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Motivación para uniforme suprayectividad de representaciones l mod asociadas a curvas elípticas

De fondo

Deje $E$ ser una curva elíptica sobre $\mathbb{Q}$ y deje $G_{\mathbb{Q}}$ absoluto grupo de Galois $Aut(\overline{\mathbb{Q}})$. Para cualquier entero positivo $n$ $n$- torsión subgrupo $E\[n\](\overline{\mathbb{Q}})$ es estable bajo las $G_{\mathbb{Q}}$-acción. Desde $E\[n\](\overline{\mathbb{Q}})$ es isomorfo a $(\mathbb{Z}/n\\mathbb{Z})^2$ se obtiene un continuo (con respecto a la profinite topología de la izquierda y la discreta a la derecha) homomorphism $$ \overline{\rho_{E,\, n}}\colon G_{\mathbb{Q}} \a GL_2(\mathbb{Z}/n\mathbb{Z}) $$ que se llama el mod de $n$ de representación asociados a $E$. Como $n$ varía estos son compatibles y tomando límites da representaciones $\rho_{E,\ell^{\infty}}$ $\rho_E$ con valores en $GL_2(\mathbb{Z}_l)$$GL_2(\widehat{\mathbb{Z}})$, lo que uno llama, respectivamente, el $\ell$-ádico y adelic representaciones asociadas a $E$.

Alternativamente, $\rho_{E,n }$ es isomorfo a la representación inducida por la acción de la $G_{\mathbb{Q}}$ sobre el etale cohomology $H^1_{\text{et}}(E_{\overline{\mathbb{Q}}}; \mathbb{Z}/n\mathbb{Z})$; la descripción de $\rho_{E,n}$ a través de torsión se generaliza para dar representaciones $\rho_{A,n}$ para dimensiones superiores abelian variedades, pero para una variedad de una vez debe utilizar cohomlogy.

Serre famoso demostrado que para $E$ una curva elíptica con $End(E) = \mathbb{Z}$, $\rho_E(G_{\mathbb{Q}})$ ha finito índice en $GL_2(\widehat{\mathbb{Z}})$. En particular, para $\ell$ grande $\rho_{l^{\infty}}$ es surjective; cuán grande debe tomar $\ell$ depende de $E$.

Conjetura

Este último hecho no depende de $E$. I. e. existe una constante $N$ tal que para cada a$E/\mathbb{Q}$$End(E) = \mathbb{Z}$$\ell \geq N$, el mod $\ell$ en representación $\overline{\rho_{E,\ell}}$ es surjective; equivalenty hay un límite superior (independiente de $E$) en el índice de $\rho_E(G_{\mathbb{Q}})$.

Por un trabajo reciente de Bilu y de los Padres, se sabe que la imagen es surjective o contenida en un no-split cartan subgrupo.


Mi Pregunta

¿Por qué la gente espera que esto sea cierto? Se desprende de otros creíble conjeturas? ¿Hay alguna heurística que predice esto?

Un hecho es que uno puede frase esta pregunta, como la insuficiencia de diversos modular de las curvas (por ejemplo,$X_{ns}(l)$, que tienen cada vez más grande de género) no-trivial de puntos racionales. Hay un geométricas razón por la que uno espera que estos modular curvas no tener no trivial de puntos racionales?

8voto

William Stein Puntos 2048

Ya que preguntaste "¿por qué hacen personas que esperar esto para ser verdad?" y nadie menciona hasta ahora, parte de la razón "evidencia numérica". Drew Sutherland (del MIT) muy recientemente había calculado una enorme cantidad de nuevos datos acerca de las imágenes de Galois para las curvas elípticas sobre 100 millones. Consulte las notas de esto hablan o póngase en contacto con Sutherland.

6voto

No estoy seguro de que hay una razón para que estos en particular en las curvas para no tener puntos, pero creo que la gente espera en general que a un "azar" de alto-género de la curva de más de Q no tiene puntos; por lo que en una situación como esta uno podría suponer que las curvas tienen "sólo los puntos que tienen que tener." En fin heuristicize acerca de esto supongo que le gustaría empezar por adivinar qué proporción de género-g curvas de altura en la mayoría de los H tuvo puntos racionales (pero ya esto es un poco pegajosa, ya que en gran género curvas de más Q supuestamente se concentra en algunos desconocidos adecuada cerrado locus en la general-tipo de M_g) y, a continuación, preguntar si esta suma converge para la X_{ns}(ell)!

Edit: También, por supuesto, esto es cierto cuando Q es reemplazado por el campo de función K de una curva de más de C un campo finito, en tanto que requieren que el Correo no es isotrivial. (Esta hipótesis es algo así como la exclusión de CM curvas en el campo de número de caso). Esto se deduce del hecho de que el sistema modular de curvas X parametrización un varias estructuras a nivel de la creciente género; X(K) corresponde a los mapas de C -> X, y todos los mapas son constantes una vez que g(X) es lo suficientemente grande. De hecho, un teorema de Poonen muestra que el X, incluso en mayor gonality, lo que significa que una aún más fuerte declaración de retenciones en la función de campo de caso: para cada d, hay un M(K,d) tal que: para todas las extensiones K'/K de grado d, todos los no-isotrivial curvas elípticas E/K', y todas las p > M(K,d), Galois representación de Aut(E[p]) es surjective.

4voto

Holgerwa Puntos 1670

La conjetura es conocido por semistable curvas. De ahí que el único que no surjective $\overline{\rho_p}$ provienen de isogenies y que han sido tratados por Mazur el teorema de en $X_0(N)$.

Cuando se mira en la prueba de Serre del resultado que uno ve que los pares de $(E,p)$ para que la representación no es surjective tiene que ser muy especial. Por ejemplo, si el $j$-invariante de $E$ no es parte integrante de uno puede excluir a todos, pero un número finito de $p$ inmediatamente. Mi intuición es que es muy duro para $\overline{\rho_p}$ no surjective cuando no hay isogeny de grado $p$. Para las curvas integrales de $j$-invariante, pero sin cm es mucho más difícil decir algo general.

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