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Équidistribution galoisienne d'une classe d'isogénie de courbes elliptiques

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Academic year: 2021

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HAL Id: hal-00407542

https://hal.archives-ouvertes.fr/hal-00407542

Preprint submitted on 12 Jan 2010

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Équidistribution galoisienne d’une classe d’isogénie de courbes elliptiques

Rodolphe Richard

To cite this version:

Rodolphe Richard. Équidistribution galoisienne d’une classe d’isogénie de courbes elliptiques. 2006.

�hal-00407542�

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(3)

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✶ ■♥tr♦❞✉❝t✐♦♥

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❝❡♥tr❡ { +Id; − Id }✳ ❈❡ ❣r♦✉♣❡ ❛❣✐t à ❣❛✉❝❤❡✱ ♣❛r ❤♦♠♦❣r❛♣❤✐❡s✱ s✉r ❧❡ ❞❡♠✐✲♣❧❛♥

❞❡ P♦✐♥❝❛ré H := { z ∈ C |ℑ (z) > 0 }✿

± a b c d

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❛♣♣❧✐q✉❡ τ s✉r a · τ + b c · τ + d .

❖♥ s✬✐♥tér❡ss❡ à ❧✬❡s♣❛❝❡ q✉♦t✐❡♥t Γ \ H ✱ q✉❡ ❧✬♦♥ ♠✉♥✐t ♥❛t✉r❡❧❧❡♠❡♥t ❞❡ ❧✬✉♥✐q✉❡

str✉❝t✉r❡ ❞❡ s✉r❢❛❝❡ ❞❡ ❘✐❡♠❛♥♥ ❢❛✐s❛♥t ❞❡ ❧✬❛♣♣❧✐❝❛t✐♦♥ H → Γ \ H ✉♥ r❡✈êt❡♠❡♥t

❤♦❧♦♠♦r♣❤❡✱ r❛♠✐✜é ❛✉✲❞❡ss✉s ❞❡s ❞❡✉① ♣♦✐♥ts q✉❡ s♦♥t ❧❛ ❝❧❛ss❡ ❞❡ i ❡t ❝❡❧❧❡ ❞❡

❧❛ r❛❝✐♥❡ ❝✉❜✐q✉❡ ❞❡ ❧✬✉♥✐té (1 + i √ 3)/2✳

❈❡ r❡✈êt❡♠❡♥t s❡ ❞é❝r✐t ❛✐♥s✐✿ ❧❛ ❢♦♥❝t✐♦♥ ♠♦❞✉❧❛✐r❡ j s✉r H ❡st ❞♦♥♥é❡ ♣❛r

❧❛ sér✐❡ ❞❡ ▲❛✉r❡♥t à ❝♦❡✣❝✐❡♥ts ❡♥t✐❡rs ❜✐❡♥ ❝♦♥♥✉❡ ✭❬✷✶❪✱ ❱■■✳➓✸✳✸✮

j(τ) = 1

q + 744 + 196884 · q + . . . ✱ ♦ù q = exp(2πiτ),

❞❡ r❛②♦♥ ❞❡ ❝♦♥✈❡r❣❡♥❝❡ 1 ❡♥ q✳ ❈❡tt❡ ❢♦♥❝t✐♦♥ ❡st ✐♥✈❛r✐❛♥t❡ s♦✉s ❧✬❛❝t✐♦♥ ❞❡ Γ

❡t ✐♥❞✉✐t ✉♥ ❜✐❤♦❧♦♠♦r♣❤✐s♠❡

Γ \ H →

C .

▲❛ ❢♦♥❝t✐♦♥ j ❢❛✐t ❛✐♥s✐ ❞❡ H ✉♥ r❡✈êt❡♠❡♥t ❤♦❧♦♠♦r♣❤❡ ❞❡ C ✱ ❣❛❧♦✐s✐❡♥ ❞❡

❣r♦✉♣❡ Γ ❡t à r❛♠✐✜❝❛t✐♦♥ ❞♦✉❜❧❡ ❛✉ ❞❡ss✉s ❞❡ j = 1728 ❡t tr✐♣❧❡ ❛✉ ❞❡ss✉s

❞❡ j = 0✳

▲✬✐♥t❡r♣rét❛t✐♦♥ s✉✐✈❛♥t❡ ❡♥ t❡r♠❡s ❞❡ ❝♦✉r❜❡s ❡❧❧✐♣t✐q✉❡s ❡st ❜✐❡♥ ❝♦♥♥✉❡✿

à t♦✉t ♣♦✐♥t τ ❞❡ H ♦♥ ❛ss♦❝✐❡ ❧❡ rés❡❛✉ Z + τ Z ❞❡ C ❛✐♥s✐ q✉❡ ❧❡ t♦r❡ q✉♦✲

t✐❡♥t E

τ

:= C/(Z+τZ) ✳ ❈❡ ❞❡r♥✐❡r ❡st ✉♥❡ ❝♦✉r❜❡ ❡❧❧✐♣t✐q✉❡ ❝♦♠♣❧❡①❡✳ ▲❛ ❝❧❛ss❡

❞✬✐s♦♠♦r♣❤✐s♠❡ ❞❡ E

τ

❡st ❞ét❡r♠✐♥é❡ ♣❛r ✉♥ ♠♦❞✉❧❡✱ s♦♥ j✲✐♥✈❛r✐❛♥t j

Eτ

∈ C

✭❬✷✸❪✱ ■■■✳➓✶✱ Pr♦♣✳ ✶✳✹✭❝✮✮✳ P❛r ❡①❡♠♣❧❡✱ ❧❛ ❝♦✉r❜❡ ❡❧❧✐♣t✐q✉❡ ❝♦♠♣❧❡①❡ E ❞♦♥♥é❡

♣❛r ❧✬éq✉❛t✐♦♥ ❞❡ ❲❡✐❡rstr❛ÿ ❤♦♠♦❣è♥❡

E : Y

2

Z = X

3

+ aXZ

2

+ bZ

3

, ❛✈❡❝ a, b ∈ C ✜①és✱

❖♥ ❝♦♥✈✐❡♥t ❛❧♦rs ❞❡ ❝❤♦✐s✐r ❝♦♠♠❡ ♦r✐❣✐♥❡ ❞❡ ❧❛ ❧♦✐ ❞❡ ❣r♦✉♣❡ s✉rE❧❡ ♣♦✐♥t ✓à ❧✬✐♥✜♥✐✔✱

❞❡ ❝♦♦r❞♦♥♥é❡s ❤♦♠♦❣è♥❡s[X:Y :Z] = [0 : 1 : 0]✳

(4)

❛ ❝♦♠♠❡ ♠♦❞✉❧❡ j(E) = 1728(4a)

3

/16(4a

3

+ 27b

2

)✳ ❊♥ ❢❛✐t ❝❡t ❡①❡♠♣❧❡ ❡st

❡①❤❛✉st✐❢✿ t♦✉t❡ ❝♦✉r❜❡ ❡❧❧✐♣t✐q✉❡ ❝♦♠♣❧❡①❡ ❡st ✐s♦♠♦r♣❤❡ à ✉♥❡ ❝♦✉r❜❡ ❞✉ t②♣❡

♣ré❝é❞❡♥t ✭❬✷✸❪✱ ■■■✳➓✸✱ Pr♦♣✳ ✸✳✶✮✳ ❉❛♥s ❧❡ ❝❛s ❞❡s ❝♦✉r❜❡s E

τ

✱ ✐❧ s✬❛❣✐t ❞❡

❧✬éq✉❛t✐♦♥

Y

2

Z = 4X

3

+ 60G

4

(τ)XZ

2

+ 140G

6

(τ)Z

3

❞♦♥t ❧❡s ❝♦❡✣❝✐❡♥ts s✬♦❜t✐❡♥♥❡♥t à ♣❛rt✐r ❞❡s sér✐❡s ❞✬❊✐s❡♥st❡✐♥ G

4

❡t G

6

✳ ❉❡

❧❛ s♦rt❡ ❧✬✉♥✐❢♦r♠✐s❛t✐♦♥ ❞❡ E(C) s✬♦❜t✐❡♥t ✭❬✷✸❪✱ ❱■✳➓✹✱ Pr♦♣✳ ✸✳✻✮ ❛✉ ♠♦②❡♥ ❞❡

❧❛ ❢♦♥❝t✐♦♥ ℘(z; τ) ❞❡ ❲❡✐❡rstr❛ÿ✱ ❡t ❞❡ s❛ ❞ér✐✈é❡ ℘

(z; τ) ❡♥ ❧❛ ✈❛r✐❛❜❧❡ z✱ ♣❛r

❧❛ ❢♦r♠✉❧❡

C → E(C) z 7→ [℘(z; τ) : ℘

(z; τ) : 1].

▲❡ rés✉❧t❛t ♣r✐♥❝✐♣❛❧ ❞❡ ❝❡ t❡①t❡ r❡❧✐❡ ❞❡✉① ❝♦♥str✉❝t✐♦♥s ♥❛t✉r❡❧❧❡s s✉r Γ \ H ✿

✶✳ ❉✬✉♥❡ ♣❛rt ✐❧ ❡①✐st❡ s✉r H ✉♥❡ ♠❡s✉r❡ ❜♦ré❧✐❡♥♥❡ ✐♥✈❛r✐❛♥t❡ ♣❛r ❤♦♠♦❣r❛✲

♣❤✐❡s✱ ✉♥✐q✉❡ à ✉♥❡ ❝♦♥st❛♥t❡ ♠✉❧t✐♣❧✐❝❛t✐✈❡ ♣rès✳ ❖♥ ❝❤♦✐s✐t ✉s✉❡❧❧❡♠❡♥t

❧❛ ♠❡s✉r❡ ❞❡ P♦✐♥❝❛ré✱ ❞♦♥♥é❡ ♣❛r ❧❛ ❢♦r♠❡ ✈♦❧✉♠❡

y

−2

· ❞x ∧ ❞y = i/ ℑ (τ)

2

· ❞τ ∧ ❞¯ τ .

❖♥ ❡♥ ❞é❞✉✐t ✉♥❡ ♠❡s✉r❡ ❧♦❝❛❧❡♠❡♥t ✜♥✐❡ µ ˜ s✉r ❧❛ ❜❛s❡ ❞✉ r❡✈êt❡♠❡♥t Γ \ H ✳

❈✬❡st ✉♥❡ ♠❡s✉r❡ ❞❡ ♠❛ss❡ ✜♥✐❡✿ Vol(Γ \ H) = π/3 ✭❬✷✷❪✱ ❚❤é♦rè♠❡ ✷✳✷✵✮✳

❖♥ ❧✉✐ ♣ré❢ér❡r❛ ❧❛ ♣r♦❜❛❜✐❧✐té µ :=

µ /(π/3)✱ q✉❡ ❧✬♦♥ ♥♦♠♠❡r❛ ♣r♦❜❛❜✐❧✐té

❤②♣❡r❜♦❧✐q✉❡

✷✳ ❉✬❛✉tr❡ ♣❛rt ❧❛ ❞r♦✐t❡ ❛✣♥❡ s✉r C ❡st ✉♥❡ ✈❛r✐été ❛❧❣é❜r✐q✉❡ ❞é✜♥✐❡ s✉r Q ✳

❊♥ ♣❛rt✐❝✉❧✐❡r ♦♥ ♣❡✉t ❝♦♥s✐❞ér❡r ❧✬❛❝t✐♦♥ à ❣❛✉❝❤❡ ❞❡ G al( C / Q ) s✉r ❧❡s j✲✐♥✈❛r✐❛♥ts ❞❡ ❝♦✉r❜❡s ❡❧❧✐♣t✐q✉❡s✳ ❊①♣❧✐❝✐t❡♠❡♥t✱ ét❛♥t ❞♦♥♥é ✉♥ ❛✉t♦✲

♠♦r♣❤✐s♠❡ σ ❞❡ C ✱ s✐

j = 1728(4a)

3

/16(4a

3

+ 27b

2

)

❡st ❧✬✐♥✈❛r✐❛♥t j ❞❡ ❧❛ ❝♦✉r❜❡ ❡❧❧✐♣t✐q✉❡ E ❞✬éq✉❛t✐♦♥ Y

2

= X

3

+ aX + b✱

❛❧♦rs

σ(j) = 1728(4σ(a))

3

/16(4σ(a)

3

+ 27σ(b)

2

)

❡st✱ q✉❛♥t à ❧✉✐✱ ❝❡❧✉✐ ❞❡ ❧❛ ❝♦✉r❜❡ E

σ

❞✬éq✉❛t✐♦♥ Y

2

= X

3

+σ(a)X +σ(b)✳

▲✬✐♠❛❣❡ ❞✐r❡❝t❡ ❞❡ ❝❡tt❡ ♣r♦❜❛❜✐❧✐té s✉rC✱ ✐♥❞✉✐t❡ ♣❛r ❧❛ ❢♦♥❝t✐♦♥j✱ ❡st ✉♥❡ ♣r♦❜❛❜✐❧✐té à ❞❡♥s✐té s✉rC✱ q✉❡ ❧✬♦♥ ♥♦t❡r❛ ❛✉ss✐µ❀ ❡❧❧❡ ❡st ❞♦♥♥é❡ ♣❛r ✉♥❡ ❢♦r♠❡ ✈♦❧✉♠❡ à ❝♦❡✣❝✐❡♥ts

❛♥❛❧②t✐q✉❡s✱ s❛✉❢ ♣❡✉t✲êtr❡ ❡♥0❡t1728✳ ❈❡s ❝♦❡✣❝✐❡♥ts s✬é❝r✐✈❡♥t ❡♥ t❡r♠❡ ❞❡ ❧❛ ❢♦♥❝t✐♦♥

❤②♣❡r❣é♦♠étr✐q✉❡2F1(−11//66 13//44;j)✳ ❊♥ ❡✛❡t✱ ❧✬✐♥✈❡rs❡ ❞❡ ❧❛ ❢♦♥❝t✐♦♥j❡st ✉♥❡ ❢♦♥❝t✐♦♥ ♠✉❧✲

t✐❢♦r♠❡ q✉✐ s❡ ❞é❝r✐t ❡♥ t❡r♠❡ ❞✬✉♥❡ éq✉❛t✐♦♥ ❞✐✛ér❡♥t✐❡❧❧❡ ❋✉❝❤s✐❡♥♥❡ ❞✬♦r❞r❡2à ❞❡✉① ♣ô❧❡s s✉rC✱ ❧✬éq✉❛t✐♦♥ ✭❤②♣❡r❣é♦♠étr✐q✉❡✮ ❞❡ P✐❝❛r❞✲❋✉❝❤s ✭❬✷✼❪✮✳

(5)

❚♦✉t❡ ❝♦✉r❜❡ ❡❧❧✐♣t✐q✉❡ ❝♦♠♣❧❡①❡ E ❛❞♠❡t ✉♥❡ éq✉❛t✐♦♥ ❞❡ ❲❡✐❡rstr❛ÿ Y

2

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3

+aX +b ♦ù ❧✬♦♥ ❛ ❝❤♦✐s✐ a ❡t b ❞❛♥s ❧❡ s♦✉s✲❝♦r♣s Q (j(E)) ❞❡ C ✭❬✷✸❪✱ ■■■✳➓✶✱

Pr♦♣✳ ✶✳✹✮✳ ❘é❝✐♣r♦q✉❡♠❡♥t s✐ E ❡st ❞♦♥♥é❡ ♣❛r ✉♥❡ éq✉❛t✐♦♥ à ❝♦❡✣❝✐❡♥ts

❞❛♥s ✉♥ ❝♦r♣s K✱ ❛❧♦rs j(E) ∈ K✳ P❛r ❝♦♥séq✉❡♥t✱ ét❛♥t ❞♦♥♥és ✉♥ ❝♦r♣s L

✐♥❝❧✉s ❞❛♥s C ✱ ❡t ✉♥❡ ❝♦✉r❜❡ ❡❧❧✐♣t✐q✉❡ ❝♦♠♣❧❡①❡ E ❛❞♠❡tt❛♥t ❞❡s éq✉❛t✐♦♥s à

❝♦❡✣❝✐❡♥ts ❛❧❣é❜r✐q✉❡s s✉r L✱ ❧✬✐♥✈❛r✐❛♥t j(E) ❡st ❛❧❣é❜r✐q✉❡ s✉r L❀ ❛✉tr❡♠❡♥t

❞✐t j(E) ♥✬❛❞♠❡t q✉✬✉♥❡ ♦r❜✐t❡ ✜♥✐❡ s♦✉s ❧✬❛❝t✐♦♥ ❞❡ G al(C/L)✳ ❖♥ ❝♦♥s✐❞èr❡

❛❧♦rs ❧✬✉♥✐q✉❡ ♣r♦❜❛❜✐❧✐té ❛t♦♠✐q✉❡ s✉r C s✉♣♣♦rté❡ ♣❛r ❧✬♦r❜✐t❡ ❞❡ j(E) ❡t

✐♥✈❛r✐❛♥t❡ ♣❛r G al(C/L)❀ ♦♥ ❧❛ ♥♦t❡ δ

L

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❞❛♥s ❝❡rt❛✐♥❡s s✐t✉❛t✐♦♥s ♦♥ r❡tr♦✉✈❡ ❧❛ ♣r♦❜❛❜✐❧✐té ❤②♣❡r❜♦❧✐q✉❡ µ ❝♦♠♠❡ ❧✐♠✐t❡

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L

(j(E))✳ P❧✉s ♣ré❝✐sé♠❡♥t

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n

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❞❡ ❝♦✉r❜❡s ❡❧❧✐♣t✐q✉❡s ❝♦♠♣❧❡①❡s ❞é✜♥✐❡s ♣❛r

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♠♦r♣❤❡s✱ s❛♥s ♠✉❧t✐♣❧✐❝❛t✐♦♥ ❝♦♠♣❧❡①❡✱ ❡t ♠✉t✉❡❧❧❡♠❡♥t ✐s♦❣è♥❡s✱ ❧❛ ♣r♦❜❛❜✐❧✲

✐té δ

L

(j(E

n

)) ❝♦♥✈❡r❣❡ ✈❡rs ❧❛ ♣r♦❜❛❜✐❧✐té ❤②♣❡r❜♦❧✐q✉❡ µ ❧♦rsq✉❡ n t❡♥❞ ✈❡rs + ∞✳

❆✉tr❡♠❡♥t ❞✐t✱ ♣♦✉r t♦✉t❡ ❢♦♥❝t✐♦♥ ❝♦♥t✐♥✉❡ ❜♦r♥é❡ f : C → R ✱ δ

L

(j(E

n

))(f ) := 1

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n

)

X

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f (z) → µ(f ) :=

Z

C

f ❞ µ

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n

) s♦✉s G al(C/L) s✬éq✉✐❞✐str✐❜✉❡

♣♦✉r ❧❛ ♣r♦❜❛❜✐❧✐té µ ❧♦rsq✉❡ n t❡♥❞ ✈❡rs + ∞✳

❉❛♥s ❧✬é♥♦♥❝é ✶✳✶✱ ❧✬❤②♣♦t❤ès❡ q✉❡ ❧❡s ❝♦✉r❜❡s ❝♦♥s✐❞éré❡s ♣r♦✈✐❡♥♥❡♥t ❞✬✉♥❡

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▲❡s ♦r❜✐t❡s s♦✉s G al( ¯ Q/Q) ❞❡ ♥♦♠❜r❡s ❛❧❣é❜r✐q✉❡s ♥✬♦♥t ♣❛s✱ ❡♥ ❣é♥ér❛❧✱ ❧❛

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❧❡s ❝♦✉r❜❡s ❝♦♥s✐❞éré❡s s♦✐❡♥t ✐s♦❣è♥❡s✳

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❈♦r♦❧❧❛✐r❡ ✶✳✷✳ P♦✉r ✉♥❡ s✉✐t❡ (E

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n∈N

t❡❧❧❡ q✉❡ ❞❛♥s ❧❡ t❤é♦rè♠❡✱ ❧❡ ❞❡❣ré [L(j(E

n

)) : L] t❡♥❞ ✈❡rs + ∞ ❧♦rsq✉❡ n t❡♥❞ ✈❡rs + ∞✳ ❊♥ ♣❛rt✐❝✉❧✐❡r✱ s✉r ✉♥

(6)

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❞r♦✐t❡ ❛✣♥❡ s✉rQ✳ ❖rAut(C)♣❡r♠✉t❡ tr❛♥s✐t✐✈❡♠❡♥t ❧✬❡♥s❡♠❜❧❡ ❞❡ ❝❡s ♣♦✐♥ts✳ ❉✬✉♥ ♣♦✐♥t

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(7)

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❧✬❡s♣❛❝❡ PGL(2, Q ) \ PGL(2, A )/PGL(2, Z ˆ )✳ ◗✉✐tt❡ à ✐❞❡♥t✐✜❡r ❝❡t ❡s♣❛❝❡ ❛✈❡❝

PGL(2, Z) \ PGL(2, R)✱ ♥♦tr❡ ♣r♦❜❧è♠❡ s❡ r❛♠è♥❡ à ét✉❞✐❡r ❞❡s ✓♦r❜✐t❡s ❞❡

❍❡❝❦❡✔ ❛✉ s❡♥s ❞❡ ❬✾❪✳ ❈❡ ❞❡r♥✐❡r ♣r♦❜❧è♠❡ ❡st rés♦❧✉ ❞❛♥s ❬✾❪ ❡♥ s❡ ❜❛s❛♥t s✉r ❞❡s ♠ét❤♦❞❡s ❡r❣♦❞✐q✉❡s ✐ss✉❡s ❞❡s t❤é♦rè♠❡s ❞❡ ❘❛t♥❡r

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q✉❡r ❬✾❪✱ ✐❧ ❢❛✉t t♦✉t❡❢♦✐s ✈ér✐✜❡r q✉❡ ❧❡ ❝❛r❞✐♥❛❧ ❞❡s ♦r❜✐t❡s ❝♦♥s✐❞éré❡s t❡♥❞

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✈ér✐✜é❡ ❞❛♥s ❧❡ ❝❛❞r❡ ❛r✐t❤♠ét✐q✉❡ ❞❛♥s ❧❡q✉❡❧ ♥♦✉s ♥♦✉s ♣❧❛ç♦♥s✳ P♦✉r ❞é♠♦♥✲

tr❡r ✶✳✷✱ ♥♦✉s ♥♦✉s ❜❛s♦♥s s✉r ❞❡s t❤é♦rè♠❡s ❞✬❆✳ ❇♦r❡❧✳ ❊♥✜♥✱ ♣♦✉r t❡r♠✐♥❡r

❧❛ ❞é♠♦♥str❛t✐♦♥✱ ✐❧ ♥♦✉s ❢❛✉t ✈ér✐✜❡r q✉❡ ❧❡ rés✉❧t❛t ❞✬éq✉✐❞✐str✐❜✉t✐♦♥ ❞❛♥s PGL(2, Z) \ PGL(2, R) ♦❜t❡♥✉ à ♣❛rt✐r ❞❡ ❬✾❪ r❡❞♦♥♥❡ ❜✐❡♥ ❧❡ rés✉❧t❛t ❝❤❡r❝❤é s✉r ❧❛ ❝♦✉r❜❡ ♠♦❞✉❧❛✐r❡✳

◆♦✉s ❛✈♦♥s ♣r✐s ❧❡ s♦✉❝✐ ❞✬✉t✐❧✐s❡r ❞❡s ❛r❣✉♠❡♥ts q✉✐ s✬❛♣♣❧✐q✉❡♥t ❛✉ ❝❛s

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❊♥ ❝❡ q✉✐ ❝♦♥❝❡r♥❡ ❧❡s t❤é♦rè♠❡s ✶✳✶ ❡t ✷✳✶✱ ♦♥ ♣❡✉t ♥❡ ❢❛✐r❡ ✉s❛❣❡ q✉❡ ❞✉ ❝❛s ♣❛rt✐❝✉❧✐❡r G= SL(2,R)✱Γ = SL(2,Z)❞❡ ❬✾❪✳ ■❧ ♥✬❛♣♣❛r❛ît ♣❡✉t✲êtr❡ ♣❛s ❝❧❛✐r❡♠❡♥t ❞❛♥s ❬✾❪ q✉✬✐❧ s✉✣t

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(8)

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❙♦✐t N ✉♥ ❡♥t✐❡r ♥❛t✉r❡❧ ♥♦♥ ♥✉❧✳ ❖♥ ♥♦t❡ ζ

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❧✬✉♥✐té exp(2πi/N) ❞❡ C ✳ ❘❛♣♣❡❧♦♥s q✉❡ Γ(N ) ⊳ Γ(1) ❞és✐❣♥❡ ❧❡ N✲✐è♠❡ s♦✉s✲

❣r♦✉♣❡ ♣r✐♥❝✐♣❛❧ ❞❡ ❝♦♥❣r✉❡♥❝❡✱ ✐♠❛❣❡ ❞❛♥s PSL(2, Z) ❞✉ ♥♦②❛✉ ❞✉ ♠♦r♣❤✐s♠❡

❞❡ ré❞✉❝t✐♦♥ ♠♦❞✉❧♦ (N ) ✿ SL(2, Z ) → SL(2, Z /(N ))✳

◆♦t♦♥s E[N ] ❧❡ s♦✉s✲❣r♦✉♣❡ ❞❡s ♣♦✐♥ts ❞❡ N ✲t♦rs✐♦♥ ❞✬✉♥❡ ❝♦✉r❜❡ ❡❧❧✐♣t✐q✉❡

❝♦♠♣❧❡①❡✳ ❈✬❡st ✉♥ ❣r♦✉♣❡ ✐s♦♠♦r♣❤❡ à (Z/(N))

2

✳ ❙❡ ❞♦♥♥❡r ✉♥❡ str✉❝t✉r❡

❝♦♠♣❧èt❡ ❞❡ ♥✐✈❡❛✉ N s✉r ✉♥❡ ❝♦✉r❜❡ ❡❧❧✐♣t✐q✉❡ ❝♦♠♣❧❡①❡ E✱ ❝✬❡st ❝❤♦✐s✐r ✉♥

✐s♦♠♦r♣❤✐s♠❡ β ❡♥tr❡ (Z/(N ))

2

❡t ❧❡ s♦✉s✲❣r♦✉♣❡ E[N ] ❞❡s ♣♦✐♥ts ❞❡ N✲t♦rs✐♦♥

❞❡ E❀ ❝❡❧❛ r❡✈✐❡♥t ❛✉ss✐ à s❡ ❞♦♥♥❡r ✉♥❡ Z/(N)✲❜❛s❡ (P

1

, P

2

) = β ((1, 0), (0, 1))

❞❡ ❧❛ N ✲t♦rs✐♦♥ ❞❡ E✳

▲✬❛❝❝♦✉♣❧❡♠❡♥t ❞❡ ❲❡✐❧ ❞❡ E ❞é✜♥✐t ✉♥❡ ❢♦r♠❡ ❜✐❧✐♥é❛✐r❡ ❛❧t❡r♥é❡ ♥♦♥ ❞é✲

❣é♥éré❡ ❝❛♥♦♥✐q✉❡ e

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: E[N ] × E[N ] → µ

N

à ✈❛❧❡✉r ❞❛♥s ❧❡ ❣r♦✉♣❡ µ

N

❞❡s r❛❝✐♥❡s N✲✐è♠❡s ❞❡ ❧✬✉♥✐té✳ ◆♦✉s ❝♦♥✈✐❡♥❞r♦♥s ❞✬✉t✐❧✐s❡r ❧❛ ♥♦r♠❛❧✐s❛t✐♦♥

❞❡ ❬✶✸❪✱ ✶✽ ➓✶ ❆♣♣✳ ❈❡tt❡ ♥♦r♠❛❧✐s❛t✐♦♥ ❡st ❛✉ss✐ ❝♦♠♣❛t✐❜❧❡ ❛✈❡❝ ❧❛ ❞é✜♥✐t✐♦♥

❞❡ ❬✷✹❪ ✭❝❢✳ ❊①❡r❝✐❝❡ ✶✳✶✺✮✱ q✉✐ r❡♣r❡♥❞ ❧❛ ❝♦♥str✉❝t✐♦♥ ❞❡ ❬✷✷❪✳

P♦✉r t♦✉t ♣♦✐♥t τ ❞❡ H ✱ ❧❛ ❝♦✉r❜❡ ❡❧❧✐♣t✐q✉❡ E

τ

= C/(Z + τZ) ♣♦rt❡ ✉♥❡

str✉❝t✉r❡ β(τ) ❞❡ ♥✐✈❡❛✉ N ❝❛♥♦♥✐q✉❡✿ ❡♥ ❡✛❡t ❧❛ N✲t♦rs✐♦♥ ❞❡ E

τ

❡st ❡♥❣❡♥❞ré❡

♣❛r ❧❡s ✐♠❛❣❡s P

1

(τ) ❡t P

2

(τ) ❞❡s ❞❡✉① ♣♦✐♥ts 1/N ❡t τ /N ❞❡ C ✳ ❖♥ ❡♥ ❞é❞✉✐t

✉♥❡ r❛❝✐♥❡ ♣r✐♠✐t✐✈❡ ❞❡ ❧✬✉♥✐té ζ(τ) = e

N

(P

1

(τ), P

2

(τ)) ❝❛♥♦♥✐q✉❡♠❡♥t ❛ss♦❝✐é❡

à τ ✳ P❛r ❝❛❧❝✉❧✱ ♦♥ tr♦✉✈❡ ζ(τ) = ζ

N

♣♦✉r t♦✉t τ ❞❛♥s H ✭❬✶✸❪✱ ✶✽ ➓✶ ❆♣♣✳✱

♦✉ ❬✷✹❪✱ ❊①❡r❝✐❝❡ ✶✳✶✺✮✳

❖♥ ✈ér✐✜❡ q✉❡ ❞❡✉① ♣♦✐♥ts τ ❡t τ

❞❡ H ❞♦♥♥❡♥t ❧✐❡✉ à ❞❡✉① ❝♦✉r❜❡s (E

τ

, β(τ ))

❡t (E

τ

, β(τ

)) ❛✈❡❝ str✉❝t✉r❡ ❞❡ ♥✐✈❡❛✉ N ✐s♦♠♦r♣❤❡s s✐ ❡t s❡✉❧❡♠❡♥t s✐ τ = γ · τ

❛✈❡❝ γ ∈ Γ(N )✳ ❊♥ ❢❛✐t Γ(N ) \ H ♣❛r❛♠ètr❡ ❛✐♥s✐ t♦✉t❡s ❧❡s ❝❧❛ss❡s

❞✬✐s♦♠♦r♣❤✐s♠❡ ❞❡ ❝♦✉r❜❡s ❡❧❧✐♣t✐q✉❡s ♠✉♥✐❡s ❞✬✉♥❡ str✉❝t✉r❡ ❝♦♠♣❧èt❡ ❞❡ ♥✐✈❡❛✉

N ❞♦♥t ❧❛ r❛❝✐♥❡ ❞❡ ❧✬✉♥✐té ❛ss♦❝✐é❡ ❡st ζ

N

✳ P♦✉r k ∈ Z/(N )

✱ ♦♥ ♦❜t✐❡♥t ❧❡s str✉❝t✉r❡s ❞❡ ♥✐✈❡❛✉ ❞❡ r❛❝✐♥❡ ❞❡ ❧✬✉♥✐té ❛ss♦❝✐é❡ ζ

Nk

✱ ❡♥ ❝♦♥s✐❞ér❛♥t✱ ❛✉ ❝❤♦✐①✱

❧❡s ❜❛s❡s ❞✉ t②♣❡ (k/N, τ /N ) ♦✉ (1/N, kτ /N )✳

❉❛♥s ❧❡ ❝❛s N = 1✱ Γ(N ) \ H s✬✐❞❡♥t✐✜❡ à ❧✬❡♥s❡♠❜❧❡ A

1

( C ) ❞❡s ♣♦✐♥ts ❝♦♠✲

♣❧❡①❡s ❞❡ ❧❛ ❞r♦✐t❡ ❛✣♥❡ A

1

✳ ❉❡ ❢❛ç♦♥ ❛♥❛❧♦❣✉❡✱ ❧❛ ❝♦✉r❜❡ ♠♦❞✉❧❛✐r❡ Y (N)

❡st ✉♥❡ ❝♦✉r❜❡ ❛❧❣é❜r✐q✉❡ ✭❛✣♥❡ ❡t ❣é♦♠étr✐q✉❡♠❡♥t ❝♦♥♥❡①❡✮ s✉r Q(ζ

N

) q✉✐

✓♣❛r❛♠ètr❡

✔ ❧❡s ❝♦✉r❜❡s ❡❧❧✐♣t✐q✉❡s ♠✉♥✐❡s ❞✬✉♥❡ str✉❝t✉r❡ ❝♦♠♣❧èt❡ ❞❡ ♥✐✈❡❛✉

N ❞♦♥t ❧❛ r❛❝✐♥❡ ❛ss♦❝✐é❡ ❡st ζ

N

✳ ▲✬❡s♣❛❝❡ ❛♥❛❧②t✐q✉❡ Y (N )( C ) ❢♦r♠é ❞❡ s❡s

♣♦✐♥ts ❝♦♠♣❧❡①❡s s✬✐❞❡♥t✐✜❡ ❛✐♥s✐ ❛✈❡❝ ❧❛ s✉r❢❛❝❡ ❞❡ ❘✐❡♠❛♥♥ Γ(N ) \ H ✳ P♦✉r N = 1✱ ♦♥ r❡tr♦✉✈❡ ❧❡ ❜✐❤♦❧♦♠♦r♣❤✐s♠❡ Γ \ H →

A

1

(C) ✐♥❞✉✐t ♣❛r ❧❛ ❢♦♥❝t✐♦♥ j✳

▲✬❡s♣❛❝❡ Γ(N ) \ H ♣♦rt❡ ❞♦♥❝ ✉♥❡ ♣r♦❜❛❜✐❧✐té ❤②♣❡r❜♦❧✐q✉❡ ❝❛♥♦♥✐q✉❡✱ ♥♦té❡ µ✱

❛✐♥s✐ q✉✬✉♥❡ ❛❝t✐♦♥ ❞✉ ❣r♦✉♣❡ G al(C/Q(ζ

N

))✳

❙tr✐❝t♦ s❡♥s✉ ✐❧ s✬❛❣✐t ❞✬✉♥ ❡s♣❛❝❡ ❞❡ ♠♦❞✉❧❡ ❣r♦ss✐❡r ♣♦✉rN= 1♦✉2✱ ❡t ✜♥ ♣♦✉rN≥3✱

❞✉ ♣r♦❜❧è♠❡ ❞❡ ❝❧❛ss✐✜❝❛t✐♦♥ ❛ss♦❝✐é✳ ❖♥ ♣❡✉t ♣❛r ❡①❡♠♣❧❡ ♣r❡♥❞r❡ ❧❛ ✜❜r❡ ❣é♥ér✐q✉❡ ❞❡s Spec(Z[1/N, ζN])✲s❝❤é♠❛s ❝♦♥str✉✐ts ❞❛♥s ❬✼❪ ♦✉ ❬✶✷❪✳

(9)

▲❛ ♣r♦❜❛❜✐❧✐té µ s❡ ❝♦♥str✉✐t ❝♦♠♠❡ ❞❛♥s ❧❡ ❝❛s ❞❡ Γ \ H ❞ét❛✐❧❧é ❡♥ ✐♥tr♦✲

❞✉❝t✐♦♥✳ ▲✬❛❝t✐♦♥ ❞❡ G al( C / Q (ζ

N

)) s❡ ❞é❝r✐t ❛✐♥s✐✿ ❙♦✐t σ ∈ G al( C / Q (ζ

N

)) ❡t s♦✐t z ∈ Y (N )(C)✳ ❆❧♦rs x ♣❡✉t êtr❡ r❡♣rés❡♥té ♣❛r ✉♥❡ ✉♥❡ ❝♦✉r❜❡ ❡❧❧✐♣t✐q✉❡

❝♦♠♣❧❡①❡ E ❞♦♥♥é❡ ♣❛r ✉♥❡ éq✉❛t✐♦♥ ❞❡ ❲❡✐❡rstr❛ÿ Y

2

Z = X

3

+ aXZ

2

+ bZ

3

❡t ♠✉♥✐❡ ❞✬✉♥❡ ❜❛s❡ (P

1

= [X

1

: Y

1

: Z

1

], P

2

= [X

2

: Y

2

: Z

2

]) ❞❡ ❧❛ N✲

t♦rs✐♦♥✳ ❉ès ❧♦rs ❧❡ ♣♦✐♥t σ(z) ❡st r❡♣rés❡♥té ♣❛r ❧❛ ❝♦✉r❜❡ E

σ

❞♦♥♥é❡ ♣❛r Y

2

Z = X

3

+ σ(a)XZ

2

+ σ(b)Z

3

❡t ♠✉♥✐❡ ❞❡ ❧❛ ❜❛s❡ (P

= [σ(X

1

) : σ(Y

1

) : σ(Z

1

)], P

= [σ(X

2

) : σ(Y

2

) : σ(Z

2

)])✳ ❖♥ ✈ér✐✜❡ q✉✬à ❝❡tt❡ ❞❡r♥✐èr❡ ♦♥ ❛ss♦❝✐❡

❧❛ r❛❝✐♥❡ e

N

(P

, P

) = σ(e

N

(P

1

, P

2

)) = σ(ζ

N

) = ζ

N

✱ ♣✉✐sq✉❡ σ ❛❣✐t ❝♦♠♠❡

❧✬✐❞❡♥t✐té s✉r Q(ζ

N

)✳

❙♦✐t L ✉♥ ❝♦r♣s ❞❡ t②♣❡ ✜♥✐ ❝♦♥t❡♥✉ ❞❛♥s C ❡t ❝♦♥t❡♥❛♥t Q(ζ

N

)✳ ❙♦✐t z ∈ Y (N )(C) ✉♥ ♣♦✐♥t ❝♦♠♣❧❡①❡ s✉♣♣♦sé ❛❧❣é❜r✐q✉❡ s✉r L✳ ❆❧♦rs ❧✬♦r❜✐t❡ ❞❡ z s♦✉s G al( C /L) ❡st ✜♥✐❡✱ ❡t ❡st ❧❡ s✉♣♣♦rt ❞✬✉♥❡ ✉♥✐q✉❡ ♣r♦❜❛❜✐❧✐té ❜♦ré❧✐❡♥♥❡

❛t♦♠✐q✉❡ G al(C/L)✲✐♥✈❛r✐❛♥t❡✱ q✉❡ ❧✬♦♥ ♥♦t❡r❛ δ

L

(z)✱ s✉r Y (N )(C)✳

▲❡ rés✉❧t❛t ♣r✐♥❝✐♣❛❧ ❞❡ ❝❡ t❡①t❡ ❡st ✉♥❡ ❣é♥ér❛❧✐s❛t✐♦♥ ❞❡ ❧✬é♥♦♥❝é ✷✳✶ ❛✉

❝❛s ❞❡s str✉❝t✉r❡s ❝♦♠♣❧èt❡s ❞❡ ♥✐✈❡❛✉ N✳ ■❧ ♣❡r♠❡t✱ s✉r ❧❛ s✉r❢❛❝❡ ❞❡ ❘✐❡✲

♠❛♥♥ Y (N )( C )✱ ❞✬♦❜t❡♥✐r ❧❛ ♠❡s✉r❡ ❤②♣❡r❜♦❧✐q✉❡ µ ❝♦♠♠❡ ❧✐♠✐t❡ étr♦✐t❡ ❞❡

♣r♦❜❛❜✐❧✐tés ❛t♦♠✐q✉❡s ❞✉ t②♣❡ δ

L

(z)✳ P❧✉s ♣ré❝✐sé♠❡♥t

❚❤é♦rè♠❡ ✷✳✶✳ ❙♦✐t L ✉♥ ❝♦r♣s ❞❡ t②♣❡ ✜♥✐ ❝♦♥t❡♥✉ ❞❛♥s C ❡t ❝♦♥t❡♥❛♥t Q (ζ

N

)✳

❙♦✐t z

n

∈ Y (N )(C) ✉♥❡ s✉✐t❡ ❞❡ ♣♦✐♥ts ❞❡✉① à ❞❡✉① ❞✐st✐♥❝ts✳ ❙✉♣♣♦s♦♥s q✉❡ ❧❡s z

n

s♦♥t r❡♣rés❡♥tés ♣❛r ❞❡s str✉❝t✉r❡s ❝♦♠♣❧èt❡s ❞❡ ♥✐✈❡❛✉ N s✉r ❞❡s

❝♦✉r❜❡s ❡❧❧✐♣t✐q✉❡s ❝♦♠♣❧❡①❡s E

n

❞❡✉① à ❞❡✉① ✐s♦❣è♥❡s ❡t s❛♥s ♠✉❧t✐♣❧✐❝❛t✐♦♥

❝♦♠♣❧❡①❡ ❞é✜♥✐❡s ♣❛r ❞❡s éq✉❛t✐♦♥s à ❝♦❡✣❝✐❡♥ts ❛❧❣é❜r✐q✉❡s s✉r L✳

❆❧♦rs δ

L

(z

n

) ❝♦♥✈❡r❣❡ ✈❡rs µ ❧♦rsq✉❡ n t❡♥❞ ✈❡rs + ∞✳

❆✉tr❡♠❡♥t ❞✐t✱ ♣♦✉r t♦✉t❡ ❢♦♥❝t✐♦♥ ❝♦♥t✐♥✉❡ ❜♦r♥é❡ f : Y (N)(C) → R ✱ δ

n

(f ) := 1

# G al(C/L) · z

n

X

z∈Gal(C/L)·zn

f (z) → µ(f ) :=

Z

Y(N)(C)

f ❞µ

❧♦rsq✉❡ n → + ∞ .

❖♥ ❞✐r❛ q✉❡ ❧❛ s✉✐t❡ ❞❡s ♦r❜✐t❡s ❞❡ x

n

s♦✉s G al( C /L) s✬éq✉✐❞✐str✐❜✉❡ ♣♦✉r

❧❛ ♣r♦❜❛❜✐❧✐té µ✳

▲❡ t❤é♦rè♠❡ ✶✳✶ ❡st ✉♥ ❝❛s ♣❛rt✐❝✉❧✐❡r ❞❡ ❧✬é♥♦♥❝é ♣ré❝é❞❡♥t ♣♦✉r N = 1✱

♠♦❞✉❧♦ ❧✬✐❞❡♥t✐✜❝❛t✐♦♥ Y (1)(C) ≃ Γ(1) \ H →

C ✳

❙♦✐t L ¯ ❧❛ ❢❡r♠❡t✉r❡ ❛❧❣é❜r✐q✉❡ ❞❡ L ❞❛♥s C ✳ ▲❡ ❢❛✐t q✉❡ E

n

s♦✐t ❞é✜♥✐❡ s✉r L ¯ éq✉✐✈❛✉t à ❝❡ q✉❡ z

n

❛♣♣❛rt✐❡♥♥❡ ❛✉ s♦✉s✲❡♥s❡♠❜❧❡ Y (N)( ¯ L) ❞❡ Y (N )(C)✳ ❈❡❧❛

r❡✈✐❡♥t ❛✉ss✐ à ❞✐r❡ q✉❡ j(E

n

) ∈ L✳ ▲❡s ♣r♦❜❛❜✐❧✐tés ¯ δ

L

(z

n

) s♦♥t ❞♦♥❝ ❜✐❡♥

❞é✜♥✐❡s✳ ❈♦♠♠❡ ❧❡s E

n

s♦♥t ❞❡✉① à ❞❡✉① ✐s♦❣è♥❡s✱ ✐❧ s✉✣t ♠ê♠❡ ❞❡ s✉♣♣♦s❡r q✉❡ z

n

♥✬❛♣♣❛rt✐❡♥t à Y (N)( ¯ L)✱ ✈♦✐r❡ q✉❡ j(E

n

) ∈ L✱ ✉♥✐q✉❡♠❡♥t q✉❡ ♣♦✉r ✉♥❡ ¯ s❡✉❧❡ ✈❛❧❡✉r ❞❡ ❧✬✐♥❞✐❝❡ n ✭❬✷✸❪✱ ■■■✳➓✹✮✳

(10)

✸ ❆❝t✐♦♥ ❣❛❧♦✐s✐❡♥♥❡ s✉r ✉♥❡ ❝❧❛ss❡ ❞✬✐s♦❣é♥✐❡

❉❛♥s ❝❡tt❡ s❡❝t✐♦♥ ♥♦✉s ❞é❝r✐✈♦♥s s♦✉s ✉♥❡ ❢♦r♠❡ ♣❧✉s ❝♦♠♠♦❞❡ ❧❛ ❝❧❛ss❡ ❞✬✐s♦✲

❣é♥✐❡ ❞✬✉♥❡ ❝♦✉r❜❡ ❡❧❧✐♣t✐q✉❡ ❝♦♠♣❧❡①❡ ✭❝❢✳ Pr♦♣♦s✐t✐♦♥ ✸✳✶✮✳ ❉❡ ♣❧✉s✱ ❞❛♥s

❧❡ ❝❛s ❞✬✉♥❡ ❝♦✉r❜❡ ❞é✜♥✐ss❛❜❧❡ s✉r ✉♥ ❝♦r♣s L ❞❡ t②♣❡ ✜♥✐✱ ♥♦✉s ❡①♣❧✐❝✐t♦♥s

❧✬❛❝t✐♦♥ ❞❡ G al( C /L) s✉r s❛ ❝❧❛ss❡ ❞✬✐s♦❣é♥✐❡ ✭Pr♦♣♦s✐t✐♦♥ ✸✳✸✮✳ ❊♥✜♥ ♥♦✉s

❡①♣❧✐❝✐t❡r♦♥s ❝♦♠♠❡♥t r❡❧✐❡r ❧❡s ❡♥s❡♠❜❧❡s q✉❡ ♥♦✉s ❛✉r♦♥s ♦❜t❡♥✉s ❛✈❡❝ ❧❡s

❝♦✉r❜❡s ♠♦❞✉❧❛✐r❡s ✐♥tr♦❞✉✐t❡s ♣ré❝é❞❡♠♠❡♥t ✭Pr♦♣♦s✐t✐♦♥ ✸✳✻✮✳ ❈❡ s♦♥t ❞❡s

♣r♦♣r✐étés ❜✐❡♥ ❝♦♥♥✉❡s ❡t ❧❡ s❡✉❧ ♣♦✐♥t ❞✐✣❝✐❧❡✱ ✐❞❡♥t✐✜❡r ❧✬❛❝t✐♦♥ ❣❛❧♦✐s✐❡♥♥❡

❞❛♥s ❧❡ ❝❛s ❛❧❣é❜r✐q✉❡✱ s❡r❛ ❡♥ ❢❛✐t ✉♥ ❝♦r♦❧❧❛✐r❡ ❞✉ t❤é♦rè♠❡ ❞❡ ❧✬✐♠❛❣❡ ♦✉✈❡rt❡

❞❡ ❙❡rr❡✳

❘❛♣♣❡❧♦♥s ❜r✐è✈❡♠❡♥t q✉❡ Z ˆ ❞és✐❣♥❡ ❧❡ ❝♦♠♣❧été ❞❡ Z ♣♦✉r ❧❛ ❜❛s❡ ❞❡ ✈♦✐s✐✲

♥❛❣❡s ❞❡ 0 ❞♦♥♥é❡ ♣❛r ❧❡s ✐❞é❛✉① ♥♦♥ ♥✉❧s ❞❡ Z ✱ ❝✬❡st✲à✲❞✐r❡ s❡s s♦✉s✲❣r♦✉♣❡s

❛❞❞✐t✐❢s ❞✬✐♥❞✐❝❡ ✜♥✐✿ ❖♥ ❛ Z ˆ = lim

←−

N∈(N>0,×)

Z/(N)✳ ❈✬❡st ✉♥ ❛♥♥❡❛✉ ♣r♦✜♥✐✱

❞♦♥❝ ❝♦♠♣❛❝t ❡t t♦t❛❧❡♠❡♥t ❞✐s❝♦♥t✐♥✉❀ ✐❧ ❝♦♥t✐❡♥t Z ❝♦♠♠❡ s♦✉s✲❛♥♥❡❛✉ ❞❡♥s❡✳

❖♥ t✐r❡ ❞✉ ❧❡♠♠❡ ❝❤✐♥♦✐s ❧❛ ❞é❝♦♠♣♦s✐t✐♦♥ Z ˆ = Y

p♣r❡♠✐❡r

Z

p

❡♥ t❡r♠❡ ❞✬❛♥♥❡❛✉①

❞✬❡♥t✐❡rs p ✲❛❞✐q✉❡s✳ ❖♥ ❢♦r♠❡ ❧✬❛♥♥❡❛✉ A

f

≃ Z ˆ ⊗

Z

Q ❞❡s ❛❞è❧❡s ❛✉① ♣❧❛❝❡s ✜♥✐❡s✱

♦ù ❧✬♦♥ ❝♦♥s✐❞èr❡ ❧❛ t♦♣♦❧♦❣✐❡ ❞✐s❝rèt❡ s✉r Q ❡t Z ✳ ❈✬❡st ✉♥ ❛♥♥❡❛✉ ❧♦❝❛❧❡♠❡♥t

❝♦♠♣❛❝t ❝♦♥st✐t✉é ❞❡s s✉✐t❡s (n

p

/m

p

)

p♣r❡♠✐❡r

❞❡ Y

p♣r❡♠✐❡r

Q

p

♥✬❛❞♠❡tt❛♥t ✉♥

❞é♥♦♠✐♥❛t❡✉r q✉❡ ♣♦✉r ❛✉ ♣❧✉s ✉♥ ♥♦♠❜r❡ ✜♥✐ ❞✬✐♥❞✐❝❡s✳ ❊♥✜♥ A ≃ R × A

f

❞és✐❣♥❡ ❧✬❛♥♥❡❛✉ ❞❡s ❛❞è❧❡s✳ ■❧ ❡st ❧✉✐ ❛✉ss✐ ❧♦❝❛❧❡♠❡♥t ❝♦♠♣❛❝t❀ ❡♥ ♦✉tr❡ Q s❡

♣❧♦♥❣❡✱ ❞❡ ❢❛ç♦♥ ❞✐❛❣♦♥❛❧❡✱ s✉r ✉♥ s♦✉s✲❛♥♥❡❛✉ ❞✐s❝r❡t ❡t ❝♦❝♦♠♣❛❝t ❞❡ ❝❡❧✉✐✲❝✐✳

◆♦✉s ✐♥tr♦❞✉✐s♦♥s ❧❛ ♥♦t❛t✐♦♥ s✉✐✈❛♥t❡✱ ♦ù G ❡st ✉♥ ❣r♦✉♣❡ ❛❧❣é❜r✐q✉❡ ❧✐♥é❛✐r❡

s✉r Q ♣♦✉r ❧❡q✉❡❧ ❧❛ ❢♦r♠✉❧❡ G(Z) ❛ ✉♥ s❡♥s✱ ♣❛r ❡①❡♠♣❧❡ ❧♦rsq✉❡ G ❡st ✉♥ s♦✉s

❣r♦✉♣❡ ❞❡ GL(n)✿ ❖♥ ❞és✐❣♥❡r❛ ♣❛r G[N Z ] ✭r❡s♣❡❝t✐✈❡♠❡♥t G[N Z ˆ ]✮ ❧❡ ♥♦②❛✉

❞✉ ♠♦r♣❤✐s♠❡ ré❞✉❝t✐♦♥ ♠♦❞✉❧♦ NZ ✭r❡s♣✳ N Z ˆ ✮ G(Z) → G(Z/NZ) ✭r❡s♣✳

G( ˆ Z) → G(Z/N Z)✮❀ ❝✬❡st ❧❡ s♦✉s✲❣r♦✉♣❡ ❞❡ G(Z) ✭r❡s♣✳ G( ˆ Z)✮ ❞❡s ♠❛tr✐❝❡s

❝♦♥❣r✉❡s à ❧✬✐❞❡♥t✐té ♠♦❞✉❧♦ (N)✳

❱♦✐❝✐ ❧❡ ♣r❡♠✐❡r ❞❡s é♥♦♥❝és q✉❡ ♥♦✉s ❛❧❧♦♥s ❞é♠♦♥tr❡r

Pr♦♣♦s✐t✐♦♥ ✸✳✶✳ ❙♦✐t E ✉♥❡ ❝♦✉r❜❡ ❡❧❧✐♣t✐q✉❡ ❝♦♠♣❧❡①❡ s❛♥s ♠✉❧t✐♣❧✐❝❛t✐♦♥

❝♦♠♣❧❡①❡✱ ❡t s♦✐t β : (Z/(N ))

2

E[N ] ✉♥❡ str✉❝t✉r❡ ❝♦♠♣❧èt❡ ❞❡ ♥✐✈❡❛✉ N s✉r E ❞❡ r❛❝✐♥❡ ❞❡ ❧✬✉♥✐té ❛ss♦❝✐é❡ é❣❛❧❡ à ζ

N

✳ ❖♥ s❡ ✜①❡ é❣❛❧❡♠❡♥t✱ ♣♦✉r s✐♠♣❧✐✜❡r✱ ✉♥❡ ❜❛s❡ ❞❡ T(E) ˆ r❡❧❡✈❛♥t β✳

✶✳ ❆❧♦rs ❧❡s ❝❧❛ss❡s ❞✬✐s♦♠♦r♣❤✐s♠❡ ❞❡ ❝♦✉r❜❡s ❡❧❧✐♣t✐q✉❡s ❝♦♠♣❧❡①❡s E

✐s♦✲

❣è♥❡s à E ♠✉♥✐❡s ❞✬✉♥❡ str✉❝t✉r❡ ❝♦♠♣❧èt❡ β

❞❡ ♥✐✈❡❛✉ N ❢♦r♠❡♥t ✉♥

❡♥s❡♠❜❧❡ Isog

N

(E) q✉✐ s✬✐❞❡♥t✐✜❡ ♥❛t✉r❡❧❧❡♠❡♥t à Q

\ Isom(A

f2

, V ˆ (E))/GL(2)[N Z], ˆ

(11)

❝✬❡st✲à✲❞✐r❡✱ ét❛♥t ❞♦♥♥é q✉❡ ❧✬♦♥ s✬❡st ❝❤♦✐s✐ ✉♥❡ ❜❛s❡ ❞❡ T ˆ (E)✱ à Q

\ GL(2, A

f

)/GL(2)[N Z ˆ ]

♦✉ ♠ê♠❡✱ ❝♦♠♣t❡ t❡♥✉ ❞✉ t❤é♦rè♠❡ ❞✬❛♣♣r♦①✐♠❛t✐♦♥ ❢♦rt❡✱ à Q

\ GL(2, Q)GL(2, Z)/GL(2)[N ˆ Z]. ˆ

✷✳ ❊♥ ♦✉tr❡✱ ❧✬❛♣♣❧✐❝❛t✐♦♥ q✉✐ ❢❛✐t ❝♦rr❡s♣♦♥❞r❡ à ❧❛ ❝❧❛ss❡ ❞✉ ❝♦✉♣❧❡ (E, β

)

❧❛ r❛❝✐♥❡ ♣r✐♠✐t✐✈❡ N ✲✐è♠❡ ❛ss♦❝✐é❡ s✬✐❞❡♥t✐✜❡ ❛❧♦rs à ❧✬❛♣♣❧✐❝❛t✐♦♥

Q

\ GL(2, Q )GL(2, Z ˆ )/GL(2)[N Z ˆ ] −→ µ

N

( C ), Q

· (q · z) · GL(2)[N Z] ˆ 7−→ (ζ

N

)

❞ét(z)

.

✸✳ ❉és✐❣♥♦♥s ♣❛r Isog

N,ζN

(E) ❧❡ s♦✉s✲❡♥s❡♠❜❧❡ ❞❡s ♣♦✐♥ts ❞❡ Y (N )( C ) q✉✐

s♦♥t r❡♣rés❡♥tés ♣❛r ✉♥❡ str✉❝t✉r❡ ❞❡ ♥✐✈❡❛✉ N ❞❡ r❛❝✐♥❡ ❛ss♦❝✐é❡ ζ

N

s✉r

✉♥❡ ❝♦✉r❜❡ ❡❧❧✐♣t✐q✉❡ ❝♦♠♣❧❡①❡ ✐s♦❣è♥❡ à E✳

❆❧♦rs Isog

N,ζN

(E) s✬✐❞❡♥t✐✜❡ ❛✉ s♦✉s✲❡♥s❡♠❜❧❡ ❞❡ Isog

N

(E) ✐♥❞✉✐t ♣❛r Q

\ GL(2, Q)GL(2)[N Z]/GL(2)[N ˆ Z]. ˆ

◗✉❡❧q✉❡s r❡♠❛rq✉❡s ❛✈❛♥t ❞❡ ♣♦✉rs✉✐✈r❡✳ ❚♦✉t ❞✬❛❜♦r❞ ❧❡s ❛❝t✐♦♥s ❞❡s ❞❡✉①

❣r♦✉♣❡s Aut( A

f2

) ❡t Aut( ˆ V (E)) s✉r Isom( A

f2

, V ˆ (E)) s❡ ❢♦♥t ♣❛r ❝♦♠♣♦s✐t✐♦♥✱

à ❞r♦✐t❡ ♣♦✉r Aut(A

f2

) ❡t à ❣❛✉❝❤❡ q✉❛♥t à Aut( ˆ V (E))❀ ❝❡ s♦♥t ❞♦♥❝ ❞❡s ❛❝t✐♦♥s à ❞r♦✐t❡ ❡t à ❣❛✉❝❤❡ r❡s♣❡❝t✐✈❡♠❡♥t

✳ ❊♥ ❝❡ q✉✐ ❝♦♥❝❡r♥❡ s❡❝♦♥❞ ♣♦✐♥t ❞❡ ❧❛

❝♦♥❝❧✉s✐♦♥✱ ✐❧ ❢❛✉t s❛✈♦✐r q✉❡ t♦✉t é❧é♠❡♥t g ❞❡ GL(2, A

f

) ♣❡✉t s❡ ♠❡ttr❡ s♦✉s

❧❛ ❢♦r♠❡ q · z ❛✈❡❝ q ∈ GL(2, Q) ❡t z ∈ GL(2, Z) ˆ ✭❬✶✶❪✱ ♣❛❣❡ ✻✻✮✳

◆♦✉s ♥♦✉s ✐♥s♣✐r♦♥s ❞❡ ❧✬❡①♣♦s✐t✐♦♥ ❞❡ ❬✼❪✱ ♣❛❣❡ ✼✺✿ ❙♦✐t k ✉♥ ❝♦r♣s ❛❧✲

❣é❜r✐q✉❡♠❡♥t ❝❧♦s ❞❡ ❝❛r❛❝tér✐st✐q✉❡ 0❀ s❡✉❧s ♥♦✉s ✐♠♣♦rt❡r♦♥t ❧❡s ❝❛s ♦ù k ❡st C ✱ Q ¯ ♦✉ ♣❧✉s ❣é♥ér❛❧❡♠❡♥t ❧❛ ❢❡r♠❡t✉r❡ ❛❧❣é❜r✐q✉❡ ❞❛♥s C ❞✉ ❝♦r♣s L ❞❡ t②♣❡

✜♥✐ ❝♦♥s✐❞éré ❞❛♥s ✷✳✶✳ ❖♥ ❝♦♥s✐❞èr❡ ❧❛ ❝❛té❣♦r✐❡ Q ✲❧✐♥é❛✐r❡ E ℓℓ(k) ⊗ Q ❞❡s

✓❝♦✉r❜❡s ❡❧❧✐♣t✐q✉❡s à ✐s♦❣é♥✐❡ ♣rès✔ s✉r k ❞é✜♥✐❡ ❛✐♥s✐✿

• ▲❡s ❝❛té❣♦r✐❡s E ℓℓ(k) ❡t E ℓℓ(k) ⊗ Q ♦♥t ❧❡s ♠ê♠❡s ♦❜❥❡ts✳ ❖♥ ♥♦t❡r❛

t♦✉t❡❢♦✐s E ⊗ Q ❧❛ ✓❝♦✉r❜❡ ❡❧❧✐♣t✐q✉❡ à ✐s♦❣é♥✐❡ ♣rès✔ ✐♥❞✉✐t❡ ♣❛r E✳

• ▲❡s ✢è❝❤❡s ❞❡ E ℓℓ(k) ⊗ Q ✭❡t ❧❡✉r ❝♦♠♣♦s✐t✐♦♥✮ s♦♥t ❞♦♥♥é❡s ♣❛r ❧❛ ❢♦r♠✉❧❡

Hom(E ⊗ Q, F ⊗ Q) := Hom(E, F ) ⊗

Z

Q.

▲❛ ❝♦♥✈❡♥t✐♦♥ q✉❡ ♥♦✉s ✉t✐❧✐s♦♥s ♣♦✉r ❧❛ ❧❛tér❛❧✐s❛t✐♦♥ ❞❡s ❛❝t✐♦♥s ❞❡ ❣r♦✉♣❡ ❡st ♦♣♣♦sé❡ à

❝❡❧❧❡ ❞❡s ➱❧é♠❡♥ts ❞❡ ♠❛t❤é♠❛t✐q✉❡ ❞❡ ◆✳ ❇♦✉r❜❛❦✐✿ ♥♦✉s ♥♦♠♠❡r♦♥s ✉♥ é❧é♠❡♥tgH❞❡G/H

✉♥❡ ❝❧❛ss❡ à ❞r♦✐t❡✳

✶✵

(12)

❊♥ ♣❛rt✐❝✉❧✐❡r E ⊗ Q ❡st ✐s♦♠♦r♣❤❡ à F ⊗ Q s✐❣♥✐✜❡ q✉❡ E ❡t F s♦♥t ✐s♦❣è♥❡s✳

▲❛ ❝♦♥s✐❞ér❛t✐♦♥ ❞✉ ♠♦❞✉❧❡ ❞❡ ❚❛t❡ ✐♥❞✉✐t ✉♥ ❢♦♥❝t❡✉r ❛❞❞✐t✐❢

[f : E → F ] 7→ [ ˆ T(f ) : ˆ T (E) → T ˆ (F)]

❞❡ E ℓℓ(k) ✈❡rs ❧❛ ❝❛té❣♦r✐❡ M od

❞❡s Z ˆ ♠♦❞✉❧❡s✳ ❈❡❧✉✐✲❝✐ ✐♥❞✉✐t ❛✉ss✐ ✉♥

❢♦♥❝t❡✉r [f : E ⊗ Q → F ⊗ Q] 7→ [ ˆ V (f ) : ˆ V (E ⊗ Q) → V ˆ (F ⊗ Q)] ❞❡ E ℓℓ(k) ⊗ Q

✈❡rs M od

Af

✳ ❖♥ r❡tr♦✉✈❡ ❛❧♦rs Hom

Eℓℓ(k)

(E, F ) ❝♦♠♠❡ ❧❡ s♦✉s✲❡♥s❡♠❜❧❡ ❞❡s

♠♦r♣❤✐s♠❡s f ∈ Hom(E ⊗ Q, F ⊗ Q) t❡❧s q✉❡ V ˆ (f )( ˆ T (E)) ⊆ T ˆ (F )✳

❙♦✐t V ˆ ✉♥ A

f

✲♠♦❞✉❧❡ ❧✐❜r❡ ❞❡ r❛♥❣ 2✳ ❯♥ rés❡❛✉ ❞❡ V ˆ ❞és✐❣♥❡r❛ ✐❝✐ ✉♥

s♦✉s✲❣r♦✉♣❡ ❝♦♠♣❛❝t ♦✉✈❡rt T ˆ ❞❡ ❝❡❧✉✐✲❝✐✳ ▲❛ ❞♦♥♥é❡ ❞❡ T ˆ éq✉✐✈❛✉t à ❝❡❧❧❡

❞✬✉♥❡ GL(2, Z)✲❝❧❛ss❡ à ❞r♦✐t❡ ❞✬✐s♦♠♦r♣❤✐s♠❡s ˆ A

f

✲❧✐♥é❛✐r❡s ❞✉ ♣❧❛♥ A

f2

❛✈❡❝ V ˆ ✿ à ❧❛ ❝❧❛ss❡

B ∈ Isom(A

f2

, V ˆ )/GL(2, Z) ˆ

❝♦rr❡s♣♦♥❞ ❧❡ rés❡❛✉ β( ˆ Z

2

)✱ ♦ù β : A

f2

V ˆ ❞és✐❣♥❡ ♥✬✐♠♣♦rt❡ q✉❡❧ ✐s♦♠♦r✲

♣❤✐s♠❡ ❞❡ ❝❧❛ss❡ B✳ ❊♥ ♦✉tr❡✱ ❧❡ ❝❤♦✐① ❞❡ ❧✬✉♥❡ ❞❡s GL(2)[N Z]✲❝❧❛ss❡s ❝♦♥t❡♥✉❡s ˆ

❞❛♥s B

C ∈ B/GL(2)[N Z ˆ ] ⊆ Isom( A

f2

, V ˆ )/GL(2)[N Z ˆ ],

r❡✈✐❡♥t à ❝❤♦✐s✐r ✉♥ ✐s♦♠♦r♣❤✐s♠❡ ❞❡ (Z/(N))

2

≃ Z ˆ

2

⊗ Z/(N) ❛✈❡❝ ϕ( ˆ Z

2

) ⊗ Z/(N )✿ ❝❡❧✉✐ ✐♥❞✉✐t ♣❛r β ⊗ Z/(N )✱ ♣❡✉ ✐♠♣♦rt❡ β ∈ C✳

❖♥ ❞é✜♥✐t ❡♥s✉✐t❡ ❧❛ ❝❛té❣♦r✐❡ E ℓℓ(k)

❞❡s ❝♦✉♣❧❡s (E ⊗ Q, B)✱ ♦ù B ❡st ✉♥

rés❡❛✉ ❞❡ V ˆ (E ⊗ Q )✱ ♣♦✉r ❧❛q✉❡❧❧❡

Hom((E ⊗ Q, B), (F ⊗ Q, C)) ⊆ Hom(E ⊗ Q, F ⊗ Q)

❡st ❞é✜♥✐ ♣❛r V ˆ (f )(β( ˆ Z

2

)) ⊆ γ( ˆ Z

2

)✱ ♣♦✉r β ∈ B ❡t γ ∈ C✳ ■❧ ❡st ✐♠♠é❞✐❛t q✉❡ ❧✬♦♥ ♦❜t✐❡♥t ❛✐♥s✐ ✉♥❡ ❝❛té❣♦r✐❡ éq✉✐✈❛❧❡♥t❡ à E ℓℓ(k)✱ ✉♥❡ éq✉✐✈❛❧❡♥❝❡ ét❛♥t

❝❡❧❧❡ q✉✐ ❛ss♦❝✐❡ à ❧❛ ❝♦✉r❜❡ ❡❧❧✐♣t✐q✉❡ E ❧❡ ❝♦✉♣❧❡ (E ⊗ Q, T ˆ (E))✳ ❉❡ ♣❧✉s t♦✉t ♦❜❥❡t (E

⊗ Q, B) ❞❡ E ℓℓ(k)

t❡❧ q✉❡ E

❡st ✐s♦❣è♥❡ à E✱ ❡st ✐s♦♠♦r♣❤❡

à (E ⊗ Q, B

) ♣♦✉r ✉♥ B

❝♦♥✈❡♥❛❜❧❡✱ ♣❛r ❡①❡♠♣❧❡ V ˆ (f )

B✱ ♣♦✉r f ❝❤♦✐s✐

❞❛♥s Isom(E

⊗ Q , E ⊗ Q )✳

❖♥ ❞é✜♥✐t ❡♥✜♥ ❧❡ ❣r♦✉♣♦ï❞❡ E ℓℓ

N

(k)✱ ❝♦♠♠❡ ❧❛ ❝❛té❣♦r✐❡ ❞♦♥t ❧❡s ♦❜❥❡ts s♦♥t ❧❡s ❝♦✉♣❧❡s (E ⊗ Q, B) ♦ù B ∈ Isom( ˆ V (E), A

f2

)/GL(2)[N Z] ˆ ❡t ❛②❛♥t

❝♦♠♠❡ ✐s♦♠♦r♣❤✐s♠❡s ❞❡ (E ⊗ Q , B) ✈❡rs (F ⊗ Q , C) ❧❡s ✐s♦♠♦r♣❤✐s♠❡s f

❞❛♥s Isom(E ⊗ Q, F ⊗ Q) t❡❧s q✉❡ B = f

C✳ ▲❡ ❣r♦✉♣♦ï❞❡ E ℓℓ

N

(k) ❛✐♥s✐

❝♦♥str✉✐t ❡st éq✉✐✈❛❧❡♥t à ❧❛ ❝❛té❣♦r✐❡ ❢♦r♠é❡ ❞❡s ❝♦✉r❜❡s ❡❧❧✐♣t✐q✉❡s s✉r k ❛✈❡❝

str✉❝t✉r❡ ❝♦♠♣❧èt❡ ❞❡ ♥✐✈❡❛✉ N ❡t ❞❡s k✲✐s♦♠♦r♣❤✐s♠❡s ❝♦♠♣❛t✐❜❧❡s ❛✉① str✉❝✲

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✱ ♣♦✉r ❧✬éq✉✐✈❛❧❡♥❝❡ q✉✐ à E ♠✉♥✐❡ ❞❡ β : ( Z /(N ))

2

E[N ] ❢❛✐t ❝♦r✲

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f2

✈❡rs V ˆ (E ⊗ Q)

▲❛ ❝♦♥s✐❞ér❛t✐♦♥ ❞❡ ❧❛ ❢❛♠✐❧❧❡ ❞❡s ❣r♦✉♣♦ï❞❡s ❛♥❛❧♦❣✉❡s ❛✉①EℓℓN(k)✱ ♣♦✉r ✉♥ s❝❤é♠❛k

✈❛r✐❛❜❧❡✱ ❞♦♥♥❡ ❡♥ ❢❛✐t ❧✐❡✉ ❛✉ ❝❤❛♠♣ ♠♦❞✉❧❛✐r❡M0N ❝♦♥str✉✐t ❞❛♥s ❬✼❪✳

✶✶

(13)

r❡❧❡✈❛♥t β ✳ ▲✬❡♥s❡♠❜❧❡ Isog

N

s✬✐❞❡♥t✐✜❡ ❛✐♥s✐ ❛✉① ❝❧❛ss❡s ❞✬✐s♦♠♦r♣❤✐s♠❡s ❞❡

E ℓℓ

N

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❉❡ ♠ê♠❡ q✉❡ ♣♦✉r E ℓℓ(k)

✱ t♦✉t❡ ❝❧❛ss❡ ❞✬✐s♦♠♦r♣❤✐s♠❡ ❞❛♥s E ℓℓ

N

(k) q✉✐

❡st r❡♣rés❡♥té❡ ♣❛r (E

⊗ Q, B)✱ ♦ù E

❡st ✐s♦❣è♥❡ à E✱ ❛❞♠❡t ✉♥ r❡♣rés❡♥t❛♥t

❞❡ ❧❛ ❢♦r♠❡ (E ⊗ Q, B

)❀ ♦♥ ❡♥ ❞é❞✉✐t

Pr♦♣♦s✐t✐♦♥ ✸✳✷✳ ▲✬❡♥s❡♠❜❧❡ Isog

N

(E) ❞❡s ❝❧❛ss❡s ❞✬✐s♦♠♦r♣❤✐s♠❡ ❞❡ E ℓℓ

N

(k) r❡♣rés❡♥té❡s ♣❛r ✉♥ ❝♦✉♣❧❡ (E

, B) t❡❧ q✉❡ ❧❛ ❝♦✉r❜❡ E

❡st ✐s♦❣è♥❡ à E ❡st ❡♥

❜✐❥❡❝t✐♦♥ ♥❛t✉r❡❧❧❡ ❛✈❡❝

Aut(E ⊗ Q) \ Isom(A

f2

, V ˆ (E))/GL(2)[N Z], ˆ

♦ù End(E ⊗ Q) ❛❣✐t ✜❞è❧❡♠❡♥t s✉r V ˆ (E) ✈✐❛ ❧❡ ❢♦♥❝t❡✉r V ˆ ✳

❖♥ r❡♠❛rq✉❡ q✉❡ ❧♦rsq✉❡ E ♥✬❛❞♠❡t ♣❛s ❞❡ ♠✉❧t✐♣❧✐❝❛t✐♦♥ ❝♦♠♣❧❡①❡ ❧❡

❣r♦✉♣❡ Aut(E ⊗ Q) ❡st ré❞✉✐t à Q

✱ ❡t q✉❡ s✐♥♦♥ Aut(E ⊗ Q) ✈❛✉t K

♦ù K ❡st ❧❡ ❝♦r♣s ❞❡ ♠✉❧t✐♣❧✐❝❛t✐♦♥ ❝♦♠♣❧❡①❡ ❞❡ E✳ ❖♥ ❛ ❛✐♥s✐ ❞é♠♦♥tré ❧❡ ♣r❡♠✐❡r

♣♦✐♥t ❞❡ ❧❛ ♣r♦♣♦s✐t✐♦♥ ✸✳✶✳

❙♦✐t ♠❛✐♥t❡♥❛♥t z ∈ Isog

N

(E) ✉♥❡ ❝❧❛ss❡ ❞✬✐s♦♠♦r♣❤✐s♠❡ ❞❡ E ℓℓ

N

(k)✳ ❖♥

✈❛ ❡①♣❧✐❝✐t❡r ❧✬❛❝t✐♦♥ ❞✬✉♥ é❧é♠❡♥t g ❞❡ GL(2, Z) ˆ s✉r ❝❡tt❡ ❝❧❛ss❡✳ ➚ ❝❡t ❡✛❡t✱

s♦✐t E ✉♥❡ ❝♦✉r❜❡ ❡❧❧✐♣t✐q✉❡ s✉r k ♠✉♥✐❡ ❞✬✉♥❡ str✉❝t✉r❡ ❝♦♠♣❧èt❡ ❞❡ ♥✐✈❡❛✉

N r❡♣rés❡♥t❛♥t ❝❡tt❡ ❝❧❛ss❡✳ ❈❤♦✐s✐ss♦♥s é❣❛❧❡♠❡♥t β ✉♥ ✐s♦♠♦r♣❤✐s♠❡ ❞❡

Z ˆ

2

✈❡rs T(E) ˆ r❡❧❡✈❛♥t ❝❡tt❡ str✉❝t✉r❡ ❞❡ ♥✐✈❡❛✉✳ ❆❧♦rs g ❡♥✈♦✐❡ ❧❛ ❝❧❛ss❡ ❞❡

(E, β ⊗ Q : A

f2

V ˆ (E)) s✉r ❝❡❧❧❡ ❞❡ (E, (β ◦ g) ⊗ Q : A

f2

V ˆ (E))✳ ❉♦♥❝

❧❛ ❝❧❛ss❡ z · g✱ ♣♦✉r g ∈ GL(2, Z) ˆ ❡st r❡♣rés❡♥té❡ ♣❛r ❧❛ str✉❝t✉r❡ ❞❡ ♥✐✈❡❛✉

(β ◦ g) ⊗ Z/(N ) : (Z/(N))

2

E[N ](k) s✉r E✳

◆♦t♦♥s β

N

= β ⊗ Z/(N) : (Z/(N ))

2

E[N ](k) ❡t g

N

= g ⊗ Z/(N ) : ( Z /(N ))

2

( Z /(N ))

2

✳ P❛r ❞é✜♥✐t✐♦♥✱ ❧❛ str✉❝t✉r❡ β

N

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e

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N

(1, 0), β

N

(1, 0)) ❝♦♠♠❡ r❛❝✐♥❡ ❛ss♦❝✐é❡✳ ▲❛ str✉❝t✉r❡ (β ◦ g) ⊗ Z/(N ) q✉❛♥t à ❡❧❧❡ ❛ ♣♦✉r r❛❝✐♥❡ ❛ss♦❝✐é❡ e

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N

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N

(1, 0), β

N

◦ g

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(1, 0))✱ s♦✐t é❣❛❧❡♠❡♥t ζ

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❝❡ s❡❝♦♥❞ ♣♦✐♥t✱ à ❝❡❝✐ ♣rès q✉✬✐❧ ❢❛✉t r❡♠❛rq✉❡r q✉❡ GL(2, Q) · GL(2)[N Z] = ˆ GL(2, Q) · SL(2, Z)GL(2)[N ˆ Z]✱ ♦ù ♦♥ r❡❝♦♥♥❛ît ❡♥ ˆ SL(2, Z)GL(2)[N ˆ Z] ˆ ❧❡ s♦✉s✲

❣r♦✉♣❡ ❞❡s ♠❛tr✐❝❡s ❞❡ GL(2, Z ˆ ) ❞♦♥t ❧❡ ❞ét❡r♠✐♥❛♥t ❡st ❝♦♥❣r✉ à 1 ♠♦❞✉❧♦

(N )✳ ▼❛✐s ❝❡❧❛ ♣r♦✈✐❡♥t ❞✉ ❢❛✐t q✉❡ ❧✬✐♥t❡rs❡❝t✐♦♥ SL(2, Z) ❞❡ GL(2, Q) ❛✈❡❝

SL(2, Z) ˆ ❡st ❞❡♥s❡ ❞❛♥s ❝❡ ❞❡r♥✐❡r ✭❬✶✶❪✱ ♣❛❣❡ ✻✾✮✳

❖♥ ✈❛ ♠❛✐♥t❡♥❛♥t ❡①♣❧✐❝✐t❡r ❧❡s ♣r♦♣r✐étés ❣❛❧♦✐s✐❡♥♥❡s ❞✉ s♦✉s✲❡♥s❡♠❜❧❡

Isog

N,ζN

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N

) ❝♦♥t❡♥✉❡ ❞❛♥s C ✳

❙♦✐t E ✉♥❡ ❝♦✉r❜❡ ❡❧❧✐♣t✐q✉❡ ❝♦♠♣❧❡①❡ s❛♥s ♠✉❧t✐♣❧✐❝❛t✐♦♥ ❝♦♠♣❧❡①❡ ♠✉♥✐❡ ❞✬✉♥❡

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L

, β

L

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