Abstract

Let k be a totally real number field ant let k$\infty$ be its cyclotomic Zp-extension for a prime p\textgreater{}2. We give (Theorem 3.2) a sufficient condition of nullity of the Iwasawa invariants lambda, mu, when p totally splits in k, and we obtain important tables of quadratic fields and p for which we can conclude that lambda = mu=0.We show that the number of ambiguous p-classes of kn (nth stage in k$\infty$) is equal to the order of the torsion group T, of the Galois group of the maximal Abelian p-ramified pro-p-extension of k (Theorem 4.2), for all n \textgreater{}\textgreater{} e, where p^e is the exponent of U*/ adh(E) (in terms of local and global units of k). Then we establish analogs of Chevalley's formula using a family (Lambda\_i^n)\_{0$\le$i$\le$m\_n} of subgroups of k* containing E, in which any x is norm of an ideal of kn. This family is attached to the classical filtration of the p-class group of kn defining the algorithm of computation of its order in m\_n steps. From this, we prove (Theorem 6.1) that m\_n $\ge$ (lambda.n + mu.p^n + nu)/v\_p(T\_k) and that the condition m\_n = O(1) (i.e., lambda = mu=0) essentially depends on the P-adic valuations of the (x^(p-1)-1)/p, x in Lambda\_i^n, for P I p, so that Greenberg's conjecture is strongly related to "Fermat quotients" in k*. Heuristics and statistical analysis of these Fermat quotients (Sections 6, 7, 8) show that they follow natural probabilities, linked to T\_k whatever n, suggesting that lambda = mu=0 (Heuristics 7.1, 7.2, 7.3). This would imply that, for a proof of Greenberg's conjecture, some deep p-adic results (probably out of reach now), having some analogy with Leopoldt's conjecture, are necessary before referring to the sole algebraic Iwasawa theory.

Highlights

  • Nous appelons Conjecture de Greenberg pour les corps de nombres totalement réels k, le fait que les invariants d’Iwasawa λp(k) et μp(k), associés à la limite projective des p-groupes de classes d’idéaux dans la p-tour cyclotomique k∞, sont nuls

  • Il s’agit probablement d’une question liée au seul invariant λ dans la mesure où la nullité de μ peut être admise plus facilement pour les corps totalement réels car, d’après l’étude de [22] dans un cadre très général : Both in Iwasawa’s work, and in the present one, the size of the μinvariant appears to be intimately related to the existence of primes that split completely in the tower

  • « On p-adic zeta functions and Zp-extensions of certain totally real number fields », Tohoku Math

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Summary

Introduction

Nous appelons Conjecture de Greenberg pour les corps de nombres totalement réels k, le fait que les invariants d’Iwasawa λp(k) et μp(k), associés à la limite projective des p-groupes de classes d’idéaux dans la p-tour cyclotomique k∞, sont nuls (quel que soit le nombre premier p). Seul Ek ∩NK/k(K×), donné par le corps de classes local, est accessible en pratique, NK/k(EK) étant un invariant arithmétique non trivial associé à l’extension K/k, en relation avec les problèmes de capitulation de classes d’idéaux, ce qui explique la difficulté du calcul de λ et μ en termes d’unités globales (éventuellement comparées aux unités cyclotomiques du cadre Abélien comme dans [33] pour le cas non décomposé). Il en résulte que la condition λ = μ = ν = 0 équivaut (sous la conjecture de Leopoldt pour où Hkpr est p la dans k) à la nullité du groupe de torsion Tk de Gal(Hkpr/k), pro-p-extension Abélienne p-ramifiée maximale de k (en effet, dans ce cas, #Tk = #C k · Rk), ce qui équivaut à la p-rationalité de k (notion définie dans [16, §IV.3], [20], [32], [35])

Condition suffisante de nullité de λ et μ
Symboles de restes normiques
Groupe de torsion de la p-ramification Abélienne
Aspects numériques – Cas des corps quadratiques réels
Calcul pratique des symboles normiques des Sk-unités
Programmes PARI
Filtration des C kn – Définition des groupes de nombres Λni
Introduction de la filtration des C kn
Algorithme de calcul des Λni
Approche générale
Conjecture de Greenberg faible
Heuristique finale
Perspectives
Représentation des classes par des idéaux premiers Li
Conclusion
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