Quadratische Formen: S1G1 Bachelor Seminar (SS 2019)


Prof. Dr. D. Huybrechts , Isabell Grosse-Brauckmann

E-mail: huybrech@math.uni-bonn.de , igb@math.uni-bonn.de


Ort und Zeit:

Donnerstag 14:00-16:00 im Seminarraum 0.008 (Endenicher Allee 60)
VORBESRECHUNG zur Vortragsvergabe: Freitag 25.1. nach der Vorlesung, im GHS

Inhalt:

Resultate der Linearen Algebra I zeigen, dass alle nichttrivialen Linearformen die selbe Normalform besitzen. In der Linearen Algebra II werden wir sehen, dass über algebraisch abgeschlossenen Körpern alle nichtausgearteten quadratischen Formen ebenfalls die selbe Normalform besitzen. Ziel des Seminars ist es nun, die Situation über anderen Körpern und über dem Ring der ganzen Zahlen zu studieren.

Grundlage des Seminars ist der Klassiker:

  • J.-P. Serre: A course in arithmetic. Graduate Texts in Mathematics 7. Springer.


  • Vortragsliste:

    Titel Sprecher Datum
    Quadratische Formen, orthogonale Zerlegungen ?? 04.04.19
    Quadratische Formen über endlichen Körpern ?? 11.04.19
    Grundlagen der p-adischen Zahlen ?? 25.04.19
    Die multiplikative Gruppe der p-adischen Zahlen ?? 02.05.19
    Das Hilbert-Symbol, Teil 1 ??? 09.05.14
    Quadratische Formen über den p-adischen Zahlen ?? 16.05.19
    Das Hilbert-Symbol, Teil 2, und lokale Invarianten ?? 23.05.19
    Quadratische Formen über den rationalen Zahlen 06.06.19
    Der Grothendieck-Witt Ring 04.07.19
    Unimodulare Gitter, Beispiele ???11.07.19






    Beschreibung der Vortragsthemen:

    Quadratische Formen, orthogonale Zerlegungen


    Geben Sie einen ausführlichen Überblick über Kapitel 4.1 bis einschliesslich Theorem 1. Versuchen Sie dies mit Abschnitt 1.6 aus Kapitel 4 zu mischen, wobei Theorem 4 zunächst weggelassen wird. Ziehen Sie Konsequenzen aus Theorem 1, indem sie die quadratischen Formen über den komplexen und den reellen Zahlen klassifizieren, wobei wir den Trägheitssatz von Sylvester ohne Beweis verwenden.


    Quadratische Formen über endlichen Körpern


    Geben Sie den Inhalt von Kapitel 1.1 und 1.2 möglichst vollständig wieder. Klassifizieren Sie anschliessend alle quadratischen Formen über endlichen Körpern, so wie es im Kapitel 4.1, Abschnitt 1.7 beschrieben ist.


    Grundlagen der p-adischen Zahlen


    Stellen Sie den Körper der p-adischen Zahlen vor, und zwar so, wie es im Kapitel 2.1 und 2.2 beschrieben ist. Eventuell mag ein Vergleich mit den Laurent- bzw. Taylorreihen zur Veranschaulichung sehr hilfreich sein.


    Die multiplikative Gruppe der p-adischen Zahlen


    Beschreiben Sie die multiplikative Gruppe der p-adischen Zahlen, indem Sie sich an Kapitel 2.3 orientieren. Sie werden dafür die Notation aus Kapitel 1.3 brauchen, den sie daher auch kurz vorstellen sollen. Auf den Beweis des Reziprozitätsgesetzes (Theorem 6) wird verzichtet, doch auf die Bemerkung im Anschluss zur Berechnung des Legendre-Symbols sollte eingegangen werden.


    Das Hilbert-Symbol, Teil 1


    Stellen Sie Kapitel 3.1 so ausführlich wie möglich vor. Besonders die Bemerkung zum Schluss mag recht hilfreich sein.


    Quadratische Formen über den p-adischen Zahlen


    Geben Sie eine Klassifikation aller quadratischen Formen über den p-adischen Zahlen. Alles, was Sie dafür benötigen, finden Sie in Kapitel 4.2. Da der Abschnitt vergleichsweise umfangreich ist, wird man an der ein oder anderen Stelle wohl kürzen müssen. Der Abschnitt 2.4 wird weggelassen.




    Das Hilbert-Symbol, Teil 2, und lokale Invarianten


    Diskutieren Sie zunächst die "globalen" Eigenschaften des Hilbert-Symbols, so wie in Kapitel 3.2 beschrieben. Definieren Sie anschliessend die lokalen Invarianten einer quadratischen Form über Q. (Kapitel 4, Abschnitt 3.1) Hierfür brauchen wir auch die Begriffe und Ergebnisse aus Kapitel 4, Abschnitt 2.4. Fassen Sie alles noch einmal zusammen, so wie in der Bemerkung im Abschnitt 3.3 geschehen.


    Quadratische Formen über den rationalen Zahlen


    Stellen Sie das Hasse Prinzip vor und klassifizieren Sie die quadratischen Formen über Q. Alles Wichtige finden Sie in den Abschnitten 3.2 und 3.3 im Kapitel 4.


    Der (Grothendieck) Witt-Ring


    Stellen Sie das Monoid der quadratischen Formen vor. Schildern Sie nun, wie man aus einem Monoid eine Gruppe macht und veweisen Sie in diesem Zusammenhang das Wittsche Theorem. Definieren Sie nun den Grothendieck-Witt-Ring und den Witt-Ring. Interpretieren Sie deren Elemente und geben Sie Erzeuger an. Als Literatur empfiehlt sich Serre: Kapitel 4, Abschnitt 1.5, aber man vergleiche Kapitel 2.1 sowie das Kapitel 1 für das Wittsche Theorem im Buch 'Introduction to Quadratic Forms over Fields' von T.Y. Lam.


    Unimodulare Gitter, Beispiele


    Geben Sie den Inhalt von Kapitel 5.1 so gut wie möglich wieder. Wichtig sind vor allem die Beispiele. Der Abschnitt 5 kann stark gekürzt werden, weil analog schon Vortrag 9 gemacht.


    Klassifikation indefiniter Gitter


    Klassifizieren Sie alle indefiniten Gitter und beschreiben Sie die Grothendieck-Witt-Gruppe, so wie in Kapitel 5.2 und 5.3 beschrieben. Der Abschnitt 2.3 wird weggelassen.



    Dank an Sven Meinhardt. Das Programm folgt einem von ihm im SS 2012 abgehaltenen S1G1 Seminar.