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Homographies et petits groupes de Galois

Envoyé par claude quitté 
Re: Homographies et petits groupes de Galois
26 fvrier 2017, 07:31
@vous deux
J'attache juste le cas $D = -4 \times 13 = -52$. Je me suis embarqué de nouveau dans cette histoire (= Baby Class Field Theory via Gauss et les formes quadratiques) parce que flip flop était dépité par son cours Class Field Theory. Mais j'ai absolument besoin que les bases soient assises pour traiter des exemples : les bases désignant en particulier les anneaux quadratiques, les extensions cyclotomiques, les caractères multiplicatifs, les caractères de Kronecker, les lois de réciprocité et il faut absolument être clair sur $\chi_{-4}, \chi_8, \chi_{-8}$ ...etc..

Silence radio pendant un certain temps.
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Re: Homographies et petits groupes de Galois
04 mars 2017, 11:52
@CQ :
Je suis en train d'essayer de calculer $N_p(X^3+X^2-3X-1)$. Why not !
Du coup, j'ai besoin de $\chi_{148}$ (ce qui m'évite un hors-sujet) mais aussi des formes quadratiques de discriminant $148$.
J'ai donc rejeté un coup d'œil sur ton épreuve d'agreg blanche qui donne la forme neutre ($x^2-37y^2$) associée à $\Delta=148$ mais il reste du boulot ...
Re: Homographies et petits groupes de Galois
04 mars 2017, 21:15
Voilà ce que je trouve en utilisant la méthode de Serre avec $f=X^3+X^2-3X-1$.

Les cas particuliers : $N_2(f)=1$ et $N_{37}(f)=2$.

Soit maintenant $p\neq 37$ un premier impair. On a :
$$\begin{equation*}
N_p(f)=
\begin{cases}
1 & \text{si $\left( \dfrac{p}{37}\right)=-1$} \\
3 & \text{si on peut écrire $p$ sous la forme $x^2-37y^2$}\\
0 & \text{si on peut écrire $p$ sous la forme $3x^2+2xy-12y^2$.}
\end{cases}
\end{equation*}$$

Remarque : $67=20^2-37\cdot 3^2$ est le plus petit premier tel que $N_p(f)=3$.



Modifié 1 fois. Dernière modification le 04/03/2017 21:50 par gai requin.
Re: Homographies et petits groupes de Galois
05 mars 2017, 22:50
En bref, une méthode sympathique quand on connaît le corps de classes de Hilbert associé à un discriminant donné.
Heu... confused smiley
Une référence donnée par Serre lui-même : [Jacques Martinet]
Re: Homographies et petits groupes de Galois
05 mars 2017, 23:09
avatar
Le polynôme $X^3+X^2-3X-1$ engendre une extension de degré $6$ sur $\Q$ et il y a une sous-extension quadratique. Tu veux dire que tu connais le corps de classe de cette extension quadratique et tu peux l'utiliser pour obtenir des infos sur
les racines de $X^3+X^2-3X-1$ sur les corps finis ?
Re: Homographies et petits groupes de Galois
05 mars 2017, 23:22
Je dirais même plus.
Le corps de décomposition de $f=X^3+X^2-3X-1$ est le corps de classes de Hilbert de $\Q(\sqrt{148})$ ce qui permet de déterminer les $N_p(f)$ en jouant avec la substitution de Frobenius.
Re: Homographies et petits groupes de Galois
06 mars 2017, 18:15
Salut flipflop.
Si cette méthode t'intéresse, je peux essayer de te faire un résumé de ce que j'ai compris demain.
Ce ne sera pas aussi précis que Claude winking smiley mais j'ai quand même deux exemples à te présenter.
Re: Homographies et petits groupes de Galois
06 mars 2017, 19:09
avatar
Ah je veux bien ! Mais j'ai un peu peur que ce soit un peu complexe !

Je n'ai pas encore regardé proprement les formes quadratiques et le lien avec les groupes de classes.
Re: Homographies et petits groupes de Galois
06 mars 2017, 21:16
A ce propos, j'ai pas mal galéré avec l'exemple ci-dessus parce que $\rm{disc}(f)=148>0$.
Dans l'épreuve blanche de Claude, il y a une étude exhaustive des classes de formes quadratiques de discriminant négatif donné.
Mais on y trouve aussi une méthode effective pour se ramener à un nombre fini de cas ce qui m'a permis de trouver les trois classes de formes quadratiques de discriminant $148$.
Re: Homographies et petits groupes de Galois
08 mars 2017, 08:52
@fliflop : L'idée de départ est la suivante.
Soit $P\in \Z[X]$ et $L$ son corps de décomposition dans $\C$.
Soit $\mathfrak P$ un idéal premier de $\mathcal O_L$ au-dessus de $p$ premier.
Alors $M=\dfrac{\mathcal O_L}{\mathfrak P}$ est un corps fini de caractéristique $p$ qui décompose $P$ en tant que polynôme de $\mathbb F_p[X]$.

De plus, $\rm{Gal}(M/\mathbb F_p)$ est cyclique engendré par le Frobenius.
Donc l'étude de la substitution de Frobenius en $p$ dans $\rm{Gal}(L/\Q)$ permet d'avoir des informations sur les racines de $P$ dans $M$.
Re: Homographies et petits groupes de Galois
08 mars 2017, 09:17
avatar
Hello Gai requin,

D'accord je "vois" l'idée. Tu récupères explicitement de l'information via la réduction modulo $p$. C'est amusant c'est un peu ce que je voulais faire avec mes extensions cyclotomiques (pour l'instant, il y a que celle là que je "maîtrise" un peu).

Mais je ne comprends pas comment faire en pratique.

Disons que l'on numérote les racines $\alpha_1$, $\alpha_2$ et $\alpha_3$ les racines de $f := X^3+X^2-3X-1$. Alors, on a un morphisme de groupe $\text{Gal} \left( L \mid \Q\right) \to \mathfrak{S}_3$. Et tu veux identifier, image de ce morphisme via des réductions modulo $p$ ? Ou je suis à côté de la plaque ?
Re: Homographies et petits groupes de Galois
08 mars 2017, 10:27
@gai requin
Quelque chose que je ne comprends pas (du tout) : $148 = 4 \times 37$ donc $\Q(\sqrt {148}) = \Q(\sqrt {37})$. Et magma me dit que l'anneau des entiers de $\Q(\sqrt {37})$ est principal.

> K<r37> := QuadraticField(37) ;
> OK := MaximalOrder(K) ;
> ClassGroup(OK) ; 
Abelian Group of order 1
Mapping from: Abelian Group of order 1 to Set of ideals of OK
Re: Homographies et petits groupes de Galois
08 mars 2017, 13:03
@flipflop : en pratique, on examine d'abord l'action de la substitution de Frobenius sur le discriminant pour savoir si c'est une permutation paire ou impaire.

@CQ : Très bonne question indeed dont je n'ai pas la réponse !
Je sais juste que j'ai testé positivement les résultats que je donne [ici] pour un grand nombre de valeurs de $p$. confused smiley

Et combien y a-t-il de classes de formes quadratiques de discriminant $148$ ?
Re: Homographies et petits groupes de Galois
08 mars 2017, 23:15
@CQ : Peut-être que magma va nous aider.

> D := 148 ;           
> BQF := BinaryQuadraticForms(D) ;
> BQF ;
Binary quadratic forms of discriminant 148
> RF := ReducedForms(BQF) ;
> RF ;
[ <3,10,-4>, <1,12,-1>, <-3,8,7> ] BINGO
> q0, q1, q2 := Explode(RF) ;
> q3 := BQF ! <1,0,-37> ; Pour mézigue
> IsEquivalent(q1,q3) ;
true
> q4 := BQF ! <3,2,-12> ; Pour mézigue
> IsEquivalent(q2,q4) ;
true


Il faut peut-être regarder du côté de $\Z[\sqrt{37}]$ même si ce n'est pas l'anneau des entiers de $\Q(\sqrt{37})$...
Re: Homographies et petits groupes de Galois
09 mars 2017, 10:06
@gai requin
Ma réponse est simple : je ne suis pas clair (du tout) sur les formes quadratiques binaires de discriminant $> 0$. La notion de forme réduite est bien plus complexe... Peut-être de la lecture en [people.math.ethz.ch]

Autre chose : il y a une notion de ``Narrow Class Group'' qui POURRAIT entrer en ligne de compte ici car l'unité fondamentale $u = 6 + \sqrt {37}$ (de l'anneau des entiers de $\Q(\sqrt {37})$) est de norme $-1$. Mais je ne crois pas qu'elle intervienne ; si je la mentionne, c'est juste pour indiquer que les choses sont un tantinet plus compliquées et pour dire à nouveau que je ne suis vraiment pas clair du tout.

Autre chose (bis). J'ai découvert par hasard la fonction RingClassField qui n'est pas documentée. Ci-dessous, une utilisation

> K<r37> := QuadraticField(37) ;
> u := 6 + r37 ;
> Norm(u) ;
-1
> B := Order([2*r37]) ;
> G, phi := RingClassGroup(B) ;
> G ;
Abelian Group isomorphic to Z/3
Defined on 1 generator
Relations:
    3*G.1 = 0
> phi ;
Mapping from: GrpAb: G to Set of ideals of B given by a rule
> phi(G.1) ;
Ideal of B
Basis:
[ 1 43]
[ 0 83]
> ChangeUniverse(Basis(phi(G.1)), K) ;
[ 83, 2*r37 - 27 ]

> L := RingClassField(B) ;            
> L ;
FldAb, defined by (<[4 0], [0 4]>, [])
of structure: Z/3
> E := EquationOrder(L) ;
> E ;
Equation Order with defining polynomial x^3 + [-48, -12]*x + [52, 16] over its ground order
> F := DefiningPolynomial(E) ;
> F ;
$.1^3 + [-48, -12]*$.1 + [52, 16]
> ChangeRing(F, K) ;          
$.1^3 + (-6*r37 - 42)*$.1 + 8*r37 + 44
> NumberField(L) ;
Number Field with defining polynomial $.1^3 + (-6*r37 - 42)*$.1 + 8*r37 + 44 over K

Exercice (que je n'avais pas réussi à faire dans le cadre de $X^3 - X-1$) : à partir de ces données i.e. de $K = \Q(\sqrt {37})$ et du polynôme de degré $3$ à coefficients dans $K$ définissant $L/K$, trouver un polynôme irréductible de degré $3$ à coefficients dans $\Q$ tel que $L/\Q$ soit la clôture galoisienne du corps engendré par une racine de ce polynôme. Dit autrement, $L/\Q$ est une extension galoisienne de degré 6 dont le groupe de Galois est isomorphe à $S_3$. Expliciter un corps intermédiaire $\Q \subset K' \subset L$ de degré $3$ sur $\Q$ via le polynôme minimal d'un élément primitif de $K'/\Q$.
Re: Homographies et petits groupes de Galois
09 mars 2017, 17:32
@CQ :
Dans ton code, est-ce que $B=\Z[\sqrt{180}]$ ?
Est-ce que tu pourrais me dire comment implémenter $\Z[\sqrt{37}]$ (je n'y arrive pas) ?

Pour ton exercice, $L/K$ est-elle bien définie par $X^3-(6\sqrt{37}+42)X+8\sqrt{37}+44$ ?
Re: Homographies et petits groupes de Galois
09 mars 2017, 18:15
@gai requin
Dans mon code, $B = \Z[2\sqrt {37}]$ (j'ai du mal à comprendre d'où tu sors 180) ; sauf que ce n'est pas ce que je voulais faire ! Je voulais prendre $B = \Z[\sqrt {37}]$. Il suffit donc de mentionner B := Order([r37]). Mais on tombe à un moment donné sur un bug de magma : le fameux défaut ``de non orthogonalité'' déjà évoqué (je ne suis pas sûr de cette terminologie). Il faut utiliser NumberField et pas QuadraticField. Pour éviter les confusions, voir le post suivant.

Oui, $L/K$ est bien défini par le polynôme que tu dis. Mais il est préférable de tout recommencer avec $\Z[\sqrt {37}]$.



Modifié 1 fois. Dernière modification le 09/03/2017 20:15 par claude quitté.
Re: Homographies et petits groupes de Galois
09 mars 2017, 18:29
Désolé. J'avais oublié que $4\times 37=148$. thumbs up



Modifié 1 fois. Dernière modification le 09/03/2017 18:29 par gai requin.
Re: Homographies et petits groupes de Galois
09 mars 2017, 18:42
En suivant ton conseil, $L/K$ est maintenant définie par $X^3-48X+20$. Je préfère. winking smiley
Re: Homographies et petits groupes de Galois
09 mars 2017, 18:44
Il s'agit plutôt d'un comportement bizarre, cf ci-dessous. Lorsque l'on dispose d'une inclusion d'anneaux $B \subset B'$, le conducteur de $B'$ dans $B$ est l'idéal de $B$ défini par
$$
\mathfrak f = \{ x \in B \mid xB' \subset B \}
$$
C'est également un idéal de $B'$. C'est le plus grand idéal de $B$ qui soit aussi un idéal de $B'$.

En théorie des nombres, le conducteur d'un anneau d'entiers $B$ de corps des fractions $K$, est le conducteur de $\mathcal O_K$ dans $B$.

> K<r37> := QuadraticField(37) ;
> B := Order([r37]) ;
> Conductor(B) ;
2         <-------------- pas TOP, cette réponse
> B := Order([3*r37]) ;
> Conductor(B) ;
Ideal of B
Basis:
[3 1]
[0 2]

Utilisation de NumberField

> Z := IntegerRing() ;
> ZX<X> := PolynomialRing(Z) ;
> K<r37> := NumberField(X^2 - 37) ;
> B := Order([r37]) ;              
> Conductor(B) ; 
Ideal of B
Basis:
[1 1]
[0 2]

Ne pas se mélanger les pinceaux. Par exemple, ici l'idéal conducteur est l'idéal engendré par $2$ dans $\mathcal O_K$ mais pas dans $B$ !

> OK := MaximalOrder(K) ;
> OK eq Order([(1 + r37) / 2]) ;
true
> 
> F := OK !! Conductor(B) ;   //  !! big-bang conversion of ideals
> F ;
Ideal of OK
Basis:
[2 0]
[0 2]
> F eq ideal <OK | 2> ; 
true
> F eq 2*OK ;
true
Re: Homographies et petits groupes de Galois
09 mars 2017, 18:47
In [www.les-mathematiques.net] d'où sors tu $X^3 - 48X + 20$ ??
Re: Homographies et petits groupes de Galois
09 mars 2017, 18:56
>KX<X>:=PolynomialRing(IntegerRing());
> K<r37> := NumberField(X^2-37) ;
> B := Order([r37]) ;
> L := RingClassField(B) ;            
> E := EquationOrder(L) ;
> F := DefiningPolynomial(E) ; 
> NumberField(L) ;
Number Field with defining polynomial $.1^3 - 48*$.1 - 20 over K


C'est $-20$ à la place de $20$. Décidément...confused smiley
Re: Homographies et petits groupes de Galois
09 mars 2017, 19:16
@gai requin
Un détail : je suppose que KX au lieu de ZX, c'est pour mieux tromper l'ennemi (CQ : grand pinailleur devant l'éternel).

Autres choses :

(1) Ma version (de magma) ne me fournit pas ce polynôme $X^3 - 48X - 20$ (qui est à coefficients dans $\Q$) mais un polynôme à coefficients dans $K$. Il a fallu que je fasse un gros effort (ce matin) pour trouver un polynôme de degré 3 à coefficients dans $\Q$ qui définisse de ``manière galoisienne'' $L/\Q$. Et j'ai justement trouvé ce polynôme (il a fallu que je prolonge la conjugaison de $\Q(\sqrt {37})$ en un $\Q$-automorphisme de $L$ ...etc...).

(2) Ce polynôme $X^3 - 48X - 20$ définit sur $\Q$ un corps de nombres isomorphe au corps de nombres défini par $X^3 + X^2 - 3X-1$ avec lequel tu avais joué.

> E1<x> := NumberField(X^3 + X^2 - 3*X - 1) ;
> E2<y> := NumberField(X^3 - 48*X - 20) ;
> ok, phi := IsIsomorphic(E1,E2) ;
> ok ;    
true
> phi(x) ;                                   
1/18*(-y^2 - 2*y + 26)
> Inverse(phi)(y) ;
3*x^2 - 7


Ajout $X^3 - 48X - 20$ ou $X^3 - 48X + 20$, c'est kif-kif car si $x$ est une racine du premier, alors $-x$ est une racine du second. Et réciproquement. Peut-être qu'il t'a donné le second polynôme à un moment donné et le premier à un autre moment ?



Modifié 1 fois. Dernière modification le 09/03/2017 19:22 par claude quitté.
Re: Homographies et petits groupes de Galois
09 mars 2017, 19:26
Et donc certainement que pour tout premier impair $\neq 37$, on a $N_p(X^3 - 48X -20)=N_p(X^3 + X^2 - 3X-1)$ !

Est-ce que tu crois qu'on est en train de parler du corps de classes de l'anneau $\Z[\sqrt{37}]$ qui n'est pas l'anneau des entiers de $\Q(\sqrt{37})$ ???
Re: Homographies et petits groupes de Galois
09 mars 2017, 20:07
@CQ : Tu as raison pour $+20$ vs $-20$ ! thumbs down
Re: Homographies et petits groupes de Galois
09 mars 2017, 23:29
@CQ :
Le discriminant de $X^3 - 48X -20$ vaut $2^4\times 3^6\times 37$.

De plus, après un test sur les $10000$ premiers nombres premiers, il semblerait que
$$N_p(X^3 - 48X -20)=N_p(X^3 + X^2 - 3X-1)\text{ pour tout $p\neq 3$}.$$
Re: Homographies et petits groupes de Galois
10 mars 2017, 10:26
@CQ :
J'ai trouvé un exemple similaire avec $\Z[\sqrt{101}]$ en prenant pour $L$ le corps de décomposition de $X^3-48X^2+576X-1616$.
Et $\mathcal O_K$ est encore principal !

Ma stratégie : je choisis $p=1\bmod 4$, je regarde dans magma si $\Z[\sqrt{p}]$ a un corps de classes non trivial et, si c'est le cas, y'a plus qu'à bidouiller pour trouver un polynôme à coefficients rationnels qui définit ce corps de classes.



Modifié 1 fois. Dernière modification le 10/03/2017 10:33 par gai requin.
Re: Homographies et petits groupes de Galois
10 mars 2017, 11:40
J'ai oublié de poster le code.

> Z<X>:=PolynomialRing(Integers());
> K<r> := NumberField(X^2-101) ;
> A := Order([r]) ;
> L:=RingClassField(A);
> L:=NumberField(L);
> L;
Number Field with defining polynomial $.1^3 - 24*$.1 + 4*r over K
Re: Homographies et petits groupes de Galois
10 mars 2017, 13:56
Et un petit dernier pour la route. winking smiley

> Z<X>:=PolynomialRing(Integers());
> K<r> := NumberField(X^2-197) ;
> A := Order([r]) ;
> L:=RingClassField(A);
> L:=NumberField(L);
> L;
Number Field with defining polynomial $.1^3 - 96*$.1 - 20*r over K


Et on peut prendre $L=D_\Q(X^3-192X^2+9216X-77200)$.

Et on pourrait déterminer les $N_p(f)$ pour tous les exemples que j'ai fournis.
Mais bon, du point de vue de la théorie, il y a du travail...
Re: Homographies et petits groupes de Galois
13 mars 2017, 19:26
@vous deux :
Je dois dire que j'hésite beaucoup à me lancer dans la théorie du corps de classes, parce que j'en ai très envie mais que je ne suis pas du tout sûr d'en être capable.
Un point de vue intéressant [ici].
Re: Homographies et petits groupes de Galois
13 mars 2017, 19:47
avatar
Hello Gai requin,

D'après ce que j'ai lu, c'est plus simple à comprendre sur les corps locaux (nombres $p$-adiques) ? Tu connais un peu les $p$-adiques ? A priori, c'est un truc qui permet de faire un lien entre la caractéristique $p$ et la caractéristique $0$. (pfff, c'est vraiment ce que je veux faire dans l'autre fil).

Mais finalement, je ne comprends pas le but de cette théorie ... Est-ce que l'on veut établir des lois de réciprocités ? Est-ce que l'on veut comprendre la loi de décomposition des idéaux ? Est-ce qu'on veut construire les extensions abéliennes ?

J'ai un peu mis de côté pour l'instant l'idée.



Modifié 1 fois. Dernière modification le 13/03/2017 20:21 par AD.
Re: Homographies et petits groupes de Galois
13 mars 2017, 22:07
Pour l'instant, je sais que la théorie du corps de classes sert à établir une connexion entre la caractéristique nulle et la caractéristique $p$ via la substitution de Frobenius.

Le problème soulevé par Claude est le suivant : que fait-on quand le corps de classes de Hilbert d'un corps quadratique $K$ est trivial (i.e. quand son anneau des entiers $\mathcal O_K$ est principal) ?
Et bien, apparemment, on peut considérer le corps de classes $L$ d'un sous-anneau $A$ de $\mathcal O_K$ qui peut avoir le bon goût de ne pas être trivial ! Et on aurait peut-être un isomorphisme entre les classes d'idéaux de $A$ et $\rm{Gal}(L/K)$ ! confused smiley
Re: Homographies et petits groupes de Galois
14 mars 2017, 10:23
@vous deux
Comme déjà dit, théorie du corps de classes, c'est pas pour moi ; je suis trop vieux et de plus, j'ai un super-alibi : je suis retraité. Sauf peut-être, Baby Class Field Theory. Par exemple : quelles sont les lois de représentation des nombres premiers par les formes quadratiques de discriminant $D$ pour $D = -24$ et $D = -40$ ? J'ai choisi ces deux discriminants car d'une part, ils sont négatifs (donc pas de problème avec les unités, cf la suite) et d'autre part en posant $n = -D/4$, on a $n=6$ et $n=10$ qui sont des nombres convenables d'Euler (le carré du groupe des classes d'idéaux inversibles de $\Z[\sqrt n]$ est trivial).

Cette terminologie ``baby'' est d'ailleurs mal choisie car cela donne l'impression d'un travail mineur de Gauss alors que c'est tout le contraire. De toutes façons, qui, de nos jours, veut aborder des choses inconnues avec des problèmes ``dits de bébé'' ?

Autres choses (abordables !) en liaison avec $d = 37, 101, 197$, choisis par gai-requin. Mots-clé : conducteur, évitement du conducteur de Dedekind, formule de Dedekind-Siegel, ...etc... Abordable qualifie le corps de nombres de base $K$ (le corps quadratique) et surtout pas le corps des classes $L$ (je suis trop vieux, air connu ..)

Soient $A \subset B$ deux anneaux d'entiers de même corps des fractions un corps de nombres $K$ (chez gai-requin, $K$ est le corps quadratique mais ci-dessous, c'est général) et $\mathfrak f$ le conducteur de $B$ dans $A$ :
$$
\mathfrak f = \{ y \in B \mid yB \subset A \} = \{ y \in A \mid yB \subset A \}
$$
C'est à la fois un idéal de $A$ et de $B$ et c'est le plus grand qui ...

Formule de Dedekind-Siegel entre les ordres des groupes de classes d'idéaux inversibles :
$$
h_A = h_B \times {[(B/\mathfrak f)^\times : (A/\mathfrak f)^\times] \over [B^\times : A^\times]} \qquad \qquad \hbox {(quotient exact)}
$$
qui provient d'une suite exacte explicite :
$$
1 \to B^\times/A^\times \to (B/\mathfrak f)^\times / (A/\mathfrak f)^\times \to \mathrm {Cl}(A) \to \mathrm {Cl}(B) \to 1
$$

Cas particulier. On fixe $B$ un anneau de nombres de corps des fractions $K$ et on prend $A = \Z + fB$ où $f \in \N$ est un entier $\ge 1$. Alors $A$ est un anneau de nombres de corps des fractions $K$ et le conducteur de $B$ dans $A$ est l'idéal $fB$. Je n'ai pas réfléchi à son expression comme idéal de $A$. De plus $A/fB = \Z/f\Z$, ce qui simplifie un morceau du binz.

Dans le cas quadratique, on paramètre ainsi (via $f$) les sous-anneaux quadratiques $A$ de $B$ et $f = [B : A]$. Un travail à faire ici.

Cas particulier du cas particulier. $K = \Q(\sqrt d)$ un corps quadratique réel ; on devrait commencer, bébé oblige, par imaginaire because les unités mais un peu de sport ne fait pas de mal. Ici, $d$ est un entier $> 0$ sans facteur carré. Et on prend $B= \mathcal O_K$ et $f = 2$, $A = \Z + 2B = \Z[2y]$ si $B = \Z[y]$.

Si $d \equiv 5 \mod 8$ (c'est le cas des 3 entiers de gai-requin), alors 2 est inerte dans $B$ et donc $B/2B \simeq \mathbb F_4$ tandis que $A/2A \simeq \Z/2\Z = \mathbb F_2$. Donc $(B/2B)^\times$ est cyclique d'ordre 3 tandis que $(A/2A)^\times$ est trivial. Je recouche la formule de Dedekind-Siegel avec $\mathfrak f = 2B$ :
$$
h_A = h_B \times {[(B/\mathfrak f)^\times : (A/\mathfrak f)^\times] \over [B^\times : A^\times]}
$$
On voit se pointer, au numérateur, le groupe cyclique d'ordre 3 :
$$
(B/\mathfrak f)^\times / (A/\mathfrak f)^\times
$$
Un autre ingrédient est le groupe qui intervient au numérateur via son ordre i.e. le groupe quotient $B^\times / A^\times$. On sait bien dans le cas réel, que pour n'importe quel anneau quadratique réel $B$, on a (Pell-Fermat)
$$
B^\times \simeq \{\pm 1\} \times \Z
$$
Et c'est donc également vrai pour $A$ sous-anneau quadratique de $B$ i.e. $A^\times \simeq \{\pm 1\} \times \Z$. Mais c'est une autre paire de manches d'étudier l'injection $A^\times \to B^\times$.

Y compris dans le cas particulier $B = \mathcal O_K$ et $A = \Z + 2B$. J'ai juste constaté, dans ce cas, que l'indice $[B^\times : A^\times]$ était $1,2,3$. Mais je n'ai pas compris (en fonction du discriminant et de la norme de l'unité fondamentale de $\mathcal O_K$ ??) quelle était la valeur de cet indice.

Ce (ne pas comprendre) m'a rendu très modeste : il s'agit seulement (sic) du groupe des unités d'un corps quadratique réel.

Et la liste des ingrédients à la base n'est pas épuisée, car il y a encore $h_B$ !! Et j'insiste : nous sommes ici à la base, avec $K$ corps quadratique. Non, décidément, l'étage au dessus (corps de classes), ce n'est pas pour moi.
Re: Homographies et petits groupes de Galois
14 mars 2017, 10:23
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@Gai requin :

Tu sais calculer les substitution de Frobenius ? C'est pareil que le symbole d'Artin ? J'ai l'impression que les diagrammes d'hier représente exactement ça ...
Re: Homographies et petits groupes de Galois
14 mars 2017, 10:45
@CQ : Welcome back. smiling smiley
Je suis d'accord avec toi.
Comme on veut compter les racines d'un polynôme sur $\mathbb F_p$, on a "seulement" besoin des Baby Class Field d'extensions quadratiques, ce qui est déjà bien compliqué (cf le travail de Serre sur $X^4-X-1$).
J'étudierai ton dernier post avec attention quand j'aurai du temps, et notamment le nébuleux $h_A$.

@flipflop : Dans le papier de Serre [ici] (note 5.3. p.437), on se rend compte que l'ordre d'une substitution de Frobenius permet justement de compter ces racines dans $\mathbb F_p$.
Re: Homographies et petits groupes de Galois
14 mars 2017, 11:11
Pour appuyer mes propos, voici les discriminants quadratiques fondamentaux $D > 0$ compris entre 1 et 101, auxquels j'ai ajouté $D = 197$. Ils figurent dans la colonne de gauche. Mon binz est donc indexé par le discriminant et pas par l'entier sans facteur carré $d$ de $K = \Q(\sqrt d)$. On y voit par exemple $D = 8$ et $D = 12$. La signification de $r13$ est $\sqrt {13}$. uB désigne l'unité fondamentale de $B = \mathcal O_K$ tandis que uA désigne celle de $A = \Z + 2B$ (l'unique sous-anneau quadratique d'indice 2 de $B$). On a (à gauche, cela ne se voit pas toujours à l'oeil nu):
$$
u_A = u_B^{[B^\times : A^\times]}, \qquad\qquad [B^\times : A^\times] = 1, 2, 3
$$
Tout à droite, entre parenthèses, la norme de l'unité fondamentale de $B$. Une lapalissade : quand l'indice $[B^\times : A^\times]$ vaut 1, cela signifie $A^\times = B^\times$ i.e. que l'unité fondamentale de $B$ est dans $A$. C'est le cas de $D = 37, 101, 197$ (dans ces 3 cas, $D = d$ puisque $D \equiv 5 \bmod 8$).

5     [B^x:A^x] = 3          uA = -r5 + 2               uB = 1/2*(-r5 + 1)        (-1)
8     [B^x:A^x] = 2          uA = -r8 + 3               uB = 1/2*(-r8 + 2)        (-1)
12    [B^x:A^x] = 2          uA = -2*r12 + 7            uB = 1/2*(-r12 + 4)       (1)
13    [B^x:A^x] = 3          uA = -5*r13 + 18           uB = 1/2*(-r13 + 3)       (-1)
17    [B^x:A^x] = 1          uA = -r17 + 4              uB = -r17 + 4             (-1)
21    [B^x:A^x] = 3          uA = -12*r21 + 55          uB = 1/2*(-r21 + 5)       (1)
24    [B^x:A^x] = 1          uA = -r24 + 5              uB = -r24 + 5             (1)
28    [B^x:A^x] = 2          uA = -24*r28 + 127         uB = 1/2*(-3*r28 + 16)    (1)
29    [B^x:A^x] = 3          uA = -13*r29 + 70          uB = 1/2*(-r29 + 5)       (-1)
33    [B^x:A^x] = 1          uA = -4*r33 + 23           uB = -4*r33 + 23          (1)
37    [B^x:A^x] = 1          uA = -r37 + 6              uB = -r37 + 6             (-1)
40    [B^x:A^x] = 2          uA = -3*r40 + 19           uB = 1/2*(-r40 + 6)       (-1)
41    [B^x:A^x] = 1          uA = -5*r41 + 32           uB = -5*r41 + 32          (-1)
44    [B^x:A^x] = 2          uA = -30*r44 + 199         uB = 1/2*(-3*r44 + 20)    (1)
53    [B^x:A^x] = 3          uA = -25*r53 + 182         uB = 1/2*(-r53 + 7)       (-1)
56    [B^x:A^x] = 1          uA = -2*r56 + 15           uB = -2*r56 + 15          (1)
57    [B^x:A^x] = 1          uA = -20*r57 + 151         uB = -20*r57 + 151        (1)
60    [B^x:A^x] = 2          uA = -4*r60 + 31           uB = 1/2*(-r60 + 8)       (1)
61    [B^x:A^x] = 3          uA = -3805*r61 + 29718     uB = 1/2*(-5*r61 + 39)    (-1)
65    [B^x:A^x] = 1          uA = -r65 + 8              uB = -r65 + 8             (-1)
69    [B^x:A^x] = 3          uA = -936*r69 + 7775       uB = 1/2*(-3*r69 + 25)    (1)
73    [B^x:A^x] = 1          uA = -125*r73 + 1068       uB = -125*r73 + 1068      (-1)
76    [B^x:A^x] = 2          uA = -6630*r76 + 57799     uB = 1/2*(-39*r76 + 340)  (1)
77    [B^x:A^x] = 3          uA = -40*r77 + 351         uB = 1/2*(-r77 + 9)       (1)
85    [B^x:A^x] = 3          uA = -41*r85 + 378         uB = 1/2*(-r85 + 9)       (-1)
88    [B^x:A^x] = 1          uA = -21*r88 + 197         uB = -21*r88 + 197        (1)
89    [B^x:A^x] = 1          uA = -53*r89 + 500         uB = -53*r89 + 500        (-1)
92    [B^x:A^x] = 2          uA = -120*r92 + 1151       uB = 1/2*(-5*r92 + 48)    (1)
93    [B^x:A^x] = 3          uA = -1260*r93 + 12151     uB = 1/2*(-3*r93 + 29)    (1)
97    [B^x:A^x] = 1          uA = -569*r97 + 5604       uB = -569*r97 + 5604      (-1)
101   [B^x:A^x] = 1          uA = -r101 + 10            uB = -r101 + 10           (-1)
197   [B^x:A^x] = 1          uA = -r197 + 14            uB = -r197 + 14           (-1)




Modifié 1 fois. Dernière modification le 14/03/2017 18:23 par claude quitté.
Re: Homographies et petits groupes de Galois
15 mars 2017, 12:18
@CQ : Est-ce que pour $d=5\bmod 8$, on connaît $h_B$ (qui peut-être pair d'après la formule de Dedekind-Siegel) ?
Re: Homographies et petits groupes de Galois
15 mars 2017, 14:08
@gai requin
Est ce que tu utilises mes notations pour Dedekind-Siegel ? Leur formule exprime $h_A$ en fonction de $h_B$ (et d'autres quantités). Je ne comprends pas ce que tu veux dire quand tu dis que $h_B$ peut-être pair (d'après la formule de Dedekind-Siegel).
Re: Homographies et petits groupes de Galois
15 mars 2017, 14:40
J'utilise tes notations puisque je ne connaissais pas du tout cette formule avant que tu ne la postes.

Si $[B^\times : A^\times]=2$, $h_B$ est pair.
Re: Homographies et petits groupes de Galois
15 mars 2017, 15:01
@gai requin
Je continue à ne pas comprendre. Ton Si .., il faut le comprendre comme Si ... alors ? Je t'affiche de nouveau un extrait de mon binz mais cette fois je fais intervenir $x$ racine du trinôme de discriminant $D$ :
$$
\cases {
X^2 - {D \over 4} & si $D \equiv 0 \bmod 4$ \cr
X^2 - X + {1-D \over 4} & si $D \equiv 1 \bmod 4$ \cr
}
$$
En conséquence, avec $K = \Q(\sqrt D)$, $B := \mathcal O_K$ est égal à $\Z[x]$. OK ? Note : les résultats d'hier étaient vachement difficiles (impossibles ?) à analyser et c'est pour cela que j'ai changé mon fusil d'épaule. Regarde la fin avec $D = 8, 12, 28$, on a $h_B=1$ mais $[B^\times : A^\times] = 2$. EN ADMETTANT qu'il n'y ait pas d'erreur en magma, ce dont je me méfie !!

5     [B^x:A^x] = 3          uA = 2*x + 1               uB = -x + 1               (-1)
8     [B^x:A^x] = 2          uA = 2*x + 3               uB = x + 1                (-1)
12    [B^x:A^x] = 2          uA = 4*x + 7               uB = x + 2                (1)
13    [B^x:A^x] = 3          uA = 10*x + 13             uB = -x + 2               (-1)
17    [B^x:A^x] = 1          uA = 2*x + 3               uB = 2*x + 3              (-1)
21    [B^x:A^x] = 3          uA = 24*x + 43             uB = x + 2                (1)
24    [B^x:A^x] = 1          uA = 2*x + 5               uB = 2*x + 5              (1)
28    [B^x:A^x] = 2          uA = -48*x + 127           uB = -3*x + 8             (1)
29    [B^x:A^x] = 3          uA = 26*x + 57             uB = -x + 3               (-1)
33    [B^x:A^x] = 1          uA = 8*x + 19              uB = -8*x + 27            (1)
37    [B^x:A^x] = 1          uA = 2*x + 5               uB = 2*x + 5              (-1)
40    [B^x:A^x] = 2          uA = -6*x + 19             uB = -x + 3               (-1)
41    [B^x:A^x] = 1          uA = 10*x + 27             uB = -10*x + 37           (-1)
44    [B^x:A^x] = 2          uA = -60*x + 199           uB = -3*x + 10            (1)
53    [B^x:A^x] = 3          uA = 50*x + 157            uB = x + 3                (-1)
56    [B^x:A^x] = 1          uA = 4*x + 15              uB = 4*x + 15             (1)
57    [B^x:A^x] = 1          uA = 40*x + 131            uB = -40*x + 171          (1)
60    [B^x:A^x] = 2          uA = 8*x + 31              uB = x + 4                (1)
61    [B^x:A^x] = 3          uA = 7610*x + 25913        uB = -5*x + 22            (-1)
65    [B^x:A^x] = 1          uA = 2*x + 7               uB = 2*x + 7              (-1)
69    [B^x:A^x] = 3          uA = 1872*x + 6839         uB = 3*x + 11             (1)
73    [B^x:A^x] = 1          uA = 250*x + 943           uB = 250*x + 943          (-1)
76    [B^x:A^x] = 2          uA = -13260*x + 57799      uB = -39*x + 170          (1)
77    [B^x:A^x] = 3          uA = 80*x + 311            uB = -x + 5               (1)
85    [B^x:A^x] = 3          uA = 82*x + 337            uB = x + 4                (-1)
88    [B^x:A^x] = 1          uA = -42*x + 197           uB = -42*x + 197          (1)
89    [B^x:A^x] = 1          uA = 106*x + 447           uB = -106*x + 553         (-1)
92    [B^x:A^x] = 2          uA = -240*x + 1151         uB = -5*x + 24            (1)
93    [B^x:A^x] = 3          uA = 2520*x + 10891        uB = -3*x + 16            (1)
97    [B^x:A^x] = 1          uA = 1138*x + 5035         uB = 1138*x + 5035        (-1)
101   [B^x:A^x] = 1          uA = 2*x + 9               uB = -2*x + 11            (-1)
197   [B^x:A^x] = 1          uA = 2*x + 13              uB = 2*x + 13             (-1)
Time: 0.810
> [ClassNumber(D) : D in [8, 12, 28, 40]] ;
[ 1, 1, 1, 2 ]

Qu'est ce que je ne comprends pas dans ce que tu me dis ?
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