Courbes algébriques 1 Anneaux de Dedekind 2 Différentielles

2016-2017 M512
Université Lille 1 Arithmétique des courbes elliptiques
Courbes algébriques
1 Anneaux de Dedekind
Exercice 1.
Soient Aun anneau intègre, K= frac(A),L/K une extension algébrique, et
Bla fermeture intégrale de Adans L. Montrer que L= frac(B).
Exercice 2.
Montrer qu’un anneau factoriel est intégralement clos.
Exercice 3.
Soit Aun anneau de Dedekind.
1. Pour chaque i= 1,· · · N, soient pides idéaux premiers distincts, xi
des éléments de K= frac(A), et nides entiers relatifs. Montrer qu’il
existe xKtel que vpi(xxi)>nipour tout iet vq(x)>0pour q
distinct de p1,· · · ,pN. On pourra d’abord
(a) montrer que l’on peut se ramener à x2=· · · =xN= 0, et ni>0
pour i= 1,· · · N,
(b) supposer les xidans Aet chercher une solution xdans Aen consi-
dérant les valuations de l’idéal pn1
1+pn2
2pn3
3· · · pnN
N.
2. On suppose que Aa un nombre fini d’idéaux premiers p1,· · · ,pN
distincts. Montrer qu’il est principal (à l’aide du théorème des restes
chinois, montrer qu’il existe xjAtel que vpi(xj) = δi,j).
2 Différentielles
Exercice 4.
Soit Aun anneau commutatif. On pose R=A[X1,· · · , Xn]. Montrer que
1
R/A est le R-module libre engendré par dX1,· · · ,dXn.
Exercice 5. Soit Run anneau commutatif, M1M2M3une suite de
R-modules.
1. Montrer que si pour tout R-module N, la suite exacte induite de
groupes abéliens :
HomR(M3, N)HomR(M2, N )HomR(M1, N)
est exacte, alors la suite de R-modules initiale est exacte.
1
2. Est-ce que la réciproque est vraie ?
Exercice 6. 1. Soit L/K une extension algébrique de corps de caracté-
ristique p > 0, montrer l’équivalence entre :
(a) L/K est purement inséparable (tout élément de L\Kn’est pas
séparable sur K),
(b) pour tout xL, il existe nNtel que xpnK,
(c) tout xLadmet un polynôme minimal sur Kde la forme Xpna.
2. Montrer que si on a une tour d’extensions algébriques M/L/K,M/K
est purement inséparable si et seulement si M/L et L/K le sont.
3 Riemann-Roch
Exercice 7.
Soit C/k une courbe. On dit qu’un diviseur effectif réduit DDivk(C)est
irréductible s’il ne s’écrit pas comme une somme non triviale de deux tels
diviseurs.
1. Montrer qu’il y a une bijection naturelle entre diviseurs effectifs irré-
ductibles réduits et idéaux maximaux de k[C].
2. Comment s’interprète le degré du diviseur en termes de l’idéal asso-
cié ?
Exercice 8.
Démontrer le théorème de Riemann-Roch pour C=P1.
Exercice 9.
Démontrer la formule de Hurwitz.
Exercice 10.
Soit CP2une courbe projective lisse définie par l’équation homogène
F(X, Y, Z)=0de degré d. Montrer que le genre de Cest donné par :
gC=(d1)(d2)
2.
Exercice 11.
Sans admettre le théorème de Riemann-Roch, montrer que l(D)6deg D+1.
Exercice 12.
Soit Cune courbe projective lisse, montrer l’équivalence entre :
1. C'P1,
2. gC= 0,
3. il existe x6=yCtels que le diviseur (x)(y)est principal.
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