京都大学 / 0048 / 新制・課程博士 / 博士(理学) / 甲第20151号 / 理博第4236号 / 新制||理||1609(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)准教授 伊藤 哲史, 教授 池田 保, 教授 雪江 明彦 / 学位規則第4条第1項該当 / Doctor of Science / Kyoto University / DFAM

Let X be an Atkin-Lehner quotient of the modular curve X_0(N) whose Jacobian J_f is a simple quotient of J_0(N)^{new} over Q. We give analytic methods for determining the rational points of X using quadratic Chabauty by explicitly computing two p-adic Gross--Zagier formulas for the newform f of level N and weight 2 associated with J_f when f has analytic rank 1. Combining results of Gross-Zagier and Waldspurger, one knows that for certain imaginary quadratic fields K, there exists a Heegner divisor in J_0(N)(K) whose image is finite index in J_f(Q) under the action of Hecke. We give an algorithm to compute the special value of the anticyclotomic p-adic L-function of f constructed by Bertolini, Darmon, and Prasanna, assuming some hypotheses on the prime p and on K. This value is proportional to the logarithm of the Heegner divisor on J_f with respect to the differential form f dq/q. We also compute the p-adic height of the Heegner divisor on J_f using a p-adic Gross-Zagier formula of Perrin-Riou. Additionally, we give algorithms for the geometric quadratic Chabauty method of Edixhoven and Lido. Our algorithms describe how to translate their algebro-geometric method into calculations involving Coleman-Gross heights, logarithms, and divisor arithmetic. We achieve this by leveraging a map from the Poincaré biextension to the trivial biextension.

We generalize the work of Gelbart, Miller, Pantchichkine, and Shahidi on constructing p-adic measures to the case of totally real fields K. This measure is the Mellin transform of the reciprocal of the p-adic L-function which interpolates the special values at negative integers of the Hecke L-function of K. To define this measure as a distribution, we study the non-constant terms in the Fourier expansion of a particular Eisenstein series of the Hilbert modular group of K. Proving the distribution is a measure requires studying the structure of the Iwasawa algebra.

Dans cette thèse, nous construisons des fonctions L p-adique algébriques pour les familles de représentations galoisiennes attachées aux familles p-adique analytiques de représentations automorphes en utilisant le formalisme des complexes de Selmer. Ce résultat est obtenu principalement en effectuant une modification des complexes de Selmer pour s’assurer que nous traitons avec des complexes parfaits et démontrer un théorème de contrôle pour les facteurs d'Euler locaux aux places en dehors de p. Le théoréme de contrôle pour les facteurs d'Euler locaux est obtenu par l’étude de la variation de la monodromie sous spécialisations purs des familles p-adiques de représentations galoisiennes restreintes aux groupes de décomposition en dehors de p. Cela nous permet de démontrer un théorème de contrôle pour les fonctions algébriques p-adique que nous construisons pour les familles de Hida de formes paraboliques ordinaires et les représentations automorphes ordinaires pour les groupes unitaires définies. Pour les familles de Hida de formes paraboliques ordinaires, nous construisons un fonction L p-adique algébrique de deux variables et formulons une conjecture la reliant à la fonction L p-adique analytique construite par Emerton, Pollack et Weston. En utilisant des résultats de Kato, Skinner et Urban, nous montrons cette conjecture dans certains cas particuliers. / In this thesis, we construct algebraic p-adic L-functions for families of Galois representations attached to p-adic analytic families of automorphic representations using the formalism of Selmer complexes. This is achieved mainly through making a modification of the Selmer complex to ensure that we deal with perfect complexes and proving a control theorem for the local Euler factors at places not lying above p. The control theorem for local Euler factors is obtained by studying the variation of monodromy under pure specializations of p-adic families of Galois representations restricted to decomposition groups at places of residue characteristic different from p. This allows us to prove a control theorem for the algebraic p-adic L-functions that we construct for Hida families of ordinary cusp forms and ordinary automorphic representations for definite unitary groups. For the Hida family of ordinary cusp forms, we construct a two-variable algebraic p-adic L-function and formulate a conjecture relating it with the analytic p-adic L-function constructed by Emerton, Pollack and Weston. Using results due to Kato, Skinner and Urban, we prove this conjecture in some special cases.

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

Soit K|Q un corps de nombres et soit ζK(s) sa fonction L complexe associée. La formule analytique du nombre de classes fournit un lien entre les valeurs spéciales de ζK(s) et les invariants du corps K. Elle admet une version Galois-équivariante. On a un schema similaire pour les courbes elliptiques. Soit E/Q une courbe elliptique et soit L(E/Q, s) sa fonction L complexe associée. La conjecture de Birch et Swinnerton-Dyer prédit un lien entre le comportement de L(E/Q, s) au point s = 1 et la structure des solutions rationnelles de l’équation definie par E. Comme la formule analytique du nombre de classes, la conjecture de Birch et Swinnerton-Dyer admet une version équivariante. La conjecture de Stark elliptique formulée par H. Darmon, A. Lauder et V. Rotger propose un analogue p-adique de la conjecture de Birch et Swinnerton-Dyer équivariante, qui nécessite certaines hypothèses. Dans leur article, les auteurs formulent la conjecture et donnent une démonstration dans certains cas où E a bonne réduction en p. Pour cela, ils utilisent la méthode de Garrett-Hida qui conduit à une factorisation de fonctions L p-adiques. Dans cette thèse on se concentre sur la conjecture de Stark elliptique et l’on montre comme il est possible d’étendre le résultat de Darmon, Lauder et Rotger. Dans le cas où E a bonne réduction en p on peut étendre le résultat en utilisant la méthode de Hida- Rankin. Cette méthode nous donne un contrôle meilleur sur les constantes apparaissant dans les formules et nous amène à une formule explicite contenant les invariants de la courbe elliptique. Pour obtenir le résultat on adapte la preuve du théorème principal de Darmon, Lauder et Rotger à notre cas et on utilise une formule p-adique de Gross et Zagier qui relie les valeurs spéciales de la fonction L padique de Bertolini-Darmon-Prasanna et les points de Heegner. Ensuite on voit comment étendre notre résultat et celui de Darmon-Lauder-Rotger au cas où E a réduction multiplicative en p. Dans ce cadre, on ne peut pas utiliser la fonction L p-adique de Bertolini-Darmon-Prasanna en raison de problèmes techniques. Pour éliminer cette difficulté on consid`ere la fonction L p-adique de Castellà. On utilise aussi la méthode de Garrett-Hida ainsi que la méthode d’Hida-Rankin et l’on obtient des résultats similaires aux cas de bonne réduction. / Let K|Q be a number field and let ζK(s) be its associated complex L-function. The analytic class number formula relates special values of ζK(s) with algebraic invariants of the field K itself. It admits a Galois equivariant refinement known as Stark conjectures. We have a very similar picture in the case of elliptic curves. Let E/Q be an elliptic curve and let L(E/Q, s) be its associated complex L-function. The conjecture of Birch and Swinnerton-Dyer relates the behaviour of L(E/Q, s) at s = 1 to the structure of rational solutions of the equation defined by E. The equivariant Birch and Swinnerton- Dyer conjecture is obtained including in the picture the action of Galois groups. The elliptic Stark conjecture formulated by H. Darmon, A. Lauder and V. Rotger purposes a p-adic analogue of the equivariant Birch and Swinnerton-Dyer conjecture, under several assumption. In their paper, the authors formulate the conjecture and prove it in some cases of good reduction of E at p using Garrett-Hida method and performing a factorization of p-adic L-functions. In this dissertation we focus on the elliptic Stark conjecture and we show how it is possible to extend the result of Darmon, Lauder and Rotger. In the case of good reduction of E at p we can slightly extend the result using Hida- Rankin method. This method also gives us a better control of the constants appearing in the result, thus yielding an explicit formula which contains invariants associated with the elliptic curve. To achieve the proof we mimic the main result of Darmon, Lauder and Rotger in our setting and we make use of a p-adic Gross-Zagier formula which relates special values of the Bertolini-Darmon-Prasanna p-adic L-function to Heegner points. In a second moment we extend both our result and Darmon-Lauder-Rotger result to the case of multi- plicative reduction of E at p. In this setting we cannot use Bertolini- Darmon Prasanna p-adic L-function due to some technical reasons. In order to avoid the problem we consider Castellà’s two variables p-adic L-function. We use both Garrett-Hida method and Hida-Rankin method. In the two cases we obtain formulae which are similar to those of the good reduction setting.