关于椭圆曲线,听说这本书不错

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版主: verdeliteTlexander

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TheMatrix 写了: 10月 8, 2023, 9:16 am 最后,还有个Uniformization,说所有的形如
y2=4x3-Ax-B
的elliptic curve,都可以通过一个lattice,然后P-函数的方法搞出来。

这就是(应该是)elliptic curve的全部,up to isomorphism。

up to isomorphism,实际上里面的东西也很多。因为它指的是elliptic curve这个物体,那还有方程呢 - 两个cubic方程定义相同的elliptic curve,这两个方程之间也可以相差很大,两个方程之间可以有怎样的形变?

而且elliptic curve是有一个O点的,O点的变化对方程的影响很大,这都是up to isomorphism里的。
这里有这些东西:
1,C上的lattice。
2,lattice上的P-函数,这个和lattice是一一对应的。
3,lattice上的elliptic function,双周期函数,一个lattice上可以有很多,都可以从P-函数有理生成。
4,(P,P') ------> (x,y) 到了elliptic curve那边,这就是uniformization的变换。
5,elliptic curve的方程。
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总结的很好。有些做椭圆曲线密码的人,数学功底很薄弱。如果矩阵兄研究椭圆曲线密码,那是降维打击吧?

椭圆曲线的同构关系比较简单明了,但是椭圆曲线之间还有个关系叫isogeny。同构是一对一,isogeny是多对一。即如果两个格L和L'满足:
aL = L',同构;(这解释了上半平面在modular group作用下的fundamental domain给出了所有的椭圆曲线)
aL 是 L'的子集,isogeny。

自己到自己的isogeny叫endomorphism(并不局限于自同构)。isogeny在密码学中非常有用,给定两条椭圆曲线,找出它们之间的isogeny似乎是个计算复杂问题。为啥复杂?我还在看。
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TheMatrix 写了: 10月 8, 2023, 9:32 am 这里有这些东西:
1,C上的lattice。
2,lattice上的P-函数,这个和lattice是一一对应的。
3,lattice上的elliptic function,双周期函数,一个lattice上可以有很多,都可以从P-函数有理生成。
4,(P,P') ------> (x,y) 到了elliptic curve那边,这就是uniformization的变换。
5,elliptic curve的方程。
这是一个地图逐渐打开的过程。一个uncharted world,变成charted,积累保存和扩展。知识如果不是charted,在人类的价值就小多了。因为人类理解的特征就是 - 把未知联系上已知,就叫理解。

最开始是Weierstrass天马行空的
(P,P') ------> (x,y)
但是椭圆曲线那边怎么打开,椭圆函数这边怎么打开。

不打开只能小范围研究。不打开就不笃定,很多方法就没有。比如Mordell定理没有的话,就无从提出椭圆曲线rank的问题。

还有对无穷远点和方程形态之间的关系的研究,才知道想把一般的cubic方程,
y3+a1xy2+a2x2y+a3x3+a4y2+a5xy+a6x2+a7x+a8y+a9=0
变成Weierstrass short form
y2=x3+ax+b
应该怎么做。
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FoxMe 写了: 10月 8, 2023, 9:57 am 总结的很好。有些做椭圆曲线密码的人,数学功底很薄弱。如果矩阵兄研究椭圆曲线密码,那是降维打击吧?

椭圆曲线的同构关系比较简单明了,但是椭圆曲线之间还有个关系叫isogeny。同构是一对一,isogeny是多对一。即如果两个格L和L'满足:
aL = L',同构;(这解释了上半平面在modular group作用下的fundamental domain给出了所有的椭圆曲线)
aL 是 L'的子集,isogeny。

自己到自己的isogeny叫endomorphism(并不局限于自同构)。isogeny在密码学中非常有用,给定两条椭圆曲线,找出它们之间的isogeny似乎是个计算复杂问题。为啥复杂?我还在看。
谢谢。我说的自映射也是指同构(或者同一)椭圆曲线之间的isogeny。
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TheMatrix 写了: 10月 7, 2023, 4:35 pm
这里概念和关系不少,虽然都很具体,但是也很微妙,有很多isomorphism up to xxx,这个up to xxx就很微妙,容易搞糊涂。我有一些地方也不是很确定。我复述一下,看看能不能把不确定的地方定下来。
凡是up to xxx的,就说明有一个quotient,这个quotient有一个kernel。这个kernel也是有结构的,可以简单也可以不简单。代数中的exact sequence就是为了挤出kernel :D ,厘清所有的关系。
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第三章的这个结论超强:

Corollary 9.4. The endomorphism ring of an elliptic curve E/K is either Z, an order in an imaginary quadratic field, or an order in a quaternion algebra. If char(K) = 0, then only the first two are possible.

环有很多种,为啥只可能是这三种?数学就是从未知世界中总结出规律,变成可知。
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Corollary 7.5. Let E1 and E2 be elliptic curves. Then Hom(E1 , E2 )
is a free Z-module of rank at most 4.

它的证明,须要用到Tate module, local field, Galois group representation等。以前的群表示论没白学,至少知道群表示就是个矩阵而已。

这个4就是从Tate module自同构群表示GL2来的。
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FoxMe 写了: 10月 12, 2023, 5:26 pm Corollary 7.5. Let E1 and E2 be elliptic curves. Then Hom(E1 , E2 )
is a free Z-module of rank at most 4.

它的证明,须要用到Tate module, local field, Galois group representation等。以前的群表示论没白学,至少知道群表示就是个矩阵而已。

这个4就是从Tate module自同构群表示GL2来的。
哦你这个是第三章的Tate module。我在看第七章,Elliptic Curves over local fields,和Tate module差不多,也是local field, p-adic number这些,代数结构相当的复杂,但是挺有意思的。领略一下。

我发现到目前为止,Elliptic Curve就两个方向。一个是duplication formula, addition formula,还有一个是modulo p。两个方向实际上都是completely elementary。然后就在两个方向build theory,一层套一层的。

一个计算方法开创一个学科。因为这个方法太抓人,看一眼就被它吸引,嚼透了都舍不得走。所以几百年来大家就不停的领略,大部分是重复,但说不定就有人找到新的突破口。Weierstrass P-函数算一个横空出世的突破口吧。

其他学科也是一样。我感觉最明显的就是计算机的parser理论。我领略了之后,嚼了好多年,舍不得走。没找到什么新的突破口,但还是舍不得走,总觉得它还可以挖。
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TheMatrix 写了: 10月 13, 2023, 9:25 am 哦你这个是第三章的Tate module。我在看第七章,Elliptic Curves over local fields,和Tate module差不多,也是local field, p-adic number这些,代数结构相当的复杂,但是挺有意思的。领略一下。

我发现到目前为止,Elliptic Curve就两个方向。一个是duplication formula, addition formula,还有一个是modulo p。两个方向实际上都是completely elementary。然后就在两个方向build theory,一层套一层的。

一个计算方法开创一个学科。因为这个方法太抓人,看一眼就被它吸引,嚼透了都舍不得走。所以几百年来大家就不停的领略,大部分是重复,但说不定就有人找到新的突破口。Weierstrass P-函数算一个横空出世的突破口吧。

其他学科也是一样。我感觉最明显的就是计算机的parser理论。我领略了之后,嚼了好多年,舍不得走。没找到什么新的突破口,但还是舍不得走,总觉得它还可以挖。
local fields在Elliptic Curve里用,就是因为要modulo p。以前我不理解local fields为什么是local,当时都是代数几何,太抽象。现在差不多理解了,确实是local。代数方程最初的目标是整数解,但是整数解太难,modulo p之后容易多了 - 有限的选择,一个一个试就行了。p只是一个素数,集中火力对付一个素数,就是localize at p。代数几何方面实际上这一点更明显,它是localize at a point,只研究一点附近的性质,所以是local,literally。

嗯,这个localization好像也是有两个方向。Elliptic Curve也是一个几何物体,也有localize at a point的需要。另一个方向是modulo p,这和localize at a point还不一样。
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TheMatrix 写了: 10月 13, 2023, 9:57 am local fields在Elliptic Curve里用,就是因为要modulo p。以前我不理解local fields为什么是local,当时都是代数几何,太抽象。现在差不多理解了,确实是local。代数方程最初的目标是整数解,但是整数解太难,modulo p之后容易多了 - 有限的选择,一个一个试就行了。p只是一个素数,集中火力对付一个素数,就是localize at p。代数几何方面实际上这一点更明显,它是localize at a point,只研究一点附近的性质,所以是local,literally。

嗯,这个localization好像也是有两个方向。Elliptic Curve也是一个几何物体,也有localize at a point的需要。另一个方向是modulo p,这和localize at a point还不一样。
localize at a point,是研究曲线上的函数,全部函数,其中的在某一点不为0的那些。这个地方也是数学中的一个很有意思的手段 - 研究一个物体,就研究其上的全部的xxx - 这是以代数研究几何的标准手段,之一。

“研究其上的全部的xxx”,这是一种整体性研究,因为“全部的xxx”作为一个实体,肯定在每一个“物体”上都不一样。所以对它分类就是对物体本身分类。

“物体之上全部的xxx”,听起来就很大,实际上也很大 - 太大了,经常抡不动。这算这个方法的一个缺点吧。

但是,有的时候必须说,大则大矣,小又小矣。“大”是说它的集合大,里面的元素多。“小”是说我们关心的属性少,元素的性质少。就好像一只猫,黄色的,我要研究这只猫,我说:把全部黄色的物体给我集合起来,叫“黄色”。这个集合,大则大矣,小又小矣。

Elliptic Curve上全部的函数(代数函数,只有 + 和 *,也就是polynomial),叫coordinate ring,因为它是ring of polynomials of (x,y) up to getting same values on the curve。也就是全部二元polynomial,两个polynomial算同一个 - 如果它们相差等于elliptic curve defining polynomial的倍数,倍数可以是一个polynomial。

然后,coordinate ring元素之间相除,得到field of fraction,这个叫function field。这个和coordinate ring是一起得到的。

然后,固定elliptic curve上一点,coordinate ring R中,如果只研究在该点附近有定义的函数,就叫localize at a point。这相当于:

1,令M为coordinate ring中在该点为0的函数的集合。
2,令S=R\M,也就是在该点不为0的函数。
3,令R0=R/S = {r/s: r in R, s in S}。

这个R0就是一个local ring - 只有唯一的一个maximal ideal,是MR0
上次由 TheMatrix 在 10月 13, 2023, 11:40 am,总共编辑 1 次。
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TheMatrix 写了: 10月 13, 2023, 9:57 am local fields在Elliptic Curve里用,就是因为要modulo p。以前我不理解local fields为什么是local,当时都是代数几何,太抽象。现在差不多理解了,确实是local。代数方程最初的目标是整数解,但是整数解太难,modulo p之后容易多了 - 有限的选择,一个一个试就行了。p只是一个素数,集中火力对付一个素数,就是localize at p。代数几何方面实际上这一点更明显,它是localize at a point,只研究一点附近的性质,所以是local,literally。

嗯,这个localization好像也是有两个方向。Elliptic Curve也是一个几何物体,也有localize at a point的需要。另一个方向是modulo p,这和localize at a point还不一样。
modulo p是另一个方向的localization。比localization at a point应该有更大的意义。localization at a point是纯localization,得到的是一点的性质,比如零点的阶。而modulo p,可以算一种整体的研究,相当于对曲线整体说了点什么。

modulo p本身是很简单的,就是把曲线方程的系数都modulo p,然后解也只取modulo p的,也就是研究有限域Fp上的曲线。解总共只有p2个选择,一一试过来就得到全部的解。

但是它又有两个方向扩展:一个是p-adic number,Tate module。另一个是Fp((X)) - formal Laurent series with coefficient in Fp。这两个的区别,以及为什么要往这两个方向上发展,我还没搞清楚。

Local field as in formal Laurent series在代数上是很有意思的。很多东西放在一起,就是为了模拟一个分析中的Laurent series。这也是一种代数化。所有的操作都可以代数化。

比如一个域K,用K[X]代表系数为K的polynomial,这个也可以说是free K-algebra generated by a single element X,还可以说commutative tensor algebra generated by 1-dim K-vector space。

然后K[[X]],是formal power series,也就是polynomial但是可以有无穷多项。这个用代数化来说,可以说是K[X]的某种limit,这里应该是direct limit还是inverse limit,这个我没想清楚。

然后K((X)),formal Laurent series,允许power为负数,但是负数power项只有有限个。这个代数化来说,就是field of fraction of K[[X]]。

然后K=Fp,就得到Fp((X))。
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TheMatrix 写了: 10月 13, 2023, 11:37 am modulo p是另一个方向的localization。比localization at a point应该有更大的意义。localization at a point是纯localization,得到的是一点的性质,比如零点的阶。而modulo p,可以算一种整体的研究,相当于对曲线整体说了点什么。

modulo p本身是很简单的,就是把曲线方程的系数都modulo p,然后解也只取modulo p的,也就是研究有限域Fp上的曲线。解总共只有p2个选择,一一试过来就得到全部的解。

但是它又有两个方向扩展:一个是p-adic number,Tate module。另一个是Fp((X)) - formal Laurent series with coefficient in Fp。这两个的区别,以及为什么要往这两个方向上发展,我还没搞清楚。

Local field as in formal Laurent series在代数上是很有意思的。很多东西放在一起,就是为了模拟一个分析中的Laurent series。这也是一种代数化。所有的操作都可以代数化。

比如一个域K,用K[X]代表系数为K的polynomial,这个也可以说是free K-algebra generated by a single element X,还可以说commutative tensor algebra generated by 1-dim K-vector space。

然后K[[X]],是formal power series,也就是polynomial但是可以有无穷多项。这个用代数化来说,可以说是K[X]的某种limit,这里应该是direct limit还是inverse limit,这个我没想清楚。

然后K((X)),formal Laurent series,允许power为负数,但是负数power项只有有限个。这个代数化来说,就是field of fraction of K[[X]]。

然后K=Fp,就得到Fp((X))。
得到Laurent series的代数化路径不止这一种,有很多。因为这处于代数的基础部分,是各种路径交汇最多的地方。

而且还没完。

接下来,K[[X]],formal power series,也就是没有负数power项的series,上面可以定义一个valuation,也就是一个整数函数,定义为最小Xn项的power数,也就是n。这也相当于0点的阶。然后这个valuation可以扩展到K((X)),formal Laurent series上,也是最小的power数,可以为负数,相当于pole的阶。

K=Fp的时候,K((X))上还可以定义一个norm,|f|=p-v,v是f的valuation。这个norm就是normed vector space的那种norm,所以就有一个topology。而在这个topology下,Fp((X)) complete。

全联系上了。
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TheMatrix 写了: 10月 13, 2023, 1:30 pm 得到Laurent series的代数化路径不止这一种,有很多。因为这处于代数的基础部分,是各种路径交汇最多的地方。

而且还没完。

接下来,K[[X]],formal power series,也就是没有负数power项的series,上面可以定义一个valuation,也就是一个整数函数,定义为最小Xn项的power数,也就是n。这也相当于0点的阶。然后这个valuation可以扩展到K((X)),formal Laurent series上,也是最小的power数,可以为负数,相当于pole的阶。

K=Fp的时候,K((X))上还可以定义一个norm,|f|=p-v,v是f的valuation。这个norm就是normed vector space的那种norm,所以就有一个topology。而在这个topology下,Fp((X)) complete。

全联系上了。
还没完。还有很多路径。昨天我看了一眼wiki。

这么说吧 - 不是有那么句话吗 - 光这大腿就能玩半宿! :D
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TheMatrix 写了: 10月 13, 2023, 1:30 pm 得到Laurent series的代数化路径不止这一种,有很多。因为这处于代数的基础部分,是各种路径交汇最多的地方。

而且还没完。

接下来,K[[X]],formal power series,也就是没有负数power项的series,上面可以定义一个valuation,也就是一个整数函数,定义为最小Xn项的power数,也就是n。这也相当于0点的阶。然后这个valuation可以扩展到K((X)),formal Laurent series上,也是最小的power数,可以为负数,相当于pole的阶。

K=Fp的时候,K((X))上还可以定义一个norm,|f|=p-v,v是f的valuation。这个norm就是normed vector space的那种norm,所以就有一个topology。而在这个topology下,Fp((X)) complete。

全联系上了。
这是Fp((X))。而p-adic number,就是Fp((p)),也就是把X=p代进去。

Formal Laurent series也可以这样表示:
(a-m,...,a-1, | a0,a1,...)
就是一个序列的数,负项有限,正项无穷。

而p-adic number,也是这么表示,但是把X=p代进去,相当于进位制的一个无限不循环小数。但是有特殊的norm,非阿基米德,所以并不与实数同构。

Fp((X))和p-adic number都是field。但是Fp((X))的char=p,而p-adic number的char=0。这个与我的想象相反 - 不过也能接受。
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TheMatrix 写了: 10月 13, 2023, 1:30 pm 得到Laurent series的代数化路径不止这一种,有很多。因为这处于代数的基础部分,是各种路径交汇最多的地方。

而且还没完。

接下来,K[[X]],formal power series,也就是没有负数power项的series,上面可以定义一个valuation,也就是一个整数函数,定义为最小Xn项的power数,也就是n。这也相当于0点的阶。然后这个valuation可以扩展到K((X)),formal Laurent series上,也是最小的power数,可以为负数,相当于pole的阶。

K=Fp的时候,K((X))上还可以定义一个norm,|f|=p-v,v是f的valuation。这个norm就是normed vector space的那种norm,所以就有一个topology。而在这个topology下,Fp((X)) complete。

全联系上了。
norm为什么这么定义呢?我觉得标注的是复杂性。1/2比647/1296大,但是647/1296比1/2复杂。1296=23*33,分母上有3个2,比1/2分母上一个2复杂。也可以说是标注ideal的大小,(23) 这个ideal 比 (2) 这个ideal小多了,ideal小,复杂度高,因为大海捞针。
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总结得很好。 第七章我还没看,localize at a point这一套,代数几何里常见,可以接受,但是还没有理解是干嘛的。

mod p这一套,有Qp作为例子,基本是Qp的推广。
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椭圆曲线密码早就有了,米帝还在密码里埋了个后门。所以说数学不好保不了密,事关重大,说不定丢了性命。
WhiteRiver 写了: 10月 13, 2023, 5:18 pm 怎么和密码学扯上关系的?
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TheMatrix 写了: 10月 3, 2023, 5:35 pm isogeny,这个本来就是一个rational mapping between varieties,但是在椭圆曲线上,突然又变成了group homomorphism.
isogeny是非常非常rigid的,几乎相当于isomorphism。这个地方我加强了一点认识。

它的定义本身确实只是rational mapping,相当于homomorphism。但是因为它是variety之间的mapping,而variety具有相当于irreducible的性质,所以它只能是constant map (zero map)或者onto - 因为没有“variety的一部分”这个东西。表示论中irreducible representation中遇到过这种情形。有点量子性的意思。

所以isogeny本身可以带有反向映射,canonical的反向映射。一般的homomorphism没有这个特征。

自映射的话,这么rigid的映射,它就应该很少。multiplication-by-m几乎是免费就有的。其他的如果有也不应该多,所以叫complex multiplication。
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isogeny是定义在群上的,比如abelian variety. 为啥dual一定存在?咋看不可思议,其实很简单:

两个整数a, b, 如果a是b的c倍 a=bc, 那么bc2也是a的c倍 bc2=ac。这里c2叫degree.

endomorphism还有一种情况是quaternion,只能在有限域上才有。
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FoxMe 写了: 10月 15, 2023, 4:11 pm 两个整数a, b, 如果a是b的c倍 a=bc, 那么bc2也是a的c倍 bc2=ac。这里c2叫degree.
你这个解释很好。我还得再理解理解。
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