Este es un glosario de aritmética y geometría diofántica en matemáticas , áreas que surgen del estudio tradicional de ecuaciones diofánticas para abarcar grandes partes 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 varios niveles de generalidad.
La conjetura abc de Masser y Oesterlé intenta explicar todo lo posible los factores primos repetidos en una ecuación a + b = c . Por ejemplo, 3 + 125 = 128, pero las potencias primos en este caso son excepcionales.
Un divisor de Arakelov (o divisor repleto [4] ) en un cuerpo global es una extensión del concepto de divisor o ideal fraccionario . Es una combinación lineal formal de lugares del cuerpo con lugares finitos que tienen coeficientes enteros y los lugares infinitos que tienen coeficientes reales. [3] [5] [6]
El método de Chabauty , basado en funciones analíticas p -ádicas, es una aplicación especial pero capaz de demostrar casos de la conjetura de Mordell para curvas cuyo rango de jacobiano es menor que su dimensión. Desarrolló ideas 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 de 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 son de dimensión diofántica 0; los cuerpos cuasi-algebraicamente cerrados son de dimensión 1. [11]
Discriminante de un punto
El discriminante de un punto se refiere a dos conceptos relacionados relativos a un punto P en una variedad algebraica V definida sobre un cuerpo de números K : el discriminante geométrico (logarítmico) [12] d ( P ) y el discriminante aritmético , definido por Vojta. [13] La diferencia entre los dos 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 estar acotada en términos del género aritmético. Obtener límites similares que involucren al género geométrico tendría consecuencias significativas. [13]
La altura de Faltings de una curva elíptica o variedad abeliana definida sobre un cuerpo numérico es una medida de su complejidad introducida por Faltings en su prueba de la conjetura de Mordell . [14] [15]
En el siglo XIX se descubrió que el anillo de números enteros de un cuerpo numérico tiene analogías con el anillo de coordenadas afines de una curva algebraica o superficie compacta de Riemann, con un punto o más de distancia correspondiente a los "lugares infinitos" de un cuerpo numérico. Esta idea está codificada con mayor precisión en la teoría de que todos los cuerpos globales deben ser tratados sobre la misma base. La idea va más allá. Así, las superficies elípticas sobre los números complejos también tienen algunas analogías bastante estrictas con las curvas elípticas sobre cuerpos numéricos.
El principio de Hasse establece que la solubilidad para 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 es para un gran número de variables, cuando el grado de una ecuación se mantiene fijo. El principio de Hasse se asocia a menudo con el éxito del método del círculo de Hardy-Littlewood . Cuando el método del círculo funciona, puede proporcionar información cuantitativa adicional, como el número asintótico de soluciones. Reducir el número de variables hace que el método del círculo sea más difícil; por lo tanto, las fallas del principio de Hasse, por ejemplo para formas cúbicas en pequeñas cantidades de variables (y en particular para curvas elípticas como curvas cúbicas ) están relacionadas a un nivel general con las limitaciones del enfoque analítico.
Enrico Bombieri (dimensión 2), Serge Lang y Paul Vojta (caso de puntos integrales) y Piotr Blass han conjeturado que las variedades algebraicas de tipo general no tienen subconjuntos densos de Zariski de puntos K -racionales, siendo K un cuerpo finitamente generado. Este círculo de ideas incluye la comprensión de la hiperbolicidad analítica y las conjeturas de Lang sobre ella, y las conjeturas de Vojta. Una variedad algebraica analíticamente hiperbólica V sobre los números complejos es aquella que no existe una aplicación holomorfa desde todo el plano complejo a ella, que no sea constante. Los ejemplos incluyen superficies compactas de Riemann de género g > 1. Lang conjeturó que V es analíticamente hiperbólica si y solo si todas las subvariedades son de tipo general. [19]
Toro lineal
Un toro lineal es un subgrupo de Zariski geométricamente irreducible de un toro afín (producto de grupos multiplicativos). [20]
La conjetura de Mordell es ahora el teorema de Faltings y establece que una curva de género al menos dos tiene solo un número finito de puntos racionales. La conjetura de uniformidad establece que debería haber un límite uniforme en el número de tales puntos, que depende solo 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 . Esto se demostró inicialmente para cuerpos numéricos K , pero se extiende a todos los cuerpos finitamente generados.
Variedad mordellica
Una variedad mordélica es una variedad algebraica que tiene sólo un número finito de puntos en cualquier campo generado finitamente. [25]
norte
Altura ingenua
La altura ingenua o altura clásica de un vector de números racionales es el valor absoluto máximo del vector de números 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 utilizada 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 Néron-Tate
La altura de Néron-Tate (también denominada a menudo altura canónica ) en una variedad abeliana A es una función de altura (qv) que es esencialmente intrínseca y una forma cuadrática exacta , en lugar de aproximadamente cuadrática con respecto a la adición en A como lo proporciona la teoría general de alturas. Puede definirse a partir de una altura general mediante un proceso límite; también hay fórmulas, en el sentido de que es una suma de contribuciones locales. [30]
Invariante de Nevanlinna
El invariante de Nevanlinna de un divisor amplio D en una variedad proyectiva normal X es un número real que describe la tasa de crecimiento del número de puntos racionales en la variedad con respecto a la incrustación definida por el divisor. [31] Tiene propiedades formales similares a la abscisa de convergencia de la función zeta de altura y se conjetura que son esencialmente iguales. [32]
Oh
Reducción ordinaria
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 repleto en un cuerpo numérico K es un producto formal de un ideal fraccionario de K y un vector de números reales positivos con componentes indexados por los lugares infinitos de K. [34] Un divisor repleto es un divisor de Arakelov . [4]
El conjunto especial en una variedad algebraica es el subconjunto en el que se podría esperar encontrar muchos puntos racionales. La definición precisa varía según el contexto. Una definición es la clausura 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 las variedades abelianas, la definición sería la unión de todas las traducidas de subvariedades abelianas propias. [37] Para una variedad compleja, el conjunto especial holomorfo es la clausura de Zariski de las imágenes de todas las aplicaciones holomorfos no constantes de C. Lang conjeturó que los conjuntos especiales analíticos y algebraicos son iguales. [38]
Teorema del subespacio
El teorema del subespacio de Schmidt muestra que los puntos de pequeña altura en el espacio proyectivo se encuentran en un número finito de hiperplanos. Schmidt también obtuvo una forma cuantitativa del teorema, en la que se indica el número de subespacios que contienen todas las soluciones, y Schlickewei (1977) lo generalizó para permitir valores absolutos más generales en cuerpos numéricos . El teorema puede utilizarse para obtener resultados sobre ecuaciones diofánticas como el teorema de Siegel sobre puntos integrales y la solución de la ecuación de la unidad S. [39]
La conjetura de Tate ( John Tate , 1963) proporcionó un análogo a la conjetura de Hodge , también sobre ciclos algebraicos , pero dentro de la geometría aritmética. También proporcionó, para superficies elípticas , un análogo de la conjetura de Birch-Swinnerton-Dyer (qv), lo que condujo rápidamente a una clarificación de esta última y a un reconocimiento de su importancia.
Curva de Tate
La curva de Tate es una curva elíptica particular sobre los números p-ádicos introducidos por John Tate para estudiar la mala reducción (ver buena reducción ).
Rango Tsen
El rango Tsen de un cuerpo, llamado así por CC 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 Tsen cero. El rango Tsen es mayor o igual a la dimensión diofántica , pero no se sabe si son iguales excepto en el caso del rango cero. [41]
tú
Conjetura de uniformidad
La conjetura de uniformidad establece que para cualquier cuerpo numérico K y g > 2, existe un límite uniforme B ( g , K ) sobre el número de puntos K -racionales en cualquier curva de género g . La conjetura se seguiría de la conjetura de Bombieri–Lang . [42]
Intersección improbable
Una intersección improbable es un subgrupo algebraico que interseca una subvariedad de un toro o una variedad abeliana en un conjunto de dimensión inusualmente grande, como el implicado en la conjetura de Mordell-Lang . [43]
Las conjeturas de Weil fueron tres conjeturas muy influyentes de André Weil , hechas públicas alrededor de 1949, sobre funciones zeta locales. La prueba se completó en 1973. Una vez probadas, quedan extensiones de la congruencia del teorema de Chevalley-Warning , que proviene de un método elemental, y mejoras de los límites de Weil, por ejemplo, mejores estimaciones para curvas del número de puntos que las que provienen del teorema básico de Weil de 1940. Estas últimas resultan ser de interés para los códigos de geometría algebraica .
Distribuciones de Weil en variedades algebraicas
En los años 1920 y 1930, André Weil propuso una teoría sobre la descomposición en ideales primos de números algebraicos en coordenadas de puntos de variedades algebraicas. Esta teoría ha permanecido poco desarrollada.
La máquina de altura de Weil es un procedimiento eficaz para asignar una función de altura a cualquier divisor en una variedad proyectiva suave sobre un cuerpo numérico (o a divisores de Cartier en variedades no suaves). [47]
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