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大学

曲線の足し算

曲線の点は足し算ができます:二点を通る直線が、その和を決めます。

まず、身近な例で

y²=x³−x+1上の(0,1)と(1,1)を直線で結ぶと、もう一度(−1,1)で交わります。それを上下反転した(−1,−1)が、この規則での和。普通に座標を足す方法とは違います。

ちいさな確認:考えてみよう

上の具体例を見ながら考えよう。何度やり直しても大丈夫。

例で三つ目の交点が(−1,1)なら、点の和は?

答えと考え方を読む

(−1,−1)。 特別な足し方では、三つ目の交点を上下反転します。その一歩を忘れると答えが変わります。

3段階で考えよう

  1. 特異点のないワイエルシュトラス曲線で、PとQを通る直線の三つ目の交点をRとすると、P + QはRそのものではなく−Rです。短い形y² = x³ + Ax + Bではx軸で反転します。一般の形では−(x,y) = (x, −y − a₁x − a₃)。同じ点どうしでは接線を使い、互いに逆の点の和は無限遠点という単位元です。
  2. 表示のinstanceは、数の世界の対称性の俳優たちが曲線に触れることを許します:σ • PはPの座標にσを適用して別の点を作ります。これはDistribMulActionです——1は点をそのままにし、σをしてからτをするのは一つのまとまったシャッフルです。
  3. 最後の行が、このあとのすべてのちょうつがいです:smul_addはσ • (P + Q) = σ • P + σ • Qを、もとの写像のmap_addで証明しています。数の世界の対称性が、曲線自身の足し算を尊重する——まさに、表現が曲線を記録できるようになる一致です。

小さな例で確かめる

y² = x³ − x + 1で、P = (0,1)とQ = (1,1)を結ぶ直線はy = 1。三つ目の交点はR = (−1,1)なので、P + Q = −R = (−1,−1)です。三つ目の交点を反転せずに答えると、和を間違えます。

Leanの定義・原文の抜粋

FLT · aa2d8b3 · Def_FLTPrelim_GaloisRep.lean

noncomputable instance instDistribMulActionAlgEquiv :    DistribMulAction (K ≃ₐ[S] K) (W'⁄K).Point where  one_smul P := by cases P <;> rfl  mul_smul σ τ P := by cases P <;> rfl  smul_zero _ := rfl  smul_add σ P Q := (Point.map σ.toAlgHom).map_add P Q

このLeanの読み方

このファイルはMathlib.AlgebraicGeometry.EllipticCurve.Affine.Pointをimportします——群法則そのものはMathlibの中に、抽象論もそろえて既に住んでいます。ここに加えるのは対称性のための取り付け口です:点の集合への代数同型K ≃ₐ[S] KのSMulと、one・mul・zeroの法則。smul_addをもう一度ゆっくり読んでください:これが互換性の証明書です。

この言葉を使う章

6. ハサミ持ち込み事件8. ひみつの二重奏9. コンサートへの二つの入口10. 3音だけのオーディション11. パスポートを借りる作戦12. 二つの工房、同じ注文13. ピップの無謀なキルト14. どんどん小さくなる予約
わからない・道に迷った

ミカのたすけ舟

曲線の足し算

今は、一つだけ

まず「3段階で考えよう」を上から読みます。Leanの原文は、その後でも大丈夫です。

言葉をほどこう

曲線の点は足し算ができます:二点を通る直線が、その和を決めます。

このページの「この言葉の前に」に、先に知ると読みやすい言葉があります。

小さな手がかり

y² = x³ − x + 1で、P = (0,1)とQ = (1,1)を結ぶ直線はy = 1。三つ目の交点はR = (−1,1)なので、P + Q = −R = (−1,−1)です。三つ目の交点を反転せずに答えると、和を間違えます。

閉じれば、読んでいた場所に戻れます。このページに合わせて用意したヒントです。

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