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京都大学 / 新制・課程博士 / 博士(理学) / 甲第22979号 / 理博第4656号 / 新制||理||1669(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 小野 薫, 教授 望月 新一 / 学位規則第4条第1項該当 / Doctor of Science / Kyoto University / DGAM

Let G be a reductive algebraic group defined over an algebraically closed field of characteristic p. A subgroup H of G is called G-complete reducible whenever H is contained in a parabolic subgroup P of G, it is contained in some Levi subgroup of P. In this thesis, we present a pair of reductive subgroups H and M of G of type E_7 such that H<M and H is G-completely reducible but not M-completely reducible.

<p>For the moduli stack $\mathcal{M}_{g,n/\mathbb{F}_p}$ of smooth curves of type $(g,n)$ over Spec $\mathbb{F}_p$ with the function field $K$, we show that if $g\geq3$, then the only $K$-rational points of the generic curve over $K$ are its $n$ tautological points. Furthermore, we show that if $g\geq 3$ and $n=0$, then Grothendieck's Section Conjecture holds for the generic curve over $K$. A primary tool used in this thesis is the theory of weighted completion developed by Richard Hain and Makoto Matsumoto.</p> / Dissertation

Cette thèse se situe dans le domaine de la théorie des nombres. Elle traite de la transcendance et de l'indépendance algébrique de valeurs de fonctions mahlériennes définies sur des corps de fonctions de caractéristique p>0. La problématique de cette thèse est l'établissement de l'équivalence entre l'indépendance algébrique de valeurs de fonctions mahlériennes aux points algébriques et celle des fonctions elles-mêmes. L'une de nos motivations est l'observation fructueuse de L. Denis selon laquelle il est possible en caractéristique non nulle de déformer des nombres remarquables (périodes de modules de Drinfeld) comme valeurs de fonctions mahlériennes. Nous démontrons notamment que toute relation algébrique homogène entre valeurs, en un point algébrique non nul régulier, de solutions d'un système mahlérien engendrant une extension régulière, provient de la spécialisation d'une relation algébrique homogène entre les fonctions elles-mêmes. Il s'agit de l'analogue de travaux de P. Philippon et de B. Adamczewski et C. Faverjon et d'un raffinement d'un théorème fondamental de Ku. Nishioka, dans le cas où K est un corps de nombres. Ainsi, l'étude de l'indépendance algébrique des valeurs de fonctions mahlériennes se ramène à celle des fonctions elles-mêmes. Cependant, contrairement à la caractéristique nulle, une fonction mahlérienne algébrique n'est pas nécessairement rationnelle et la transcendance de fonctions mahlériennes dans ce contexte demeure encore mystérieuse. Néanmoins, nous établissons que cette dichotomie reste valide pour les fonctions d-mahlériennes, où p ne divise pas d. Par ailleurs, nous démontrons un théorème de type Kolchin qui fournit une condition suffisante à l'indépendance algébrique de fonctions mahlériennes d'ordre 1 inhomogène ainsi qu'une caractérisation de la transcendance de telles fonctions. Enfin, au-delà de ces résultats qualitatifs, nous nous intéressons aux mesures d’indépendance algébrique entre valeurs de fonctions mahlériennes en caractéristique non nulle et proposons une approche, inspirée de travaux récents de E. Zorin en caractéristique nulle, qui permettrait d’obtenir de tels résultats quantitatifs / This thesis is part of Number Theory. It deals with transcendence and algebraic independence of values of Mahler functions over function fields of characteristic p>0. The starting point of this thesis is to prove the equivalence between algebraic independence of values of Mahler functions at algebraic points and that of the functions themselves. One of our main motivations is the fruitful observation due to L. Denis that it is possible to reach special numbers (periods of Drinfeld modules) as values of Mahler functions in positive characteristic. We show that every homogeneous algebraic relation between values of solutions of Mahler systems, which generate regular extensions, at nonzero algebraic regular numbers, arises as specialization of an homogeneous algebraic relation between the functions themselves. This is the analogue of the work of P. Philippon and B. Adamczewski and C. Faverjon, and a refinement of a fundamental theorem from Ku. Nishioka, when K is a number field. Thus, the study of algebraic independence between values of Mahler functions turns into that between the functions themselves. But algebraic Mahler functions over function fields of positive characteristic are not necessarily rational, contrary to the number fields case. Transcendence of Mahler functions in this framework still remains mysterious. Nevertheless, we state that this dichotomy is still valid for d-Mahler functions, when p does not divide d. Moreover, we prove a Kolchin theorem that provides a sufficient condition for algebraic independence of inhomogeneous Mahler functions of order 1, along with a characterization of the transcendence of such functions. Finally, we are interested in algebraic independence measures of values of Mahler functions in positive characteristic. We suggest an approach, based on a recent work of E. Zorin in characteristic zero, which would give such qualitative results in our context

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Das Ziel dieser Dissertation ist die Erforschung einer gewissen Invariante von Singularitäten über einem Grundkörper k von positiver Charakteristik. Sei x \in X ein singulärer Punkt auf einem k-Schema. Dann ist die lokale rigide Kohomologie im Grad i definiert als H^i_{rig, {x}}(X), also als die rigide Kohomologie von X mit Träger in der Teilmenge {x}. In Kapitel 2 zeigen wir, dass die lokale rigide Kohomologie tatsächlich eine Invariante ist. Das heißt: Sind x'' \in X'' und x \in X kontaktäquivalente singuläre Punkte auf k-Schemata, dann sind die Vektorräume H_{rig, {x}}(X) und H_{rig, {x''}}(X'') zueinander isomorph. Dieser Isomorphismus ist kompatibel mit der Wirkung des Frobenius auf der rigiden Kohomologie. In den Kapiteln 3 und 4 beschäftigen wir uns mit gewichtet homogenen Singularitäten von Hyperflächen. Der Hauptsatz des dritten Kapitels besagt, dass die lokale rigide Kohomologie einer solchen Singularität isomorph ist zu dem G-invarianten Teil von H_{rig}(\Proj^{n-1}_k \setminus \widetilde{S}_{\infty}). Hier bezeichnet \widetilde{S}_{\infty} \subset \Proj^{n-1}_k eine gewisse glatte projektive Hyperfläche und G ist eine endliche Gruppe, die auf der rigiden Kohomologie des Komplements wirkt. Dank einem Algorithmus von Abbott, Kedlaya und Roe ist es möglich, den Frobenius-Automorphismus auf H_{rig}(\Proj^{n-1}_k \setminus \widetilde{S}_{\infty}) annähernd zu berechnen. In Kapitel 4 formulieren wir eine Anpassung dieses Algorithmus, mithilfe derer Berechnungen auf dem G-invarianten Teil gemacht werden können. Der angepasste Algorithmus kann vollständig mithilfe gewichtet homogener Polynome formuliert werden, was für unsere Anwendungen sehr natürlich scheint. In Kapitel 5 formulieren wir einige Vermutungen und offene Probleme, die mit den Ergebnissen der früheren Kapitel zusammenhängen. / The goal of this thesis is to study a certain invariant of isolated singularities over a base field k of positive characteristic. This invariant is called the local rigid cohomology. For a singular point x \in X on a k-scheme, the i-th local rigid cohomology is defined as H^i_{rig, {x}}(X), the i-th rigid cohomology of X with supports in the subset {x}. In chapter 2 we show that the local rigid cohomology is indeed an invariant. That is: if x'' \in X'' and x \in X are contact-equivalent singularities on k-schemes, then the local rigid cohomology spaces H_{rig, {x}}(X) and H_{rig, {x''}}(X'') are isomorphic. The isomorphism that we construct is moreover compatible with the Frobenius action on rigid cohomology. In chapters 3 and 4 we focus our attention on weighted homogeneous hypersurface singularities. Our goal in chapter 3 is to show that for such a singularity, the local rigid cohomology may be identified with the G-invariants of a certain rigid cohomology space $H_{rig}(\Proj^{n-1}_k \setminus \widetilde{S}_{\infty}). Here \widetilde{S}_{\infty} \subset \Proj^{n-1}_k is a smooth projective hypersurface, and G is a certain finite group acting on the rigid cohomology of its complement. It is known that the rigid cohomology of a smooth projective hypersurface is amenable to direct computation. Indeed, an algorithm by Abbott, Kedlaya and Roe allows one to approximate the Frobenius on such a rigid cohomology space. In chapter 4 we will modify this algorithm to deal with the G-invariant part of cohomology. The modified algorithm can be formulated entirely in terms of weighted homogeneous polynomials, which seems natural for our applications. Chapter 5 is a collection of conjectures and open problems that are related to the earlier chapters.

Cette thèse est divisée en huit chapitres. D’abord, dans le Chapitre 1, on présente des résultats et des outils déjà connus qu’on utilisera dans la suite de la thèse. Le Chapitre 2 est consacré à résumer de maniére uniforme les nouveaux résultats présentés dans ce manuscrit.Les six chapitre restants sont originals. Dans les Chapitres 3 et 4 on démontre la chose suivante: soit $f:Yrightarrow X$ un morphisme lisse et prope sur une base $X$ lisse et géométriquament connexe sur un corps infini, finiment engendré et de caractéristique positive. Alors il y a beaucoup de points fermées $xin |X|$ tels que le rang du groupe de Néron-Severi de la fibre géometrique de $f$ en $x$ est le même du groupe de Néron-Severi de la fibre géométrique générique. On preuve ça de la façon suivante: on étudie la spécialisation du faisceau lisse $ell$-adique $R^2f_*Ql(1)$ ($ellneq p$); en suite, on le relit avec la spécialisation du F-isocristal $R^2f_{*,cris}mathcal O_{Y/K}(1)$ en passant par la catégorie des F-isocristaux surconvergents. Au final, la conjecture de Tate varationelle dans la cohomologie cristalline, nous permet de déduire le résultat sur les groupes de Néron-Severi depuis le résultat sur $R^2f_{*,cris}mathcal O_{Y/K}(1)$. Cela étend en caractéristique positive les résultats de Cadoret-Tamagawa et André en caractéristique zero.Les Chapitres 5 et 6 sont consacrés à l’étude des groupes de monodromie des F-isocristaux (sur)convergents. En particulier, les résultats dans le Chapitre 5 sont un travail en common avec Marco D'Addezio. On étude les tores maximaux des groupes de monodromie des F-isocristaux (sur)convergents et on utilise ça pour démontrer un cas particulier d’un conjecture de Kedlaya sur les homomorphismes de $F$-isocristeaux convergents. En utilisant ce cas particulier, on démontre que si $A$ est une variété abélienne sans facteurs d'isogonie isotrivial sur un corps de fonctions $F$ sur $overline{F}_p$, alors le groupe $A(F^{mathrm{perf}})_{tors}$ est fini. Cela peut être considéré comme une extension du théoreme de Lang—Néron et donne une réponse positive a une question d'Esnault. Dans le Chapitre 6, on défini une catégorie $overline Q_p$-linéaire des $F$-isocristeaux surconvergents et les groupes de monodromie de ces objets. En exploitant la théorie des compagnons pour les $F$-isocristeaux surconvergents et les faisceaux lisses, on étudie la théorie de spécialisation de ces groupes de monodromie en transférant les résultats du Chapitre 3 dans ce contexte.Les derniers deux chapitres complètent et affinent les résultats des chapitres précédents. Dans le Chapitre 7, on démontre que la conjecture de Tate pour les diviseurs sur les corps finiment engendrés et de caractéristique $p>0$ est une conséquence de la conjecture de Tate pour les diviseurs sur les corps finis de caractéristique $p>0$. Dans le Chapitre 8, on démontre des résultats de borne uniforme en caractéristique positive pour le groupes de Brauer des formes des variétés qui satisfasse la conjecture de Tate $ell$-adique pour les diviseurs. Cela étend en caractéristique positive un résultat de Orr-Skorobogatov en caractéristique zéro. / This thesis is divided in 8 chapters. Chapter ref{chapterpreliminaries} is of preliminary nature: we recall the tools that we will use in the rest of the thesis and some previously known results. Chapter ref{chapterpresentation} is devoted to summarize in a uniform way the new results obtained in this thesis.The other six chapters are original. In Chapters ref{chapterUOIp} and ref{chapterneron}, we prove the following: given a smooth proper morphism $f:Yrightarrow X$ over a smooth geometrically connected base $X$ over an infinite finitely generated field of positive characteristic, there are lots of closed points $xin |X|$ such that the rank of the N'eron-Severi group of the geometric fibre of $f$ at $x$ is the same of the rank of the N'eron-Severi group of the geometric generic fibre. To prove this, we first study the specialization of the $ell$-adic lisse sheaf $R^2f_*Ql(1)$ ($ellneq p$), then we relate it with the specialization of the F-isocrystal $R^2f_{*,crys}mathcal O_{Y/K}(1)$ passing trough the category of overconvergent F-isocrystals. Then, the variational Tate conjecture in crystalline cohomology, allows us to deduce the result on the N'eron-Severi groups from the results on $R^2f_{*,crys}mathcal O_{Y/K}(1)$. These extend to positive characteristic results of Cadoret-Tamagawa and Andr'e in characteristic zero.Chapters ref{chaptermarcuzzo} and ref{chapterpadic} are devoted to the study of the monodromy groups of (over)convergent F-isocrystals. Chapter ref{chaptermarcuzzo} is a joint work with Marco D'Addezio. We study the maximal tori in the monodromy groups of (over)convergent F-isocrystals and using them we prove a special case of a conjecture of Kedlaya on homomorphism of convergent $F$-isocrystals. Using this special case, we prove that if $A$ is an abelian variety without isotrivial geometric isogeny factors over a function field $F$ over $overline{F}_p$, then the group $A(F^{mathrm{perf}})_{tors}$ is finite. This may be regarded as an extension of the Lang--N'eron theorem and answer positively to a question of Esnault. In Chapter ref{chapterpadic}, we define $overline Q_p$-linear category of (over)convergent F-isocrystals and the monodromy groups of their objects. Using the theory of companion for overconvergent F-isocrystals and lisse sheaves, we study the specialization theory of these monodromy groups, transferring the result of Chapter ref{chapterUOIp} to this setting via the theory of companions.The last two chapters are devoted to complements and refinement of the results in the previous chapters. In Chapter ref{chaptertate}, we show that the Tate conjecture for divisors over finitely generated fields of characteristic $p>0$ follows from the Tate conjecture for divisors over finite fields of characteristic $p>0$. In Chapter ref{chapterbrauer}, we prove uniform boundedness results for the Brauer groups of forms of varieties in positive characteristic, satisfying the $ell$-adic Tate conjecture for divisors. This extends to positive characteristic a result of Orr-Skorobogatov in characteristic zero.