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京都大学 / 新制・課程博士 / 博士(理学) / 甲第24392号 / 理博第4891号 / 新制||理||1699(附属図書館) / 京都大学大学院理学研究科数学・数理解析専攻 / (主査)教授 玉川 安騎男, 教授 並河 良典, 教授 望月 新一 / 学位規則第4条第1項該当 / Doctor of Science / Kyoto University / DGAM

In this thesis we study discrete dynamical system, given by a polynomial, over both finite extension of the fields of p-adic numbers and over finite fields. Especially in the p-adic case, we study fixed points of dynamical systems, and which elements that are attracted to them. We show with different examples how complex these dynamics are. For certain polynomial dynamical systems over finite fields we prove that the normalized average of the numbers of linear factors modulo prime numbers exists. We also show how to calculate the average, by using Chebotarev's Density Theorem. The non-normalized version of the average of the number of linear factors of linearized polynomials modulo prime numbers, tends to infinity, so in that case we find an asymptotic formula instead. We have also used a computer to study different behaviors, such as iterations of polynomials over the p-adic fields and the asymptotic relation mention above. In the last chapter we present the computer programs used in different part of the thesis.

Gowers, dans son article sur les matrices quasi-aléatoires, étudie la question, posée par Babai et Sos, de l'existence d'une constante $c>0$ telle que tout groupe fini possède un sous-ensemble sans produit de taille supérieure ou égale a $c|G|$. En prouvant que, pour tout nombre premier $p$ assez grand, le groupe $PSL_2(\mathbb{F}_p)$ (d'ordre noté $n$) ne posséde aucun sous-ensemble sans produit de taille $c n^{8/9}$, il y répond par la négative. Nous allons considérer le probléme dans le cas des groupes compacts finis, et plus particuliérement des groupes profinis $SL_k(\mathbb{Z}_p)$ et $Sp_{2k}(\mathbb{Z}_p)$. La premiére partie de cette thése est dédiée à l'obtention de bornes inférieures et supérieures exponentielles pour la mesure suprémale des ensembles sans produit. La preuve nécessite d'établir préalablement une borne inférieure sur la dimension des représentations non-triviales des groupes finis $SL_k(\mathbb{Z}/(p^n\mathbb{Z}))$ et $Sp_{2k}(\mathbb{Z}/(p^n\mathbb{Z}))$. Notre théoréme prolonge le travail de Landazuri et Seitz, qui considérent le degré minimal des représentations pour les groupes de Chevalley sur les corps finis, tout en offrant une preuve plus simple que la leur. La seconde partie de la thése à trait à la théorie algébrique des nombres. Un polynome monogéne $f$ est un polynome unitaire irréductible à coefficients entiers qui endengre un corps de nombres monogéne. Pour un nombre premier $q$ donné, nous allons montrer, en utilisant le théoréme de densité de Tchebotariov, que la densité des nombres premiers $p$ tels que $t^q -p$ soit monogéne est supérieure ou égale à $(q-1)/q$. Nous allons également démontrer que, quand $q=3$, la densité des nombres premiers $p$ tels que $\mathbb{Q}(\sqrt[3]{p})$ soit non monogéne est supérieure ou égale à $1/9$. / Gowers in his paper on quasirandom groups studies a question of Babai and Sos asking whether there exists a constant $c > 0$ such that every finite group $G$ has a product-free subset of size at least $c|G|$. Answering the question negatively, he proves that for sufficiently large prime $p$, the group $\mathrm{PSL}_2(\mathbb{F}_p)$ has no product-free subset of size $\geq cn^{8/9}$, where $n$ is the order of $\mathrm{PSL}_2(\mathbb{F}_p)$. We will consider the problem for compact groups and in particular for the profinite groups $\SL_k(\mathh{Z}_p)$ and $\Sp_{2k}(\mathbb{Z}_p)$. In Part I of this thesis, we obtain lower and upper exponential bounds for the supremal measure of the product-free sets. The proof involves establishing a lower bound for the dimension of non-trivial representations of the finite groups $\SL_k(\mathbb{Z}/(p^n\mathbb{Z}))$ and $\Sp_{2k}(\mathbb{Z}/(p^n\mathbb{Z}))$. Indeed, our theorem extends and simplifies previous work of Landazuri and Seitz, where they consider the minimal degree of representations for Chevalley groups over a finite field. In Part II of this thesis, we move to algebraic number theory. A monogenic polynomial $f$ is a monic irreducible polynomial with integer coefficients which produces a monogenic number field. For a given prime $q$, using the Chebotarev density theorem, we will show the density of primes $p$, such that $t^q-p$ is monogenic, is greater than or equal to $(q-1)/q$. We will also prove that, when $q=3$, the density of primes $p$, which $\mathbb{Q}(\sqrt[3]{p})$ is non-monogenic, is at least $1/9$.

Gowers, dans son article sur les matrices quasi-aléatoires, étudie la question, posée par Babai et Sos, de l'existence d'une constante $c>0$ telle que tout groupe fini possède un sous-ensemble sans produit de taille supérieure ou égale a $c|G|$. En prouvant que, pour tout nombre premier $p$ assez grand, le groupe $PSL_2(\mathbb{F}_p)$ (d'ordre noté $n$) ne posséde aucun sous-ensemble sans produit de taille $c n^{8/9}$, il y répond par la négative. Nous allons considérer le probléme dans le cas des groupes compacts finis, et plus particuliérement des groupes profinis $SL_k(\mathbb{Z}_p)$ et $Sp_{2k}(\mathbb{Z}_p)$. La premiére partie de cette thése est dédiée à l'obtention de bornes inférieures et supérieures exponentielles pour la mesure suprémale des ensembles sans produit. La preuve nécessite d'établir préalablement une borne inférieure sur la dimension des représentations non-triviales des groupes finis $SL_k(\mathbb{Z}/(p^n\mathbb{Z}))$ et $Sp_{2k}(\mathbb{Z}/(p^n\mathbb{Z}))$. Notre théoréme prolonge le travail de Landazuri et Seitz, qui considérent le degré minimal des représentations pour les groupes de Chevalley sur les corps finis, tout en offrant une preuve plus simple que la leur. La seconde partie de la thése à trait à la théorie algébrique des nombres. Un polynome monogéne $f$ est un polynome unitaire irréductible à coefficients entiers qui endengre un corps de nombres monogéne. Pour un nombre premier $q$ donné, nous allons montrer, en utilisant le théoréme de densité de Tchebotariov, que la densité des nombres premiers $p$ tels que $t^q -p$ soit monogéne est supérieure ou égale à $(q-1)/q$. Nous allons également démontrer que, quand $q=3$, la densité des nombres premiers $p$ tels que $\mathbb{Q}(\sqrt[3]{p})$ soit non monogéne est supérieure ou égale à $1/9$. / Gowers in his paper on quasirandom groups studies a question of Babai and Sos asking whether there exists a constant $c > 0$ such that every finite group $G$ has a product-free subset of size at least $c|G|$. Answering the question negatively, he proves that for sufficiently large prime $p$, the group $\mathrm{PSL}_2(\mathbb{F}_p)$ has no product-free subset of size $\geq cn^{8/9}$, where $n$ is the order of $\mathrm{PSL}_2(\mathbb{F}_p)$. We will consider the problem for compact groups and in particular for the profinite groups $\SL_k(\mathh{Z}_p)$ and $\Sp_{2k}(\mathbb{Z}_p)$. In Part I of this thesis, we obtain lower and upper exponential bounds for the supremal measure of the product-free sets. The proof involves establishing a lower bound for the dimension of non-trivial representations of the finite groups $\SL_k(\mathbb{Z}/(p^n\mathbb{Z}))$ and $\Sp_{2k}(\mathbb{Z}/(p^n\mathbb{Z}))$. Indeed, our theorem extends and simplifies previous work of Landazuri and Seitz, where they consider the minimal degree of representations for Chevalley groups over a finite field. In Part II of this thesis, we move to algebraic number theory. A monogenic polynomial $f$ is a monic irreducible polynomial with integer coefficients which produces a monogenic number field. For a given prime $q$, using the Chebotarev density theorem, we will show the density of primes $p$, such that $t^q-p$ is monogenic, is greater than or equal to $(q-1)/q$. We will also prove that, when $q=3$, the density of primes $p$, which $\mathbb{Q}(\sqrt[3]{p})$ is non-monogenic, is at least $1/9$.

Cette thèse étudie le problème de minoration de la hauteur canonique sur les courbeselliptiques. Son résultat diophantien principal utilise des méthodes d’intersectionarithmétique pour retrouver un résultat de Laurent, qui démontrait la conjecturede Lehmer pour les courbes elliptiques à multiplications complexes à un exposant" près, tout en explicitant complètement sa dépendance en divers paramètres liésà la courbe elliptique ; une telle démarche peut être motivée par la conjecture deLang, qui présage une minoration possible de la hauteur canonique proportionnelle,essentiellement, à la hauteur de Faltings de la courbe.Notre dissertation commence toutefois par une partie dédiée à l’explicitation duthéorème de densité de Chebotarev, qui reprend les grandes lignes d’un travail deLagarias et Odlyzko, et s’avère être cruciale dans notre approche du problème deLehmer elliptique. On obtient également des majorations des zéros de Siegel et de lanorme du plus petit idéal premier entrant en jeu dans le théorème de Chebotarev. / In this thesis we consider the problem of lower bounds for the canonical height onelliptic curves, aiming for the conjecture of Lehmer. Our main diophantine result isan explicit version of a theorem of Laurent (who proved this conjecture for ellipticcurves with CM up to a " exponent) using arithmetic intersection, enlightening thedependence with parameters linked to the elliptic curve ; such a result can be motivatedby the conjecture of Lang, hoping for a lower bound proportional to, roughly,the Faltings height of the curve.Nevertheless, our dissertation begins with a part dedicated to a completely explicitversion of the density theorem of Chebotarev, along the lines of a previous workdue to Lagarias and Odlyzko, which will be crucial to investigate the elliptic Lehmerproblem. We also obtain upper bounds for Siegel zeros, and for the smallest primeideal whose Frobenius is in a fixed conjugacy class.

We study the optimal conditions on a homeomorphism f : Ω → Rn which guarantee that the composition u◦f is weakly differentiable and its weak derivative belongs to the some function space. We show that if f has finite distortion and q-distortion Kq = |Df|q /Jf is integrable enough, then the composition operator Tf (u) = u ◦ f maps functions from W1,q loc into space W1,p loc and the well-known chain rule holds. To prove it we characterize when the inverse mapping f−1 maps sets of measure zero onto sets of measure zero (satisfies the Luzin (N−1 ) con- dition). We also fully characterize conditions for Sobolev-Lorentz space WLn,q for arbitrary q and for Sobolev Orlicz space WLq log L for q ≥ n and α > 0 or 1 < q ≤ n and α < 0. We find a necessary condition on f for Sobolev rearrangement invariant function space WX close to WLq , i.e. X has q-scaling property. 1