تخمينات ويل

في الرياضيات ، كانت تخمينات ويل من المقترحات المؤثرة للغاية التي قدمها أندريه ويل  (1949). وقد أدت إلى برنامج ناجح استمر لعقود من الزمن لإثباتها، حيث طور العديد من الباحثين الرائدين إطار الهندسة الجبرية الحديثة ونظرية الأعداد .

تتعلق التخمينات بالوظائف المولدة (المعروفة باسم وظائف زيتا المحلية ) المشتقة من عد النقاط على المتغيرات الجبرية على حقول محدودة . تحتوي المتغيرات V على حقل محدود مع عناصر q على عدد محدود من النقاط النسبية (بإحداثيات في الحقل الأصلي)، بالإضافة إلى نقاط بإحداثيات في أي امتداد محدود للحقل الأصلي. تحتوي الدالة المولدة على معاملات مشتقة من الأعداد N k من النقاط على حقل الامتداد مع عناصر q k .

افترض فايل أن مثل هذه الدوال زيتا للأصناف السلسة هي دوال نسبية ، وتلبي معادلة وظيفية معينة ، ولها أصفار في أماكن مقيدة. تم تصميم الجزأين الأخيرين بوعي على أساس دالة زيتا لريمان ، وهي نوع من الدوال المولدة للأعداد الصحيحة الأولية، والتي تتبع معادلة وظيفية و(تخمينيًا) لها أصفار مقيدة بفرضية ريمان . تم إثبات العقلانية بواسطة برنارد دورك  (1960)، والمعادلة الوظيفية بواسطة ألكسندر جروثينديك  (1965)، ونظير فرضية ريمان بواسطة بيير ديلين  (1974).

الخلفية والتاريخ

أقدم سابقة لتخمينات ويل كانت من تأليف كارل فريدريش جاوس وتظهر في القسم السابع من كتابه Disquisitiones Arithmeticae (مازور 1974)، والذي يتناول جذور الوحدة والفترات الجاوسية . في المقالة 358، انتقل من الفترات التي تبني أبراجًا من الامتدادات التربيعية، إلى بناء مضلعات منتظمة؛ وافترض أن p هو عدد أولي متطابق مع 1 modulo 3. ثم يوجد مجال مكعب دوري داخل المجال الدوري لجذور الوحدة p ، وأساس تكاملي طبيعي للفترات للأعداد الصحيحة لهذا المجال (مثال على نظرية هيلبرت-سبايزر ). يبني جاوس الفترات من الدرجة 3، المقابلة للمجموعة الدورية ( Z / p Z ) × البقايا غير الصفرية modulo p تحت الضرب ومجموعتها الفرعية الفريدة ذات المؤشر الثلاثة. يسمح جاوس بأن تكون ، ، و مجموعاتها المشاركة. بأخذ الفترات (مجموع جذور الوحدة) المقابلة لهذه المجموعات الفرعية المطبقة على exp(2 πi / p ) ، يلاحظ أن هذه الفترات لها جدول ضرب يمكن الوصول إليه للحساب. المنتجات هي تركيبات خطية للفترات، ويحدد المعاملات. يضع، على سبيل المثال، مساويًا لعدد عناصر Z / p Z الموجودة في والتي، بعد زيادتها بمقدار واحد، تكون أيضًا في . ويثبت أن هذا العدد والأرقام ذات الصلة هي معاملات حاصل ضرب الفترات. لرؤية علاقة هذه المجموعات بتخمينات ويل، لاحظ أنه إذا كان كل من α و α + 1 موجودين في ، فإن هناك x و y في Z / p Z بحيث x 3 = α و y 3 = α + 1 ؛ وبالتالي، فإن x 3 + 1 = y 3 . وبالتالي، يرتبط بعدد الحلول لـ x 3 + 1 = y 3 في المجال المحدود Z / p Z . المعاملات الأخرى لها تفسيرات مماثلة. وبالتالي فإن تحديد جاوس لمعاملات حاصل ضرب الفترات يحسب عدد النقاط على هذه الفترات.المنحنيات الإهليلجية ، وكنتيجة ثانوية يثبت نظير فرضية ريمان.

لقد افترض إميل أرتين (1924) تخمينات ويل في الحالة الخاصة للمنحنيات الجبرية  . وقد أثبت ويل حالة المنحنيات على الحقول المحدودة، ليكمل بذلك المشروع الذي بدأه مبرهنة هاس حول المنحنيات الإهليلجية على الحقول المحدودة. وكان اهتمامهم واضحًا بدرجة كافية من داخل نظرية الأعداد : فقد افترضوا حدودًا عليا للمجاميع الأسية ، وهو أمر أساسي في نظرية الأعداد التحليلية (مورينو 2001).

كان الأمر اللافت للنظر حقًا، من وجهة نظر المجالات الرياضية الأخرى، هو الارتباط المقترح بالطوبولوجيا الجبرية . ونظرًا لأن الحقول المحدودة منفصلة بطبيعتها، وأن الطوبولوجيا تتحدث فقط عن المستمر ، فإن صياغة فايل التفصيلية (بناءً على حل بعض الأمثلة) كانت مذهلة وجديدة. فقد اقترحت أن الهندسة على الحقول المحدودة يجب أن تتناسب مع الأنماط المعروفة المتعلقة بأعداد بيتي ، ونظرية النقطة الثابتة ليفشيتز وما إلى ذلك.

اقترح القياس مع الطوبولوجيا إنشاء نظرية متجانسة جديدة تطبق داخل الهندسة الجبرية . استغرق هذا عقدين من الزمن (كان هذا هدفًا مركزيًا لعمل ومدرسة ألكسندر جروثينديك ) بناءً على الاقتراحات الأولية من سير . أثبت برنارد دورك  (1960) أولاً جزء العقلانية من التخمينات، باستخدام أساليب p -adic . أسس جروثينديك (1965) وزملاؤه تخمين العقلانية والمعادلة الوظيفية والرابط لأعداد بيتي باستخدام خصائص تماثل étale ، وهي نظرية تماثل جديدة طورها جروثينديك ومايكل أرتين لمهاجمة تخمينات ويل، كما هو موضح في جروثينديك (1960). من بين التخمينات الأربعة، كان نظير فرضية ريمان هو الأصعب في الإثبات. بدافع من إثبات سير (1960) لنظير لتخمينات ويل لمتعددات كاهلر ، تصور جروثينديك إثباتًا يعتمد على تخميناته القياسية حول الدورات الجبرية (كليمان 1968). ومع ذلك، تظل تخمينات جروثينديك القياسية مفتوحة (باستثناء نظرية ليفشيتز الصعبة ، التي أثبتها ديلين من خلال توسيع عمله على تخمينات ويل)، وأثبت ديلين  (1974) نظير فرضية ريمان، باستخدام نظرية التماثل الإيتالي ولكن التحايل على استخدام التخمينات القياسية بحجة بارعة.

وجد ديلين (1980) وأثبت تعميمًا لتخمينات ويل، يحدد أوزان الدفع للأمام لحزمة.

بيان تخمينات ويل

افترض أن X هو متغير جبري إسقاطي غير مفرد ذي أبعاد n على الحقل F q مع عناصر q . تكون دالة زيتا ζ ( X , s ) لـ X بحكم التعريف

حيث N m هو عدد نقاط X المحددة على امتداد الدرجة m F q m لـ F q .

تنص تخمينات ويل على:

1. (العقلانية) ζ ( X , s ) هي دالة عقلانية لـ T = q s . وبشكل أكثر دقة، يمكن كتابة ζ ( X , s ) على هيئة حاصل ضرب متناوب محدود
حيث كل P i ( T ) هو متعدد حدود صحيح. علاوة على ذلك، P 0 ( T ) = 1 − T ، P 2 n ( T ) = 1 − q n T ، وبالنسبة لـ 1 ≤ i ≤ 2 n − 1 ، فإن P i ( T ) يتحلل إلى C كما هو الحال بالنسبة لبعض الأرقام α ij .
2. (المعادلة الوظيفية وثنائية بوانكاريه) دالة زيتا تلبي
أو ما يعادله
حيث E هي خاصية أويلر لـ X. وعلى وجه الخصوص، لكل i ، فإن الأرقام α 2 ni ,1 , α 2 ni ,2 , ... تساوي الأرقام q n / α i ,1 , q n / α i ,2 , ... بترتيب ما.
3. (فرضية ريمان) | α i , j | = q i / 2 لجميع 1 ≤ i ≤ 2 n − 1 وجميع j . وهذا يعني أن جميع أصفار P k ( T ) تقع على "الخط الحرج" للأعداد المركبة s ذات الجزء الحقيقي k / 2 .
4. (أعداد بيتي) إذا كان X "نموذج اختزال جيد " لتنوع إسقاطي غير مفرد Y معرف على حقل عددي مضمن في حقل الأعداد المركبة، فإن درجة P i هي رقم بيتي i لمساحة النقاط المركبة لـ Y.

أمثلة

الخط الإسقاطي

أبسط مثال (بخلاف النقطة) هو أن نعتبر X خط إسقاط. عدد نقاط X فوق حقل به عناصر q m هو فقط N m = q m + 1 (حيث يأتي " + 1 " من " النقطة عند اللانهاية "). دالة زيتا هي فقط

من السهل التحقق من جميع أجزاء تخمينات ويل بشكل مباشر. على سبيل المثال، الصنف المعقد المقابل هو كرة ريمان وأرقام بيتي الأولية الخاصة بها هي 1، 0، 1.

الفضاء الإسقاطي

ليس من الصعب كثيرًا إنشاء فضاء إسقاطي ذي أبعاد n . عدد نقاط X فوق حقل به عناصر q m هو فقط N m = 1 + q m + q 2 m + ⋯ + q nm . دالة زيتا هي فقط

ومن السهل مرة أخرى التحقق من جميع أجزاء تخمينات ويل بشكل مباشر. ( تعطي المساحة الإسقاطية المعقدة أرقام بيتي ذات الصلة، والتي تحدد الإجابة تقريبًا.)

إن عدد النقاط على الخط الإسقاطي والفضاء الإسقاطي سهل الحساب للغاية لأنه يمكن كتابتها على هيئة اتحادات منفصلة لعدد محدود من نسخ الفضاءات الإسقاطية. كما أنه من السهل إثبات تخمينات ويل للفضاءات الأخرى، مثل الفضاءات الجراسمانية وأنواع العلم، التي تتمتع بنفس خاصية "الرصف".

المنحنيات الإهليلجية

هذه هي الحالات غير التافهة الأولى لتخمينات ويل (التي أثبتها هاس). إذا كان E منحنى إهليلجيًا فوق حقل منتهٍ به عناصر q ، فإن عدد نقاط E المحددة فوق الحقل بعناصر q m هو 1 − α mβ m + q m ، حيث α و β مترافقان معقدان بقيمة مطلقة q . دالة زيتا هي

أرقام بيتي تُعطى بواسطة الطارة ، 1،2،1، والبسط هو تربيعي.

المنحنيات المفرطة القطع

على سبيل المثال، ضع في اعتبارك المنحنى الزائدي [1]

وهو من جنس وبُعد . في البداية، يُنظَر إليه كمنحنى مُعرَّف على الأعداد النسبية ، فإن هذا المنحنى يتمتع باختزال جيد في جميع الأعداد الأولية . لذا، بعد الاختزال modulo ، نحصل على منحنى إهليلجي فائق من جنس 2، مع . على سبيل المثال، تتخذ حدود ويل ، ودالة زيتا لـ الشكل

يمكن تحديد القيم و من خلال حساب عدد الحلول لـ و على التوالي، وإضافة 1 لكل من هذين الرقمين للسماح بالنقطة عند اللانهاية . ينتج عن هذا العد و . يتبع ذلك: [2]

   و

الأصفار لـ هي و (التوسعات العشرية لهذه الأجزاء الحقيقية والتخيلية مقطوعة بعد المكان العشري الخامس) مع مرافقاتها المركبة و . لذا، في التحليل إلى عوامل ، لدينا . كما هو مذكور في الجزء الثالث (فرضية ريمان) من تخمينات فايل، بالنسبة لـ .

إن متعدد الشعب الإسقاطي المعقد غير المفرد الذي ينتمي إلى له أعداد بيتي . [3] وكما هو موضح في الجزء الرابع من تخمينات ويل، فإن أعداد بيتي (المحددة طوبولوجيًا!) تتطابق مع درجات كثيرات حدود ويل ، لجميع الأعداد الأولية : .

الأسطح الإبيلية

السطح الآبيلي هو صنف آبيلي ثنائي الأبعاد . أي أنها أصناف إسقاطية لها أيضًا بنية مجموعة ، بطريقة متوافقة مع تكوين المجموعة وأخذ معكوسات. تمثل المنحنيات الإهليلجية أصناف آبيلية أحادية البعد. كمثال على سطح آبيلي محدد على حقل محدود، ضع في اعتبارك الصنف الجاكوبي لمنحنى الجنس 2 [4]

الذي تم تقديمه في القسم الخاص بالمنحنيات الإهليلجية. البعد يساوي جنس ، لذلك . هناك أعداد صحيحة جبرية بحيث [5]

  1. الحدودية لها معاملات في ؛
  2. للجميع ؛ و
  3. ل .

دالة زيتا لـ تعطى بواسطة

حيث يمثل ، ، و المتغير المركب لدالة زيتا. تمتلك كثيرات حدود ويل الشكل المحدد التالي (Kahn 2020):

ل ، و

هو نفس الشيء بالنسبة للمنحنى (انظر القسم أعلاه) وتنوعه اليعقوبي . أي أن الجذور العكسية لـ هي المنتجات التي تتكون من العديد من الجذور العكسية المختلفة لـ . وبالتالي، يمكن التعبير عن جميع معاملات كثيرات الحدود كدوال كثيرة الحدود للمعاملات ، وتظهر في حساب هذه الدوال كثيرة الحدود لمعاملات يُظهر أن

يسمح متعدد الحدود بحساب أعداد عناصر تنوع جاكوبي على الحقل المحدود وامتداده : [6] [7]

إن معكوسات الأصفار لـ do لها القيمة المطلقة المتوقعة لـ (فرضية ريمان). علاوة على ذلك، تربط الخرائط بين معكوسات الأصفار لـ ومعكوسات الأصفار لـ . يجب أن يحتوي التنوع الجبري غير المفرد والمعقد والإسقاطي مع الاختزال الجيد عند العدد الأولي 41 إلى على أرقام بيتي ، لأن هذه هي درجات كثيرات الحدود. تُعطى خاصية أويلر لـ من خلال المجموع المتناوب لهذه الدرجات/أرقام بيتي: .

عن طريق أخذ اللوغاريتم

ويترتب على ذلك

بصرف النظر عن القيم والمعروفة بالفعل، يمكنك قراءة جميع الأرقام الأخرى من سلسلة تايلور هذه ، ، من العناصر النسبية - من تنوع جاكوبي، المعرفة على ، للمنحنى : على سبيل المثال، و . وبذلك، فإن ذلك يعني دائمًا منذ ذلك الحين، هي مجموعة فرعية من .

علم التجانس ويل

اقترح ويل أن التخمينات ستتبع وجود " نظرية تماثل ويل " مناسبة للأصناف على الحقول المحدودة، على غرار التماثل المعتاد مع المعاملات المنطقية للأصناف المعقدة. كانت فكرته أنه إذا كانت F هي التماثل الذاتي لفروبينيوس على الحقل المحدود، فإن عدد نقاط الصنف X على الحقل من الدرجة q m هو عدد النقاط الثابتة لـ F m (التي تؤثر على جميع نقاط الصنف X المحددة على الإغلاق الجبري). في الطوبولوجيا الجبرية، يمكن حساب عدد النقاط الثابتة للتماثل الذاتي باستخدام نظرية النقطة الثابتة ليفشيتز ، والتي تُعطى كمجموع متناوب للآثار على مجموعات التماثل . لذا، إذا كانت هناك مجموعات تماثل مماثلة للأصناف على الحقول المحدودة، فيمكن التعبير عن دالة زيتا من حيثهم.

المشكلة الأولى في هذا الأمر هي أن حقل المعامل لنظرية تجانس ويل لا يمكن أن يكون الأعداد النسبية. ولرؤية هذا، ضع في اعتبارك حالة منحنى إهليلجي فائق التفرد على حقل محدود من الخاصية p . حلقة التماثل لهذا هي ترتيب في جبر رباعي على الأعداد النسبية، ويجب أن تعمل على مجموعة التجانس الأولى، والتي يجب أن تكون فضاء متجه ثنائي الأبعاد على حقل المعامل قياسًا بحالة المنحنى الإهليلجي المركب. ومع ذلك، لا يمكن لجبر رباعي على الأعداد النسبية أن يعمل على فضاء متجه ثنائي الأبعاد على الأعداد النسبية. نفس الحجة تلغي إمكانية أن يكون حقل المعامل هو الأعداد الحقيقية أو الأعداد p -adic، لأن جبر رباعي لا يزال جبر تقسيم على هذه الحقول. ومع ذلك، فإن هذا لا يلغي إمكانية أن يكون مجال المعامل هو مجال الأعداد -adic لبعض الأعداد الأولية p ، لأنه فوق هذه الحقول تنقسم جبر القسمة وتصبح جبر مصفوفة، والذي يمكن أن يعمل على فضاء متجه ثنائي الأبعاد. تمكن جروثينديك ومايكل أرتين من بناء نظريات تماثل مناسبة على مجال الأعداد -adic لكل عدد أولي p ، والتي تسمى تماثل -adic .

إثباتات جروثينديك لثلاثة من التخمينات الأربعة

بحلول نهاية عام 1964، أثبت جروثينديك مع أرتين وجان لوي فيردييه (والعمل السابق الذي قام به دورك عام 1960) تخمينات ويل باستثناء التخمين الثالث الأكثر صعوبة أعلاه (تخمين "فرضية ريمان") (جروثينديك 1965). سمحت النظريات العامة حول التماثل الإتالي لجروتينديك بإثبات نظير لصيغة النقطة الثابتة ليفشيتز لنظرية التماثل الأديكي ، ومن خلال تطبيقها على التماثل الذاتي لـ فروبينيوس كان قادرًا على إثبات الصيغة المفترضة لدالة زيتا:

حيث أن كل متعدد الحدود P i هو محدد I  −  TF على مجموعة التماثل -adic H i .

إن عقلانية دالة زيتا تأتي على الفور. وتنشأ المعادلة الوظيفية لدالة زيتا من ثنائية بوانكاريه لتماثل -أديك، وتنشأ العلاقة مع أعداد بيتي المركبة للمصعد من نظرية المقارنة بين تماثل -أديك والتماثل العادي للأصناف المعقدة.

بشكل عام، أثبت جروثينديك صيغة مماثلة لدالة زيتا (أو "دالة L المعممة") لحزمة F 0 :

كمنتج على مجموعات التجانس:

الحالة الخاصة للحزمة الثابتة تعطي دالة زيتا المعتادة.

أول دليل لفرضية ريمان لديليني

قدم فيردييه (1974)، وسيري (1975)، وكاتز (1976)، وفرايتاج وكيل (1988) روايات توضيحية للإثبات الأول لديليجن (1974). وقد تم وصف الكثير من الخلفية في علم التماثل -adic في (ديليجن 1977).

استخدم أول دليل قدمه ديلين لتخمين فايل الثالث المتبقي (تخمين فرضية ريمان) الخطوات التالية:

استخدام أقلام Lefschetz

  • عبر جروثينديك عن دالة زيتا من حيث أثر فروبينيوس على مجموعات التماثل -أديك، وبالتالي فإن تخمينات ويل لمجموعة V ذات الأبعاد d على حقل منتهٍ مع عناصر q تعتمد على إظهار أن القيم الذاتية α لـ فروبينيوس المؤثرة على مجموعة التماثل -أديك i H i ( V ) من V لها قيم مطلقة | α | =  q i / 2 (لتضمين العناصر الجبرية لـ Q في الأعداد المركبة).
  • بعد تفجير V وتوسيع المجال الأساسي، يمكن للمرء أن يفترض أن التنوع V له شكل على الخط الإسقاطي P 1 ، مع عدد محدود من الألياف المفردة ذات التفردات الخفيفة جدًا (التربيعية). نظرية أحادية الشكل لأقلام Lefschetz ، التي قدمها Lefschetz (1924) للأصناف المعقدة (والتجانس العادي)، والتي وسعها Grothendieck (1972) وDeligne & Katz (1973) إلى تجانس -adic، تربط تجانس V بتجانس أليافها. تعتمد العلاقة على الفضاء E x لدورات التلاشي ، الفضاء الفرعي لتجانس H d −1 ( V x ) للألياف غير المفردة V x ، والتي تمتد عبر فئات تختفي على الألياف المفردة.
  • يربط التسلسل الطيفي لـ Leray بين مجموعة التماثل المتوسطة لـ V وتماثل الألياف والقاعدة. الجزء الصعب الذي يتعين التعامل معه هو مجموعة H 1 ( P 1 , j * E ) = H1
    ج
    ( U ، E )، حيث U هي نقاط الخط الإسقاطي مع الألياف غير المفردة، و j هو تضمين U في الخط الإسقاطي، و E هي الحزمة مع الألياف والمساحات E X لدورات التلاشي.

التقدير الرئيسي

إن جوهر دليل ديليجن هو إظهار أن الحزمة E على U نقية، أو بعبارة أخرى إيجاد القيم المطلقة للقيم الذاتية لـ Frobenius على سيقانها. يتم ذلك من خلال دراسة دوال زيتا للقوى الزوجية E k لـ E وتطبيق صيغة جروثينديك لدوال زيتا كحاصلات متناوبة على مجموعات التماثل. كانت الفكرة الحاسمة المتمثلة في اعتبار القوى الزوجية k لـ E مستوحاة من ورقة رانكين  (1939)، الذي استخدم فكرة مماثلة مع k  = 2 لتحديد دالة رامانوجان تاو . أشار لانجلاندز (1970، القسم 8) إلى أن تعميم نتيجة رانكين للقيم الزوجية الأعلى لـ k من شأنه أن يعني تخمين رامانوجان ، وأدرك ديليجن أنه في حالة دوال زيتا للأصناف، قدمت نظرية جروثينديك لدوال زيتا للحزم نظيرًا لهذا التعميم.

  • يتم إيجاد أقطاب دالة زيتا لـ E k باستخدام صيغة جروثينديك
وحساب مجموعات التماثل في المقام صراحةً .0
ج
عادة ما يكون المصطلح 1 فقط حيث أن U عادة لا يكون مضغوطًا، و H2
ج
يمكن حسابها صراحةً على النحو التالي. ترتبط ثنائية بوانكاريه بـ H2
ج
( E k ) إلى H0
( E k )، وهو بدوره فضاء المتغيرات المشتركة لمجموعة أحادية الاتجاه، وهي المجموعة الأساسية الهندسية لـ U المؤثرة على ألياف E k عند نقطة ما. ألياف E لها شكل خطي ثنائي ناتج عن حاصل الضرب الكأسي ، وهو غير متماثل إذا كان d زوجيًا، ويجعل E في فضاء سيمبلكتيكي. (هذا غير دقيق بعض الشيء: أظهر Deligne لاحقًا أن EE = 0 باستخدام نظرية Lefschetz الصارمة ، وهذا يتطلب تخمينات Weil، وإثبات تخمينات Weil يجب أن يستخدم حقًا حجة أكثر تعقيدًا قليلاً مع E / EE بدلاً من E. ) تُظهر حجة Kazhdan و Margulis أن صورة مجموعة أحادية الاتجاه المؤثرة على E ، المعطاة بواسطة صيغة Picard-Lefschetz ، كثيفة Zariski في مجموعة سيمبلكتيكية وبالتالي لها نفس الثوابت، المعروفة جيدًا من نظرية الثوابت الكلاسيكية. يظهر تتبع فعل فروبينيوس في هذا الحساب أن قيمه الذاتية كلها q k ( d −1)/2+1 ، وبالتالي فإن دالة زيتا لـ Z ( E k , T ) لها أقطاب فقط عند T  = 1/ q k ( d −1)/2+1 .
  • حاصل أويلر لدالة زيتا لـ E k هو
إذا كان k زوجيًا ، فإن جميع معاملات العوامل على اليمين (التي تعتبر متسلسلة قوى في T ) غير سالبة ؛ يتبع هذا كتابة
وباستخدام حقيقة أن آثار قوى F نسبية، وبالتالي فإن قوىها k غير سالبة لأن k زوجية. يثبت ديليجن عقلانية الآثار من خلال ربطها بأعداد من نقاط الأنواع، والتي تكون دائمًا أعدادًا صحيحة (نسبية).
  • تتقارب سلسلة القوى لـ Z ( E k , T ) بالنسبة لـ T أقل من القيمة المطلقة 1/ q k ( d −1)/2+1 لقطبها الوحيد المحتمل. عندما يكون k زوجيًا، تكون معاملات جميع عوامل أويلر الخاصة به غير سالبة، بحيث يكون لكل عامل من عوامل أويلر معاملات محدودة بثابت مضروبًا في معاملات Z ( E k , T ) وبالتالي تتقارب في نفس المنطقة ولا تحتوي على أقطاب في هذه المنطقة. لذا بالنسبة لـ تكون الحدود Z ( E حتىك
    س
    ، T ) ليس لها أصفار في هذه المنطقة، أو بعبارة أخرى، القيم الذاتية لـ Frobenius على سيقان E ​​k لها قيمة مطلقة على الأكثر q k ( d −1)/2+1 .
  • يمكن استخدام هذا التقدير لإيجاد القيمة المطلقة لأي قيمة ذاتية α لـ Frobenius على ليف E على النحو التالي. لأي عدد صحيح k ، α k هي قيمة ذاتية لـ Frobenius على ساق E k ، والتي بالنسبة لـ k محدودة بـ q 1+ k ( d −1)/2 . لذا
نظرًا لأن هذا صحيح بالنسبة إلى k الكبيرة بشكل تعسفي ، فهذا يعني أن
إن ثنائية بوانكاريه تعني إذن أن

إكمال الإثبات

إن استنتاج فرضية ريمان من هذا التقدير هو في الغالب استخدام مباشر إلى حد ما للتقنيات القياسية ويتم على النحو التالي.

  • القيم الذاتية لـ Frobenius على H1
    ج
    يمكن الآن تقدير ( U ، E ) لأنها أصفار دالة زيتا للحزمة E. يمكن كتابة دالة زيتا هذه على أنها حاصل ضرب أويلر لدوال زيتا لسيقان E ، واستخدام التقدير للقيم الذاتية على هذه السيقان يوضح أن هذا الحاصل يتقارب لـ | T | <  q d /2−1/2 ، بحيث لا توجد أصفار لدالة زيتا في هذه المنطقة. وهذا يعني أن القيم الذاتية لـ Frobenius على E هي على الأكثر q d /2+1/2 في القيمة المطلقة (في الواقع، سيتبين قريبًا أن لها قيمة مطلقة بالضبط q d /2 ). هذه الخطوة من الحجة تشبه إلى حد كبير الإثبات المعتاد على أن دالة زيتا لريمان ليس لها أصفار مع جزء حقيقي أكبر من 1، عن طريق كتابتها على أنها حاصل ضرب أويلر.
  • الاستنتاج من هذا هو أن القيم الذاتية α لـ Frobenius لمجموعة متنوعة من الأبعاد الزوجية d في مجموعة التجانس الوسطى تلبي
للحصول على فرضية ريمان، نحتاج إلى إزالة 1/2 من الأس. ويمكن القيام بذلك على النحو التالي. يُظهر تطبيق هذا التقدير على أي قوة زوجية V k من V واستخدام صيغة كونيث أن القيم الذاتية لـ Frobenius على التماثل الأوسط لمجموعة متنوعة V من أي بُعد d تلبي
نظرًا لأن هذا صحيح بالنسبة إلى k الكبيرة بشكل تعسفي ، فهذا يعني أن
إن ثنائية بوانكاريه تعني إذن أن
  • يثبت هذا تخمينات ويل للتجانس المتوسط ​​لمجموعة متنوعة. تتبع تخمينات ويل للتجانس أسفل البعد الأوسط من هذا من خلال تطبيق نظرية ليفشيتز الضعيفة ، وتتبع تخمينات التجانس أعلى البعد الأوسط من ثنائية بوانكاريه.

دليل ديلين الثاني

وجد ديلين (1980) وأثبت تعميمًا لتخمينات ويل، يحد من أوزان الدفع للأمام لحزمة. في الممارسة العملية، هذا التعميم وليس تخمينات ويل الأصلية هو الذي يستخدم في الغالب في التطبيقات، مثل نظرية ليفشيتز الصعبة . جزء كبير من الإثبات الثاني هو إعادة ترتيب لأفكار إثباته الأول. الفكرة الإضافية الرئيسية المطلوبة هي حجة وثيقة الصلة بنظرية جاك هادامارد وتشارلز جان دي لا فالي بوسان ، التي استخدمها ديلين لإظهار أن متسلسلة L المختلفة ليس لها أصفار مع الجزء الحقيقي 1.

تسمى الحزمة القابلة للإنشاء على صنف فوق حقل محدود نقية الوزن β إذا كانت القيم الذاتية لـ Frobenius عند x لجميع النقاط x لها قيمة مطلقة N ( x ) β /2 ، وتسمى مختلطة الوزن ≤  β إذا كان من الممكن كتابتها على أنها امتدادات متكررة بواسطة حزم نقية ذات أوزان ≤  β .

تنص نظرية ديلين على أنه إذا كانت f هي تماثل لمخططات من النوع المحدود على حقل منتهٍ، فإن R i f ! تأخذ حزمًا مختلطة ذات وزن ≤  β إلى حزم مختلطة ذات وزن ≤  β  +  i .

تتبع تخمينات ويل الأصلية اعتبار f تماثلًا من تنوع إسقاطي سلس إلى نقطة واعتبار الحزمة الثابتة Q على التنوع. وهذا يعطي حدًا أعلى للقيم المطلقة للقيم الذاتية لـ Frobenius، ثم تُظهر ثنائية بوانكاريه أن هذا أيضًا حد أدنى.

بشكل عام، لا تأخذ R i f ! الحزم النقية إلى حزم نقية. ومع ذلك، فإنها تفعل ذلك عندما يكون هناك شكل مناسب من أشكال ثنائية بوانكاريه، على سبيل المثال إذا كانت f ناعمة وسليمة، أو إذا عمل المرء مع الحزم المنحرفة بدلاً من الحزم كما في بيلينسون، بيرنشتاين وديليجن (1982).

مستوحى من عمل ويتن (1982) على نظرية مورس ، وجد لاومون (1987) دليلاً آخر، باستخدام تحويل فورييه -adic لديليني ، والذي سمح له بتبسيط دليل ديليني من خلال تجنب استخدام طريقة هادامارد ودي لا فالي بوسان. يعمم دليله الحساب الكلاسيكي للقيمة المطلقة لمجموعات جاوس باستخدام حقيقة أن معيار تحويل فورييه له علاقة بسيطة بمعيار الدالة الأصلية. استخدم كييل وويساوير (2001) دليل لاومون كأساس لشرحهما لنظرية ديليني. قدم كاتز (2001) تبسيطًا إضافيًا لدليل لاومون، باستخدام أحادية التماثل بروح دليل ديليني الأول. قدم كيدلايا (2006) دليلاً آخر باستخدام تحويل فورييه، واستبدل التماثل الإتالي بالتماثل الجامد .

التطبيقات

مراجع

  • كان، برونو (2020)، "دالة زيتا للتنوع الإبيلي"، زيتا ودالات L للتنوعات والدوافع ، سلسلة محاضرات الجمعية الرياضية في لندن، كامبريدج: مطبعة جامعة كامبريدج ، ص 52-53، doi :10.1017/9781108691536، ISBN 978-1-108-70339-0
  • كاتز، نيكولاس م. (1976)، "نظرة عامة على دليل ديلين لفرضية ريمان للتنوعات على الحقول المحدودة"، التطورات الرياضية الناشئة عن مشاكل هيلبرت ، وقائع الندوات. الرياضيات البحتة، المجلد الثامن والعشرون، بروفيدنس، رود آيلاند: الجمعية الرياضية الأمريكية ، ص 275-305، MR  0424822
  • كاتز، نيكولاس (2001)، "الدوال-L والتماثل: أربع محاضرات عن ويل الثاني"، التقدم في الرياضيات ، 160 (1): 81-132، doi : 10.1006/aima.2000.1979 ، MR  1831948
  • كاتز، نيكولاس مميسينج، ويليام (1974)، "بعض عواقب فرضية ريمان للأصناف على الحقول المحدودة"، اختراعات الرياضيات ، 23 : 73-77، رمز Bibcode :1974InMat..23...73K، doi :10.1007/BF01405203، ISSN  0020-9910، MR  0332791، S2CID  121989640
  • كيدلايا، كيران س. (2006)، "تحويلات فورييه و p -adic 'Weil II'Compositio Mathematica ، 142 (6): 1426–1450، أرخايف : math/0210149 ، دوى :10.1112/S0010437X06002338، ISSN  0010-437X، MR  2278753، S2CID  5233570
  • كيهل، رينهاردت. فايساوير، راينر (2001)، تخمينات ويل، الحزم الضارة وتحويل فورييه اللاديك ، Ergebnisse der Mathematik und ihrer Grenzgebiete. 3. فولج. سلسلة المسوحات الحديثة في الرياضيات [النتائج في الرياضيات والمجالات ذات الصلة. السلسلة الثالثة. سلسلة من المسوحات الحديثة في الرياضيات]، المجلد. 42 برلين، نيويورك: Springer-Verlag ، دوى : 10.1007 / 978-3-662-04576-3 ، ISBN 978-3-540-41457-5السيد 1855066 ​
  • Kleiman، Stephen L. (1968)، “Algebraic Cycles and the Weil Conjectures”، Dix esposés sur la cohomologie des schémas , Amsterdam: North-Holland، pp. 359–386، MR  0292838
  • لانجلاندز، روبرت ب. (1970)، "مشاكل في نظرية الأشكال الشكلية"، محاضرات في التحليل والتطبيقات الحديثة، المجلد الثالث ، ملاحظات المحاضرات في الرياضيات، المجلد 170، برلين، نيويورك: دار نشر سبرينغر ، ص 18-61، doi :10.1007/BFb0079065، ISBN 978-3-540-05284-5السيد 0302614 ​
  • Laumon، Gérard (1987)، “Transformation de Fourier، Constantes d'équations fonctionnelles et conjecture de Weil”، منشورات Mathématiques de l'IHÉS ، 65 (65): 131-210، دوى :10.1007 / BF02698937، ISSN  1618-1913، السيد  0908218، S2CID  119951352
  • Lefschetz، Solomon (1924)، L'Ana Analysis site et la géométrie algébrique ، Collection de Monographies publiée sous la Direction de M. Émile Borel (بالفرنسية)، باريس: Gauthier-Villarsأعيد طبعه في Lefschetz, Solomon (1971)، أوراق مختارة ، نيويورك: Chelsea Publishing Co.، ISBN 978-0-8284-0234-7السيد 0299447 ​
  • Mazur, Barry (1974), "Eigenvalues ​​of Frobenius working on algebraic varietys over finite fields", in Hartshorne, Robin (ed.), Algebraic Geometry, Arcata 1974 , Proceedings of symposia in pure math, المجلد 29، ISBN 0-8218-1429-X
  • مورينو، أو. (2001) [1994]، "حدود بومبيري-ويل"، موسوعة الرياضيات ، مطبعة EMS
  • رانكين، روبرت أهاردي، جي إتش (1939)، "مساهمات في نظرية دالة رامانوجان τ والدوال الحسابية المشابهة. الثاني. ترتيب معاملات فورييه للأشكال المعيارية المتكاملة"، وقائع الجمعية الفلسفية في كامبريدج ، 35 (3): 357-372، رمز Bibcode :1939PCPS...35..357R، doi :10.1017/S0305004100021101، MR  0000411، S2CID  251097961
  • سير، جان بيير (1960)، "نظائر كاهلية لتخمينات ويل المؤكدة"، حوليات الرياضيات ، السلسلة الثانية، 71 (2)، حوليات الرياضيات، المجلد 71، العدد 2: 392-394، doi :10.2307/1970088، ISSN  0003-486X، JSTOR  1970088، MR  0112163
  • Serre، Jean-Pierre (1975)، “Valeurspropers des endomorphismes de Frobenius [d’après P. Deligne]”، Séminaire Bourbaki vol. 1973/74 التعرضات 436-452، ملاحظات محاضرة في الرياضيات، المجلد. 431، الصفحات من 190 إلى 204، دوى :10.1007 / BFb0066371، ISBN 978-3-540-07023-8
  • Verdier، Jean-Louis (1974)، “Indépendance par Rapport a ℓ des polynômes caractéristiques des endomorphismes de frobenius de la cohomologie ℓ-adique”، Séminaire Bourbaki vol. 1972/73 التعرضات 418-435، ملاحظات محاضرة في الرياضيات، المجلد. 383، سبرينغر برلين / هايدلبرغ، ص 98-115، دوى :10.1007 / BFb0057304، ISBN 978-3-540-06796-2
  • ويل، أندريه (1949)، "أعداد حلول المعادلات في الحقول المحدودة"، نشرة الجمعية الرياضية الأمريكية ، 55 (5): 497-508، doi : 10.1090/S0002-9904-1949-09219-4 ، ISSN  0002-9904، MR  0029393أعيد طبعه في Oeuvres Scientifiques/الأوراق المجمعة بقلم أندريه ويل ISBN 0-387-90330-5 
  • ويتن، إدوارد (1982)، "التناظر الفائق ونظرية مورس"، مجلة الهندسة التفاضلية ، 17 (4): 661-692، doi : 10.4310/jdg/1214437492 ، ISSN  0022-040X، MR  0683171

مراجع

  1. ^ LMFDB: منحنى الجنس 2 3125.a.3125.1
  2. ^ الفصل 6، النظرية 5.1 في Koblitz, Neal (7 May 2004). الجوانب الجبرية للتشفير . Springer. ص. 146. ISBN 3-540-63446-0.
  3. ^ الفصل 7، الفقرة §7B في Mumford, David (15 فبراير 1995). الهندسة الجبرية 1، الأصناف الإسقاطية المعقدة . Springer. ص. 131. ISBN 3-540-58657-1.
  4. ^ LMFDB: فئة تجانس الأصناف الآبيلية 2.41.aj_ct على F(41)
  5. ^ الفصل الخامس، النظرية 19.1 في ميلن، جيمس (1986). "التنوعات الأبيلية". الهندسة الحسابية . نيويورك: سبرينغر فيرلاغ . ص. 103-150. doi :10.1007/978-1-4613-8655-1. ISBN 978-1-4613-8655-1.
  6. ^ الفصل 6، النظرية 5.1 في Koblitz, Neal (1998). الجوانب الجبرية للتشفير . Springer. ص. 146. ISBN 3-540-63446-0.
  7. ^ LMFDB: فئة تجانس الأصناف الآبيلية 2.41.aj_ct على F(41)
Retrieved from "https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Weil_conjectures&oldid=1256914016"
Original text
Rate this translation
Your feedback will be used to help improve Google Translate