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定理已证明

莫德尔–韦伊定理

命题陈述

对于 Q\mathbb{Q} 上的椭圆曲线 EE,有理点群 E(Q)E(\mathbb{Q}) 是有限生成的:E(Q)≅Zr⊕E(Q)torsE(\mathbb{Q}) \cong \mathbb{Z}^r \oplus E(\mathbb{Q})_{\mathrm{tors}},其中某个整数 r≥0r \ge 0 称为秩,而 E(Q)torsE(\mathbb{Q})_{\mathrm{tors}} 是一个有限阿贝尔群。

为什么成立?

这个定理是群律带来的算术成果:无论有理点集合看起来多么复杂,它总是由有限多个“种子”点——一个有限生成集——所控制,从这些点出发反复用弦-切线加法就能得到每一个其他的有理点。

证明思路

证明结合了两个要素。弱莫德尔–韦伊定理:证明 E(Q)/2E(Q)E(\mathbb{Q})/2E(\mathbb{Q}) 是有限群,方法是(通过伽罗瓦上同调,利用三次式的根 eie_i 对应的 22-下降映射 P↦(x(P)−e1,x(P)−e2,x(P)−e3)P \mapsto (x(P)-e_1, x(P)-e_2, x(P)-e_3))把它嵌入由相关数域的理想类群与单位群构造出的群中,而这两者都是已知有限的。高度下降:给每个点赋予一个典范高度 h^(P)≥0\hat h(P) \ge 0,这是度量算术复杂度的实数值量,满足 h^(2P)=4h^(P)\hat h(2P) = 4\hat h(P),且高度低于任何给定界的点只有有限多个。把 E(Q)/2E(Q)E(\mathbb{Q})/2E(\mathbb{Q}) 的有限个陪集代表元,与(通过高度的平行四边形法则)反复把任意点的高度减半最终会落入有界高度区域这一事实结合起来,就说明每个点都是有限个代表元与有限个有界高度点的 Z\mathbb{Z} 组合——因此 E(Q)E(\mathbb{Q}) 是有限生成的。

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分步证明

该定理暂无分步证明。

参考文献

  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