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Curvas elípticas con grupo de Mordell-Weil Z/2Z sobre Q

Esta pregunta no es muy precisa; espero que sea adecuada para el sitio.

He llegado a una situación en la que tengo que estudiar puntos racionales en una curva elíptica definida sobre $\mathbb{Q}$ . No sé mucho sobre la curva y mucho menos su ecuación. Ya tengo un punto racional, que se encuentra en una componente real conectada acotada. Lo que quiero evitar es que éste sea el único punto racional (aparte del punto marcado).

No estoy seguro de qué utilizar sobre mi curva que me ayude a conseguirlo, así que le doy la vuelta a la pregunta:

Lo que se sabe sobre las curvas elípticas $E$ en $\mathbb{Q}$ tal que $E(\mathbb{Q}) \cong \mathbb{Z}/2 \mathbb{Z}$ ?

14voto

PLA Puntos 91

El teorema de Mazur asegura que hay exactamente 15 casos posibles para la parte de torsión del grupo Mordell-Weil de una curva elíptica: los grupos cíclicos $\mathbb{Z}_n$ (con $1\leq n\leq 10$ o $n=12$ ) y los grupos $\mathbb{Z}_2\times\mathbb{Z}_n$ para $n=2,4,6,8$ .

En su documento Universal Bounds on The Torsion of Elliptic Curves, Proc. London. Math. Soc.(1976) 33, 193-237 Daniel Sion Kubert (que fue alumno de Mazur) presenta en la tabla 3 (página 217) una lista de parametrizaciones para los diferentes casos posibles.

En particular, las curvas con un $\mathbb{Z}_2$ torsión están parametrizados por la siguiente familia: $$ \mathbb{Z}_2\ \text{torsion}:\quad y^2=x(x^2+a x+ b), \quad b^2(a^2-4b)\neq 0. $$

El ejemplo dado en la respuesta de Francesco es un caso especial con $a=0$ . Como otro ejemplo, el caso con torsión $\mathbb{Z}_2\times \mathbb{Z}_2$ está parametrizada por la familia de Legendre:

$$ \mathbb{Z}_2\times\mathbb{Z}_2 \ \text{torsion}:\quad y^2=x(x+r)(x+s), \quad r\neq 0 \neq s \neq r. $$

Una ligera generalización de la familia de Hesse parametriza las curvas con torsión $\mathbb{Z}_3$ :

$$ \mathbb{Z}_3 \ \text{torsion}:\quad y^2+a_1 x y +a_3 y =x^3, \quad a_3^3( a_1^3-27 a_3)\neq 0. $$ Para los otros grupos se puede utilizar la forma normal de Tate $$ E(b,c): \quad y^2+(1-c)x y - b y =x^3- b x^2 $$ y la condición para una torsión dada se expresa como una condición algebraica sobre $b$ y $c$ .

Por ejemplo, para $\mathbb{Z}_4$ tenemos $c=0$ y $b^4(1+16b)\neq 0$ , lo que da: $$ \mathbb{Z}_4 \ \text{torsion}:\quad E(b,c=0): \quad y^2+x y - b y =x^3- b x^2, \quad b^4(1+16b)\neq 0. $$

Para una revisión, puede leer el capítulo 4 del libro de Husemoller . También hay una breve reseña amigable en la sección 2 de este documento de la teoría de las cuerdas de Aspinwall y Morrison ( no presentan todos los 15 casos, pero para los que analizan, expresan todo en forma de Weierstrass).

3voto

dmnc Puntos 119

Creo que no se sabe tanto.

Conjeturalmente, las curvas elípticas (definidas sobre $\mathbb{Q}$ ) de rango $0$ tienen densidad $1/2$ y dado que, en cualquier caso, sólo hay un número finito de casos para la parte de torsión de $E(\mathbb{Q})$ son posibles (por el célebre resultado de Mazur), supongo que las curvas elípticas con $E(\mathbb{Q}) \cong \mathbb{Z}/2 \mathbb{Z}$ debe tener densidad $1/2$ también.

Por esta razón, me parece que una clasificación completa está fuera de alcance.

Si quieres ver una familia infinita de curvas cúbicas con esta propiedad, toma

$y^2=x^3 + px$

donde $p$ es un número primo tal que $p \equiv 7$ (mod $16$ ), véase [Silverman-Tate, Rational points on elliptic curves, p. 105].

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