一些p-adic分析(一)

一些p-adic分析(一)

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最近回顧了一些Colmez以前的講義,有關p-adic abel積分,今天上一些有關p-adic分析的準備。

一·從p-adic域到萬有p-adic域(universal p-adic field,破真翻譯的)

我們知道複數域可以由有理數對阿基米德度量取(度量)完備化再取(代數)完備化得到。於是我們自然會考慮將阿基米德度量換為p-adic度量,得到 overline{mathbb{Q}_p} 。但可惜的是,這個域並不是一個完備的度量空間,主要是因為它對 mathbb{Q}_p 的擴張是無限的。於是我們需要再取一次完備化,我們把這個域稱為萬有p-adic域,記為 mathbb{C}_p

Theorem. mathbb{C}_p 是代數閉的

這個定理的證明並不困難,就是利用多項式係數逼近可以推出根逼近。實在想不明白可以參考GTM198相關部分。

二·連續自同構和Galois對應。

因為 mathbb{C}_p 是通過取一個完備化得到的,因此它的所有連續自同構都由 Gal(overline{mathbb{Q}_p}/mathbb{Q}_p) 延拓而來。因此一個自然的問題是 Gal(overline{mathbb{Q}_p}/mathbb{Q}_p) 的閉子群穩定了 mathbb{C}_p 的哪些元素。我們有

Theorem(Ax-Sen-Tate).對 Gal(overline{mathbb{Q}_p}/mathbb{Q}_p) 的閉子群H, mathbb{C}_p^H=overline{overline{mathbb{Q}_p}^H}

Pf.(very sketch)

L=overline{mathbb{Q}_p}^H ,對 alphain L ,定義 Delta_L(alpha)=inf_H{sigma(alpha) -alpha}

由Galois理論 Delta_L(alpha)=inftyLeftrightarrowalphain L

我們承認一個技術性引理:

Lemma.存在一個正數c,使得對 forallalpha,exists ain L,s.t. v(a-alpha)geqDelta_L(alpha)-c .

於是對所有 xinmathbb{C}_p ,存在 alpha_n
ightarrow x , alpha_ninoverline{mathbb{Q}_p}

對所有 alpha_n ,取引理中的 a_n ,則它們逼近x。

三· 2pi i (上)

有了這兩個準備我們看似可以在 mathbb{C}_p上做分析了。但注意到,在複分析中 2pi i 充當了一個非常重要的角色,所以我們希望在 mathbb{C}_p 上找一個類似的數。

考慮 Gal(overline{mathbb{Q}_p}/mathbb{Q}_p) 的Galois特徵標 chi 。形式上,我們有

2pi i=p^n log (e^{2pi i/p^n})=p^n logzeta_{p^n}

因此對Galois變換 sigma ,我們有

sigma(2pi i)=p^n log sigma(zeta_{p^n})=p^n log zeta_{p^n}^{chi(n)}=chi(n)cdot2pi i

這就是我們要的條件,那麼這它存在嗎,很可惜,Tate證明了這種數只有0。


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