Dissertations / Theses on the topic 'Arithmetic geometry'

The birational variant of Grothendieck's section conjecture proposes a characterisation of the rational points of a curve over a finitely generated field over Q in terms of the sections of the absolute Galois group of its function field. While the p-adic version of the birational section conjecture has been proven by Jochen Koenigsmann, and improved upon by Florian Pop, the conjecture in its original form remains very much open. One hopes to deduce the birational section conjecture over number fields from the p-adic version by invoking a local-global principle, but if this is achieved the problem remains to deduce from this that the conjecture holds over all finitely generated fields over Q. This is the problem that we address in this thesis, using an approach which is inspired by a similar result by Mohamed Saïdi concerning the section conjecture for étale fundamental groups. We prove a conditional result which says that, under the condition of finiteness of certain Shafarevich-Tate groups, the birational section conjecture holds over finitely generated fields over Q if it holds over number fields.

Sammanfattning Syftet med denna studie är att undersöka betydelsen av elevers taluppfattning för deras kunskap i geometri och aritmetik. Analyserna baseras på jämförelser av resultat dels från tester i den ordinarie undervisningen inom de två matematikgrenarna aritmetik och geometri och dels resultat från ett test, för bestämning av elevernas taluppfattning, som tagits fram inom denna studie. Undersökningsmetoden som användes för att mäta taluppfattningen var kvantitativa intervjuer, där 30 elever i åk 2 deltog. Intervjuerna var utformade som ett matematiskt samtal utifrån en för årsklassen anpassad intervjuguide, där eleverna samlade poäng genom att lösa uppgifter på olika svårighetsnivåer. Resultaten sammanställdes därefter till ett helhetsresultat. Resultaten från de tre testerna analyserades med statistiska verktyg så som punktdiagram och bestämning av korrelationskoefficienter. En positiv korrelation kan påvisas för sambandet mellan det resultat eleverna uppnår på taluppfattningstestet och deras resultat på både aritmetik och geometri. Korrelationen i denna studie är starkare för sambandet taluppfattning/geometri, korrelationsfaktor 0,73, än för sambandet taluppfattning/aritmetik, korrelationsfaktor 0,50. Genom den positiva korrelation som påvisas stödjer resultaten uppfattningen att taluppfattningen har stor betydelse för elevernas matematiska utveckling. Denna studie visade att detta samband inte enbart gäller aritmetikens räknelära utan även gäller för geometrin.
Abstracts The aim of this study is to investigate the importance of students’ number sense on their geometry and arithmetic skills. The analyzes are based on comparisons of results, from tests in the regular teaching within the two mathematical branches, arithmetic and geometry, and the results from a test, for determining the students’ number sense, that was developed within this study. The survey method used to measure number sense skills were quantitative interviews, where 30 students in grade 2 participated. The interviews were designed as a math conversation based on an interview guide adapted for the age group concerned. The students gathered points by solving tasks at different levels of difficulty. The results were then compiled into an overall result. The results of the three tests were analyzed using statistical tools such as, point diagrams and determination of correlation coefficients. A positive correlation was demonstrated for the correlation between the result the students achieved in the test of number sense and their results in the tests in both arithmetic and geometry. The correlation in this study is stronger for the relationship number sense / geometry, correlation factor 0.73, than for the number sense / arithmetic, correlation factor 0.50. Through the positive correlation that is shown, the findings support the perception that number sense is of major importance to the students’ mathematical development, and this study showed that this relationship is valid not only in the pure counting skills, as arithmetic, but also for skills in geometry.

Adinkras and arithmetical graphs have divergent origins. In the spirit of Feynman diagrams, adinkras encode representations of supersymmetry algebras as graphs with additional structures. Arithmetical graphs, on the other hand, arise in algebraic geometry, and give an arithmetical structure to a graph. In this thesis, we will interpret adinkras as arithmetical graphs and see what can be learned. Our work consists of three main strands. First, we investigate arithmetical structures on the underlying graph of an adinkra in the specific case where the underlying graph is a hypercube. We classify all such arithmetical structures and compute some of the corresponding volumes and linear ranks. Second, we consider the case of a reduced arithmetical graph structure on the hypercube and explore the wealth of relationships that exist between its linear rank and several notions of genus that appear in the literature on graph theory and adinkras. Third, we study modifications of the definition of an arithmetical graph that incorporate some of the properties of an adinkra, such as the vertex height assignment or the edge dashing. To this end, we introduce the directed arithmetical graph and the dashed arithmetical graph. We then explore properties of these modifications in an attempt to see if our definitions make sense, answering questions such as whether the volume is still an integer and whether there are still only finitely many arithmetical structures on a given graph.

In this thesis we investigate practical aspects related to point counting problems on algebraic varieties over finite fields. In particular, we present significant improvements to Lauder’s deformation method for smooth projective hypersurfaces, which allow this method to be successfully applied to previously intractable instances. Part I is dedicated to the deformation method, including a complete description of the algorithm but focussing on aspects for which we contribute original improvements. In Chapter 3 we describe the computation of the action of Frobenius on the rigid cohomology space associated to a diagonal hypersurface; in Chapter 4 we develop a method for fast computations in the de Rham cohomology spaces associated to the family, which allows us to compute the Gauss–Manin connection matrix. We conclude this part with a small selection of examples in Chapter 6. In Part II we present an improvement to Lauder’s fibration method. We manage to resolve the bottleneck in previous computation, which is formed by so-called polynomial radix conversions, employing power series inverses and a more efficient implementation. Finally, Part III is dedicated to a comprehensive treatment of the arithmetic in unramified extensions of Qp , which is connected to the previous parts where our computations rely on efficient implementations of p-adic arithmetic. We have made these routines available for others in FLINT as individual modules for p-adic arithmetic.

We provide an explicit algorithm for computing the trace of an endomorphism of an elliptic curve which is given by a chain of small-degree isogenies. We analyze its complexity, determining that if the length of the chain, the degree of the isogenies, and the log of the field-size are all O(n), the trace of the endomorphism can be computed in O(n⁶) bit operations. This makes explicit a theorem of Kohel which states that such a polynomial time algorithm exists. The given procedure is based on Schoof's point-counting algorithm.
Master of Science
The developing technology of quantum computers threatens to render current cryptographic systems (that is, systems for protecting stored or transmitted digital information from unauthorized third parties) ineffective. Among the systems proposed to ensure information security against attacks by quantum computers is a cryptographic scheme known as SIKE. In this thesis, we provide and analyze an algorithm that comprises one piece of a potential attack against SIKE by a classical computer. The given algorithm is also useful more generally in the field of arithmetic geometry.

Cette thèse a pour objet l'étude des propriétés géométriques des variétés arithmétiques. Plus précisément, nous nous intéressons à l'existence des sous-schémas projectifs réguliers sur une variété arithmétique projective régulière. Nous étendons d'abord un résultat de Poonen. Nous prouvons notamment qu'étant donnés une variété projective lisse X sur un corps fini et un faisceau ample L au-dessus de X, la proportion des sections globales de L⊗d ayant un diviseur lisse tend vers ζx(1+dim X)⁻¹ quand d tend vers l'infini. Nous montrons ensuite que pour une variété arithmétique projective régulière X muni d'un faisceau hermitien ample L, la proportion des sections globales de norme infinie strictement plus petite que 1 de L⊗d dont le diviseur n'a pas de point singulier sur la fibre Xp au-dessus d'aucun nombre premier p ≤ eᵋᵈ tend vers ζx(1+dim X)⁻¹ quand d tend vers l'infini
The purpose of this thesis is to study the geometric properties of the arithmetic varieties. More precisely, we are interested in the existence of regular projective subschemes of a regular projective arithmetic variety. First we extend a result of Poonen. In particular, we prove that given a smooth projective variety X over a finite field and an ample line bundle L on X, the proportion of global sections of L⊗d which has a smooth divisor tends to ζx(1+dim X)⁻¹ when d tends to infinity. Then we show that for a regular projective arithmetic variety X equipped with an ample hermitian line bundle L, the proportion of global sections of supremum norm strictly smaller than 1 of L⊗d whose divisor does not have a singular point on the fiber Xp over any prime p ≤ eᵋᵈ tends to ζx(1+dim X)⁻¹ as d tends to infinity

Doctor of Philosophy (PhD)
In this work, we investigate methods for computing explicitly with homomorphisms (and particularly endomorphisms) of Jacobian varieties of algebraic curves. Our principal tool is the theory of correspondences, in which homomorphisms of Jacobians are represented by divisors on products of curves. We give families of hyperelliptic curves of genus three, five, six, seven, ten and fifteen whose Jacobians have explicit isogenies (given in terms of correspondences) to other hyperelliptic Jacobians. We describe several families of hyperelliptic curves whose Jacobians have complex or real multiplication; we use correspondences to make the complex and real multiplication explicit, in the form of efficiently computable maps on ideal class representatives. These explicit endomorphisms may be used for efficient integer multiplication on hyperelliptic Jacobians, extending Gallant--Lambert--Vanstone fast multiplication techniques from elliptic curves to higher dimensional Jacobians. We then describe Richelot isogenies for curves of genus two; in contrast to classical treatments of these isogenies, we consider all the Richelot isogenies from a given Jacobian simultaneously. The inter-relationship of Richelot isogenies may be used to deduce information about the endomorphism ring structure of Jacobian surfaces; we conclude with a brief exploration of these techniques.

In this work, we investigate methods for computing explicitly with homomorphisms (and particularly endomorphisms) of Jacobian varieties of algebraic curves. Our principal tool is the theory of correspondences, in which homomorphisms of Jacobians are represented by divisors on products of curves. We give families of hyperelliptic curves of genus three, five, six, seven, ten and fifteen whose Jacobians have explicit isogenies (given in terms of correspondences) to other hyperelliptic Jacobians. We describe several families of hyperelliptic curves whose Jacobians have complex or real multiplication; we use correspondences to make the complex and real multiplication explicit, in the form of efficiently computable maps on ideal class representatives. These explicit endomorphisms may be used for efficient integer multiplication on hyperelliptic Jacobians, extending Gallant--Lambert--Vanstone fast multiplication techniques from elliptic curves to higher dimensional Jacobians. We then describe Richelot isogenies for curves of genus two; in contrast to classical treatments of these isogenies, we consider all the Richelot isogenies from a given Jacobian simultaneously. The inter-relationship of Richelot isogenies may be used to deduce information about the endomorphism ring structure of Jacobian surfaces; we conclude with a brief exploration of these techniques.

The Selmer varieties of a hyperbolic curve X over ℚ are refinements of the Selmer group arising from replacing the Tate module of the Jacobian with higher quotients of the unipotent étale fundamental group. It is hoped that these refinements carry extra arithmetic information. In particular the nonabelian Chabauty method developed by Kim uses the Selmer variety to give a new method to find the set X(ℚ). This thesis studies certain local and global properties of the Selmer varieties associated to finite dimensional quotients of the unipotent fundamental group of a curve over ℚ. We develop new methods to prove finiteness of the intersection of the Selmer varieties with the set of local points (and hence of the set of rational points) and new methods to implement this explicitly, giving the first examples of explicit nonabelian Chabauty theory for rational points on projective curves.

We define and study the fundamental pro-finite 2-groupoid of varieties X defined over a field k. This is a higher algebraic invariant of a scheme X, analogous to the higher fundamental path 2-groupoids as defined for topological spaces. This invariant is related to previously defined invariants, for example the absolute Galois group of a field, and Grothendieck’s étale fundamental group. The special case of Brauer-Severi varieties is considered, in which case a “sections conjecture” type theorem is proved. It is shown that a Brauer-Severi variety X has a rational point if and only if its étale fundamental 2-groupoid has a special sort of section.

Submitted by JOSIANE SANTOS DE OLIVEIRA (josianeso) on 2017-06-27T17:05:47Z No. of bitstreams: 1 Rafael Godolphim Feijó_.pdf: 1835499 bytes, checksum: 9b7410f8b42d5a741ecbd275052ab216 (MD5)
Made available in DSpace on 2017-06-27T17:05:47Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Rafael Godolphim Feijó_.pdf: 1835499 bytes, checksum: 9b7410f8b42d5a741ecbd275052ab216 (MD5) Previous issue date: 2017-03-31
CAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior
FAPERGS - Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado do Rio Grande do Sul
A filosofia kantiana da matemática é fundamentada sobre uma estrutura epistemológica intuicionista. As categorias do espaço e do tempo constituem as formas da sensibilidade, formas estas manifestadas por meio de uma intuição pura a priori. O presente trabalho busca realizar uma defesa razoável de tal intuição frente aos críticos contemporâneos, os quais propõem um programa logicista desprovido de estrutura epistêmica no que tange ao raciocínio matemático. Tais críticos afirmam que a aritmética não necessita da intuição pura do tempo para que as operações numéricas possam ser realizadas. Buscaremos demonstrar que a lógica quantificacional constitui um expediente meramente formalista que deixa de lado os problemas epistemológicos da cognição matemática e, por esse motivo, pode ambicionar desconsiderar a intuição pura kantiana. Portanto, buscaremos demonstrar que a intuição pura kantiana ainda pode lançar luz sobre a natureza dos cálculos da matemática.
The Kantian philosophy of mathematics is based on an intuitionist epistemological structure. The categories of space and time are the forms of sensibility, these forms manifested through a pure intuition a priori. The present work seeks to make a reasonable defense of such intuition in the face of contemporary critics, who propose a logicist program devoid of epistemic structure regarding mathematical reasoning. Such critics claim that arithmetic does not need the pure intuition of time for numerical operations to be performed. We will try to demonstrate that the quantificational logic constitutes a merely formalistic expedient that leaves aside the epistemological problems of the mathematical cognition and, for this reason, it can ambition to disregard the pure Kantian intuition. Therefore, we shall try to demonstrate that pure Kantian intuition can still shed light on the nature of mathematical calculations.

Thesis (Ph.D)--Mathematics, Georgia Institute of Technology, 2009.
Committee Chair: Croot, Ernie; Committee Member: Costello, Kevin; Committee Member: Lyall, Neil; Committee Member: Tetali, Prasad; Committee Member: Yu, XingXing. Part of the SMARTech Electronic Thesis and Dissertation Collection.

Le théorème de Gauss sur les sommes de 3 carrés relie le nombre de points entiers primitifs sur la sphère de rayon la racine carrée de n au nombre de classes d'un ordre quadratique imaginaire. En 2011, Edixhoven a esquissée une preuve du théorème de Gauss en utilisant une approche de la géométrie arithmétique. Il a utilisé l'action du groupe orthogonal spécial sur la sphère et a donné une bijection entre l'ensemble des SO3(Z)-orbites de tels points, si non vide, avec l'ensemble des classes d'isomorphisme de torseurs sous le stabilisateur. Ce dernier ensemble est un groupe, isomorphe au groupe des classes d'isomorphisme de modules projectifs de rang 1 sur l'anneau Z[1/2, √- n], ce qui donne une structure d'espace affine sur l'ensemble des SO3(Z)-orbites sur la sphère. Au chapitre 3 de cette thèse, nous donnons une démonstration complète du théorème de Gauss suivant les travaux d'Edixhoven. Nous donnons aussi une nouvelle preuve du théorème de Legendre sur l'existence d'une solution entière primitive de l'équation x2 + y2 + z2 = n en utilisant la théorie des faisceaux. Nous montrons au chapitre 4 comment obtenir explicitement l'action, donnée par la méthode des faisceaux, du groupe des classes sur l'ensemble des SO3(Z)-orbites sur la sphère en termes de SO3(Q)
Gauss's theorem on sums of 3 squares relates the number of primitive integer points on the sphere of radius the square root of n with the class number of some quadratic imaginary order. In 2011, Edixhoven sketched a different proof of Gauss's theorem by using an approach from arithmetic geometry. He used the action of the special orthogonal group on the sphere and gave a bijection between the set of SO3(Z)-orbits of such points, if non-empty, with the set of isomorphism classes of torsors under the stabilizer group. This last set is a group, isomorphic to the group of isomorphism classes of projective rank one modules over the ring Z[1/2, √- n]. This gives an affine space structure on the set of SO3(Z)-orbits on the sphere. In Chapter 3 we give a complete proof of Gauss's theorem following Edixhoven's work and a new proof of Legendre's theorem on the existence of a primitive integer solution of the equation x2 + y2 + z2 = n by sheaf theory. In Chapter 4 we make the action given by the sheaf method of the Picard group on the set of SO3(Z)-orbits on the sphere explicit, in terms of SO3(Q)
De stelling van Gauss over sommen van 3 kwadraten relateert het aantal primitieve gehele punten op de bol van straal de vierkantswortel van n aan het klassengetal van een bepaalde imaginaire kwadratisch orde. In 2011 schetste Edixhoven een ander bewijs van deze stelling van Gauss metbehulp van aritmetische meetkunde. Hij gebruikte de actie van de special orthogonale groep op de bol en gaf een bijectie tussen de verzameling van SO3(Z)-banen van dergelijke punten, als die niet leeg is, met de verzameling van isomor_e klassen van torsors onder de stabilisator groep. Deze laatste verzameling is een groep, isomorf met de groep van isomor_e klassen van projectieve rang _e_en modulen over de ring Z[1/2, √- n]. Dit geeft een a_ene ruimte structuur op de verzameling van SO3(Z)-banen op de bol. In Hoofdstuk 3 geven we een volledig bewijs van de stelling van Gauss zoals geschetst door Edixhoven, en een nieuw bewijs van Legendre's stelling over het bestaan van een primitieve gehele oplossing van de vergelijking x2 +y2 +z2 = n met schoven theorie. In hoofdstuk 4 maken we de werking gegeven door de schoven theorie van de Picard groep op de verzameling van SO3(Z)-banen op de bol expliciet, in termen van SO3(Q)

L'étude de la distribution des points rationnels sur les variétés algébriques est un sujet classique de la géométrie diophantienne. Le programme proposé par V. Batyrev et Y. Manin dans des années 90 donne une prédiction sur l'ordre de croissance tandis que sa version ultérieure dûe à E. Peyre conjecture l'existence d'une distribution globale. Dans cette thèse nous nous proposons une étude de la distribution locale des points rationnels de hauteur bornée sur les variétés algébriques. Ceci envisage une description plus fine que celle globale en dénombrant les points le plus proche d'un point fixé. Nous nous plaçons sur le cadre récent du travail de D. McKinnon et M. Roth qui met en évidence que la géométrie de la variété gouverne l'approximation diophantienne sur elle et nous reprenons les résultats de S. Pagelot. L'ordre de croissance espéré et l'existence d'une mesure asymptotique sur certaines surfaces toriques sont démontrés, alors que démontrons-nous un résultat totalement différent pour une autre surface sur laquelle il n'y pas de mesure asymptotique et les meilleurs approximants génériques s'obtiennent sur des courbes rationnelles nodales. Ces deux phénomènes sont de nature radicalement différente au point de vu de l'approximation diophantienne
The study of the distribution of rational points on algebraic varieties is a classic subject of Diophantine geometry. The program proposed by V. Batyrev and Y. Manin in the 1990s gives a prediction on the order of growth whereas its later version due to E. Peyre conjectures the existence of a global distribution. In this thesis we propose a study of the local distribution of rational points of bounded height on algebraic manifolds. This aims at giving a description finer than the global one by counting the points closest to a fixed point. We set ourselves on the recent framework of the work of D. McKinnon and M. Roth who prefers that the geometry of the variety governs the Diophantine approximation on it and we take up the results of S. Pagelot. The expected order of growth and the existence of an asymptotic measure on some toric surfaces are demonstrated, while we demonstrate a totally different result for another surface on which there is no asymptotic measure and the best generic approximates are obtained on nodal rational curves. These two phenomena are of a radically different nature from the point of view of the Diophantine approximation

Made available in DSpace on 2014-12-17T15:05:00Z (GMT). No. of bitstreams: 1 MariaBSSB_DISSERT.pdf: 3058839 bytes, checksum: 01e3dd63f68a40d4991cc8a64e5ca29d (MD5) Previous issue date: 2012-12-04
Coordena??o de Aperfei?oamento de Pessoal de N?vel Superior
This paper aims to build a notebook of activities that can help the teacher of elementary school mathematics. Topics covered are arithmetic and geometry and the activities proposed here were developed aiming print them a multicultural character. We take as a base line developed by Claudia Zaslavsky multiculturalism and reflected in his books "Games and activities worldwide" and "More games and activities worldwide." We structure our work around four themes: the symbol of the Olympic Games, the pyramids of Egypt, the Russian abacus abacus and Chinese. The first two themes allow you to explore basic concepts of geometry while the latter two themes allow us to explore numerical notation and arithmetic operations
O presente trabalho tem como objetivo a constru??o de um caderno de atividades que possa auxiliar o professor de matem?tica do ensino fundamental. Os t?picos abordados s?o geometria e aritm?tica sendo que as atividades aqui propostas foram desenvolvidas buscando imprimir nelas um car?ter multicultural. Tomamos como base a linha de multiculturalismo desenvolvida por Claudia Zaslavsky e refletida em seus livros Jogos e atividades do mundo inteiro e Mais jogos e atividades do mundo inteiro . Estruturamos nosso trabalho em torno de quatro temas: o s?mbolo dos jogos ol?mpicos, as pir?mides do Egito, o ?baco russo e o ?baco Chin?s. Os dois primeiros temas permitem explorar conceitos b?sicos da geometria enquanto que os dois ?ltimos temas nos possibilitam explorar nota??o num?rica e opera??es aritm?ticas

Thesis advisor: Benjamin Howard
This dissertation gives a description of the GL(4) Rapoport-Zink space, including the connected components, irreducible components, intersection behavior of the irreducible components, and Ekedahl-Oort stratification. As an application of this, this dissertation also includes a description of the supersingular locus of the Shimura variety for the group GU(2,2) over a prime split in the relevant imaginary quadratic field
Thesis (PhD) — Boston College, 2019
Submitted to: Boston College. Graduate School of Arts and Sciences
Discipline: Mathematics

Deligne a défini dans les années 70 le complexe de De Rham-Witt, qui permit à Illusie de prouver un théorème de comparaison avec la cohomologie cristalline. Ce résultat fut ensuite étendu par Etesse aux coefficients. En 2004, Bloch démontra que le théorème de comparaison cohomologique étendu aux coefficients d'Etesse possédait une interprétation plus profonde : sous certaines conditions, on obtient en fait une équivalence de catégories entre des cristaux et des connexions de De Rham Witt.Plus récemment, Davis, Langer et Zink ont introduit un complexe de De Rham-Witt surconvergent et démontré des théorèmes de comparaison avec les cohomologies de Monsky-Washnitzer et rigide. Ces derniers furent ensuite étendus aux coefficients par Ertl, qui démontra notamment un quasi-isomorphisme de cohomologie avec les isocristaux surconvergents.On peut alors légitimement se demander si les résultats de Bloch possèdent une variante surconvergente : c'est-à-dire que l'on aimerait pouvoir obtenir une interprétation des isocristaux surconvergents pour la cohomologie de De Rham-Witt surconvergente. On peut y parvenir en considérant des connexions de De Rham-Witt surconvergentes comme définies par Ertl, pour lesquelles on peut raisonnablement espérer retrouver les mêmes opérations cohomologiques que pour les F-isocristaux.Cette question fut la motivation de cette thèse, et le théorème principal de ce travail y répond en partie positivement. Pour y parvenir, il est nécessaire d'expliciter la structure locale du complexe de De Rham-Witt surconvergent, et de redéfinir la notion de surconvergence afin de pouvoir mieux contrôler la convergence des produits de différentielles de De Rham-Witt
Under a few assumptions, we prove an equivalence of category between a subcategory of F-isocristals on a smooth algebraic variety and overcongergent integrable De Rham-Witt connections. We do so by giving an equivalent definition of overconvergence, and by studying the explicit local structure of the De Rham-Witt complex

La nouvelle démonstration de la formule de chowla-selberg dans le cas P = 7 consiste à exhiber une application méromorphe entre la courbe de fermat X**(7) + Y**(7) + Z**(7) = 0 de P::(2)(C) et une courbe elliptique. Un calcul direct que D. Barlet a effectué précédemment en liaison avec le calcul de la forme hermitienne cannonique des singularités isolées des surfaces de fermat X**(A) + Y**(B) + Z**(C) dans C**(3) montraient qu'une période hermitienne convenable sur la courbe X**(7) + Y**(7) + Z**(7) coincidait avec le membre de droite de la formule de chowla-selberg pour P = 7 (à des constantes triviales près). La construction élaborée permet de relier directement cette période hermitienne à l'aide du parallélogramme d'une courbe elliptique

A une représentation de p-torsion du groupe de Galois absolu d'un corps p-adique, M. Kisin associe un espace de modules, appelé par la suite variété de Kisin par G. Pappas et M. Rapoport. Ces variétés ont été introduites afin de démontrer plusieurs résultats de modularité sur les représentations galoisiennes. Elles se sont révélées utiles également pour construire certains anneaux de déformations voire les calculer. Plus récemment elles ont été utilisées pour munir le champ des représentations galoisiennes de torsion d'une structure algébrique. Par ailleurs ces variétés ressemblent formellement aux variétés de Deligne-Lusztig affines. En particulier leur définition s'étend dans le cadre de la théorie des groupes réductifs. Dans cette thèse, nous étudions la dimension de certaines variétés de Kisin dans le cas de la restriction des scalaires à la Weil du groupe linéaire général GLd. En nous basant sur des méthodes issues du cadre Deligne-Lusztig et en suivant les travaux de E. Viehmann et X. Caruso, nous définissons une stratification de la variété de Kisin. Nous encadrons ensuite la dimension des strates, puis étudions le problème de la maximisation de la dimension sur l'ensemble des strates. Cela permet de démontrer des encadrements pour la dimension des variétés de Kisin considérées. Comme dans le cas des variétés de Deligne-Lusztig affines, la somme des racines positives intervient dans l'encadrement de la dimension
Given a p-torsion representation of the absolute Galois group of a p-adic field, M. Kisin defines a moduli space, which was named Kisin variety afterwards by G. Pappas and M. Rapoport. These varieties were first introduced in order to prove several modularity results on Galois representations. They were also used for constructing certain Galois deformation rings and computing some of them. Besides, they were involved in a recent work aiming at defining an algebraic structure on the stack of torsion Galois representations. It turns out that these varieties are formally similar to affine Deligne-Lusztig varieties. In particular their definition extends to the framework of reductive groups. In this thesis, we study the dimension of some Kisin varieties corresponding to the scalar restriction of the general linear group GLd. Inspired by methods coming from Deligne-Lusztig theory and following works by E. Viehmann and X. Caruso, we define a stratification on the given Kisin variety. Then we bound from below and from above the dimension of the strata, and we address the problem of maximizing the dimension over all strata. This allows us to derive the announced bounds on the dimension. As for affine Deligne-Lusztig varieties, the sum of the positive roots appears in the bounds

La complexité arithmétique est l'étude des ressources nécessaires pour calcu- ler des polynômes en n'utilisant que des opérations arithmétiques. À la fin des années 70, Valiant a défini (de manière semblable à la complexité booléenne) des classes de polynômes. Les polynômes, ayant des circuits de taille polyno- miale, considérés faciles forment la classe VP. Les sommes exponentielles de ces derniers correpondent alors à la classe VNP. L'hypothèse de Valiant est la conjecture que VP ̸= VNP.Bien que cette conjecture soit encore grandement ouverture, cette dernière semble toutefois plus accessible que son homologue booléen. La structure algé- brique sous-jacente limite les possibilités de calculs. En particulier, un résultat important du domaine assure que les polynômes faciles peuvent aussi être cal- culés efficacement en paralèlle. De plus, quitte à autoriser une augmentation raisonnable de la taille, il est possible de les calculer avec une profondeur de calcul bornée par une constante. Comme ce dernier modèle est très restreint, de nombreuses bornes inférieures sont connues. Nous nous intéresserons en premier temps à ces résultats sur les circuits de profondeur constante.Bürgisser a montré qu'une conjecture (la τ-conjecture) qui borne supérieu- rement le nombre de racines de certains polynômes univariés, impliquait des bornes inférieures en complexité arithmétique. Mais, que se passe-t-il alors, si on essaye de réduire, comme précédemment, la profondeur du polynôme consi- déré? Borner le nombre de racines réelles de certaines familles de polynômes permetterait de séparer VP et VNP. Nous étudierons finalement ces bornes su- périeures sur le nombre de racines réelles.

Submitted by Lilian Esquinelato da Silva (lilianes93@gmail.com) on 2018-05-29T20:44:18Z No. of bitstreams: 1 silva_lilian_esquinelato_me_rcla_2018.pdf: 4798742 bytes, checksum: 6e84b59709412d69b8419e352f8af435 (MD5)
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Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)
Esta pesquisa tem como objetivo investigar como o material manipulativo Algeblocks e a Metodologia de Ensino–Aprendizagem–Avaliação de Matemática através da Resolução de Problemas contribuem para o Ensino Intradisciplinar. Esta pesquisa foi desenvolvida seguindo a Metodologia Científica de Romberg–Onuchic, apresentada por Onuchic e Noguti (2014). A fundamentação teórica desta pesquisa tem como base três variáveis-chave: Conexões no Ensino de Matemática, Materiais Manipulativos e Resolução de Problemas. Procuramos investigar pesquisas que trabalham o ensino de Matemática fazendo conexões entre diferentes ramos da Matemática e as contribuições do Algeblocks para o desenvolvimento do projeto pedagógico de Matemática, ao adotar a Metodologia de Ensino–Aprendizagem–Avaliação de Matemática através da Resolução de Problemas. Para tanto, estabelecemos como procedimentos da pesquisa a elaboração de um Projeto Pedagógico e sua aplicação em uma turma de 8º ano do Ensino Fundamental de uma escola estadual da rede pública de ensino da cidade de Rio Claro - SP. Esse Projeto envolve o Ensino–Aprendizagem–Avaliação de Matemática com uso dos Algeblocks trabalhando a compreensão de conceitos matemáticos. Percebemos que o trabalho do professor de Matemática ao fazer uso da Metodologia de Ensino–Aprendizagem–Avaliação de Matemática através da Resolução de Problemas dá a possibilidade, com o uso do Algeblocks, de trabalhar conceitos matemáticos realizando as conexões entre diferentes ramos da Matemática.
This research aims to investigate how the Algeblocks manipulative and Methodology of Mathematics Teaching-Learning-Evaluation through Problem Solving contribute to Intradisciplinary Teaching. This research was developed following the Scientific Methodology of Romberg–Onuchic presented by Onuchic and Noguti (2014). The theoretical basis of this research is based on three key variables: Connections in Teaching Mathematics, Manipulative Materials and Problem Solving. We seek to investigate researches that work the teaching of Mathematics making connections between different branches of Mathematics and the contributions of the Manipulative Material for the development of learning of Mathematics by adopting the Methodology of Mathematics Teaching-Learning-Evaluation through Problem Solving. Therefore, we established as research procedures the elaboration of a Project and its application in an 8th grade class of Elementary School of a state school of the public school of the city of Rio Claro - SP. This Project involves the teaching-learning-evaluation of Mathematics with use of the Algeblocks making the concrete representations of abstract concepts. We realized that the work of the Mathematics teacher in making use of the Methodology of Teaching-Learning-Evaluation of Mathematics through Problem Solving gives the possibility, with the use of Algeblocks, of working mathematical concepts making the connections between the different branches of Mathematics.
CNPq: 132559/2016-1.

Cette thèse étudie la problématique de changement de registres dans l’enseignement des mathématiques. Plus spécifiquement, nous avons choisi d’étudier les registres de l’arithmétique et de la géométrie avec des interactions des domaines du continu et du discret.Cette thèse montre, en particulier, que les situations adidactiques / didactiques « classiques » ne permettent pas de mettre en œuvre de telles interactions.Nous avons montré, de plus, qu’il y a une forte prégnance du continu dans les conceptions des étudiants et même une résistance à considérer le discret. Nos expérimentations ont été réalisées auprès d’étudiants de Licence mathématiques et de formateurs.Notre première ingénierie aborde l’étude des points entiers d’une droite du plan. Elle a mis en évidence l’obstacle à reconnaître une caractérisation géométrique des solutions de l’équation de Bézout (existence et exhaustivité).Cela montre, que pour franchir cet obstacle de changement de registres, il est nécessaire de proposer un type de situation plus « ouverte » et concernant un problème mathématique épistémologiquement consistant.Dans cette thèse, nous avons étudié la possibilité de faire la dévolution d’un changement de registre arithmétique/géométrie dans le cadre de « Situation Recherche pour la Classe ». C’est un des objectifs de notre seconde ingénierie portant sur l’aire de polygones à sommet entier (en référence au théorème de Pick).Deux pré-expérimentations ont permis de cerner les conditions de prise en compte du registre discret pour une question relevant de la géométrie.Nous avons construit une dernière expérimentation en tenant compte de ces conditions.L’analyse didactique de la situation sur Pick nous permet d’affirmer que, d’une part, le modèle SiRC est adapté à l’ingénierie de situations de changement de registres. D’autre part elle montre aussi que l’arithmétique et la géométrie sont des domaines mathématiques pertinents pour les interactions de registre et le travail sur la preuve et le raisonnement.Parmi les conditions pour une bonne dévolution des changements de registre, la nature de la question joue un rôle essentiel. Nous avons choisi dans l’ingénierie sur le problème de Pick de demander de chercher une « méthode » ou une « formule » sans préciser les variables et les registres concernés.Notre expérimentation a montré que ce type de question a permis le développement de nombreuses stratégies identifiées dans l’analyse mathématique du problème
This thesis studies the problem of changing registers in mathematics education. More specifically,we have chosen to study the registers of the continuous and the discrete with interactions in thefields of arithmetic and geometry.This thesis shows, in particular, that "classic" adidactic / didactic situations do not allow suchinteractions to be implemented.We have shown, moreover, that there is a pervasiveness of the continuous in the conceptions of thestudents and even a resistance to consider the discreet. Our experiments were carried out withundergraduate mathematics students and trainers.Our first engineering deals with the study of whole points of a line of the plane. It highlighted theobstacle to recognizing a geometric characterization of the solutions of the Bézout equation(existence and exhaustiveness).This shows that in order to overcome this obstacle of changing registers, it is necessary to propose amore “open” type of situation concerning an epistemologically consistent mathematical problem.In this thesis, we studied the possibility of devolving a change in arithmetic / geometry register inthe context of "Research Situation for the Class". This is one of the objectives of our secondengineering covering the area of whole vertex polygons (with reference to Pick's theorem).Two pre-experiments made it possible to define the conditions for taking into account the discreteregister for a question relating to geometry.We have built a final experiment taking these conditions into account.The didactic analysis of the situation on Pick allows us to affirm that, on the one hand, the SiRCmodel is suitable for the engineering of situations of change of registers. On the other hand, it alsoshows that arithmetic and geometry are relevant mathematical domains for register interactions andwork on proof and reasoning.Among the conditions for proper devolution of registry changes, the nature of the question plays anessential role. We chose in engineering on the Pick problem to ask to search for a "method" or"formula" without specifying the variables and registers concerned.Our experience has shown that this type of question has enabled the development of many strategiesidentified in the mathematical analysis of the problem

L'étude de la répartition des points rationnels ou algébriques d'une variété algébrique selon leur hauteur est un problème classique de géométrie diophantienne. Dans cette thèse, nous nous intéresserons au cardinal asymptotique de l'ensemble des points algébriques de degré fixé et de hauteur bornée d'une variété lisse de Fano définie sur un corps de nombres, lorsque la borne sur la hauteur tend vers l'infini. En particulier nous montrerons que cette question peut-être reliée à la conjecture de Batyrev-Manin-Peyre, c'est-à-dire le cas des points rationnels, sur un schéma de Hilbert ponctuel. Nous en déduisons ainsi la distribution des points algébriques de degré fixé d'une courbe rationnelle. Lorsque la variété de départ est une surface lisse de Fano, notre étude montre que les schémas de Hilbert associés fournissent, sous certaines conditions, de nouveaux contre-exemples à la conjecture de Batyrev-Manin-Peyre. Néanmoins, pour deux surfaces que nous étudions en détail, les schémas de Hilbert associés vérifient une version légèrement affaiblie de la conjecture de Batyrev-Manin-Peyre
The study of the distribution of rational or algebraic points of an algebraic variety according to their height is a classic problem in Diophantine geometry. In this thesis, we will be interested in the asymptotic cardinality of the set of algebraic points of fixed degree and bounded height of a smooth Fano variety defined over a number field, when the bound on the height tends to infinity. In particular, we show that this can be connected to the Batyrev-Manin-Peyre conjecture, i.e. the case of rational points, on some ponctual Hilbert scheme. We thus deduce the distribution of algebraic points of fixed degree on a rational curve. When the variety is a smooth Fano surface, our study shows that the associated Hilbert schemes provide, under certain conditions, new counterexamples to the Batyrev-Manin-Peyre conjecture. However, in two cases detailed in this thesis, the associated Hilbert schemes satisfie a slightly weaker version of the Batyrev-Manin-Peyre conjecture

Cette thèse est divisée en huit chapitres. D’abord, dans le Chapitre 1, on présente des résultats et des outils déjà connus qu’on utilisera dans la suite de la thèse. Le Chapitre 2 est consacré à résumer de maniére uniforme les nouveaux résultats présentés dans ce manuscrit.Les six chapitre restants sont originals. Dans les Chapitres 3 et 4 on démontre la chose suivante: soit $f:Yrightarrow X$ un morphisme lisse et prope sur une base $X$ lisse et géométriquament connexe sur un corps infini, finiment engendré et de caractéristique positive. Alors il y a beaucoup de points fermées $xin |X|$ tels que le rang du groupe de Néron-Severi de la fibre géometrique de $f$ en $x$ est le même du groupe de Néron-Severi de la fibre géométrique générique. On preuve ça de la façon suivante: on étudie la spécialisation du faisceau lisse $ell$-adique $R^2f_*Ql(1)$ ($ellneq p$); en suite, on le relit avec la spécialisation du F-isocristal $R^2f_{*,cris}mathcal O_{Y/K}(1)$ en passant par la catégorie des F-isocristaux surconvergents. Au final, la conjecture de Tate varationelle dans la cohomologie cristalline, nous permet de déduire le résultat sur les groupes de Néron-Severi depuis le résultat sur $R^2f_{*,cris}mathcal O_{Y/K}(1)$. Cela étend en caractéristique positive les résultats de Cadoret-Tamagawa et André en caractéristique zero.Les Chapitres 5 et 6 sont consacrés à l’étude des groupes de monodromie des F-isocristaux (sur)convergents. En particulier, les résultats dans le Chapitre 5 sont un travail en common avec Marco D'Addezio. On étude les tores maximaux des groupes de monodromie des F-isocristaux (sur)convergents et on utilise ça pour démontrer un cas particulier d’un conjecture de Kedlaya sur les homomorphismes de $F$-isocristeaux convergents. En utilisant ce cas particulier, on démontre que si $A$ est une variété abélienne sans facteurs d'isogonie isotrivial sur un corps de fonctions $F$ sur $overline{F}_p$, alors le groupe $A(F^{mathrm{perf}})_{tors}$ est fini. Cela peut être considéré comme une extension du théoreme de Lang—Néron et donne une réponse positive a une question d'Esnault. Dans le Chapitre 6, on défini une catégorie $overline Q_p$-linéaire des $F$-isocristeaux surconvergents et les groupes de monodromie de ces objets. En exploitant la théorie des compagnons pour les $F$-isocristeaux surconvergents et les faisceaux lisses, on étudie la théorie de spécialisation de ces groupes de monodromie en transférant les résultats du Chapitre 3 dans ce contexte.Les derniers deux chapitres complètent et affinent les résultats des chapitres précédents. Dans le Chapitre 7, on démontre que la conjecture de Tate pour les diviseurs sur les corps finiment engendrés et de caractéristique $p>0$ est une conséquence de la conjecture de Tate pour les diviseurs sur les corps finis de caractéristique $p>0$. Dans le Chapitre 8, on démontre des résultats de borne uniforme en caractéristique positive pour le groupes de Brauer des formes des variétés qui satisfasse la conjecture de Tate $ell$-adique pour les diviseurs. Cela étend en caractéristique positive un résultat de Orr-Skorobogatov en caractéristique zéro
This thesis is divided in 8 chapters. Chapter ref{chapterpreliminaries} is of preliminary nature: we recall the tools that we will use in the rest of the thesis and some previously known results. Chapter ref{chapterpresentation} is devoted to summarize in a uniform way the new results obtained in this thesis.The other six chapters are original. In Chapters ref{chapterUOIp} and ref{chapterneron}, we prove the following: given a smooth proper morphism $f:Yrightarrow X$ over a smooth geometrically connected base $X$ over an infinite finitely generated field of positive characteristic, there are lots of closed points $xin |X|$ such that the rank of the N'eron-Severi group of the geometric fibre of $f$ at $x$ is the same of the rank of the N'eron-Severi group of the geometric generic fibre. To prove this, we first study the specialization of the $ell$-adic lisse sheaf $R^2f_*Ql(1)$ ($ellneq p$), then we relate it with the specialization of the F-isocrystal $R^2f_{*,crys}mathcal O_{Y/K}(1)$ passing trough the category of overconvergent F-isocrystals. Then, the variational Tate conjecture in crystalline cohomology, allows us to deduce the result on the N'eron-Severi groups from the results on $R^2f_{*,crys}mathcal O_{Y/K}(1)$. These extend to positive characteristic results of Cadoret-Tamagawa and Andr'e in characteristic zero.Chapters ref{chaptermarcuzzo} and ref{chapterpadic} are devoted to the study of the monodromy groups of (over)convergent F-isocrystals. Chapter ref{chaptermarcuzzo} is a joint work with Marco D'Addezio. We study the maximal tori in the monodromy groups of (over)convergent F-isocrystals and using them we prove a special case of a conjecture of Kedlaya on homomorphism of convergent $F$-isocrystals. Using this special case, we prove that if $A$ is an abelian variety without isotrivial geometric isogeny factors over a function field $F$ over $overline{F}_p$, then the group $A(F^{mathrm{perf}})_{tors}$ is finite. This may be regarded as an extension of the Lang--N'eron theorem and answer positively to a question of Esnault. In Chapter ref{chapterpadic}, we define $overline Q_p$-linear category of (over)convergent F-isocrystals and the monodromy groups of their objects. Using the theory of companion for overconvergent F-isocrystals and lisse sheaves, we study the specialization theory of these monodromy groups, transferring the result of Chapter ref{chapterUOIp} to this setting via the theory of companions.The last two chapters are devoted to complements and refinement of the results in the previous chapters. In Chapter ref{chaptertate}, we show that the Tate conjecture for divisors over finitely generated fields of characteristic $p>0$ follows from the Tate conjecture for divisors over finite fields of characteristic $p>0$. In Chapter ref{chapterbrauer}, we prove uniform boundedness results for the Brauer groups of forms of varieties in positive characteristic, satisfying the $ell$-adic Tate conjecture for divisors. This extends to positive characteristic a result of Orr-Skorobogatov in characteristic zero

Cette thèse est consacrée à deux variantes arithmétiques de la correspondance de Simpson. Dans la première partie, on compare la correspondance de Simpson p-adique à un analogue p-adique de la correspondance de Narasimhan et Seshadri pour les courbes sur les corps p-adiques dû à Deninger et Werner. Narasimhan et Seshadri ont établi une correspondance entre les fibrés vectoriels stables de degré zéro et les représentations unitaires du groupe fondamental topologique pour une courbe complexe propre et lisse. Par transport parallèle, Deninger et Werner ont associé fonctoriellement à chaque fibré vectoriel sur une courbe p-adique dont la réduction est fortement semi-stable de degré 0 une représentation p-adique du groupe fondamental de la courbe. Ils se sont posés quelques questions: si leur foncteur est pleinement fidèle ; si la cohomologie des systèmes locaux fournis par leur foncteur admet une filtration de Hodge-Tate ; et si leur construction est compatible avec la correspondance de Simpson p-adique développée par Faltings. On répond positivement à ces questions. La seconde partie est consacrée à la construction d'un relèvement de la transformée de Cartier d'Ogus-Vologodsky modulo pⁿ. Soient W l'anneau des vecteurs de Witt d'un corps parfait de caractéristique p>0, X un schéma formel lisse sur W, X' le changement de base de X par l'endomorphisme de Frobenius de W, X'_2 la réduction modulo p² de X' et Y la fibre spéciale de X. On relève la transformée de Cartier d'Ogus-Vologodsky relative à X'_2. Plus précisément, on construit un foncteur de la catégorie des O_{X'}-modules de pⁿ-torsion à p-connexion intégrable dans la catégorie des O_X-modules de pⁿ-torsion à connexion intégrable, chacune étant soumise à des conditions de nilpotence appropriées. S'il existe un relèvement F: X -> X' du morphisme de Frobenius relatif de Y, notre foncteur est compatible avec le foncteur de Shiho induit par F. Comme application de la transformée de Cartier modulo pⁿ, on donne une nouvelle interprétation des modules de Fontaine relatifs introduits par Faltings et du calcul de leur cohomologie
This thesis is devoted to two arithmetic variants of Simpson's correspondence. In the first part, I compare the p-adic Simpson correspondence with a p-adic analogue of the Narasimhan-Seshadri's correspondence for curves over p-adic fields due to Deninger and Werner. Narasimhan and Seshadri established a correspondence between stable bundles of degree zero and unitary representations of the topological fundamental group for a complex smooth proper curve. Using parallel transport, Deninger and Werner associated functorially to every vector bundle on a p-adic curve whose reduction is strongly semi-stable of degree 0 a p-adic representation of the fundamental group of the curve. They asked several questions: whether their functor is fully faithful; whether the cohomology of the local systems produced by this functor admits a Hodge-Tate filtration; and whether their construction is compatible with the p-adic Simpson correspondence developed by Faltings. We answer positively these questions. The second part is devoted to the construction of a lifting of the Cartier transform of Ogus-Vologodsky modulo pⁿ. Let W be the ring of the Witt vectors of a perfect field of characteristic p, X a smooth formal scheme over W, X' the base change of X by the Frobenius morphism of W, X'_2 the reduction modulo p² of X' and Y the special fiber of X. We lift the Cartier transform of Ogus-Vologodsky relative to X'_2 modulo pⁿ. More precisely, we construct a functor from the category of pⁿ-torsion O_{X'}-modules with integrable p-connection to the category of pⁿ-torsion O_X-modules with integrable connection, each subject to a suitable nilpotence condition. Our construction is based on Oyama's reformulation of the Cartier transform of Ogus-Vologodsky in characteristic p. If there exists a lifting F: X -> X' of the relative Frobenius morphism of Y, our functor is compatible with a functor constructed by Shiho from F. As an application, we give a new interpretation of relative Fontaine modules introduced by Faltings and of the computation of their cohomology