Diese Dissertation beschäftigt sich mit asymptotischen Syzygien und Gleichungen Abelscher Varietäten, sowie mit deren Anwendung auf zyklische Überdeckungen von Kurven von Geschlecht zwei. Was asymptotischen Syzygien angeht, zeigen wir für beliebige Geradenbündel auf projektiven Schemata: Wenn die asymptotischen Syzygien von Grad p eines Geradenbündels verschwinden, dann ist das Geradenbündel p-sehr ampel. Darüber hinaus verwenden wir die Bridgeland-King-Reid-Haiman Korrespondenz, um zu zeigen, dass dieses Ergebnis auch umgekehrt wahr ist, wenn es um eine glatte Fläche und kleine p geht. Dies dehnt Ergebnisse von Ein-Lazarsfeld und Ein-Lazarsfeld-Yang aus. Wir verwenden unsere Ergebnisse, um zu untersuchen, wie Syzygien verwendet werden können, um den Grad der Irrationalität einer Varietät zu begrenzen. Ferner, beweisen wir eine Vermutung von Gross and Popescu über Abelsche Flächen, deren Ideal durch Quadriken und Kubiken erzeugt wird. Außerdem verwenden wir die projektive Normalität einer Abelschen Fläche, um die Prym Abbildung, die mit zyklischen Überdeckungen von Geschlecht zwei Kurven assoziert ist, zu untersuchen. Wir zeigen, dass das Differential der Abbildung generisch injektiv ist, wenn der Grad der Überdeckung mindestens sieben ist. Wir dehnen damit Ergebnisse von Lange und Ortega aus. Abschließend zeigen wir, dass das Differential genau für bielliptische Überdeckungen nicht injectiv ist. / In this thesis we study asymptotic syzygies of algebraic varieties and equations of abelian surfaces, with applications to cyclic covers of genus two curves. First, we show that vanishing of asymptotic p-th syzygies implies p-very ampleness for line bundles on arbitrary projective schemes. For smooth surfaces we prove that the converse holds, when p is small, by studying the Bridgeland-King-Reid-Haiman correspondence for the Hilbert scheme of points. This extends previous results of Ein-Lazarsfeld and Ein-Lazarsfeld-Yang. As an application of our results, we show how to use syzygies to bound the irrationality of a variety. Furthermore, we confirm a conjecture of Gross and Popescu about abelian surfaces whose ideal is generated by quadrics and cubics. In addition, we use projective normality of abelian surfaces to study the Prym map associated to cyclic covers of genus two curves. We show that the differential of the map is generically injective as soon as the degree of the cover is at least seven, extending a previous result of Lange and Ortega. Moreover, we show that the differentials fails to be injective precisely at bielliptic covers.

Für eine Primzahl p, sei L eine endliche Erweiterung von $QQ_p$ mit Ganzheitsring $O_L$ und Restklassenk\"{o}rper $kk_L$. Sei ferner n eine positive ganze Zahl. In dieser Arbeit beschreiben wir die Kategorie der endlich erzeugten stetigen Darstellungen der n-ten direkten Potenz der absoluten Galoisgruppe $G_L$ von L mit Koeffizienten in $O_L$, unter Verwendung einer verallgemeinerten Version der $(phi, Gamma)$-Moduln von Fontaine. In Kapitel 4 beweisen wir, dass die Kategorie der stetigen Darstellungen der n-ten direkten Potenz von $G_L$ auf endlichen dimensionalen $kk_L$-Vektorräumen und die Kategorie étaler $(phi, Gamma)$-Moduln über einem n-variablen Laurentreihenring über $kk_L$ äquivalent sind. In Kapitel 5 erweitern wir diese Äquivalenz, um zu beweisen, dass die Kategorie der stetigen Darstellungen der n-ten direkten Potenz von $G_L$ auf endlich erzeugten $O_L$-Moduln und die Kategorie étaler $(phi, Gamma)$-Moduln über einem n-variablen Laurentreihenring über $O_L$ äquivalent sind. Einerseits erhalten wir, wenn wir n=1 und L willkürlich lassen, die Verfeinerung von Fontaine ursprünglicher Konstruktion gemäß Kisin, Rin und Schneider, die Lubin-Tate Theorie verwenden. Wenn wir andererseits n willkürlich lassen und $L=QQ_p$, erhalten wir die Theorie von Zábrádi von multivariablen zyklotomischen $(phi, Gamma)$-Moduln, die Fontaines Verwendung einer einzelnen freien Variablen verallgemeinert. Daher bietet unsere Arbeit einen gemeinsamen Rahmen für diese beiden Verallgemeinerungen. / For a prime number p, let L be a finite extension of $QQ_p$ with ring of integers $O_L$ and residue field $kk_L$. We also let n be a positive integer. In this thesis we describe the category of finitely generated continuous representations of the n-th direct power of the absolute Galois group $G_L$ of L with coefficients in $O_L$ using a generalized version of Fontaine's $(phi, Gamma)$-modules. In Chapter 4 we prove that the category of continuous representations of the n-th direct power of $G_L$ on finite dimensional $kk_L$-vector spaces is equivalent to the category of étale $(phi, Gamma)$-modules over a n-variable Laurent series ring over $kk_L$. In Chapter 5 we extend this equivalence to prove that the category of continuous representations of the n-th direct power of $G_L$ on finitely generated $O_L$-modules is equivalent to the category of étale $(phi, Gamma)$-modules over a n-variable Laurent series ring over $O_L$. On the one hand, if we let n=1 and $L$ be arbitrary, we obtain the refinement of Fontaine's original construction due to Kisin, Rin and Schneider, which uses Lubin-Tate theory. On the other hand, if we let n be arbitrary and $L=QQ_p$, we recover Zábrádi's theory of multivariable cyclotomic $(phi,Gamma)$-modules that generalizes Fontaine's use of a single free variable. Therefore, our thesis provides a common framework for both of these generalizations.

Bei elliptischen Kurven E/K über einem Zahlkörper K zwingt die Cassels-Tate Paarung die Ordnung der Tate-Shafarevich Gruppe Sha(E/K) zu einem Quadrat. Ist A/K eine prinzipal polarisierte abelschen Varietät, so ist bewiesen, daß die Ordnung von Sha(A/K) ein Quadrat oder zweimal ein Quadrat ist. William Stein vermutet, daß es für jede quadratfreie positive ganze Zahl k eine abelsche Varietät A/Q gibt, mit #Sha(A/Q)=kn². Jedoch ist es ein offenes Problem was zu erwarten ist, wenn die Dimension von A/Q beschränkt wird. Betrachtet man ausschließlich abelsche Flächen B/Q, so liefern Resultate von Poonen, Stoll und Stein Beispiele mit #Sha(B/Q)=kn², für k aus {1,2,3}. Diese Arbeit studiert tiefgehend nicht-einfache abelsche Flächen B/Q, d.h. es gibt elliptische Kurven E_1/Q und E_2/Q und eine Isogenie phi: E_1 x E_2 -> B. Relativ zur quadratischen Ordnung der Tate-Shafarevich Gruppe von E_1 x E_2 soll die Ordnung von Sha(B/Q) bestimmt werden. Um dieses Ziel zu erreichen wird die Isogenie-Invarianz der Vermutung von Birch und Swinnerton-Dyer ausgenutzt. Für jedes k aus {1,2,3,5,6,7,10,13,14} wird eine nicht-einfache, nicht-prinzipal polarisierte abelsche Fläche B/Q konstruiert, mit #Sha(B/Q)=kn². Desweiteren wird computergestützt berechnet wie oft #Sha(B/Q)=5n², sofern die Isogenie phi: E_1 x E_2 -> B zyklisch vom Grad 5 ist. Es stellt sich heraus, daß dies bei circa 50% der ersten 20 Millionen Beispielen der Fall ist. Abschließend wird gezeigt, daß wenn phi: E_1 x E_2 -> B zyklisch ist und #Sha(B/Q)=kn², so liegt k in {1,2,3,5,6,7,10,13}. Bei allgemeinen Isogenien phi: E_1 x E_2 -> B bleibt es unklar, ob k nur endlich viele verschiedene Werte annehmen kann. Im Anhang wird auf abelsche Flächen eingegangen, welche isogen zu der Jacobischen J einer hyperelliptischen Kurve über Q sind. Mit den in dieser Arbeit entwickelten Techniken können, anhand gewisser zyklischer Isogenien phi: J -> B, für jedes k in {11,17,23,29} Beispiele mit #Sha(B/Q)=kn² gegeben werden. / For elliptic curves E/K over a number field K the Cassels-Tate pairing forces the order of the Tate-Shafarevich group Sha(E/K) to be a perfect square. It is known, that if A/K is a principally polarised abelian variety, then the order of Sha(A/K) is a square or twice a square. William Stein conjectures that for any given square-free positive integer k there is an abelian variety A/Q, such that #Sha(A/Q)=kn². However, it is an open question what to expect if the dimension of A/Q is bounded. Restricting to abelian surfaces B/Q, then results of Poonen, Stoll and Stein imply that there are examples such that #Sha(B/Q)=kn², for k in {1,2,3}. In this thesis we focus in depth on non-simple abelian surfaces B/Q, i.e. there are elliptic curves E_1/Q and E_2/Q and an isogeny phi: E_1 x E_2 -> B. We want to compute the order of Sha(B/Q) with respect to the order of the Tate-Shafarevich group of E_1 x E_2, which has square order. To achieve this goal, we explore the invariance under isogeny of the Birch and Swinnerton-Dyer conjecture. For each k in {1,2,3,5,6,7,10,13,14} we construct a non-simple non-principally polarised abelian surface B/Q, such that #Sha(B/Q)=kn². Furthermore, we compute numerically how often the order of Sha(B/Q) equals five times a square, for cyclic isogenies phi: E_1 x E_2 -> B of degree 5. It turns out that this happens to be the case in approx. 50% of the first 20 million examples we have checked. Finally, we prove that if there is a cyclic isogeny phi: E_1 x E_2 -> B and #Sha(B/Q)=kn², then k is in {1,2,3,5,6,7,10,13}. For general isogenies phi: E_1 x E_2 -> B it remains unclear, whether there are only finitely many possibilities for k. In the appendix, we briefly consider abelian surfaces B/Q being isogenous to Jacobians J of hyperelliptic curves over Q. The techniques developed in this thesis allow to understand certain cyclic isogenies phi: J -> B. For each k in {11,17,23,29}, we provide an example with #Sha(B/Q)=kn².

Im ersten Teil wird eine neue Konstruktion der parabolischen Induktion für pro-p Iwahori-Heckemoduln gegeben. Dabei taucht eine neue Klasse von Algebren auf, die in gewisser Weise als Interpolation zwischen der pro-p Iwahori-Heckealgebra einer p-adischen reduktiven Gruppe $G$ und derjenigen einer Leviuntergruppe $M$ von $G$ gedacht werden kann. Für diese Algebren wird ein Induktionsfunktor definiert und eine Transitivitätseigenschaft bewiesen. Dies liefert einen neuen Beweis für die Transitivität der parabolischen Induktion für Moduln über der pro-p Iwahori-Heckealgebra. Ferner wird eine Funktion auf einer parabolischen Untergruppe untersucht, die als Werte nur p-Potenzen annimmt. Es wird gezeigt, dass sie eine Funktion auf der (pro-p) Iwahori-Weylgruppe von $M$ definiert, und dass die so definierte Funktion monoton steigend bzgl. der Bruhat-Ordnung ist und einen Vergleich der Längenfunktionen zwischen der Iwahori-Weylgruppe von $M$ und derjenigen der Iwahori-Weylgruppe von $G$ erlaubt. Im zweiten Teil wird ein allgemeiner Zerlegungssatz für Polynome über der sphärischen (parahorischen) Heckealgebra einer p-adischen reduktiven Gruppe $G$ bewiesen. Diese Zerlegung findet über einer parabolischen Heckealgebra statt, die die Heckealgebra von $G$ enthält. Für den Beweis des Zerlegungssatzes wird vorausgesetzt, dass die gewählte parabolische Untergruppe in einer nichtstumpfen enthalten ist. Des Weiteren werden die nichtstumpfen parabolischen Untergruppen von $G$ klassifiziert. / The first part deals with a new construction of parabolic induction for modules over the pro-p Iwahori-Hecke algebra. This construction exhibits a new class of algebras that can be thought of as an interpolation between the pro-p Iwahori-Hecke algebra of a p-adic reductive group $G$ and the corresponding algebra of a Levi subgroup $M$ of $G$. For these algebras we define a new induction functor and prove a transitivity property. This gives a new proof of the transitivity of parabolic induction for modules over the pro-p Iwahori-Hecke algebra. Further, a function on a parabolic subgroup with p-power values is studied. We show that it induces a function on the (pro-p) Iwahori-Weyl group of $M$, that it is monotonically increasing with respect to the Bruhat order, and that it allows to compare the length function on the Iwahori-Weyl group of $M$ with the one on the Iwahori-Weyl group of $G$. In the second part a general decomposition theorem for polynomials over the spherical (parahoric) Hecke algebra of a p-adic reductive group $G$ is proved. The proof requires that the chosen parabolic subgroup is contained in a non-obtuse one. Moreover, we give a classification of non-obtuse parabolic subgroups of $G$.