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2-Torsión Esquema De Grupo

Considere la posibilidad de la curva elíptica $zy^2 + z^2y = x^3.$ me gustaría explícitamente calcular la 2-torsión esquema de grupo, $E[2],$$\mathbf{Spec}(\mathbb{Z}_2),$, pero estoy teniendo un momento difícil escribir la (co)multiplicación de la ley.

El esquema subyacente de $E[2]$ es fácil de calcular. A la inversa mapa de $[-1]:E \rightarrow E,$ está dado por

$$[x,y,z] \mapsto [-x,y+z,-z],$$

y así $$\begin{align*} E[2] &= \mathbf{Proj}(\mathbb{Z}_2[X,Y,Z]/(ZY^2 + Z^2Y - X^3,2XY + XZ, 2ZY + Z^2)\\&= \mathbf{Spec}(\mathbb{Z}_2[X,Z]/Z + Z^2 -X^3, 2X + XZ, 2Z + Z^2)\\&= \mathbf{Spec}(\mathbb{Z}_2[X,Z]/-Z -X^3, 2X + XZ, 2Z + Z^2) \\ &= \mathbf{Spec}(\mathbb{Z}_2[X]/X^4-2X). \end{align*}.$$

Así que, por la teoría general, la adición de la ley en $E[2]$ de los rendimientos de un comultiplication ley

$$\mu: \mathbb{Z}_2[X]/(X^4-2X) \rightarrow \mathbb{Z}_2[X]/(X^4-2X) \otimes_{\mathbb{Z}_2} \mathbb{Z}_2[X]/(X^4-2X).$$

Me gustaría calcular el homomorphism $\mu,$, pero hasta ahora han sido incapaces de hacerlo. Cualquier ayuda sería muy apreciada.

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YequalsX Puntos 320

Como se observa, la homogeneidad de coordinar $Y$ nunca puede ser cero en un $2$-torsión punto, así que puede trabajar en los afín parche con coordenadas $x = X/Y$, $z = Z/Y$, donde la curva elíptica tiene por ecuación $z^2 + z = x^3$, y el origen (para el grupo la ley), igual a la del punto de $(0,0)$.

En estas coordenadas, el mapa de $[-1]$ está dado por $(x,z) \mapsto (-\dfrac{x}{1+z},-\dfrac{z}{1+z})$. (Esta no está definida cuando $z = -1$, debido a $[-1]$ es de $(0,-1)$ a un punto situado en el infinito, en estas coordenadas, por lo que nos puede quitar la línea de $z = -1$ si lo desea).

Por lo tanto, en estas coordenadas, $E[2]$ se corta por las ecuaciones $z+z^2 - x^3 = 2x+xz = 2z + z^2 = 0$, tal como usted indica, que (como calcular) se reducen a las ecuaciones $x^4 - 2x = 0$$z = -x^3$.

Pero ahora usted puede utilizar la costumbre de acordes de la tangente a la ley para la suma:

Dado los puntos de $P_1 = (x_1,z_1)$$P_2 = (x_2,z_2)$, vamos a $m$ ser el pendiente de la línea que une la $P_1$$P_2$. El tercer punto de intersección de esta línea con $E$ ha $x$-coordinar igual a $m^2 - x_1 - x_2$.

El gradiente $m$ está dado por la fórmula

$$\dfrac{z_1-z_2}{x_1 - x_2} = \dfrac{(z_1-z_2)(x_1^2 + x_1 x_2 + x_2^2)}{x_1^3 - x_2^3} = \dfrac{(z_1-z_2)(x_1^2 + x_1 x_2 + x_2^2)}{z_1 - z_2 + z_1^2 - z_2^2} = \dfrac{x_1^2 + x_1 x_2 + x_2^2}{1 + z_1 + z_2}.$$

Ahora podemos restringir la atención a $E[2]$ donde $z = -x^3$, para obtener la adición de fórmula (escrito en términos de $x$-coordenadas solos, porque los puntos en $E[2]$ están determinados por las $x$-coordenadas)

$$(x_1,x_2) \mapsto \dfrac{(x_1^2 + x_1 x_2 + x_2^2)^2}{(1 -x_1^3 - x_2^3)^2} - x_1 - x_2.$$

Por supuesto, usted puede simplificar usando las relaciones de $x_1^4 = 2 x_1$$x_2^4 = 2 x_2$; voy a dejar que usted.

Añadido: En la luz de un comentario a continuación, tal vez debo señalar que esta fórmula de respuesta el OP pregunta!

Es decir, $x_1$ $x_2$ son más convenientes para los nombres de los elementos de la $x\otimes 1$ $1 \otimes x$ del producto tensor. La fórmula anterior puede entonces expresarse de otra manera diciendo que la comultiplication está dada por

$$x \mapsto \dfrac{(x_1^2 + x_1 x_2 + x_2^2)^2}{(1 - x_1^3 - x_2^3)^2} - x_1 - x_2.$$

Esta fórmula tiene sentido, porque la $(1- x_1^3 - x_2^3)$ es invertible en el anillo

$$\mathbb Z_2[x_1,x_2]/(x_1^4 - 2 x_1, x_2^4 - 2 x_2) = \mathbb Z_2 [x]/(x^4 - 2 x) \otimes \mathbb Z_2[x]/(x^4 - 2x).$$

Una cosa más: la curva elíptica $E$ tiene una buena reducción de más de $\mathbb Z[1/3]$, y la fórmula anterior realmente calcula $E[2]$ como finito plana esquema de grupo sobre $\mathbb Z[1/3]$. (I. e. podemos reemplazar $\mathbb Z_2$ $\mathbb Z[1/3]$ en la discusión.)

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