Combinatoire des arbres planaires et arithmétique des courbes hyperelliptiques
Pakovitch, Fedor
Annales de l'Institut Fourier, Tome 48 (1998), p. 323-351 / Harvested from Numdam

Le but de cet article est de proposer une nouvelle méthode pour des études dans le cadre de la théorie des “dessins d’enfants” de A. Grothendieck de certaines questions concernant l’action du groupe de Galois absolu sur l’ensemble des arbres planaires.

On définit l’application qui associe à chaque arbre planaire à n arêtes, une courbe hyperelliptique avec un point de n-division. Cette construction permet d’établir un lien entre la théorie de la torsion des courbes hyperelliptiques et celle des “dessins d’enfants”. En particulier, en utilisant les résultats correspondants sur la torsion des courbes elliptiques, on obtient des bornes inférieures sur les degrés des corps des modules des arbres de certaines classes. D’autre part, la construction ci-dessus donne une suite intéressante d’exemples de diviseurs rationnels de torsion sur des courbes hyperelliptiques définies sur des corps de nombres.

The aim of this article is to propose a new method for the study of some questions related to the action of the absolute Galois group on the set of plane trees, in the context of the Grotendieck theory of “Dessins d’enfants”. Starting with a plane tree with n edges, we construct a hyperelliptic curve with an n-division point. This enables us to establish a relation between the theory of “Dessins d’enfants” and the theory of torsion on hyperelliptic curves. In particular, using the results on torsion on elliptic curves we obtain the lower bounds on the degrees of the fields of moduli of some trees. On the other hand, we obtain the interesting series of examples of torsion on hyperelliptic curves.

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Pakovitch, Fedor. Combinatoire des arbres planaires et arithmétique des courbes hyperelliptiques. Annales de l'Institut Fourier, Tome 48 (1998) pp. 323-351. doi : 10.5802/aif.1620. http://gdmltest.u-ga.fr/item/AIF_1998__48_2_323_0/

[Ab] N.H. Abel, Uber die Integration der Differential-Formel ρdx/√R wenn ρ und R ganze Functionen sind, J. Reine Angew. Math., 1 (1826), 185-221. | Zbl 001.0021cj

[Ak] N.I. Akhiezer, Elements of the Theory of Elliptic Functions, AMS Translations of mathematical monographs, 79 (1990). | MR 91k:33016 | Zbl 0694.33001

[AdSh] N.M. Adrianov, G.B. Shabat, Planar dessins with one face and polynomials with two critical values, Preprint, 1990 (en russe).

[AKSS] N.M. Adrianov, Yu. Yu. Kochetkov, A.D. Suvorov and G.B. Shabat, Mathieu groupes and plane trees, Fundamentalnaiya i prikladnaya matematika, 1 (1995), 377-384 (en russe). | Zbl 0868.20015

[AdZv] N. Adrianov, A. Zvonkin, Composition of plane trees, soumis à Acta Applicandae Mathematicae. | Zbl 0914.05017

[AR] W. W. Adams, M.J. Razar, Multiples of points on elliptic curves and continued fractions, Proc. London Math. Soc., 41 (1980), 481-498. | MR 82c:14031 | Zbl 0434.14016

[Be] G.V. Belyi, On Galois extension of a maximal cylotomic field, Math. USSR Izvestija, 14, 2 (1980), 247-256. | Zbl 0429.12004

[Ber] T.G. Berry, On periodicity of continued fractions in hyperelliptic function fields, Arch. Math., 55 (1990), 259-266. | MR 91h:11049 | Zbl 0728.14027

[BPZ] J. Bétréma, D. Péré, A. Zvonkin, Plane trees and their Shabat polynomials (Catalog), Rapport interne de LaBRI, n° 92-75, Bordeaux, 1992.

[Ch] P. Chebyshev, Sur l'intégration de la différentielle (x+A)/√x4+ϑx3+βx2+γdx, Bull. Acad. Impériale de Saint-Pétersbourg, 3 (1861), 1-12. (Réédité dans Journal des Math. Pures et Appl., 2, 9 (1864), 225-246).

[Couv] J.-M. Couveignes, Calcul et rationalité des fonctions de Belyi en genre 0, Ann. Inst. Fourier, 44-1 (1994), 1-38. | Numdam | MR 96k:11080 | Zbl 0791.11059

[Gr] A. Grothendieck, Esquisse d'un programme, non publié, 1984.

[Fl1] E.F. Flynn, Sequences of rational torsion on abelian varieties, Inventiones Math., 106 (1991), 433-442. | MR 93b:11075 | Zbl 0788.14040

[Fl2] E.F. Flynn, The arithmetic of hyperelliptic curves, in Algorithms in Algebraic Geometry and applications, Birkhauser, Progress in Mathematics, 143 (1996), 165-175. | MR 97g:11066 | Zbl 0874.14012

[GH] P. Griffiths, J. Harris, Principles of Algebraic Geometry, New York, John Wiley and Sons, 1978. | MR 80b:14001 | Zbl 0408.14001

[Hal] G.H. Halphen, Traité des fonctions elliptiques et leurs applications, Paris, 1886-1891. | JFM 18.0377.01

[HL] Y. Hellegouarch, M. Lozach, Équation de Pell et points d'ordre fini, in Analitic and Elementary Number Theory, Marseille, Publ. Math. Orsay, 86-1, 1983. | MR 87k:11063 | Zbl 0594.10007

[HBJ] F. Hirzebruch, T. Berger, R. Jung, Manifolds and modular forms, Bonn, Vieweg, 1992. | MR 94d:57001 | Zbl 0767.57014

[Jun] R. Jung, Zolotarev-Polynome und die Modulkurve X1(N), Diplomarbeit, Bonn, 1989.

[La] S. Lang, Introduction to modular forms, Springer-Verlag, 1976.

[Le1] F. Leprévost, Famille de courbes hyperelliptique de genre g munies d'une classe de diviseurs rationnels d'ordre 2g2 + 4g + 1, in Séminaire de théorie des nombres, Paris, France, 1991-1992, Birkhauser, Progress in Mathematics, 116 (1994), 107-119. | MR 96a:11057 | Zbl 0842.14015

[Le2] F. Leprévost, Torsion sur des familles de courbes de genre g, Manuscripta Math., 75 (1992), 303-326. | MR 93k:11059 | Zbl 0790.14021

[Mag] N. Magot, Communication personnelle.

[Maz] B. Mazur, Rational points of modular curves, in Modular Functions of One Variable V, Lecture Notes in Math., Springer, 601 (1977), 107-148. | MR 56 #8579 | Zbl 0357.14005

[Mer] L. Merel, Bornes pour la torsion des courbes elliptiques sur les corps de nombres, Invent. Math., 124 (1996), 437-449. | MR 96i:11057 | Zbl 0936.11037

[MM] H. P. Mckean, P. Van Moerbeke, Hill and Toda Curves, Communication on Pure and Applied Mathematics, XXXIII (1980), 23-42. | MR 81b:14016 | Zbl 0422.14017

[P1] F.B. Pakovitch, Les polynômes elliptiques, Uspechi Mat. Nauk, 58, 8 (1995), 312-314 (en russe).

[Pay] R. Paysant-Le Roux, Périodicité des fractions continues dans un corps de fonctions hyperelliptiques, Arch. Math., 61 (1993), 45-58. | MR 94g:11106 | Zbl 0778.11065

[R] J.F. Ritt, Prime and composite polynomials, Trans. Amer. Math. Soc., 23 (1922), 51-66. | JFM 48.0079.01

[Schn] L. Schneps, Dessins d'Enfants on the Riemann Sphere, in The Grothendieck Theory of Dessins d'Enfants, L. Shneps eds., Cambridge University Press London Mathematical Society Lecture Notes series, 200 (1994), 47-77. | MR 95j:11061 | Zbl 0823.14017

[ShZv] G. Shabat, A. Zvonkin, Plane trees and algebraic numbers, in Jerusalem Combinatorics 93, H. Barcelo, G. Kalai eds., AMS Contemporary Mathematics series, 178 (1994), 233-275. | MR 96d:14028 | Zbl 0816.05024

[ShVo] G. Shabat, V. Voevodskii, Drawing curves over number fields, in The Grothendieck FestShrift, Birkhäuser, 3 (1990), 199-227. | MR 92f:11083 | Zbl 0790.14026

[Shin] A. Shinzel, On some problems in the arithmetical theory of continued fraction II, Acta Arith., 7 (1962), 287-298. | Zbl 0112.28001

[TaMo] J. Tannery, J. Molk, Eléments de la théorie des fonctions elliptiques, 3, Paris, 1898.

[Zap] L. Zapponi, Dessins d'enfants en genre 1, à paraître. | Zbl 0912.14022

[Zol] G. Zolotareff, Sur la méthode d'intégration de M. Tchebicheff, J. Math. Pures et Appl., 2, 19 (1874), 161-188. | JFM 06.0267.01