In this thesis, we classify up to conjugacy the maximal elliptic toral subgroups of all special orthogonal groups SO(V), where (q,V) is a 4-dimensional quadratic space over a non-archimedean local field of odd residual characteristic. Our parameterization blends the abstract theory of Morris with a generalization of the practical work performed by Kim and Yu for Sp(4). Moreover, we compute an explicit Witt basis for each such torus, thereby enabling its concrete realization as a set of matrices embedded into the group. This work can be used explicitly to construct supercuspidal representations of SO(V).

Let K be an imaginary quadratic field, with associated quadratic character α. We construct an analytic p-adic L-function interpolating the special values L(1, ad(f) ⊗ α) as f varies in a Hida family; these values are non-critical in the sense of Deligne. Our approach is based on Greenberg--Stevens' idea of Λ-adic modular symbols. By considering cohomology with values in a space of p-adic measures, we construct a Λ-adic evaluation map that interpolates Hida's integral expression as the weight varies. The p-adic L-function is obtained by applying this map to a cohomology class corresponding to the given Hida family.

This thesis introduces the p-adic metric on the rational numbers. We then present the basic properties of this metric. Using this metric, we explore conic sections, viewed as equidistant sets. Lastly, we move on the sequences and series, and from there, we define p-adic expansions and the analytic completion of Q with respect to the p-adic metric, which leads to exploring some arithmetic properties of Qp.

We obtain an upper bound for decay rate of p-adic oscillatory integrals of with analytic phase function and constructible amplitude map. / Thesis / Doctor of Philosophy (PhD)

The arithmetic progressions under addition and composition satisfy the usual rules of arithmetic with a modified distributive law. The basic algebra of such mathematical structures is examined; this leads to the consideration of the integers as a metric space under the "factoradic metric", i.e., the integers equipped with a distance function defined by d(n,m)=1/N!, where N is the largest positive integer such that N! divides n-m. Via the process of metric completion, the integers are then extended to a larger set of numbers, the factoradic integers. The properties of the factoradic integers are developed in detail, with particular attention to prime factorization, exponentiation, infinite series, and continuous functions, as well as to polynomials and their extensions. The structure of the factoradic integers is highly dependent upon the distribution of the prime numbers and relates to various topics in algebra, number theory, and non-standard analysis. / Master of Science

Dans cette thèse nous étudions la filtration par le poids sur la cohomologie de De Rham d’une courbe hyperelliptique C définie sur une extension finie de Qp et à réduction semi-stable. L’objectif est de fournir des algorithmes calculant explicitement, étant donné une équation de C, les bases des crans de la filtration par le poids ainsi que la matrice de l’accouplement de Poincaré. Dans le premier chapitre, nous mettons en place des outils relatifs à la cohomologie de De Rham algébrique de la courbe hyperelliptique. Nous construisons une base adaptée de la cohomologie de De Rham de C, nous établissons une formule explicite pour le cup-produit et la trace, et enfin nous proposons un algorithme calculant la matrice de l’accouplement de Poincaré. Le deuxième chapitre est consacré à la description explicite de la flèche induite par l’inclusion du tube d’un point double sur les espaces de cohomologie. C’est l’ingrédient essentiel pour pouvoir décrire la filtration par le poids sur la cohomologie de De Rham de C. À cette fin nous nous plaçons dans le cadre de la géométrie analytique à la Berkovich et nous introduisons puis développons les notions de point résiduellement singulier standard et de forme apparente de l’équation de la courbe. Dans le troisième et dernier chapitre, nous faisons la synthèse des résultats obtenus et achevons la description de la filtration par le poids. Enfin, nous donnons les algorithmes calculant les bases de Fil0 et Fil1. Pour les algorithmes obtenus dans la thèse nous proposons une implémentation en sage, ainsi que des exemples concrets sur des courbes de genre un et deux. / In this thesis we study the weight filtration on the De Rham cohomology of an hyperelliptic curve C defined over a finite extension of Qp and with semi-stable reduction. The goal is to provide algorithms computing explicitly, given an equation of C, the basis of the weight filtration’s spaces as well as the matrix of the Poincaré pairing. In the first chapter we introduce tools related to the algebraic De Rham cohomology of the hyperelliptic curve. We build a suitable basis of the De Rham cohomology of C, we establish explicit formulae for the cup-product and the trace, and we give an algorithm computing the matrix of the Poincaré pairing. The second chapter is dedicated to the explicit description of the morphism induced by the inclusion of the tube of a double point on the cohomology spaces. It is the main ingredient that allows us to describe the weight filtration on the De Rham cohomology of C. To achieve that, we use the framework of the Berkovitch analytical geometry. We introduce and then we develop the notion of standard residually singular points and the notion of apparent form of the curve’s equation. In the third and last chapter, we synthesize all the results and we complete the description of the weight filtration. Finally, we give the algorithms that compute the basis of Fil0 and Fil1. For each of our algorithm, we propose a sage implementation and concrete examples on genus one and two curves.

L'auteur n'a pas fourni de résumé en français. / L'auteur n'a pas fourni de résumé en anglais.

Cette thèse est consacrée à l'étude du modèle de Potts p-adique à q états sur les arbres de Cayley. Plus précisément, nous étudions les mesures de Gibbs p-adiques du modèle de Potts sur les arbres de Cayley d’ordres 3 et 4 et leurs systèmes dynamiques p-adiques associés.Dans la première partie, nous décrivons les mesures de Gibbs p-adiques invariantes par translations pour le modèle de Potts sur l’arbre de Cayley d'ordre 4. L’existence de mesures de Gibbs p-adiques invariantes par translations est équivalente à l’existence de points fixes d’une fonction rationnelle appelée fonction de Potts--Bethe. Cette fonction de Potts--Bethe est obtenue à partir de l'équation récurrente d'une fonction à valeur dans Q_p^q rencontrée lors de la construction des mesures de Gibbs p-adiques du modèle de Potts sur les arbres de Cayley. Afin de décrire ces mesures de Gibbs p-adiques invariantes par translations, nous trouvons les solutions d'une équation quartique dans certains domaines E_p de Q_p. En général, nous trouvons aussi des conditions de solvabilité pour les équations quartiques dépressées sur Q_p.Dans la deuxième partie, nous étudions la dynamique des fonctions de Potts--Bethe dans le cas d’arbres de Cayley d'ordres 3 et 4. Premièrement, nous décrivons la fonction de Potts--Bethe ayant une bonne réduction. Pour une fonction de Potts--Bethe ayant une bonne réduction, la droite projective P^1(Q_p) peut être décomposée en composants minimaux et leur bassins attractifs. Cependant, les fonctions de Potts--Bethe associées au modèle de Potts sur les arbres de Cayley d'ordres 3 et 4 ont une mauvaise réduction : pour de nombreux nombres premiers p, ces fonctions correspondantes sont en effet chaotiques. En fait, pour ces nombres premiers p, nous prouvons que, restreintes à leurs ensembles de Julia, les fonctions de Potts--Bethe sont topologiquement conjuguées à une dynamique de décalage. Pour des autres nombres premiers p, l'ensemble de Julia correspondant peut être vide. La propriété chaotique de la fonction de Potts-Bethe implique l'immensité de l'ensemble des mesures de Gibbs p-adiques et une transition de phase. Comme application, nous obtenons que pour de nombreux nombres premiers p, les modèles de Potts p-adiques sur les arbres de Cayley d'ordres 3 et 4 ont une transition de phase. Nous remarquons également que l'affirmation que la transition de phase implique le chaos n'est pas vraie. / This thesis is devoted to the study of the q-state p-adic Potts model on Cayley trees. Specifically, we investigate the p-adic Gibbs measures of the Potts model on the Cayley trees of orders 3 and 4 and their related p-adic dynamical systems.In the first part, we describe the existence of the translation-invariant p-adic Gibbs measures of the Potts model on the Cayley tree of order 4. The existence of translation-invariant p-adic Gibbs measures is equivalent to the existence of fixed points of a rational map called Potts–Bethe mapping. The Potts–Bethe mapping is derived from the recurrent equation of a Q_p^q-valued function in the construction of the p-adic Gibbs measures of the Potts model on Cayley trees. In order to describe the existence of these translation-invariant p-adic Gibbs measures, we find the solutions of some quartic equation in some domains E_p of Q_p. In general, we also provide some solvability conditions for the depressed quartic equation on Q_p.In the second part, we study the dynamics of the Potts–Bethe mapping of degrees 3 and 4. First, we describe the Potts–Bethe mapping having good reduction. For a Potts– Bethe mapping with good reduction, the projective line P^1(Qp) can be decomposed into minimal components and their attracting basins. However, the Potts–Bethe mapping associated to the Potts model on the Cayley trees of orders 3 and 4 have bad reduction. For many prime numbers p, such Potts–Bethe mappings are chaotic. In fact, for these primes p, we prove that restricted to their Julia sets, the Potts–Bethe mappings are topologically conjugate to the full shift dynamics. For other primes p, the corresponding Julia set might be empty. The chaotic property of the Potts-Bethe mapping implies the vastness of the set of the p-adic Gibbs measures, and hence implies the phase transition. As application, for many prime numbers p, the Potts models over Q_p on the Cayley trees of orders 3 and 4 have phase transition. We also remark the statement that phase transition implies chaos is not true.

Cette thèse est consacrée à deux variantes arithmétiques de la correspondance de Simpson. Dans la première partie, on compare la correspondance de Simpson p-adique à un analogue p-adique de la correspondance de Narasimhan et Seshadri pour les courbes sur les corps p-adiques dû à Deninger et Werner. Narasimhan et Seshadri ont établi une correspondance entre les fibrés vectoriels stables de degré zéro et les représentations unitaires du groupe fondamental topologique pour une courbe complexe propre et lisse. Par transport parallèle, Deninger et Werner ont associé fonctoriellement à chaque fibré vectoriel sur une courbe p-adique dont la réduction est fortement semi-stable de degré 0 une représentation p-adique du groupe fondamental de la courbe. Ils se sont posés quelques questions: si leur foncteur est pleinement fidèle ; si la cohomologie des systèmes locaux fournis par leur foncteur admet une filtration de Hodge-Tate ; et si leur construction est compatible avec la correspondance de Simpson p-adique développée par Faltings. On répond positivement à ces questions. La seconde partie est consacrée à la construction d'un relèvement de la transformée de Cartier d'Ogus-Vologodsky modulo pⁿ. Soient W l'anneau des vecteurs de Witt d'un corps parfait de caractéristique p>0, X un schéma formel lisse sur W, X' le changement de base de X par l'endomorphisme de Frobenius de W, X'_2 la réduction modulo p² de X' et Y la fibre spéciale de X. On relève la transformée de Cartier d'Ogus-Vologodsky relative à X'_2. Plus précisément, on construit un foncteur de la catégorie des O_{X'}-modules de pⁿ-torsion à p-connexion intégrable dans la catégorie des O_X-modules de pⁿ-torsion à connexion intégrable, chacune étant soumise à des conditions de nilpotence appropriées. S'il existe un relèvement F: X -> X' du morphisme de Frobenius relatif de Y, notre foncteur est compatible avec le foncteur de Shiho induit par F. Comme application de la transformée de Cartier modulo pⁿ, on donne une nouvelle interprétation des modules de Fontaine relatifs introduits par Faltings et du calcul de leur cohomologie. / This thesis is devoted to two arithmetic variants of Simpson's correspondence. In the first part, I compare the p-adic Simpson correspondence with a p-adic analogue of the Narasimhan-Seshadri's correspondence for curves over p-adic fields due to Deninger and Werner. Narasimhan and Seshadri established a correspondence between stable bundles of degree zero and unitary representations of the topological fundamental group for a complex smooth proper curve. Using parallel transport, Deninger and Werner associated functorially to every vector bundle on a p-adic curve whose reduction is strongly semi-stable of degree 0 a p-adic representation of the fundamental group of the curve. They asked several questions: whether their functor is fully faithful; whether the cohomology of the local systems produced by this functor admits a Hodge-Tate filtration; and whether their construction is compatible with the p-adic Simpson correspondence developed by Faltings. We answer positively these questions. The second part is devoted to the construction of a lifting of the Cartier transform of Ogus-Vologodsky modulo pⁿ. Let W be the ring of the Witt vectors of a perfect field of characteristic p, X a smooth formal scheme over W, X' the base change of X by the Frobenius morphism of W, X'_2 the reduction modulo p² of X' and Y the special fiber of X. We lift the Cartier transform of Ogus-Vologodsky relative to X'_2 modulo pⁿ. More precisely, we construct a functor from the category of pⁿ-torsion O_{X'}-modules with integrable p-connection to the category of pⁿ-torsion O_X-modules with integrable connection, each subject to a suitable nilpotence condition. Our construction is based on Oyama's reformulation of the Cartier transform of Ogus-Vologodsky in characteristic p. If there exists a lifting F: X -> X' of the relative Frobenius morphism of Y, our functor is compatible with a functor constructed by Shiho from F. As an application, we give a new interpretation of relative Fontaine modules introduced by Faltings and of the computation of their cohomology.

The dissertation is divided into two parts. The first part mainly treats a conjecture of Emil Artin from the 1930s. Namely, if f = a_1x_1^d + a_2x_2^d +...+ a_{d^2+1}x^d where the coefficients a_i lie in a finite unramified extension of a rational p-adic field, where p is an odd prime, then f is isotropic. We also deal with systems of quadratic forms over finite fields and study the isotropicity of the system relative to the number of variables. We also study a variant of the classical Davenport constant of finite abelian groups and relate it to the isotropicity of diagonal forms. The second part deals with the theory of finite groups. We treat computations of Chermak-Delgado lattices of p-groups. We compute the Chermak-Delgado lattices for all p-groups of order p^3 and p^4 and give results on p-groups of order p^5.