비트 벡터

Witt vector

수학에서 Witt 벡터교환반지의 원소들의 무한 시퀀스다.에른스트 비트(Ernst Witt)는 비트 벡터 W(p W 링이 순서 p의 p -adic 정수의 링이 되도록 비트 벡터 세트에 링 구조를 넣는 방법을 보여주었다.이들의 첨가 및 승법 구조는 표준 p-adic 정수의 덧셈과 곱셈 공식처럼 동작하지 않는 무한 반복 공식의 집합에 의존하기 때문에 첫눈에 비직관성이 높은 구조를 가지고[1] 있다.Witt 벡터의 주요 아이디어는[1] 표준 -adic 확장을 사용하는 대신

의 요소를 나타내기 위해 대신 Teichmuller 문자를 사용하여 확장을 고려할 수 있다.

which sends each element in the solution set of in to an element in the solution set of in . That is, we expand out elements in Fp {\pd 에서 확실한 원소가 아닌 통합의 뿌리로 플레이스타일 p}. 그런 다음 -adic 정수를 무한의 합으로 표현할 수 있다

위트 벡터(Witt vector)를 주는

그러면 위트 벡터의 비경쟁적 첨가물 및 곱셈 구조는 이 를 사용하여 {\ 같은 첨가물 및 곱셈 구조를 부여함으로써 얻어진 것으로서, Ω 이()는 조합형 링 형태주의를 유도한다.

역사

19세기에 에른스트 에두아르트 쿠메르 페르마의 마지막 정리에 관한 연구의 일환으로 필드의 주기적 확장을 연구하였다.이것은 현재 쿠메르 이론으로 알려진 주제로 이어졌다.k를 통일의 원시 n번째 근원을 포함하는 밭이 되게 하라.쿠메르 이론은 k의 도 n 순환장 확장 K를 분류한다.Such fields are in bijection with order n cyclic groups , where corresponds to

그러나 k가 특성 p를 가지고 있다고 가정해 보자.k의 학위 p연장, 즉 보다 일반적으로 학위n p연장을 연구하는 문제는 표면적으로 금메르 이론과 유사해 보일 수 있다.그러나 이런 상황에서 k는 단결의 원시적인 p번째 뿌리를 포함할 수 없다.If x is a pth root of unity in k, then it satisfies . But consider the expression . By expanding using binomial coefficients we see that the operation of raising to the pth power, known here as the Frobenius homomorphism, introduces the factor p to ev첫 번째와 마지막을 제외한 에리 계수, 그래서 modulo p 방정식들은 같다.따라서 = 따라서 쿠머 이론은 그 특성에 의해 등급이 구분되는 확장에 결코 적용할 수 없다.

특성이 도를 나누는 경우를 이제 아르틴-슈레이어 이론이라고 부르는데, 첫 번째 진보는 아르틴과 슈레이어에 의해 이루어졌기 때문이다.그들의 초기의 동기는 아르틴-슈레이어 정리였는데, 이 정리에서는 진짜 폐쇄된 분야를 절대 갈루아 집단이 순서 2를 갖는 것으로 특징짓는다.[2]이것은 그들에게 어떤 다른 분야들이 유한한 절대 갈루아 집단을 가지고 있는지 물어보도록 영감을 주었다.그들은 다른 그러한 분야가 존재하지 않는다는 것을 증명하는 가운데 특성 p의 필드 k의 p 확장아르틴-슈레이어 다항식의 필드를 분할하는 것과 같다는 것을 증명했다.이는 x - - . 형식의 정의에 의한 것이다 구성을 반복하면서 p급2 연장을 기술했다.아브라함 아드리안 알베르트는 이 아이디어를 사용하여n p 학위 연장을 묘사했다.각각의 반복은 필드 확장이 정상인지 확인하기 위해 복잡한 대수적 조건을 수반했다.[3]

Schmid는[4] 더 일반화 되어 있지 않은 주기적 알헤브라를 p도로n 일반화했다.그 과정에서 -adic 정수 추가와 관련된 특정 다항식이 나타났다.위트는 이 다항식들을 장악했다.그것들을 체계적으로 사용함으로써, 그는 도 p장n 확장과 주기적인 알헤브라의 단순하고 통일된 구조를 줄 수 있었다.구체적으로 그는 현재 n-트래핑 p-일반 Witt 벡터의 링인 Wn(k)라고 불리는 반지를 소개했다.이 반지는 지수로 k를 가지고 있으며, F 연산자와 함께 나오는데, F 연산자는 k를 타고 프로베니우스 연산자로 줄어들기 때문에 프로베니우스 연산자로 불린다.Witt는 Artin-Schreier 다항식들의 도 p 아날로그가n

( k) Kummer 이론과 유추를 완료하려면 을(를 연산자 F 정의하십시오 Then the degree pn extensions of k are in bijective correspondence with cyclic subgroups of order pn, where corresponds to the field .

동기

Any -adic integer (an element of , not to be confused with ) can be written as a power series , where the are usually taken from the integer interval . It is hard to provide an algebraic expression for addition and multiplication using this representation, as one faces the problem of carry숫자 사이에 끼임그러나 계수 [ - 을(를) 취하면 여러 선택 중 하나일 뿐이며, 헨젤 자신( -adic number의 작성자)은 대표로서 분야에서의 통합의 뿌리를 제시했다.These representatives are therefore the number together with the roots of unity; that is, the solutions of in , so that 이러한 선택은 자연스럽게 Z 의 링 확장으로 확장되며 잔류 필드는 = = p 확장된다 이러한 필드(r의 분율 )이다.헨젤의 선택에 동기를 부여한 것.Now the representatives are the solutions in the field to . Call the field , with an appropriate primitive root of unity( 초과)는 0 q -2 i {\ 0\ i 대해 q-}{i이다 이들 대표자는 복수 집합을 구성하므로 캐릭터로 생각할 수 있다.헨젤의 작품들 이후 약 30년이 지난 후, 테이크뮐러는 이러한 인물들을 연구했는데, 지금은 그의 이름이 새겨져 있으며, 이로 인해 그는 잔여 분야라는 관점에서 전 분야의 구조를 특성화하게 되었다.These Teichmüller representatives can be identified with the elements of the finite field of order by taking residues modulo in , and elements of are taken to their representatives by the Teichmüller character . This operation identifies the set of integers in wi ) 원소의 무한 시퀀스{}

그러한 대표자들을 대상으로 덧셈과 곱셈을 위한 표현은 폐쇄적인 형태로 쓰여질 수 있다.We now have the following problem (stated for the simplest case: ): given two infinite sequences of elements of describe their sum and product as -adic integers explicitly.이 문제는 위트가 위트 벡터를 사용하여 해결했다.

자세한 동기부여 스케치

우리는 Witt 구조로 자연스럽게 일반화되는 구조를 하여 p = Z/ displaystyle \mathb {F}} _{p에서 {\ 링을 도출한다.

The ring of -adic integers can be understood as the projective limit of Specifically, it consists of the sequences with such that for That is, each successive element of the sequence is equal to the previous elements modulo a lowerp의 힘; Z/ + / i . 역한계값이다

의 요소를 p 에서 (공식) 파워 시리즈로 확장할 수 있다.

where are usually taken from the integer interval Of course, this power series usually will not converge in using the standard metric on the reals, but it will converge in -adic 메트릭 있는 Z p , {\우리는 그러한 파워 시리즈에 대한 링 작동을 정의하는 방법을 스케치할 것이다.

(를) c)로 표시하도록 허용하면 다음 정의를 추가하여 고려할 수 있다.

그리고 곱셈에 대해서도 비슷한 정의를 내릴 수 있었다.그러나 새 계수가 허용된 집합[ p- . 에 있지 않기 때문에 이 공식은 폐쇄식이 아니다.

F의p 원소를 Witt 벡터 W(Fp) 링의 원소로 표시

닫힌 공식을 산출하는 p {\displaystyle {Z 보다 나은 계수 하위 집합이 있으며, Teichmuller 대표자는 -) 함께 0이다.그들은 명시적으로 계산될 수 있다 (원래 계수 대표자 p- 헨젤 x p- 1- 1 =[\ x의 루트로 뉴턴의 -adic 버전이다.For example, in to calculate the representative of one starts by finding the unique solution of in with ; one gets Repeat this in with the conditions and gives and so on; the resulting Tei( )으로 표시된 2 {\뮐러 대표 입니다

The existence of a lift in each step is guaranteed by the greatest common divisor in every

이 알고리즘은 모든 [ p- 에 대해 0 = 을(를) 가진 Teichmuller 대표가 정확히 한 명 있다는 것을 보여준다 ). Indeed, this defines the Teichmüller character satisfying if we denote 은(는) 합계가 대표적일 필요가 없으므로 첨가물이 아니라는 점에 유의하십시오.Despite this, if in then in

Z의p 원소를 Witt 벡터 W(Fp) 링의 원소로 표시

가) 제공한 이 일대일 대응 때문에, Teichmüler 대표로부터 계수를 얻어 의 파워 시리즈로서 p -adic 정수를 확장할 수 있다.다음과 같이 명시적 알고리즘을 제공할 수 있다.Write the Teichmüller representative as Then, if one has some arbitrary -adic integer of the form one takes the difference leaving a value divisible by . Hence, .그런 다음 프로세스가 반복되어( ) 뺀 후 이와 같이 진행한다.이것은 일련의 결말을 낳는다.

하도록

그리고 > 는 다음을 암시한다.

을 위해

따라서 우리는 px모듈로 파워의 각 잔여물에 대한 파워 시리즈를 가지고 있지만 {,… ,p- } 이 아닌 Teichmüller 대표에 계수를 가지고 있다 분명히 알 수 있다.

그 이후

대해 i →, i 따라서 p {\ -adic 메트릭과 관련하여 차이가 0을 나타내는 경향이 있다.결과 계수는 일반적으로 첫 번째 계수를 제외하고 modulo p와 다르다.

일반 정의에 동기를 부여하는 Witt 벡터 링에 있는 요소의 추가 특성

Teichmuller 계수는 ) = ), 의 주요 추가 속성을 가진다.[ p- 의 숫자에 대해 누락됨이것은 다음과 같이 덧셈을 기술하는 데 사용할 수 있다.Teichmüller 문자는 첨가물이 아니기 때문에, = 0+ 은(는) p \ _에는 해당되지 않는다 그러나 p, 들어 있다특히.

따라서

이항계수 i){\{\은(는) p{\에 의해 분할되므로 다음과 같은 결과를 얻을 수 있다

이것은 리프트에 의해 1}를 완전히 결정한다.더구나 합치모듈로 은(는) 단순한 첨가물 구조를 정의하는 기본 목적을 만족하는 , 에서 실제로 계산을 수행할 수 있음을 나타낸다.

}}: 이 단계는 이미 매우 번거롭다.쓰다

, 과 마찬가지로 하나의 th의 전력으로는 충분하지 않음: 반드시 취해야 함

However, is not in general divisible by but it is divisible when in which case combined with simila 의 r 모노미알이 {\}}의 배수를 만든다

이 단계에서는 실제로 양식을 추가하여 작업하고 있는 것이 확실해진다.

이것은 위트 벡터의 정의에 동기를 부여한다.

위트 링의 건설

가환 반지 R)(소수에 비해 p{\displaystyle p})에 A비트 vector[5]p.이 가장 적절한 번호를 각인시키다 시퀀스:R의 요소들의(X 0, X1, X2.){\displaystyle(X_{0}일 경우 ,X_{1},X_{2},\ldots)}{R\displaystyle}. 나는{\displaystyl은 비트 polynomials W정의합니다.eW by

그리고 일반적으로

는 위트 벡터 0,X , , 유령 성분으로 불리며 일반적으로 X ( ) . {\ )로 일반적으로X(). X^{{유령 성분은 - 시퀀스 모듈의 대체 좌표계라고 생각할 수 있다.

Witt 벡터 ( ) Prime 에 상대적의 링은 유령 성분의 성분 첨가 및 곱셈으로 정의된다.즉, 어떤 교환 링 위에 있는 Witt 벡터 세트를 다음과 같은 링으로 만드는 독특한 방법이 있다.

  1. 합계 및 곱은 에 종속되지 않는 적분 계수를 가진 다항식 에 의해 주어진다
  2. 각 유령 구성요소에 투영하는 은 R 에 대한 Witt 벡터로부터 에 이르는 고리 동형성이다

바꾸어 말하면, 환언하면

  • + ) ( Y) i 은(는) R에 종속되지 않는 적분 계수를 가진 다항식으로 주어지며,
  • ( )+ ( i)=( + ) =() ( (= ( = ( ). X

Witt 벡터의 합계와 제품을 제공하는 처음 몇 개의 다항식들은 명시적으로 기록될 수 있다.예를 들어,

이것들은 실제 공식의 지름길로 이해되어야 한다.예를 들어, {\ p{\p(가) 있는 경우, 위의 첫 번째 에서p {\ 을(를) 다음 구성 요소 등에 나타나는 기준 p 는 이치에 맞지 않는다.단, 합계의 -power가 개발되면 p + 0 {\라는 용어가 개발된다.는 이전 것과 함께 취소되고 나머지 것은 p p에 의해 단순화되며 {\에 의한 분할은 남아 있지 않고 공식도 타당하다.이어지는 구성 요소에도 동일한 고려사항이 적용된다.

덧셈과 곱셈의 예

예상대로 Witt 벡터 W ( ) 스타일 의 링에 있는 단위가 원소다.

예를 들어 (F 5) 에서 이 요소를 자체 추가하면 비교가 안 되는 시퀀스가 제공된다

그 이후

과(와) 같지 않기 때문에 예상된 동작은 아니지만 지도 : )→ F , we get . Note of we have an element and an element then

곱셈을 보여주는 것 또한 매우 비복잡하게 작용한다.

  • p가 변위할 수 없는 모든 교환 링 R의 Witt 링은 N{\ R에 이형성일 뿐이다(R의 셀 수 있는 복사본의 곱).사실 위트 다항식들은 항상 위트 벡터의 로부터 R {\에 동항형식을 부여하는데 만약 p가 변절불능이라면 이 동항형성은 이항형성이다.
  • 위트( ) Z \mathb _{p}는 위에서 설명한 바와 같이 테이크멀러 대표자의 관점에서 작성된 -adic 정수의 링이다.
  • 정수의 p의 반지도 n의 독특한unramified의 신전 주문 pn 유한한 필드의 비트 반지 W(Fq)≅ OK{\displaystyle W(\mathbb{F}_{q})\cong{\mathcal{O}}_{K}}은 반지{p\displaystyle}-adic 번호 K/Qp(_{p}}. 노트 K≅ Qp. for the -th root of unity, hence .

유니버설 비트 벡터

다른 primes p에 대한 Witt 다항식은 범용 Witt 다항식의 특별한 경우로서, 보편적인 witt 링을 형성하는데 사용될 수 있다(prime p의 선택에 따라 달라지지 않음).n ≥ 1에 대한 범용 Witt 다항식 W 정의n

그리고 일반적으로

Again, is called the vector of ghost components of the Witt vector , and is usually denoted by

우리는 위와 거의 같은 방법으로 이 다항식들을 사용하여 모든 교환형 링 R에 걸쳐 보편적 Witt 벡터의 링을 정의할 수 있다(따라서 보편적 Witt 다항식은 모두 R과 동항형이다).

함수 생성 중

Witt는 또한 생성 기능을 사용하는 또 다른 접근방식을 제공했다.[6]

정의

을(를) Witt 벡터로 설정하고 정의

의 경우 {\의 하위 집합 컬렉션을 나타내도록 하며, 이 하위 집합은{, {\에 해당 요소가 추가된다그러면

우리는 로그파생물을 이용해서 유령부품을 얻을 수 있다.

합계

이제 는 FZ ( )= ( ) ( t) Z = + {\Z=를 볼 수 있다 그렇게 하면

만약 , , C , C {},이 파워 시리즈 F X ( ), ( ), Y ( ) , ( ) f_ f_의 각 계수들이다그러면

Since is a polynomial in and likewise for , we can show by induction that is a polynomial in

제품

= Y (를) 설정하면

그렇지만

Now 3-tuples with are in bijection with 3-tuples with , via , (는) 최소공통 배수로, 우리의 시리즈는

하도록

여기서 1, …, n, n 의 다항식이다. 따라서 유사한 유도에 의해,

n{\의 다항식으로 풀 수 있다 X , Y , .

링 구성

The map taking a commutative ring R to the ring of Witt vectors over R (for a fixed prime p) is a functor from commutative rings to commutative rings, and is also representable, so it can be thought of as a ring scheme, called the Witt scheme, over The Witt scheme can be대칭 함수의 링 스펙트럼과 함께 표준적으로 식별된다.

마찬가지로 잘린 Witt 벡터의 링과 보편적인 Witt 벡터의 링은 잘린 Witt 체계보편적인 Witt 체계라고 불리는 링 체계에 해당한다.

Moreover, the functor taking the commutative ring to the set is represented by the affine space , and the ring structure on makes into a ring scheme denoted . From the construction of truncated Witt vectors, it follows that their associated ring scheme is the scheme 는 위트 다항식이 주는 형태론 W{\과 같은 독특한 고리 구조를 가지고 있다.

교감대수학군

특성 0의 대수적으로 폐쇄된 장에 걸쳐서, 모든 비전능적인 아벨 연결 대수군은 첨가 그룹 의 사본의 곱에 이형성이 있다특성 p의 필드에 대한 이것의 아날로그는 거짓이다: 잘린 Witt 체계는 counterrexamp이다.(우리는 곱셈을 잊어버리고 덧셈 구조만 사용함으로써 그것들을 대수학 그룹으로 만든다.)그러나, 이것들은 본질적으로 유일한 counterrexamples이다: 특성 p의 대수학적으로 닫힌 영역에 걸쳐, 모든 전능하지 않은 아벨리아 연계 대수학 그룹은 잘린 Witt 그룹 체계의 산물에 이등성이 있다.

참고 항목

참조

  1. ^ a b Fisher, Benji (1999). "Notes on Witt Vectors: a motivated approach" (PDF). Archived (PDF) from the original on 20 Aug 2019.
  2. ^ 아르틴, 에밀, 슈레이어, 오토, 우베르 아인 켄자이크응 데르 레엘 아브슈로센 쾨르퍼, 아브.수학. 셈.함부르크 3호(1924년).
  3. ^ A. A. 알버트, 특성 p의 F에 대한 pn 순환 필드, Bull.아머. 수학.Soc. 40 (1934년).
  4. ^ Schmid, H. L., Zyklische 대수학 Funktionenkörper는 Grad pn über endlichen Konstantenkörper der Charakteristik p, Clelele 175 (1936)를 토한다.
  5. ^ Illusie, Luc (1979). "Complexe de de Rham-Witt et cohomologie cristalline". Annales scientifiques de l'École Normale Supérieure (in French). 12 (4): 501–661. doi:10.24033/asens.1374.
  6. ^ Lang, Serge (September 19, 2005). "Chapter VI: Galois Theory". Algebra (3rd ed.). Springer. pp. 330. ISBN 978-0-387-95385-4.

소개

적용들

참조