MathLabs
Định lýĐã chứng minh

Chặn Hasse

Phát biểu

Với một đường cong elliptic EE trên trường hữu hạn Fp\mathbb{F}_p (pp nguyên tố), số điểm thỏa mãn ∣#E(Fp)−(p+1)∣≤2p|\#E(\mathbb{F}_p) - (p+1)| \le 2\sqrt{p}.

Vì sao đúng?

Đại lượng ap:=p+1−#E(Fp)a_p := p+1-\#E(\mathbb{F}_p) đo 'số hạng sai số' so với phỏng đoán ngây thơ rằng một đa thức bậc ba ngẫu nhiên nên có khoảng pp nghiệm cộng thêm điểm tại vô cực; chặn Hasse nói rằng sai số này không bao giờ vượt quá khoảng 2p2\sqrt{p}, một độ lệch nhỏ đến kinh ngạc so với chặn tầm thường cỡ pp, và chính điều này khiến #E(Fp)\#E(\mathbb{F}_p) trở thành một bậc nhóm đáng tin cậy, dự đoán được, dùng trong các cấu trúc mật mã.

Phác thảo chứng minh

Xét tự đồng cấu Frobenius φ:E(Fp‾)→E(Fp‾)\varphi: E(\overline{\mathbb{F}_p}) \to E(\overline{\mathbb{F}_p}), φ(x,y)=(xp,yp)\varphi(x,y) = (x^p, y^p). Các điểm bất động của nó chính xác là E(Fp)E(\mathbb{F}_p), và ta chứng minh được #E(Fp)=deg⁡(φ−1)=p+1−t\#E(\mathbb{F}_p) = \deg(\varphi - 1) = p+1-t với t=φ+φ^t = \varphi + \hat\varphi là vết của Frobenius tác động lên vành tự đồng cấu. Ánh xạ bậc trên các tự đồng cấu của EE là một dạng toàn phương nguyên xác định dương (thỏa mãn deg⁡(mφ+n)≥0\deg(m\varphi+n) \ge 0 với mọi số nguyên m,nm,n, đẳng thức chỉ xảy ra khi mφ+n=0m\varphi+n=0), và deg⁡φ=p\deg\varphi = p. Khai triển deg⁡(mφ+n)=m2p+mnt+n2≥0\deg(m\varphi+n) = m^2 p + mnt + n^2 \ge 0 như một dạng toàn phương theo m,nm,n buộc biệt thức của nó không dương: t2−4p≤0t^2 - 4p \le 0, tức ∣t∣≤2p|t|\le 2\sqrt p. Vì #E(Fp)−(p+1)=−t\#E(\mathbb{F}_p) - (p+1) = -t, đây chính xác là chặn đã nêu.

Chủ đề chứa định lý này

Chứng minh từng bước

Chưa có chứng minh từng bước cho định lý này.

Tài liệu tham khảo

  1. Joseph H. Silverman (2009). The Arithmetic of Elliptic Curves · DOI:10.1007/978-0-387-09494-6
  2. Andrew Wiles (1995). Modular elliptic curves and Fermat's Last Theorem · DOI:10.2307/2118559
  3. Andrew Wiles / Clay Mathematics Institute (2000). The Birch and Swinnerton-Dyer Conjecture (official Millennium Problem description)
  4. Wouter Castryck, Thomas Decru (2022). An efficient key recovery attack on SIDH