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Hilbert campo de clase de una ecuación cuadrática campo cuyo número de clase 3

Es el siguiente proposición es verdadera? Si sí, ¿cómo podría usted probar esto?

La proposición Deje $f(X) = X^3 + aX + b$ ser un polinomio irreducible en $\mathbb{Z}[X]$. Deje $d = -(4a^3 + 27b^2)$ ser el discriminante de $f(X)$. Deje $K = \mathbb{Q}(\sqrt{d})$. Deje $L$ ser la división de campo de la $f(X)$$\mathbb{Q}$. Supongamos las siguientes condiciones.

(1) $|d| = |4a^3 + 27b^2|$ es un número primo.

(2) El número de clase de $K$ es de 3.

(3) $f(X) \equiv (X - s)^2(X - t)$ (mod $d$), donde $s$ $t$ son distintos racionales enteros mod $d$.

A continuación, $L$ es la de Hilbert campo de la clase de $K$.

Ejemplos Cada uno de los siguientes polinomios de negativo discriminantes satisface las condiciones anteriores.

(1) $f(X) = X^3 - X + 1 \equiv (X - 13)^2(X - 20)$ (mod 23)

(2) $f(X) = X^3 + X + 1 \equiv (X-3)(X-14)^2$ (mod 31)

(3) $f(X) = X^3 + 2X + 1 \equiv (X - 14)^2(X - 31)$ (mod 59)

No pude encontrar un polinomio de positivo discriminante satisying las condiciones anteriores.

3voto

kubi Puntos 20607

La anterior proposición es un caso especial de la siguiente proposición.

La proposición Deje $f(X)$ ser un monic polinomio irreducible de grado 3 en $\mathbb{Z}[X]$. Deje $d$ ser el discriminante de $f(X)$. Deje $K = \mathbb{Q}(\sqrt{d})$. Deje $L$ ser la división de campo de la $f(X)$$\mathbb{Q}$. Supongamos las siguientes condiciones.

(1) $|d|$ es un número primo.

(2) El número de clase de $K$ es de 3.

(3) $f(X) \equiv (X - s)^2(X - t)$ (mod $d$), donde $s$ $t$ son racionales enteros y $s$ $t$ son distintos mod $d$.

A continuación, $L$ es la de Hilbert campo de la clase de $K$.

Prueba: Dado que el grado de $f(X)$ 3, $[L : \mathbb{Q}] \leq 6$. Desde $f(X)$ es irreductible, $3|[L : \mathbb{Q}]$. Por (1), $[K : \mathbb{Q}] = 2$. Por lo tanto $2|[L : \mathbb{Q}]$. Por lo tanto $[L : \mathbb{Q}] = 6$. Por lo tanto $[L : K] = 3$. Por lo tanto, por (2), basta probar que cada primer ideal de $K$ es unramified en $L$.

Deje $Q$ ser un primer ideal de $K$ se encuentra por encima del primer número de $q \neq p$ donde $p = |d|$. Por la aplicación de la propuesta de esta pregunta, $q$ es unramified en $L$. Por lo tanto $Q$ es unramified en $L$.

Deje $P$ ser un primer ideal de $K$ se encuentra por encima del $p$. Queda por demostrar que $P$ es unramified en $L$.

Deje $\theta$ ser una raíz de $f(X)$$L$. Deje $M = \mathbb{Q}(\theta)$. Desde $f(X)$ es irreductible, $[M : \mathbb{Q}] = 3$. Por lo tanto $[L : M] = 2$.

Denotamos por a $\mathcal{O}_K, \mathcal{O}_M, \mathcal{O}_L$ los anillos de enteros en $K$, $M$, $L$ respectivamente.

Deje $D_M$ ser el discriminante de $M$. Es bien sabido que $d = k^2 D_M$ para algunos racional entero $k$. Desde $k^2 = 1$ por (1), $d = D_M$. Por lo tanto $\mathcal{O}_M = \mathbb{Z}[\theta]$. Es bien conocida(por ejemplo, Milne curso online de nota) que $p\mathcal{O}_M = \mathfrak{p}^2\mathfrak{q}$ (3), donde $\mathfrak{p}$ $\mathfrak{q}$ son distintos primer ideales de $\mathcal{O}_M$.

Desde $[L : M] = 2$, Tenemos los siguientes patrones del primer descomposiciones en $L$.

(1) $\mathfrak{p}\mathcal{O}_L = \mathfrak{P}$.

(2) $\mathfrak{p}\mathcal{O}_L = \mathfrak{P_1}\mathfrak{P_2}$, donde $\mathfrak{P_1} \neq \mathfrak{P_2}$.

(3) $\mathfrak{p}\mathcal{O}_L = \mathfrak{P}^2$.

(1)' $\mathfrak{q}\mathcal{O}_L = \mathfrak{Q}$.

(2)' $\mathfrak{q}\mathcal{O}_L = \mathfrak{Q_1}\mathfrak{Q_2}$, donde $\mathfrak{Q_1} \neq \mathfrak{Q_2}$.

(3)' $\mathfrak{q}\mathcal{O}_L = \mathfrak{Q}^2$.

Desde $L/\mathbb{Q}$ es de Galois, cada ramificación del índice del primer ideales de $L$ se encuentra por encima del $p$ es el mismo. Por tanto, sólo la combinación de (2) y (3)' es posible. Por lo tanto $p\mathfrak{O}_L = \mathfrak{P_1}^2\mathfrak{P_2}^2\mathfrak{Q}^2$.

Desde $p$ ramifies en $K$, $p\mathfrak{O}_K = P^2$. Por lo tanto, por el resultado anterior, $P$ es unramified en $L$. QED

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