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t t t p - - PowerPoint PPT Presentation
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v(x) > 1 p − 1.
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❲❡ ❞❡✜♥❡ t❤❡ ❢✉♥❝t✐♦♥ Ep : Zp − → Z×
p
x − → exp(p · x) ✐❢ p = 2 exp(4 · x) ♦t❤❡r✇✐s❡✳ L❡①♣ = (+, ·, 0, 1, Ep, Pn; n ∈ N), Zp,❡①♣ ❞❡♥♦t❡s t❤❡ str✉❝t✉r❡ Zp ✐♥ t❤❡ ❧❛♥❣✉❛❣❡ L❡①♣. Pr♦❜❧❡♠ ■s ❚❤✭Zp,❡①♣✮ ❞❡❝✐❞❛❜❧❡❄ ❙❛♠❡ q✉❡st✐♦♥ ❢♦r OK✱ OCp✳
p✲❛❞✐❝ ❡①♣♦♥❡♥t✐❛❧ ❊✛❡❝t✐✈❡ ♠♦❞❡❧✲❝♦♠♣❧❡t❡♥❡ss ❉❡❝✐❞❛❜✐❧✐t②
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▲❡t K = Qp(α) ❜❡ ❛ ✜♥✐t❡ ❛❧❣❡❜r❛✐❝ ❡①t❡♥s✐♦♥ ♦❢ Qp ♦❢ ❞❡❣r❡❡ d ❛♥❞ V ✐ts ✈❛❧✉❛t✐♦♥ r✐♥❣✳ ❚❤❡ str✉❝t✉r❡ (V, +, ·, 0, 1) ✐s ❞❡✜♥❛❜❧❡ ✐♥ Zp,❡①♣✳ ❍♦✇❡✈❡r✱ t❤❡ str✉❝t✉r❡ (V, +, ·, 0, 1, Ep) ♠❛② ♥♦t ❜❡ ✐♥t❡r♣r❡t❛❜❧❡ ✐♥ Zp,❡①♣✳ ❲❡ ✇✐❧❧ ❛❞❞ ✐♥ ♦✉r ❧❛♥❣✉❛❣❡ s②♠❜♦❧ ♦❢ ❢✉♥❝t✐♦♥s s♦ t❤❛t t❤❡ ❛❜♦✈❡ str✉❝t✉r❡ ✐s ❞❡✜♥❛❜❧❡ ✐♥ t❤❡ ❡①♣❛♥❞❡❞ ❧❛♥❣✉❛❣❡✳
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❚r✐❣♦♥♦♠❡tr✐❝ ❢✉♥❝t✐♦♥s
▲❡t V ❛s ❜❡❢♦r❡✳ ❲❡ ❞❡❝♦♠♣♦s❡ Ep(αkx)✱ k < d✱ ✐♥ t❤❡ ❜❛s✐s ♦❢ V ♦✈❡r Zp✿ Ep(αkx) = c0,k(x) + c1,k(x)α + · · · + cd−1,k(x)αd−1. ci,j ❞❡t❡r♠✐♥❡s ❛ ♠❛♣ ❢r♦♠ Zp t♦ Zp✳ ❚❤❡ ❢✉♥❝t✐♦♥s ci,j ❛r❡ t❤❡ ❞❡❝♦♠♣♦s✐t✐♦♥ ❢✉♥❝t✐♦♥s ♦❢ Ep ✐♥ K✳
p✲❛❞✐❝ ❡①♣♦♥❡♥t✐❛❧ ❊✛❡❝t✐✈❡ ♠♦❞❡❧✲❝♦♠♣❧❡t❡♥❡ss ❉❡❝✐❞❛❜✐❧✐t②
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▲❡t V ❛s ❜❡❢♦r❡✳ ❲❡ ❞❡❝♦♠♣♦s❡ Ep(αkx)✱ k < d✱ ✐♥ t❤❡ ❜❛s✐s ♦❢ V ♦✈❡r Zp✿ Ep(αkx) = c0,k(x) + c1,k(x)α + · · · + cd−1,k(x)αd−1. ci,j ❞❡t❡r♠✐♥❡s ❛ ♠❛♣ ❢r♦♠ Zp t♦ Zp✳ ❚❤❡ ❢✉♥❝t✐♦♥s ci,j ❛r❡ t❤❡ ❞❡❝♦♠♣♦s✐t✐♦♥ ❢✉♥❝t✐♦♥s ♦❢ Ep ✐♥ K✳
p✲❛❞✐❝ ❡①♣♦♥❡♥t✐❛❧ ❊✛❡❝t✐✈❡ ♠♦❞❡❧✲❝♦♠♣❧❡t❡♥❡ss ❉❡❝✐❞❛❜✐❧✐t②
❚r✐❣♦♥♦♠❡tr✐❝ ❢✉♥❝t✐♦♥s
❲❡ ❞❡✜♥❡ (Kn) ❛ ❢❛♠✐❧② ♦❢ ✜♥✐t❡ ❛❧❣❡❜r❛✐❝ ❡①t❡♥s✐♦♥s ♦❢ Qp s✉❝❤ t❤❛t✿ Km ⊂ Kn ❢♦r ❛❧❧ m < n❀ Kn ✐s t❤❡ s♣❧✐tt✐♥❣ ✜❡❧❞ ♦❢ Pn ♣♦❧②♥♦♠✐❛❧ ✇✐t❤ ❝♦❡✣❝✐❡♥ts ✐♥ Q ❛♥❞ ✐s ❣❡♥❡r❛t❡❞ ❜② αn ❛♥② r♦♦t ♦❢ Pn❀ Vn = Zp[αn]❀ ❛♥② ❡①t❡♥s✐♦♥ ♦❢ ❞❡❣r❡❡ n ✐s ❝♦♥t❛✐♥❡❞ ✐♥ Kn✳
p✲❛❞✐❝ ❡①♣♦♥❡♥t✐❛❧ ❊✛❡❝t✐✈❡ ♠♦❞❡❧✲❝♦♠♣❧❡t❡♥❡ss ❉❡❝✐❞❛❜✐❧✐t②
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❲❡ ❞❡✜♥❡ t❤❡ ❧❛♥❣✉❛❣❡ LpEC ❛s t❤❡ ❡①♣❛♥s✐♦♥ ♦❢ L❡①♣ ❜② s②♠❜♦❧s ❢♦r t❤❡ ❞❡❝♦♠♣♦s✐t✐♦♥ ❢✉♥❝t✐♦♥s ci,k,n ♦❢ Ep ✐♥ Kn ✭❢♦r ❛❧❧ n✮✳ ❚❤❡♥✱ Vn,exp ✐s ❞❡✜♥❛❜❧❡ ✐♥ ZpEC✳ ▲❡♠♠❛ ❋♦r ❛❧❧ n✱ Vn,pEC ✐s ❞❡✜♥❛❜❧❡ ✐♥ ZpEC✳
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❊①✐st❡♥t✐❛❧ s❡♥t❡♥❝❡s
❆♥② s❡♥t❡♥❝❡ ✐s ✭❡✛❡❝t✐✈❡❧②✮ ❡q✉✐✈❛❧❡♥t t♦ ❛ ❞✐s❥✉♥❝t✐♦♥ ♦❢ s❡♥t❡♥❝❡s ♦❢ t❤❡ t②♣❡✿ ∃xf(x) = 0 ∧ g(x) = 0, (∗) ✇❤❡r❡ f, g ❛r❡ LpEC✲t❡r♠s✳ ■t ✐s s✉✣❝✐❡♥t t♦ ❣✐✈❡ ❛♥ ❛❧❣♦r✐t❤♠ t❤❛t st♦♣s ✐❢ (∗) ✐s tr✉❡ ✭❛♥❞ ♠❛② ♥❡✈❡r st♦♣ ♦t❤❡r✇✐s❡✮✳ ❋♦r s✐♠♣❧✐❝✐t②✱ ■ ✇✐❧❧ ❛ss✉♠❡ t❤❛t f, g ❛r❡ L❡①♣✲t❡r♠s ♦❢ t❤❡ ❢♦r♠✿ FP (x) = P(x1, · · · , xn, Ep(x1), · · · , Ep(xn)) ✇❤❡r❡ P ∈ Z[X, Y ]✳
p✲❛❞✐❝ ❡①♣♦♥❡♥t✐❛❧ ❊✛❡❝t✐✈❡ ♠♦❞❡❧✲❝♦♠♣❧❡t❡♥❡ss ❉❡❝✐❞❛❜✐❧✐t②
❊①✐st❡♥t✐❛❧ s❡♥t❡♥❝❡s
❆♥② s❡♥t❡♥❝❡ ✐s ✭❡✛❡❝t✐✈❡❧②✮ ❡q✉✐✈❛❧❡♥t t♦ ❛ ❞✐s❥✉♥❝t✐♦♥ ♦❢ s❡♥t❡♥❝❡s ♦❢ t❤❡ t②♣❡✿ ∃xf(x) = 0 ∧ g(x) = 0, (∗) ✇❤❡r❡ f, g ❛r❡ LpEC✲t❡r♠s✳ ■t ✐s s✉✣❝✐❡♥t t♦ ❣✐✈❡ ❛♥ ❛❧❣♦r✐t❤♠ t❤❛t st♦♣s ✐❢ (∗) ✐s tr✉❡ ✭❛♥❞ ♠❛② ♥❡✈❡r st♦♣ ♦t❤❡r✇✐s❡✮✳ ❋♦r s✐♠♣❧✐❝✐t②✱ ■ ✇✐❧❧ ❛ss✉♠❡ t❤❛t f, g ❛r❡ L❡①♣✲t❡r♠s ♦❢ t❤❡ ❢♦r♠✿ FP (x) = P(x1, · · · , xn, Ep(x1), · · · , Ep(xn)) ✇❤❡r❡ P ∈ Z[X, Y ]✳
p✲❛❞✐❝ ❡①♣♦♥❡♥t✐❛❧ ❊✛❡❝t✐✈❡ ♠♦❞❡❧✲❝♦♠♣❧❡t❡♥❡ss ❉❡❝✐❞❛❜✐❧✐t②
❆♥❛❧②t✐❝ ❍❡♥s❡❧✬s ❧❡♠♠❛
❆♥❛❧②t✐❝ ❍❡♥s❡❧✬s ❧❡♠♠❛ ▲❡t f = (f1, · · · , fn)✱ fi ∈ Zp{X1, · · · , Xn} ❛♥❞ r ∈ N✳ ❆ss✉♠❡ t❤❡r❡ ❡①✐sts a ∈ Zn
p s✉❝❤ t❤❛t
det Jf(a) = 0 ❛♥❞ v
- f(a)
- > 2 · v
- det Jf(a)
- + r.
❚❤❡♥✱ t❤❡r❡ ❡①✐sts ❛ ✉♥✐q✉❡ b ∈ Zn
p s✉❝❤ t❤❛t
f(b) = 0 ❛♥❞ v(b − a) > v
- det Jf(a)
- + r.
p✲❛❞✐❝ ❡①♣♦♥❡♥t✐❛❧ ❊✛❡❝t✐✈❡ ♠♦❞❡❧✲❝♦♠♣❧❡t❡♥❡ss ❉❡❝✐❞❛❜✐❧✐t②
❋✐① f = (FP1, · · · , FPn)✱ Pi ∈ Z[X1, · · · , Xn, Y1, · · · , Yn]✳ ❲❡ ❝❛♥ ❞❡t❡r♠✐♥❡ ✐❢ t❤❡ s❡♥t❡♥❝❡✿ ∃x x ∈ V ns(f) ✐s tr✉❡ ✐♥ Zp✿ ❆❧❣♦r✐t❤♠ ❋✐① a0, a1, · · · , ❛♥ ❡♥✉♠❡r❛t✐♦♥ ♦❢ Zn✳ ❋♦r ❡❛❝❤ i✱ ✐❢ det Jf(ai) = 0 ❛♥❞ v
- f(ai)
- > 2 · v
- det Jf(ai)
- r❡t✉r♥ tr✉❡✳ ❖t❤❡r✇✐s❡✱ ❣♦ t♦ i + 1✳
p✲❛❞✐❝ ❡①♣♦♥❡♥t✐❛❧ ❊✛❡❝t✐✈❡ ♠♦❞❡❧✲❝♦♠♣❧❡t❡♥❡ss ❉❡❝✐❞❛❜✐❧✐t②
❉❡s✐♥❣✉❧❛r✐③❛t✐♦♥ t❤❡♦r❡♠
❚❤❡♦r❡♠ ▲❡t FP ∈ Z[X1, · · · , Xn, Ep(X1), · · · , Ep(Xn)]✱ V (FP ) = ∅✳ ❚❤❡♥✱ t❤❡r❡ ❡①✐st FP1, · · · , FPn ∈ Z[X, Ep(X)] s✉❝❤ t❤❛t V (FP ) ∩ V ns(FP1, · · · , FPn) = ∅.
p✲❛❞✐❝ ❡①♣♦♥❡♥t✐❛❧ ❊✛❡❝t✐✈❡ ♠♦❞❡❧✲❝♦♠♣❧❡t❡♥❡ss ❉❡❝✐❞❛❜✐❧✐t②
▲❡♠♠❛ ▲❡t m, r ∈ N✱ I ♣r✐♠❡ ✐❞❡❛❧ ♦❢ Z[X1, · · · , Xm]✱ I ∩ Z = {0} s✉❝❤ t❤❛t trdegQ Frac
- Z[X]/I
- = r.
❚❤❡♥✱ t❤❡r❡ ❡①✐sts Q ∈ Z[X] \ I s✉❝❤ t❤❛t Q · I ✐s ❣❡♥❡r❛t❡❞ ❜② (m − r) ❡❧❡♠❡♥ts✳
p✲❛❞✐❝ ❡①♣♦♥❡♥t✐❛❧ ❊✛❡❝t✐✈❡ ♠♦❞❡❧✲❝♦♠♣❧❡t❡♥❡ss ❉❡❝✐❞❛❜✐❧✐t②
❙❝❤❛♥✉❡❧✬s ❝♦♥❥❡❝t✉r❡
p✲❛❞✐❝ ❙❝❤❛♥✉❡❧✬s ❝♦♥❥❡❝t✉r❡ ▲❡t β1, · · · , βn ∈ Cp✱ Q✲❧✐♥❡❛r❧② ✐♥❞❡♣❡♥❞❡♥t s✉❝❤ t❤❛t v(βi) > 1/(p − 1)✳ ❚❤❡♥✱ trdegQQ(β1, · · · , βn, exp(β1), · · · , exp(βn)) ≥ n.
p✲❛❞✐❝ ❡①♣♦♥❡♥t✐❛❧ ❊✛❡❝t✐✈❡ ♠♦❞❡❧✲❝♦♠♣❧❡t❡♥❡ss ❉❡❝✐❞❛❜✐❧✐t②
▲❡t FP (X) = P(X, Ep(X))✳ ❆ss✉♠❡ t❤❛t FP (a) = 0 ❢♦r s♦♠❡ a ∈ Zn
p✳
▲❡t FP1, · · · , FPn ❧✐❦❡ ✐♥ t❤❡ ❧❛st t❤❡♦r❡♠✳ ▲❡t b ∈ V (FP ) ∩ V ns(FP1, · · · , FPn)✳ ❆ss✉♠❡ t❤❛t ❙❝❤❛♥✉❡❧✬s ❝♦♥❥❡❝t✉r❡ ✐s tr✉❡✳ ❚❤❡♥ ✐❢ b1, · · · , bn ❛r❡ Q✲❧✐♥❡❛r❧② ✐♥❞❡♣❡♥❞❡♥t✱ trdegQQ(b1, · · · , bn, Ep(b1), · · · , Ep(bn)) = n. ❙♦✱ ❜② t❤❡ ❧❡♠♠❛✱ t❤❡r❡ ❡①✐st Q, Q1, · · · , Qn, S1, · · · , Sn s✉❝❤ t❤❛t QP =
- SiQi.
❋✉rt❤❡r♠♦r❡✱ b ∈ V ns(FQ1, · · · , FQn)✳
p✲❛❞✐❝ ❡①♣♦♥❡♥t✐❛❧ ❊✛❡❝t✐✈❡ ♠♦❞❡❧✲❝♦♠♣❧❡t❡♥❡ss ❉❡❝✐❞❛❜✐❧✐t②
▲❡t FP (X) = P(X, Ep(X))✳ ❆ss✉♠❡ t❤❛t FP (a) = 0 ❢♦r s♦♠❡ a ∈ Zn
p✳
▲❡t FP1, · · · , FPn ❧✐❦❡ ✐♥ t❤❡ ❧❛st t❤❡♦r❡♠✳ ▲❡t b ∈ V (FP ) ∩ V ns(FP1, · · · , FPn)✳ ❆ss✉♠❡ t❤❛t ❙❝❤❛♥✉❡❧✬s ❝♦♥❥❡❝t✉r❡ ✐s tr✉❡✳ ❚❤❡♥ ✐❢ b1, · · · , bn ❛r❡ Q✲❧✐♥❡❛r❧② ✐♥❞❡♣❡♥❞❡♥t✱ trdegQQ(b1, · · · , bn, Ep(b1), · · · , Ep(bn)) = n. ❙♦✱ ❜② t❤❡ ❧❡♠♠❛✱ t❤❡r❡ ❡①✐st Q, Q1, · · · , Qn, S1, · · · , Sn s✉❝❤ t❤❛t QP =
- SiQi.
❋✉rt❤❡r♠♦r❡✱ b ∈ V ns(FQ1, · · · , FQn)✳
p✲❛❞✐❝ ❡①♣♦♥❡♥t✐❛❧ ❊✛❡❝t✐✈❡ ♠♦❞❡❧✲❝♦♠♣❧❡t❡♥❡ss ❉❡❝✐❞❛❜✐❧✐t②
❉❡❝✐❞❛❜✐❧✐t②
❚❤❡♦r❡♠ ■❢ t❤❡ p✲❛❞✐❝ ❙❝❤❛♥✉❡❧✬s ❝♦♥❥❡❝t✉r❡ ✐s tr✉❡✱ Th(Zp,❡①♣) ✐s ❞❡❝✐❞❛❜❧❡✳
p✲❛❞✐❝ ❡①♣♦♥❡♥t✐❛❧ ❊✛❡❝t✐✈❡ ♠♦❞❡❧✲❝♦♠♣❧❡t❡♥❡ss ❉❡❝✐❞❛❜✐❧✐t②
▲❡t Ψ ≡ ∃xFP (x) = 0 ∧ FR(x) = 0✳ ❆ss✉♠❡ t❤❛t t❤❡ ❢♦r♠✉❧❛ ✐s r❡❛❧✐s❡❞ ❜② α ∈ Zp ✇❤❡r❡ α1, · · · , αn ❛r❡ Q✲❧✐♥❡❛r❧② ✐♥❞❡♣❡♥❞❡♥t✳ ❚❤❡♥✱ t❤❡ ❢♦❧❧♦✇✐♥❣ ❛❧❣♦r✐t❤♠ st♦♣s ❛♥❞ r❡t✉r♥s tr✉❡✳
p✲❛❞✐❝ ❡①♣♦♥❡♥t✐❛❧ ❊✛❡❝t✐✈❡ ♠♦❞❡❧✲❝♦♠♣❧❡t❡♥❡ss ❉❡❝✐❞❛❜✐❧✐t②
▲❡t Ψ ≡ ∃xFP (x) = 0 ∧ FR(x) = 0✳ ❆ss✉♠❡ t❤❛t t❤❡ ❢♦r♠✉❧❛ ✐s r❡❛❧✐s❡❞ ❜② α ∈ Zp ✇❤❡r❡ α1, · · · , αn ❛r❡ Q✲❧✐♥❡❛r❧② ✐♥❞❡♣❡♥❞❡♥t✳ ❚❤❡♥✱ t❤❡ ❢♦❧❧♦✇✐♥❣ ❛❧❣♦r✐t❤♠ st♦♣s ❛♥❞ r❡t✉r♥s tr✉❡✳ ❆❧❣♦r✐t❤♠ ❊♥✉♠❡r❛t❡ ❛❧❧ a ∈ Zn❀ ✱ ❀ Q, Q1, · · · , Qn, S1, · · · , Sn ∈ Z[X1, · · · , Xn, Y1, · · · , Yn]✳ ■❢ QP = SiQi❀ detJf(a) = 0 ❛♥❞ v
- f(a)
- > 2 · v
- detJf(a)
- ❀
❢♦r ❛❧❧ s✉❝❤ t❤❛t ✱ ❛♥❞ ❀ r❡t✉r♥ tr✉❡✳ ❖t❤❡r✇✐s❡✱ ❣♦ t♦ t❤❡ ♥❡①t st❡♣✳
p✲❛❞✐❝ ❡①♣♦♥❡♥t✐❛❧ ❊✛❡❝t✐✈❡ ♠♦❞❡❧✲❝♦♠♣❧❡t❡♥❡ss ❉❡❝✐❞❛❜✐❧✐t②
▲❡t Ψ ≡ ∃xFP (x) = 0 ∧ FR(x) = 0✳ ❆ss✉♠❡ t❤❛t t❤❡ ❢♦r♠✉❧❛ ✐s r❡❛❧✐s❡❞ ❜② α ∈ Zp ✇❤❡r❡ α1, · · · , αn ❛r❡ Q✲❧✐♥❡❛r❧② ✐♥❞❡♣❡♥❞❡♥t✳ ❚❤❡♥✱ t❤❡ ❢♦❧❧♦✇✐♥❣ ❛❧❣♦r✐t❤♠ st♦♣s ❛♥❞ r❡t✉r♥s tr✉❡✳ ❆❧❣♦r✐t❤♠ ❊♥✉♠❡r❛t❡ ❛❧❧ B = a +pkZn
p ✇❤❡r❡ a r✉♥s ♦✈❡r Zn ❛♥❞ k ♦✈❡r N❀
m ∈ N✱ m > k❀ Q, Q1, · · · , Qn, S1, · · · , Sn ∈ Z[X1, · · · , Xn, Y1, · · · , Yn]✳ ■❢ QP = SiQi❀ detJf(a) = 0 ❛♥❞ v
- f(a)
- > 2 · v
- detJf(a)
- +k❀