Algèbre et théorie des nombres

Description du programme

L'étude du groupe de Galois du corps des nombres algébriques est un sujet de grand intérêt pour les chercheurs dans ce programme. Afin d'étudier ce groupe, on utilise ses représentations dans d'autres objets algébriques, géométriques ou analytiques. Cela amène des liens avec des groupes algébriques, des variétés analytiques (réelles, complexes ou p-adiques) et la théorie de Lie. Ces relations sont subtiles et, pour progresser dans la théorie des nombres, il faut en avoir une connaissance plus approfondie. Par exemple, la conjecture de Shimura-Taniyama-Weil, selon laquelle toutes les courbes elliptiques définies sur le corps des nombres rationnels sont modulaires, implique le dernier théorème de Fermat.

Depuis quelques années, en raison de la disponibilité d'ordinateurs puissants et de logiciels tels que MAPLE, CAYLEY et PARI, des calculs de grande échelle se sont avérés très importants dans la vérification et la formulation des conjectures. Le calcul algébrique est en pleine évolution grâce au développement d'algorithmes plus rapides pour faire les calculs.

Les établissements membres de l'Institut regroupent un grand nombre de chercheurs en théorie des nombres, courbes elliptiques, géométrie arithmétique, groupes algébriques, théorie des groupes et algèbres de Lie, algèbre commutative, théorie des représentations des groupes et algèbres de Lie, théorie de Galois, groupes profinis et calcul algébrique, théorie des représentations des algèbres associatives, algèbre homologique et catégorique, théorie des anneaux et des modules.

Plusieurs membres du regroupement font partie du Centre interuniversitaire en calcul mathématique algébrique (CICMA), un centre de recherche interuniversitaire qui organise beaucoup d'événements scientiques.

Membres du programme

Formation

Ce programme s'adresse aux étudiants gradués ayant une solide formation en algèbre, en théorie des groupes, en théorie des nombres (algébriques et/ou analytiques) ainsi qu'en géométrie algébrique. Les professeurs associés au programme s'intéressent à la fois aux aspects théoriques et informatiques de ces thèmes de recherche.

Il n'y a pas de prérequis spécifiques autres que ceux exigés par chaque département. Cependant les recommandations suivantes devraient être suivies et les cours devraient être choisis en consultation avec un professeur appartenant au groupe responsable du programme.

Tous les étudiants devraient maîtriser les bases de l'algèbre en suivant les cours adéquats d'introduction (théorie des groupes, algèbre commutative, groupes de Galois, théorie des nombres) dans l'un ou l'autre des établissements membres de l'Institut.

Les étudiants devraient par la suite suivre des cours plus spécialisés dans leur champ d’intérêt et/ou dans un domaine complémentaire.

Les étudiants sont encouragés à participer à des séminaires avancés et à suivre des cours dans leur domaine de recherche.

Cours 2022-23

Automne

Topics in Algebra: Advanced Elliptic Curves

The course will focus on the study of elliptic curves over the complex and p-adic numbers. It will cover topics such as: complex uniformisation, Weistrass P-functions, the periods of an elliptic curve, the formal group of an elliptic curve, ordinary and supersingular elliptic curves, integral model of elliptic curves, the local Galois representation.

Prof. Giovanni Rosso

MAST 699C (MAST 833)

Institution: Concordia University

Algebraic Geometry

The main objective of the course is to study geometrically algebraic objects, for example commutative rings with identity. To such a ring we will attach a topological space and a sheaf of rings on it, making it into a geometric object called "affine scheme". We will see that affine schemes can be glued together to give other (non-affine) schemes.

The time of the course: Tuesdays, Fridays 9:00-11:00AM.

Prof. Adrian Iovita

MAST 699G

Institution: Concordia University

Théorie de Lie

Groupes de Lie, espaces tangents et champs de vecteurs lisses, algèbres de Lie, application exponentielle, représentations adjointes et coadjointes, algèbres résolubles et nilpotentes, décomposition en espaces de racines, groupes de Weyl, matrices de Cartan, esquisse de la classification des algèbres de Lie semisimples complexes, présentation de Serre, théorème de Weyl, décomposition en espaces de poids, algèbres enveloppantes, modules de Verma, et un choix selon les intérêts et la formation des étudiants: Catégorie O, algèbres de Lie de dimension infinie, théorie géométrique des représentations, formules de caractère Weyl-Kac et propriétés modulaires.

Les mardis: 13h30-16h20

Prof. Michael Lau

MAT 7355

Institution: Université Laval

Lie groups and their Representations 1

Lie groups, examples and general theory. Structure theory of Lie algebras. Solvable and nilpotent algebras. Engel's and Lie's theorems. Classification of semisimple Lie algebras. Representation theory of semisimple Lie algebras and compact Lie groups.

Prof. Joel Kamnitzer

MATH 599

Institution: Université McGill

Théorie algébrique des nombres

Nombres et entiers algébriques. Unités. Norme, trace, discriminant et ramification. Base intégrale. Corps quadratiques, cyclotomiques. Groupes de classes. Décomposition en idéaux premiers. Équations diophantiennes.

Prof. Matilde Lalin

MAT 6650

Institution: Université de Montréal

Hiver

Groups and Rings

Introduction to Ring Theory: definitions and examples, ideals, quotients and isomorphisms. Euclidean domains, principal ideal domains and unique factorization domains. Polynomial rings and introduction to modules.

Prof. Giovanni Rosso

MAST 699D / 833

Institution: Concordia University

Arithmetic Galois Groups

This course will revolve around qualitative and quantitative aspects of the Galois inverse problem (GIP), asking which finite groups are realizable over the rationals. Conjecturally all of them do and, furthermore, Malle has proposed a conjectural asymptotic formula for the number of finite extensions of the rationals with a given Galois group and bounded discriminant.

After a warm-up, establishing the GIP in several examples, we will rapidly prove it for the class of (odd) nilpotent groups and discuss the status of Malle's conjecture for nilpotent groups. We next focus on proving the considerably stronger conclusion where GIP is established for all solvable groups (Shafarevich).

After that we will focus on Galois groups with prescribed ramification and establish Shafarevich's theorem on their number of generators and relations (after pro-l completion), prove the Golod--Shafarevich inequality and give examples of infinite class field towers. Finally, we will focus on the theory of random profinite groups developed by Liu and Wood, conjecturally giving a statistical description of such Galois groups in natural families of number fields.

Prof. Carlo Pagano

MAST 699F

Institution: Concordia University

Algèbre commutative et théorie de Galois

Corps (extensions, théorie de Galois, corps finis), Anneaux (noethériens et artiniens, radicaux, idéaux premiers et maximaux, localisation, théorème de Wedderburn, Nullstellensatz), Modules (lemme de Schur, modules projectifs et injectifs, suites exactes, produit tensoriel, catégories).

Prof. Michael Lau

MAT 7205

Institution: Université Laval

Lie Groups and their Representations 2

Algebraic groups. Flag varieties and the Borel-Weil theorem. Quantum groups and crystals.

Prof. Joel Kamnitzer

MATH 596

Institution: Université McGill

Advanced Topics in Algebra 1: Class Field Theory

Class Field Theory describes the abelian Galois extensions of local or global fields (for example, finite extensions of the p-adic numbers or the rational numbers) in terms of the internal arithmetic of the field. We aim to cover aspects of both the local and global theory, and along the way learn a little bit of Lubin-Tate theory and Galois cohomology.

Prof. Patrick Allen

MATH 720

Institution: Université McGill

Distribution des nombres premiers

Distribution des nombres premiers. Fonction zêta de Riemann et fonctions-L de Dirichlet. Le théorème des nombres premiers, et de Bombieri-Vinogradov. La répartition des nombres premiers consécutifs.

Prof. Andrew Granville

MAT6652

Institution: Université de Montréal

Été

Représentations des algèbres

Carquois d'une algèbre, représentations d'algèbres héréditaires, théorie d'Auslander -Reiten, ensembles partiellement ordonnés et catégories d'espaces vectoriels, revêtements d'une algèbre, algèbres auto-injectives, théorie de l'inclinaison.

Prof. Ibrahim Assem

MAT 821

Institution: Université de Sherbrooke