정의 분류 종수 g {\displaystyle g} 의 초타원 곡선 ( C , f ) {\displaystyle (C,f)} 는 항상 다음과 같은 꼴로 표현될 수 있다. 우선, P K 1 = Proj ( x 0 , x 1 ) {\displaystyle \mathbb {P} _{K}^{1}=\operatorname {Proj} (x_{0},x_{1})} 에서 아핀 좌표
x = x 1 / x 0 {\displaystyle x=x_{1}/x_{0}} x ~ = x 0 / x 1 = 1 / x {\displaystyle {\tilde {x}}=x_{0}/x_{1}=1/x} 를 고르자. 그렇다면, 만약 char K ≠ 2 {\displaystyle \operatorname {char} K\neq 2} 인 경우, f {\displaystyle f} 는 이 두 아핀 열린집합 에서 다음과 같은 꼴이다.
ϕ : K [ x ] → K [ x , y ] / ( y 2 − P ( x ) ) {\displaystyle \phi \colon K[x]\to K[x,y]/(y^{2}-P(x))} ϕ ~ : K [ x ~ ] → K [ x ~ , y ~ ] / ( y ~ 2 − P ~ ( x ~ ) ) {\displaystyle {\tilde {\phi }}\colon K[{\tilde {x}}]\to K[{\tilde {x}},{\tilde {y}}]/({\tilde {y}}^{2}-{\tilde {P}}({\tilde {x}}))} P ~ ( x ~ ) = x ~ 2 g + 2 P ( 1 / x ~ ) {\displaystyle {\tilde {P}}({\tilde {x}})={\tilde {x}}^{2g+2}P(1/{\tilde {x}})} P ( x ) = x 2 g + 2 P ~ ( 1 / x ) {\displaystyle P(x)=x^{2g+2}{\tilde {P}}(1/x)} P ≠ 0 {\displaystyle P\neq 0} deg P ∈ { 2 g + 1 , 2 g + 2 } {\displaystyle \deg P\in \{2g+1,2g+2\}} 이 경우 C {\displaystyle C} 를 구성하는 두 아핀 열린집합 은 다음과 같이 붙여진다.
y = x g + 1 y ~ {\displaystyle y=x^{g+1}{\tilde {y}}} y ~ = x ~ g + 1 y {\displaystyle {\tilde {y}}={\tilde {x}}^{g+1}y} 즉, 다음과 같다.
Spec K [ x , y ] ( y 2 − P ( x ) ) ⊃ Spec K [ x , y ] ( y 2 − P ( x ) ) ∖ Spec K [ x , y ] ( x , y 2 − P ( x ) ) ≅ x ~ g + 1 y = y ~ y = x g + 1 y ~ Spec K [ x ~ , y ~ ] ( y ~ 2 − P ~ ( x ~ ) ) ∖ Spec K [ x ~ , y ~ ] ( x ~ , y ~ 2 − P ~ ( x ~ ) ) ⊂ Spec K [ x ~ , y ~ ] ( y ~ 2 − P ~ ( x ~ ) ) ↓ ↓ ↓ ↓ Spec K [ x ] ⊃ Spec K [ x ] ∖ Spec K [ x ] ( x ) ≅ 1 / x = x ~ x = 1 / x ~ Spec K [ x ~ ] ∖ Spec K [ x ~ ] ( x ~ ) ⊂ Spec [ x ~ ] {\displaystyle {\begin{matrix}\displaystyle {\frac {\operatorname {Spec} K[x,y]}{(y^{2}-P(x))}}&\supset &\displaystyle {\frac {\operatorname {Spec} K[x,y]}{(y^{2}-P(x))}}\setminus {\frac {\operatorname {Spec} K[x,y]}{(x,y^{2}-P(x))}}&{\overset {y=x^{g+1}{\tilde {y}}}{\underset {{\tilde {x}}^{g+1}y={\tilde {y}}}{\cong }}}&\displaystyle {\frac {\operatorname {Spec} K[{\tilde {x}},{\tilde {y}}]}{({\tilde {y}}^{2}-{\tilde {P}}({\tilde {x}}))}}\setminus {\frac {\operatorname {Spec} K[{\tilde {x}},{\tilde {y}}]}{({\tilde {x}},{\tilde {y}}^{2}-{\tilde {P}}({\tilde {x}}))}}&\subset &\displaystyle {\frac {\operatorname {Spec} K[{\tilde {x}},{\tilde {y}}]}{({\tilde {y}}^{2}-{\tilde {P}}({\tilde {x}}))}}\\\downarrow &&\downarrow &&\downarrow &&\downarrow \\\operatorname {Spec} K[x]&\supset &\operatorname {Spec} K[x]\setminus \displaystyle \operatorname {Spec} {\frac {K[x]}{(x)}}&{\underset {x=1/{\tilde {x}}}{\overset {1/x={\tilde {x}}}{\cong }}}&\operatorname {Spec} K[{\tilde {x}}]\setminus \displaystyle \operatorname {Spec} {\frac {K[{\tilde {x}}]}{({\tilde {x}})}}&\subset &\operatorname {Spec} [{\tilde {x}}]\end{matrix}}} 표수가 2인 경우, f {\displaystyle f} 는 이 두 아핀 열린집합 에서 다음과 같은 꼴이다.
ϕ : K [ x ] → K [ x , y ] / ( y 2 − Q ( x ) y − P ( x ) ) {\displaystyle \phi \colon K[x]\to K[x,y]/(y^{2}-Q(x)y-P(x))} ϕ ~ : K [ x ~ ] → K [ x ~ , y ~ ] / ( y ~ 2 − Q ~ ( x ~ ) y ~ − P ~ ( x ~ ) ) {\displaystyle {\tilde {\phi }}\colon K[{\tilde {x}}]\to K[{\tilde {x}},{\tilde {y}}]/({\tilde {y}}^{2}-{\tilde {Q}}({\tilde {x}}){\tilde {y}}-{\tilde {P}}({\tilde {x}}))} P ~ ( x ~ ) = x ~ 2 g + 2 P ( 1 / x ~ ) {\displaystyle {\tilde {P}}({\tilde {x}})={\tilde {x}}^{2g+2}P(1/{\tilde {x}})} P ( x ) = x 2 g + 2 P ~ ( 1 / x ) {\displaystyle P(x)=x^{2g+2}{\tilde {P}}(1/x)} Q ~ ( x ~ ) = x ~ g + 1 Q ( 1 / x ~ ) {\displaystyle {\tilde {Q}}({\tilde {x}})={\tilde {x}}^{g+1}Q(1/{\tilde {x}})} Q ( x ) = x g + 1 Q ~ ( 1 / x ) {\displaystyle Q(x)=x^{g+1}{\tilde {Q}}(1/x)} { P , Q } ≠ { 0 } {\displaystyle \{P,Q\}\neq \{0\}} max { deg P , 2 deg Q } ∈ { 2 g + 1 , 2 g + 2 } {\displaystyle \max\{\deg P,2\deg Q\}\in \{2g+1,2g+2\}} 이 경우 C {\displaystyle C} 를 구성하는 두 아핀 열린집합 은 다음과 같이 붙여진다.
y = x g + 1 y ~ {\displaystyle y=x^{g+1}{\tilde {y}}} y ~ = x ~ g + 1 y {\displaystyle {\tilde {y}}={\tilde {x}}^{g+1}y} 즉, 다음과 같다.
Spec K [ x , y ] ( y 2 − Q ( x ) y − P ( x ) ) ⊃ Spec K [ x , y ] ( y 2 − Q ( x ) y − P ( x ) ) ∖ Spec K [ x , y ] ( x , y 2 − Q ( x ) y − P ( x ) ) ≅ x ~ g + 1 y = y ~ y = x g + 1 y ~ Spec K [ x ~ , y ~ ] ( y ~ 2 − Q ~ ( x ~ ) y ~ − Q ~ ( x ~ ) y ~ − P ~ ( x ~ ) ) ∖ Spec K [ x ~ , y ~ ] ( x ~ , y ~ 2 − Q ~ ( x ~ ) y ~ − P ~ ( x ~ ) ) ⊂ Spec K [ x ~ , y ~ ] ( y ~ 2 − Q ~ ( x ~ ) y ~ − P ~ ( x ~ ) ) ↓ ↓ ↓ ↓ Spec K [ x ] ⊃ Spec K [ x ] ∖ Spec K [ x ] ( x ) ≅ 1 / x = x ~ x = 1 / x ~ Spec K [ x ~ ] ∖ Spec K [ x ~ ] ( x ~ ) ⊂ Spec [ x ~ ] {\displaystyle {\begin{matrix}\displaystyle {\frac {\operatorname {Spec} K[x,y]}{(y^{2}-Q(x)y-P(x))}}&\supset &\displaystyle {\frac {\operatorname {Spec} K[x,y]}{(y^{2}-Q(x)y-P(x))}}\setminus {\frac {\operatorname {Spec} K[x,y]}{(x,y^{2}-Q(x)y-P(x))}}&{\overset {y=x^{g+1}{\tilde {y}}}{\underset {{\tilde {x}}^{g+1}y={\tilde {y}}}{\cong }}}&\displaystyle {\frac {\operatorname {Spec} K[{\tilde {x}},{\tilde {y}}]}{({\tilde {y}}^{2}-{\tilde {Q}}({\tilde {x}}){\tilde {y}}-{\tilde {Q}}({\tilde {x}}){\tilde {y}}-{\tilde {P}}({\tilde {x}}))}}\setminus {\frac {\operatorname {Spec} K[{\tilde {x}},{\tilde {y}}]}{({\tilde {x}},{\tilde {y}}^{2}-{\tilde {Q}}({\tilde {x}}){\tilde {y}}-{\tilde {P}}({\tilde {x}}))}}&\subset &\displaystyle {\frac {\operatorname {Spec} K[{\tilde {x}},{\tilde {y}}]}{({\tilde {y}}^{2}-{\tilde {Q}}({\tilde {x}}){\tilde {y}}-{\tilde {P}}({\tilde {x}}))}}\\\downarrow &&\downarrow &&\downarrow &&\downarrow \\\operatorname {Spec} K[x]&\supset &\operatorname {Spec} K[x]\setminus \displaystyle \operatorname {Spec} {\frac {K[x]}{(x)}}&{\underset {x=1/{\tilde {x}}}{\overset {1/x={\tilde {x}}}{\cong }}}&\operatorname {Spec} K[{\tilde {x}}]\setminus \displaystyle \operatorname {Spec} {\frac {K[{\tilde {x}}]}{({\tilde {x}})}}&\subset &\operatorname {Spec} [{\tilde {x}}]\end{matrix}}} 표수가 2가 아닌 경우, 항상
y ↦ y + Q ( x ) / 2 {\displaystyle y\mapsto y+Q(x)/2} 를 통해 Q = Q ~ = 0 {\displaystyle Q={\tilde {Q}}=0} 으로 놓을 수 있다.
이 경우, 다음과 같은 변환을 하더라도 이로서 정의되는 초타원 곡선은 동형이다.
char K ≠ 2 {\displaystyle \operatorname {char} K\neq 2} : P ↦ λ 2 P ( λ ∈ K × ) {\displaystyle P\mapsto \lambda ^{2}P\qquad (\lambda \in K^{\times })} char K = 2 {\displaystyle \operatorname {char} K=2} : ( P , Q ) ↦ ( λ 2 P , λ Q ) {\displaystyle (P,Q)\mapsto (\lambda ^{2}P,\lambda Q)} , ( P , Q ) ↦ ( P + f 2 + Q f , Q ) ( f ∈ K [ x ] , deg f ≤ g + 1 ) {\displaystyle (P,Q)\mapsto (P+f^{2}+Qf,Q)\qquad (f\in K[x],\;\deg f\leq g+1)} 즉, 이 경우 가중 사영 공간
P K ( 1 , g + 1 , 1 ) = P K 1 [ s , t , u ] {\displaystyle \mathbb {P} _{K}(1,g+1,1)=\mathbb {P} _{K}^{1}[s,t,u]} 속에서 부분 대수다양체
t 2 = Q ( u / s ) s g + 1 t + P ( u / s ) s 2 g + 2 {\displaystyle t^{2}=Q(u/s)s^{g+1}t+P(u/s)s^{2g+2}} 를 이룬다. 이 경우 f {\displaystyle f} 는
C → P K 1 = Proj K [ s , u ] {\displaystyle C\to \mathbb {P} _{K}^{1}=\operatorname {Proj} K[s,u]} [ s : t : u ] ↦ [ s : u ] {\displaystyle [s:t:u]\mapsto [s:u]} 이다.
분지점 표주 가 2가 아닌 대수적으로 닫힌 체 인 경우, 이러한 사상 C {\displaystyle C} 는 짝수 개의 분지점 을 갖는다. (분지점은 P K 1 {\displaystyle \mathbb {P} _{K}^{1}} 의 닫힌 점 x ∈ P K 1 {\displaystyle x\in \mathbb {P} _{K}^{1}} 가운데, 올 f − 1 ( x ) {\displaystyle f^{-1}(x)} 이 하나의 점만으로 구성된 경우이다. 분지점이 아니라면, f − 1 ( x ) {\displaystyle f^{-1}(x)} 는 항상 두 개의 점으로 구성된다.)표수가 2가 아닌 대수적으로 닫힌 체 의 경우, 분지점은 P {\displaystyle P} 의 사영 공간 에서의 근이다. 즉,
deg P = 2 g + 2 {\displaystyle \deg P=2g+2} 라면, 분지점은 P {\displaystyle P} 의 2 g + 2 {\displaystyle 2g+2} 개의 근이다. deg P = 2 g + 1 {\displaystyle \deg P=2g+1} 라면, 분지점은 P {\displaystyle P} 의 2 g + 1 {\displaystyle 2g+1} 개의 근 및 ∞ {\displaystyle \infty } 이다.이는 가중 사영 공간 에서 대합
[ s , t , u ] ↦ [ s , − t , u ] {\displaystyle [s,t,u]\mapsto [s,-t,u]} 의 고정점 이다.
표수가 2인 대수적으로 닫힌 체 의 경우, 분지점은 Q {\displaystyle Q} 의 근이다. 이는 가중 사영 공간 에서 대합
[ s , t , u ] ↦ [ s , t + Q ( s / u ) u g + 1 , u ] {\displaystyle [s,t,u]\mapsto [s,t+Q(s/u)u^{g+1},u]} 의 고정점 이다.
다음 조건이 주어졌다고 하자.
분지점의 수가 r {\displaystyle r} 라고 할 때, | K | > r {\displaystyle |K|>r} 이다. 이 경우, P K 1 ∖ { ∞ } = A K 1 = Spec K [ x ] {\displaystyle \mathbb {P} _{K}^{1}\setminus \{\infty \}=\mathbb {A} _{K}^{1}=\operatorname {Spec} K[x]} 위에서 f {\displaystyle f} 는 다음과 같은 꼴이 된다.
y 2 = f ( x ) = ∑ i = 0 d a d x d {\displaystyle y^{2}=f(x)=\sum _{i=0}^{d}a_{d}x^{d}} f ∈ K [ x ] {\displaystyle f\in K[x]} 모듈러스 공간 K {\displaystyle K} 가 표수가 2가 아닌 대수적으로 닫힌 체 이며 종수가 g ≥ 2 {\displaystyle g\geq 2} 일 때, 초타원 곡선은 그 2 g + 2 {\displaystyle 2g+2} 개의 분지점의 집합만으로 완전하게 결정된다. 즉, 그 모듈라이 공간 은
Conf 0 ( 2 g + 2 ) Aut ( P K 1 ) {\displaystyle {\frac {\operatorname {Conf} _{0}(2g+2)}{\operatorname {Aut} (\mathbb {P} _{K}^{1})}}} 이다. 그 차원은
2 g + 2 − 3 = 2 g − 1 {\displaystyle 2g+2-3=2g-1} 이다.
보다 일반적으로, 표수가 2가 아닌 체에서, 초타원 곡선은 가중 사영 공간 에서
y 2 = B ( x , z ) {\displaystyle y^{2}=B(x,z)} 의 꼴로 표현되며, B ( x , z ) {\displaystyle B(x,z)} 는 (종수 g {\displaystyle g} 의 경우) 2 g + 2 {\displaystyle 2g+2} 차 2변수 형식(영어 : binary form )이다. 따라서 그 분류는 2변수 형식의 분류로 귀결된다.
각주 외부 링크