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Ecuación diofantina no resoluble en $\mathbb{Q}$ pero en $\mathcal{O}_p$

Estoy tratando de pensar en un ejemplo de ecuación diofantina que se pueda resolver en $ \mathcal{O}_p$ (lo que significa que se puede resolver $\mod p^k$ para todos $ k $ ) para todos los primos $ p $ pero no en $\mathbb{Q}$

No creo que sea una tarea tan fácil, y probablemente haya alguna respuesta clásica, pero no se me ocurre ninguna.

Agradecería alguna ayuda

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freethinker Puntos 283

En este documento se menciona $3x^3+4y^3+5z^3=0$ , a la que se refiere como "el ejemplo de Selmer http://www.math.uconn.edu/~kconrad/blurbs/gradnumthy/selmerexample.pdf

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marty cohen Puntos 33863

Aquí hay uno que leí hace varios años que funciona mod $p$ para cada primo $p$ . No sé si funciona para $\mathcal{O}_p$ .

Dejemos que $f(x) =(x^2-2)(x^2-3)(x^2-6) $ .

$f$ obviamente no tiene raíces racionales.

Si $x^2-2$ y $x^2-3$ no tienen raíces mod $p$ , entonces 2 y 3 no son residuos cuadráticos mod $p$ , así que 6 es un residuo cuadrático mod $p$ , así que $x^2-6$ tiene una raíz.

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Para los primos $p\not=2, 3,$ se deduce del lema de Hensel que existen soluciones en $\mathbb Z_p.$ También aparentemente no hay soluciones modulo $4.$ Para $p=3,$ no hay $x$ con $x^2\equiv2\pmod3,$ por lo que una solución $x$ debe satisfacer $3\mid x.$ Supongamos que $3^n\mid\mid x,$ entonces $3^{4n+1}\not\mid f(x),$ por lo que no hay solución en $\mathbb Z_3.$

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Creo que el problema aquí es que 2 no es un cuadrado mod 3. Se puede mejorar - creo que la ecuación $(x^2 -2) (x^2 - 17)(x^2 - 2\cdot 17) = 0$ tiene soluciones mod $ p^k $ para todos $ p $ y $ k $

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