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Definición y significado del conductor de una curva elíptica

Nunca entendí bien la definición del conductor de una curva elíptica.

Lo que entiendo es que para una curva elíptica E sobre ℚ, End(E) va a ser (isomorfo a) ℤ o un orden en un campo cuadrático imaginario ℚ(√(-d)), y que este orden está determinado unívocamente por un entero f, el conductor, de manera que End(E) ≅ ℤ + f O ℚ(√(-d)) (donde O significa simplemente anillo de enteros).

Sin embargo, creo que esto no es muy conveniente; esta definición no dice nada sobre las curvas elípticas sin multiplicación compleja.

La otra definición que he encontrado da el conductor como el producto de los primos en los que la curva elíptica no tiene una buena reducción:

N = ∏ p f p

donde f p \= 0 si E tiene una buena reducción en p, f p \= 1 si la reducción es multiplicativa, f p \= 2 si es aditivo y p ≠ 2 o 3, y f p \= 2 + δ si p = 2 o 3, donde δ es alguna medida (aparentemente complicada) de lo mala que es la reducción.

Nunca he podido encontrar mucho sentido a la segunda definición, ni he visto ninguna relación con la primera. ¿Cómo surgió la idea inicialmente, y por qué esta definición en particular es más útil (o "natural") que otras definiciones similares?

44voto

Hoffmann Puntos 3585

Déjame completar un poco la historia. El conductor mide la ramificación del grupo de Galois del campo local sobre el módulo de Tate de las curvas elípticas. La definición formal se da en el libro de Serre como dijo Jordan, en el texto de Buhler en el enlace dado por Rob, y también en el segundo volumen de Sliverman sobre curvas elípticas.

El conductor es un número entero no negativo que interviene en el $L$ -función de $E$ . Su $p$ -parte $f_p$ desaparece si el módulo de Tate es unramificado (el grupo de inercia de ${\mathbb Q}_p$ actúa de forma trivial). Por lo demás, tiene dos partes, una mansa, que depende únicamente del tipo de reducción del modelo de Néron de $E$ (Creo que esto está demostrado en el artículo de Serre-Tate ''Good reduction of Abelian varieties'').

La segunda parte (la salvaje) del conductor es el conductor Cisne. Es el más cabezón. Se desvanece si y sólo si el $p$ -Sylow actúa trivialmente sobre el módulo Tate. En casos muy sencillos, se puede calcular directamente. En general, está relacionado con los invariantes de $E$ dado por el algoritmo de Tate: el conductor $f_p$ viene dada por la fórmula de Ogg:
$$ f_p=\nu_p(\Delta) - n +1 $$ donde $\Delta$ es el discriminante de una ecuación mínima de Weierstrass de $E$ et $n$ es el número de geométrico componentes irreducibles de la fibra en $p$ del modelo proyectivo regular mínimo de $E$ en $\mathbb Z$ (la fibra en $p$ es una curva proyectiva, posiblemente reducible, sobre $\mathbb F_p$ cuando $n$ se calcula sobre el cierre algebraico de $\mathbb F_p$ ). En el texto de Buhler falta "geométrico".

El algoritmo de Tate da $\Delta$ y $n$ y el ordenador puede encontrarlos muy rápidamente. Así que todo el mundo está contento.

Pero, la fórmula de Ogg, expuesta en su artículo de finales de los 60, era no está totalmente probado . Comprobó la igualdad mediante un análisis caso por caso. En la característica 2 de los residuos, dijo "para simplificar, trabajaremos en la característica igual". Sabemos que la característica igual es una especie de límite de la característica mixta (cuando el índice de ramificación absoluto tiende a infinito), por supuesto, esta hipótesis simplifica mucho el cálculo, pero no da ningún equipo para el caso de la característica mixta (por ejemplo $\mathbb Q_p$ ). Aunque esta fórmula se utilizó ampliamente en los programas informáticos, y a menudo se utilizó como definición del conductor (¡!), algunas personas se preocuparon por lo incompleto de la prueba. Por ejemplo, Serre lo dijo en seminarios. Esto también se señaló en el artículo de Lockhart, Rosen y Silverman bounding conductor of abelian varieties (J. Alg. Geometry).

Esta situación se repara en 1988 en un trabajo magistral de Takeshi Saito. Veamos $R$ sea una d.v.r. con campo de residuos perfecto, sea $C$ sea una curva proyectiva suave y geométricamente conexa de género positivo sobre el campo de fracciones de $R$ y que $X$ sea el modelo proyectivo regular mínimo de $C$ en $R$ . Se define el conductor Artin ${\rm Art}(X/R)$ que resulta ser $f+n-1$ con el mismo significado que el anterior ( $f$ es el conductor asociado al jacobiano de $C$ ). Saito demostró que $${\rm Art}(X/R)=\nu(\Delta)$$ donde $\Delta\in R$ es el ''discriminante'' de $X$ que mide el defecto de un isomorfismo functorial que involucra potencias de la gavilla dualizadora relativa de $X/R$ . Cuando $C$ es una curva elíptica, se puede demostrar que $\Delta$ es en realidad el discriminante de una ecuación mínima de Weierstrass sobre $R$ et y eso es todo ¡! Este artículo de Saito no era aparentemente muy conocido por los teóricos de los números. Algunos detalles más se dan en un texto (en francés) .

Así que la fórmula de Ogg debería llamarse La fórmula de Ogg-Saito . Que algunas personas lo hacen.

24voto

pix0r Puntos 176

El conductor de la curva y el conductor del orden en el anillo de endomorfismo no son iguales en el caso CM; es sólo una terminología desafortunada. Por ejemplo, y^2 = x^3 - x tiene multiplicación compleja por el orden máximo Z[i] (conductor = 1) de Q(i), pero ciertamente no tiene en todas partes una buena reducción.

El conductor N, definido de forma bastante torpe, primo a primo, es útil para organizar la información que se incluye en la función L de la curva elíptica. Más concretamente, aparece en la ecuación funcional que relaciona la función L en el semiplano derecho con sus valores en el semiplano izquierdo. (Lo cual es conjetural a menos que E sea modular -incluyendo todas las curvas definidas sobre Q- o que E tenga multiplicación compleja). La razón conceptual por la que el asunto gracioso aparece en los primos 2 y 3 es que la función L es un producto de funciones L locales que cuentan puntos en las reducciones, y este conteo es más difícil de hacer mod 2 o mod 3. Todo esto se esboza en las secciones 15 y 16 del apéndice C del primer libro de Silverman sobre curvas elípticas y se detalla en su segundo libro.

10voto

Este es un contexto en el que el director de orquesta es bastante natural. Ahora sabemos que toda curva elíptica sobre Q es modular es decir, es un cociente del Jacobiano modular J_0(N) para algún N. El conductor de E es precisamente el mínimo de dicho N.

Lo bueno de la definición que das es que se puede calcular directamente a partir de la curva elíptica sin sabiendo que es modular.

(Y, por supuesto, como dice Rob, es parte de una historia muy general sobre las representaciones de Galois -- para más información sobre este punto de vista se puede leer sobre los conductores de Artin en el libro de Serre sobre campos locales).

5voto

NimChimpsky Puntos 376

De hecho, el conductor en el contexto del orden en un campo CM es simplemente la noción de un conductor de un orden en un campo numérico y completamente sin relación con las curvas elípticas.

El conductor de una curva elíptica puede verse como el conductor como su representación de Galois asociada. Para una representación de Galois el conductor está relacionado con la acción de la inercia y se divide en una parte mansa y una parte salvaje. Resulta que la parte salvaje en el caso de la curva elíptica sólo puede ser no trivial para los primos 2 y 3.

Geométricamente, la parte salvaje está relacionada con el número de componentes de la fibra especial del modelo de Néron. Para ambas descripciones, se puede consultar la página 60 del volumen 9 de las "actas" de IAS/Park city ( texto del enlace )

2voto

Arda Xi Puntos 1099

No me parece que la definición de director de orquesta sea torpe.

Considere cualquier fibrado f: X \to Y Por ahora, sólo entre las variedades algebraicas. Digamos que queremos estudiarlo de alguna manera en la geometría algebraica. Una de las primeras cosas que nos vendrá a la mente es el lugar de los puntos L en Y donde degenera la fibra. Es un dato importante, y podremos trabajar con f como fibrado suave fuera de Y\L Por ejemplo, podemos considerar la representación de \pi_1(Y\L) en la cohomología de una fibra.

Ahora volvemos a las curvas elípticas. De hecho, son esquemas sobre Spec Z (Tengan paciencia si no conocen todas las palabras, sólo significa que son como X y otra cosa es como Y en el ejemplo anterior) y el lugar de denegación es el submanifold de Spec Z dada por la ecuación N = 0 , N siendo el director de orquesta. Lejos de la 2 y la 3, esta N se define por esta propiedad y por ser el número más pequeño.

Así que creo que desde un punto de vista geométrico está claro que el conductor de la curva elíptica tenía que aparecer de alguna manera. Ahora hay, por supuesto, cosas extrañas y misteriosas al respecto, especialmente cómo relacionar esta definición con la que involucra a las curvas modulares, pero ese es el siguiente paso.

El mismo procedimiento se aplica en realidad a los campos numéricos, ya que el conductor, de nuevo, es el lugar de ramificación en Spec Z del mapa de Spec R allí ( R siendo los enteros del campo). Sin embargo, como han señalado algunas personas, el conductor de un campo asociado a la curva elíptica CM es no es lo mismo como el propio conductor de la curva elíptica.

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