un producto de medidas de Haar locales. Con la normalización estándar en los lugares no arquimedianos, el anillo de valuacióntiene medidapara casi todos los lugares finitos. [ 5 ] [ 4 ]
Medida de Haar y análisis de Fourier
Desdees localmente compacto como grupo aditivo, tiene una medida de Haar aditiva , usualmente denotadaEsta medida puede normalizarse como un producto de medidas Haar locales en las terminaciones.En un lugar no arquimedianola medida localse normaliza comúnmente de modo que el anillo de valoracióntiene medida; en los lugares arquimedianos se utiliza la medida de Lebesgue habitual eno. [ 1 ] [ 4 ]
Una funciónse llama simple si
donde cadaes medible ypara casi todos los lugares no arquimedianosCon la normalización estándar, toda función simple integrable satisface
El producto es finito en el sentido de que casi todos los factores son iguales.. [ 7 ] [ 1 ]
El análisis de Fourier en el anillo de Adele se basa en las características de su grupo aditivo. Sies un grupo abeliano localmente compacto, su grupo de caractereses el grupo de todos los homomorfismos continuos dea
- :|z|=1\},}
con la topología de convergencia uniforme en subconjuntos compactos. El anillo de Adele es autodual como un grupo abeliano localmente compacto:
Esto se demuestra reduciendo a la declaración local correspondiente para cada finalización.Por ejemplo, el carácter habitual
da un isomorfismo
Se utilizan caracteres locales análogos en los lugares no arquimedianos, y su producto restringido da la autodualidad global de. [ 1 ] [ 4 ]
Después de elegir un carácter aditivo no trivial :\mathbb {A} _{K}\to \mathbb {T} } , la transformada de Fourier de una función adecuadaense define por
Con una elección compatible de la medida de Haar, esta transformada de Fourier satisface las fórmulas usuales de inversión y Plancherel. Una de las características importantes del entorno adélico es que el análisis global de Fourier se convierte en un análisis local de Fourier sobre las completaciones..
Con la ayuda de los personajes deEl análisis de Fourier se puede realizar en el anillo de adele. En la tesis de Tate , John Tate utilizó el análisis de Fourier en el anillo de adele y la integración sobre el grupo de idele para estudiar la función zeta de Riemann , Dirichlet.-funciones y Hecke más general-funciones. Las formas adélicas de estas funciones pueden representarse como integrales sobre el anillo adélico o el grupo idelo, con respecto a las medidas de Haar correspondientes. Sus ecuaciones funcionales y continuaciones meromorfas pueden demostrarse aplicando el análisis de Fourier y la suma de Poisson en el contexto adélico. [ 5 ] [ 6 ] [ 8 ]
Por ejemplo, para,
dóndees la medida de Haar multiplicativa en el grupo de idéle finito, normalizado de modo quetiene volumeny se extiende por cero al anillo de adele finito. Por lo tanto, la función zeta de Riemann se puede escribir como una integral sobre un subconjunto del anillo de adele. [ 9 ]
Aplicaciones
teoría del campo de clases
El anillo Adele entra en la teoría de campos de clases a través de su grupo de unidades, el grupo Idele.. El cociente
es el grupo de clases idélico de. La teoría global de campos de clases describe las extensiones abelianas deen términos de cocientes topológicos deEn una formulación, la ley de reciprocidad global de Artin proporciona un homomorfismo de reciprocidad del grupo de clases idele al grupo de Galois de la extensión abeliana máxima de. A nivel finito, para una extensión abeliana finita, el cociente correspondiente dese describe utilizando el subgrupo de norma de. [ 10 ] [ 11 ]
Esta formulación adélica integra los mapas de reciprocidad locales de la teoría de campos de clases locales en una formulación global. Reemplaza la formulación anterior basada en la teoría de ideales, que involucra grupos de clases ideales y grupos de clases de rayos, por una declaración sobre la topología y los cocientes del grupo de clases idele.
Clases y unidades ideales
El grupo idele proporciona un refinamiento topológico del grupo de ideales fraccionarios de un cuerpo numérico. Para un cuerpo numérico, la parte finita del grupo idele se mapea sobre el grupo de ideales fraccionarios por
El núcleo es el producto de los grupos de unidades locales. En consecuencia, el grupo de clases ideales ordinario puede recuperarse como un cociente del grupo de clases idele. Este punto de vista proporciona una interpretación adélica de la finitud del número de clases: la compacidad de las clases idele de norma uno implica que el grupo de clases ideales es compacto y, dado que es discreto, es finito. [ 3 ] [ 1 ]
El mismo círculo de ideas también proporciona una formulación adélica del teorema de la unidad. Sies un conjunto finito de lugares que contiene los lugares arquimedianos, el grupo de-unidades aparece como una intersección decon un subgrupo abierto natural del grupo idele. En particular, para un cuerpo numéricoEl teorema de la unidad de Dirichlet establece que
dóndees el grupo cíclico finito de raíces de la unidad en,es el número de incrustaciones reales, yes el número de pares conjugados de incrustaciones complejas. [ 1 ] [ 3 ]
La tesis de Tate y las funciones L
La topología enhace el cocientecompacto, lo que permite realizar un análisis armónico en el anillo de Adele. Con la ayuda de los caracteres de, el análisis de Fourier se puede realizar en el anillo de adele; la integración sobre el grupo de idele da entonces integrales zeta. [ 5 ] [ 4 ]
En la tesis de Tate , John Tate utilizó el análisis de Fourier en el anillo adele y el grupo idele para estudiar la función zeta de Riemann , Dirichlet.-funciones y Hecke más general-funciones. Las formas adélicas de estas funciones pueden representarse como integrales sobre el anillo adélico o el grupo idelo, con respecto a las medidas de Haar correspondientes. Sus ecuaciones funcionales y continuaciones meromorfas pueden demostrarse mediante análisis de Fourier y suma de Poisson en el contexto adélico. [ 5 ] [ 12 ] [ 6 ]
Por ejemplo, para, se tiene una representación integral adélica de la función zeta de Riemann,
dóndees la medida de Haar multiplicativa en el grupo de idéle finito, normalizado de modo quetiene volumeny se extiende por cero al anillo de adele finito. Por lo tanto, la función zeta de Riemann se puede escribir como una integral sobre un subconjunto del anillo de adele.
Formas automórficas
Las adeles también proporcionan el lenguaje natural para las formas automórficas . En lugar de estudiar las funciones por separado sobre los números reales, complejos y-puntos ádicos de un grupo algebraico, se estudian funciones en grupos adélicos como. Por ejemplo, formas automórficas paraencimapueden ser vistas como funciones en
que satisfacen condiciones algebraicas, analíticas y de crecimiento adecuadas. En este contexto, automorfoLas funciones a menudo se pueden describir mediante integrales sobre grupos adélicos. [ 13 ] [ 14 ]
De manera más general, el uso de puntos adélicospara grupos algebraicos reductivoses fundamental en la teoría moderna de las representaciones automórficas. Este punto de vista es también uno de los puntos de partida del programa de Langlands , que relaciona las representaciones automórficas de grupos adélicos con las representaciones de Galois. [ 13 ]
Principios de aproximación y locales-globales
El anillo de Adele proporciona una interpretación unificada de los teoremas de aproximación y las cuestiones locales-globales. El teorema de aproximación débil dice que, para un número finito de valoraciones no equivalentes de, la imagen diagonal dees denso en el producto de las completaciones correspondientes. El teorema de aproximación fuerte dice que, después de omitir un lugar, el campoes denso en el producto restringido sobre todos los demás lugares. Por lo tanto, el campo global es discreto en su anillo de adele completo, pero se vuelve denso cuando se omite un lugar. [ 3 ]
El lenguaje adélico también se utiliza para formular principios locales-globales , como el principio de Hasse . En tales problemas se comparan soluciones en el ámbito global.con familias de soluciones compatibles en todas las categoríasEl anillo de Adele proporciona un espacio único en el que estas condiciones locales pueden recopilarse y estudiarse conjuntamente.
Curvas, divisores y haces
Para una curva suave y adecuadacon campo de función, el anillo de Adele dese puede describir utilizando las terminaciones en los puntos cerrados de. En este contexto, los ideles recuperan los grupos divisor y de Picard de la curva. Uno tiene
y
De este modo, la descripción de la clase divisora de los haces de líneas en una curva puede expresarse adélicamente.
De forma más general, para un grupo algebraico, los cocientes dobles adélicos describen los módulos de haces en curvas. En la uniformización de Weil, para grupos adecuados como grupos semisimples , y también para, uno tiene una descripción adélica de la forma
Para, esto recupera la descripción adélica del grupo de Picard.
Dualidad de Serre en curvas
Los adeles también aparecen en la cohomología de curvas algebraicas. Sies una curva propia suave sobre los números complejos, se pueden definir los ángulos de su campo de funciones.de una manera análoga al caso de campos de funciones sobre campos finitos. Tate demostró que la dualidad de Serre en,
Se puede deducir trabajando con este anillo de Adele., dóndees un paquete de líneas en. [ 15 ]
Grupo Idele
El grupo idele de un campo globales el grupo de elementos invertibles del anillo de Adele. Generalmente se denota
oDe forma equivalente, es el producto directo restringido.
de los grupos multiplicativos de las completaciones, tomado con respecto a los grupos de unidadesen los lugares no arquimedianos. Por lo tanto, un idele es una familia, conpara cada lugar, de tal manera quepara todos excepto un número finito de no arquimedianos.
A pesar dees el grupo de unidades del anillo de Adele, no se le da la topología de subespacio heredada deEn cambio, se le da la topología de producto restringida, equivalentemente la topología inducida por la incrustación.
Con esta topología,es un grupo topológico localmente compacto abeliano .
La incrustación diagonal deenda el subgrupo de ideles principales . El cociente
es el grupo de clases idele . Este grupo es un objeto central en la teoría de campos de clases , donde las extensiones abelianas dese describen en términos de cocientes topológicos de.
El grupo idele también posee un valor absoluto natural, o módulo,
donde los valores absolutos locales se normalizan de la forma estándar. El producto es finito para ideles, ya que casi todos los componentes finitos son unidades. El subgrupo
es el grupo de ídeles de norma uno. Por la fórmula del producto,se encuentra eny el cocientees compacto.
Para los cuerpos numéricos, la parte finita del grupo idele se mapea naturalmente sobre el grupo de ideales fraccionarios mediante
El núcleo esAsí, el grupo de clases ideal ordinario se recupera como un cociente del grupo de clases idele. De esta forma, el grupo de clases idele refina el grupo de clases ideal al conservar los datos de las unidades locales y la información arquimediana.
Los ideles también se utilizan en el análisis armónico en campos globales. En la tesis de Tate , la integración sobre el anillo de ideles y el grupo de ideles proporciona un tratamiento uniforme de Hecke.-funciones, incluyendo sus productos de Euler, continuación analítica y ecuaciones funcionales.
Otras propiedades y esbozos de demostración
Las secciones anteriores ofrecen la definición básica y los principales usos del anillo de Adele. Esta sección recoge algunos datos estructurales estándar y esbozos de demostración.
Topología de producto restringida
La diferencia entre las topologías de producto restringidas y no restringidas se puede ilustrar utilizando una secuencia en.
- Lema. Considere la siguiente secuencia en:
- En la topología del producto esto converge apero no converge en absoluto en la topología de producto restringido.
Demostración. En la topología de producto, la convergencia corresponde a la convergencia en cada coordenada, lo cual es trivial porque las secuencias se vuelven estacionarias. La secuencia no converge en la topología de producto restringida. Para cada adeley para cada rectángulo abierto restringidotieneparay por lo tantoa pesar deComo resultadopara casi todosEn esta consideración,yson subconjuntos finitos del conjunto de todos los lugares.
Descripciones alternativas para campos numéricos
Los enteros profinitos se definen como la completación profinita de los anillos.con el orden parciales decir,
- Lema.
Demostración. Esto se deduce del Teorema Chino del Resto .
- Lema.
Demostración. Utilice la propiedad universal del producto tensorial. Defina un-función bilineal
- :{\widehat {\mathbb {Z} }}\times \mathbb {Q} \to \mathbb {A} _{\mathbb {Q} ,\mathrm {fin} }\\\left((a_{p})_{p},q\right)\mapsto (a_{p}q)_{p}.\end{cases}}}
Esto está bien definido porque para un dadoconcoprimos, solo hay un número finito de primos que dividenDejarser otro-módulo con un- mapa bilineal :{\widehat {\mathbb {Z} }}\times \mathbb {Q} \to M.} Debe ser el caso quefactores a través dede forma única, es decir, existe una única-mapa linealde tal manera quese puede definir de la siguiente manera: para un dadoexistenyde tal manera quea pesar deDefinirSe puede demostrarestá bien definido,-lineal, satisfacey es único por estas propiedades.
- Corolario. DefinirEsto da como resultado un isomorfismo algebraico.
Prueba.
- Lema. Para un campo numérico,
Nota. Usandodonde haysumandos, el lado derecho recibe la topología del producto y esta topología se transporta a través del isomorfismo en
Extensiones finitas
Sies una extensión finita, entonceses un campo global. Por lo tantose define yEl anillopuede identificarse con un subanillo deMapaa, dóndeparaEntoncesestá en el subanillosiparaya pesar deacostado encima del mismo lugarde
- Lema. Sies una extensión finita, entoncestanto algebraica como topológicamente.
Con la ayuda de este isomorfismo, la inclusiónes dado por
Además, los principales adeles enpuede identificarse con un subgrupo de adeles principales ena través de la incrustación natural
Demostración. [ 16 ] Seaser una base deencimaEntonces, para casi todos
Además, existen los siguientes isomorfismos:
Para el segundo uso, utilice el mapa.
en el cuales la incrustación canónica yEl producto restringido se toma en ambos lados con respecto a
- Corolario. Como grupos aditivosdonde el lado derecho tienesumandos.
El conjunto de adeles principales ense identifica con el conjunto, donde el lado izquierdo tienesumas yse considera como un subconjunto de
Adeles de espacios vectoriales y álgebras
Dejarsea un espacio vectorial de dimensión finita sobreyuna base paraencimaPara cada lugarde:
El anillo de Adele dese define como
Esta definición se basa en la descripción alternativa del anillo de Adele como un producto tensorial equipado con la misma topología que se definió al dar una definición alternativa del anillo de Adele para cuerpos numéricos. A continuación,está equipado con la topología de producto restringida. Entoncesyestá incrustado ennaturalmente a través del mapa
Una definición alternativa de la topología enSe pueden proporcionar. Considere todos los mapas linealesUtilizando las incrustaciones naturalesyextender estos mapas lineales aLa topología enes la topología más gruesa para la cual todas estas extensiones son continuas.
La topología se puede definir de una manera diferente. Fijando una base paraencimada como resultado un isomorfismoPor lo tanto, fijar una base induce un isomorfismo.El lado izquierdo se provee con la topología del producto y esta topología se transporta con el isomorfismo al lado derecho. La topología no depende de la elección de la base, porque otra base define un segundo isomorfismo. Al componer ambos isomorfismos, se obtiene un homeomorfismo lineal que transfiere las dos topologías una dentro de la otra. Más formalmente,
donde las sumas tienensumas. En caso deLa definición anterior es consistente con los resultados sobre el anillo de Adele de una extensión finita.[ 17 ]
Dejarsea un álgebra de dimensión finita sobreEn particular,es un espacio vectorial de dimensión finita sobreComo consecuencia,se define yDado que hay multiplicación enyuna multiplicación ense puede definir mediante
Como consecuencia,es un álgebra con una unidad sobreDejarser un subconjunto finito de, que contiene una base paraencimaPara cualquier lugar finito,se define como el-módulo generado porenPara cada conjunto finito de lugaresdefinir
Se puede demostrar que existe un conjunto finitode modo quees un subanillo abierto de, siAdemáses la unión de todos estos subanillos y paraLa definición anterior es coherente con la definición del anillo de Adele.
Rastro y norma
Dejarser una extensión finita. Dado queydel lema anterior,puede interpretarse como un subanillo cerrado dePara esta incrustación, escribaExplícitamente, para todos los lugaresdearribay para cualquier,
Dejarser una torre de campos globales. Entonces
Además, restringido a los principales adeleses la inyección natural
Dejarser una base de la extensión del campoLuego cada unose puede escribir como, dóndeson únicos. El mapaes continuo. Definir, Dependiendo de, a través de las ecuaciones
Ahora defina la traza y la norma decomo
Estos son el rastro y el determinante del mapa lineal.
Son mapas continuos en el anillo de Adele y cumplen las ecuaciones habituales:
Además, para,yson idénticos a la traza y la norma de la extensión del campoPara una torre de campos, el resultado es
Además, se puede demostrar que: [ 18 ]
Discreción y compacidad de la imagen diagonal
- Teorema. [ 19 ]es discreto y cocompacto enEn particular,está cerrado en
Prueba. Demuestra el caso .Para mostrares discreto es suficiente para demostrar la existencia de un vecindario deque no contiene ningún otro número racional . El caso general se deduce mediante traslación. Definir
es un barrio abierto deSe afirma queDejarEntoncesya pesar dey por lo tantoAdemás,y por lo tanto
A continuación, para demostrar la compacidad, defina
Cada elemento entiene un representante en, es decir, para cada, existede tal manera queDejarser arbitrario yser un primo para el cualEntonces existe, cony, de tal manera queReemplazarcony dejarser otro primo. Entonces
A continuación, se puede afirmar que
La implicación inversa es trivialmente cierta. La implicación es cierta porque los dos términos de la desigualdad triangular fuerte son iguales si los valores absolutos de ambos enteros son diferentes. Como consecuencia, el conjunto finito de primos para los cuales los componentes deno están ense reduce en uno. Con iteración, se puede deducir que existede tal manera queAhora seleccionede tal manera queEntoncesLa proyección continuaes sobreyectiva, por lo tanto, como imagen continua de un conjunto compacto, es compacto.
- Corolario. Dejemossea un espacio vectorial de dimensión finita sobreEntonceses discreto y cocompacto en
Teoremas de aproximación
- Teorema de aproximación débil. [ 20 ] Seaser valoraciones no equivalentes deDejarser la finalización decon respecto aEmpotrardiagonalmente enEntoncesestá denso en todas partesEn otras palabras, para caday para cada, existede tal manera que
- Teorema de aproximación fuerte. [ 21 ] Seaser un lugar deDefinir
- Entonceses denso en
Observación. El campo global es discreto en su anillo de Adele. El teorema de aproximación fuerte nos dice que, si se omite uno o más lugares, la propiedad de discreción dese convierte en una densidad de
Consecuencias aritméticas
- Teorema (finitud del número de clases de un cuerpo numérico). Seasea un campo numérico. Entonces
Prueba. El mapa
es sobreyectiva y por lo tantoes la imagen continua del conjunto compactoDe este modoEs compacto. Además, es discreto y, por lo tanto, finito.
Nota. Existe un resultado similar para el caso de un cuerpo de funciones global. En este caso, se define el llamado grupo divisor. Se puede demostrar que el cociente del conjunto de todos los divisores de gradoEl conjunto de divisores principales es un grupo finito. [ 22 ]
Dejarser un conjunto finito de lugares. Definir
Entonceses un subgrupo de, que contiene todos los elementossatisfactorioa pesar deDesdees discreto en,es un subgrupo discreto dey, con el mismo argumento,es discreto en
Una definición alternativa es, dóndees un subanillo dedefinido por
Como consecuencia,contiene todos los elementosque cumplena pesar de
- Lema. DejemosEl siguiente conjunto es finito:
Prueba. Definir
es compacto y el conjunto descrito anteriormente es la intersección decon el subgrupo discretoeny por lo tanto finito.
- Lema. Dejemosestar conjunto de todosde tal manera quea pesar deEntonces, el grupo de todas las raíces de unidad deEn particular, es finito y cíclico.
Prueba. Todas las raíces de la unidad detener valor absoluto, entoncesPara lo contrario, observe que el lema anterior cony cualquierimplicaes finito. Ademáspara cada conjunto finito de lugaresFinalmente, supongamos que existeque no es una raíz de unidad deEntoncesa pesar de, contradiciendo la finitud de
- Teorema de la unidad.es el producto directo dey un grupo isomorfo a, dóndesiysi[ 23 ]
- Teorema de la unidad de Dirichlet. Seasea un campo numérico. Entonces
dóndees el grupo cíclico finito de todas las raíces de la unidad de,es el número de incrustaciones reales de, yes el número de pares conjugados de incrustaciones complejas deSe mantiene que
Nota. El Teorema de la Unidad generaliza el Teorema de la Unidad de Dirichlet. Para ver esto, veamos:ser un campo numérico. Ya se sabe que, colocary notaLuego está
Dualidad para espacios vectoriales adélicos
La autodualidad del anillo adele se extiende a los espacios vectoriales adélicos.
- Teorema (duales algebraicos y continuos del anillo de Adele). [ 24 ] Seaser un personaje no trivial de, lo cual es trivial enDejarsea un espacio vectorial de dimensión finita sobreDejarysean los duales algebraicos deyDenotemos el dual topológico depory usarypara indicar los emparejamientos bilineales naturales enyEntonces la fórmula
a pesar dedetermina un isomorfismodesobre, dóndeyAdemás, sicumplea pesar de, entonces
Referencias
- 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 Weil 1995 , cap. IV.
- 1 2 3 4 5 Neukirch 1999 , Cap. VI, §1.
- ^ Cassels y Fröhlich 1967 , cap . II.
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- 1 2 3 4 5 Tate 1967 .
- ^ Ramakrishnan y Valenza 1999 .
- ↑ Deitmar 2010 , pág. 126.
- ↑ Deitmar 2010 , págs. 128–139.
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- ↑ Neukirch 1999 , Cap. VI.
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- ↑ Cassels y Fröhlich 1967 .
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- ↑ Deitmar 2010 , Caps. 7–8.
- ↑ Tate 1968 .
- ↑ Esta demostración se puede encontrar en Cassels & Fröhlich 1967 , pág. 64 .
- ↑ Las definiciones se basan en Weil 1967 , pág. 60 .
- ↑ Véase Weil 1967 , pág. 64 o Cassels y Fröhlich 1967 , p. 74 .
- ↑ Véase Cassels y Fröhlich 1967 , p. 64 , Teorema o Weil 1967 , p. 64 , Teorema 2.
- ↑ Una demostración se puede encontrar en Cassels & Fröhlich 1967 , pág. 48 .
- ↑ Una demostración se puede encontrar en Cassels & Fröhlich 1967 , pág. 67 .
- ↑ Para obtener más información, consulte Cassels & Fröhlich 1967 , pág. 71 .
- ↑ Una demostración se puede encontrar en Weil 1967 , pág. 78 o en Cassels & Fröhlich 1967 , pág. 72 .
- ↑ Una demostración se puede encontrar en Weil 1967 , pág. 66 .
Fuentes
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- Cassels, John ; Fröhlich, Albrecht (1967). Teoría algebraica de números: actas de una conferencia didáctica organizada por la London Mathematical Society (un instituto de estudios avanzados de la OTAN) . Vol. XVIII. Londres: Academic Press. ISBN 978-0-12-163251-9.366 páginas.
- Deitmar, Antón (2010). Automorphe Formen (en alemán). vol. VIII. Berlina; Heidelberg (ua): Springer. ISBN 978-3-642-12389-4.250 páginas.
- Neukirch, Jürgen (1999), Teoría algebraica de números , Grundlehren der mathematischen Wissenschaften, vol. 322, traducido por Schappacher, Norbert, Springer, ISBN 978-3-540-65399-8
- Ramakrishnan, Dinakar; Valenza, Robert J. (1999), Análisis de Fourier en cuerpos numéricos , Textos de posgrado en matemáticas, vol. 186, Springer, ISBN 978-0-387-98436-0
- Tate, John (1967), "Análisis de Fourier en cuerpos numéricos y funciones zeta de Hecke", en Cassels, JWS; Fröhlich, Albrecht (eds.), Teoría algebraica de números , Londres: Academic Press, pp. 305–347 .
- Tate, John (1968), "Residuos de diferenciales en curvas", Annales scientifiques de l'École Normale Supérieure , 4, 1 (1): 149– 159, doi : 10.24033/asens.1162 , Zbl 0159.22702
- Weil, André (1967). Teoría básica de números . Vol. XVIII. Berlín; Heidelberg; Nueva York: Springer. ISBN 978-3-662-00048-9.294 páginas.
- Weil, André (1995), Teoría básica de números , Clásicos en matemáticas, Springer, ISBN 978-3-540-58655-5
Enlaces externos
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- Álgebra topológica