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解法:怀尔斯利用泰勒–怀尔斯方法给出的模性证明(1994年)

第 3/11 步:弗雷曲线为何奇特:半稳定性与判别式奇素数部分的 2p2p 次幂
通俗地说

弗雷曲线的根是 0,ap,−bp0,a^p,-b^p。根的两两差包含 apa^p、bpb^p 和 cpc^p,所以三次多项式的根判别式是 2p2p 次幂。椭圆曲线的判别式则是 ΔE=16(abc)2p\Delta_E=16(abc)^{2p}:其奇素数部分具有特殊的 2p2p 次幂形式,不能忽略因子 1616。

Δ(Ea,b,c)=16(ap−0)2(0−(−bp))2(ap−(−bp))2=16(abc)2p,N=rad⁡(abc)\Delta(E_{a,b,c}) = 16(a^p - 0)^2(0 - (-b^p))^2(a^p - (-b^p))^2 = 16(abc)^{2p}, \quad N = \operatorname{rad}(abc)
详细分析

对于 y2=(x−r1)(x−r2)(x−r3)y^2=(x-r_1)(x-r_2)(x-r_3),根判别式为 disc⁡=∏i<j(ri−rj)2\operatorname{disc}=\prod_{i<j}(r_i-r_j)^2。代入根 0,ap,−bp0,a^p,-b^p 并使用 ap+bp=cpa^p+b^p=c^p,得到 disc⁡=(abc)2p\operatorname{disc}=(abc)^{2p}。椭圆曲线判别式还包含模型因子:ΔE=16(abc)2p\Delta_E=16(abc)^{2p}。因此奇素数部分是 2p2p 次幂,但这里写出的椭圆曲线判别式整体并不严格是一个 2p 次幂。若 q∤ΔEq\nmid\Delta_E,则模 q 的约化光滑;在弗雷曲线论证中导子为 N=rad⁡(abc)N=\operatorname{rad}(abc)。

本步骤中的术语
判别式 Δ\Delta
对于 y2=(x−r1)(x−r2)(x−r3)y^2 = (x - r_1)(x - r_2)(x - r_3),量 Δ=(r1−r2)2(r1−r3)2(r2−r3)2\Delta = (r_1 - r_2)^2(r_1 - r_3)^2(r_2 - r_3)^2。当且仅当三个根互异时它非零,其素因子正是曲线发生退化的素数。
半稳定椭圆曲线
在每个素数 qq 处都只有好约化(光滑)或乘法约化(仅有两根重合,绝无三根同时重合)的 Q\mathbb{Q} 上椭圆曲线。等价地说,它的导子 NN 是无平方因子的(Wiles 1995, 第448页)。
导子 NN
编码椭圆曲线发生坏约化的素数及其退化严重程度的正整数。对于半稳定曲线,NN 就是所有坏约化素数的乘积。
本步骤用到的知识