
CONTENTS 5
8 Rational Maps on Curves and Diviso rs 129
8.1 Rational Maps of Curves and the Degree . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 129
8.2 Extensions of Valuations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 131
8.3 Maps on Divisor Classes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 134
8.4 Riemann-Roch Spaces . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 137
8.5 Derivations and Differentials . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 138
8.6 Genus Zero Curves . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 143
8.7 Riemann-Roch Theorem and Hurwitz Genus Formula . . . . . . . . . . . . . . . . . 144
9 Elliptic Curves 147
9.1 Group law . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 147
9.2 Morphisms Between Elliptic Curves . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 149
9.3 Isomorphisms of Elliptic Curves . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 150
9.4 Automorphisms . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 151
9.5 Twists . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 152
9.6 Isogenies . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 153
9.7 The Invariant Differential . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 158
9.8 Multiplication by n and Division Polynomials . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 160
9.9 Endomorphism Structure . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 161
9.10 Frobenius map . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 163
9.10.1 Complex Multiplication . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 165
9.10.2 Counting Points on Elliptic Curves . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 167
9.11 Sup e rsingular Elliptic Curves . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 167
9.12 Alternative Models for Elliptic Curves . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 170
9.12.1 Montgomery Model . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 170
9.12.2 Edwards Model . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 173
9.12.3 Jacobi Q uartic Model . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 175
9.13 Statistics of Elliptic Curves over Finite Fields . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 176
9.14 Elliptic Curves over Rings . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 177
10 Hyperelliptic Curves 179
10.1 Non-Singular Models for Hyperelliptic Curves . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 180
10.1.1 Projective Models for Hyperelliptic Curves . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 182
10.1.2 Uniformizers on Hyperelliptic Curves . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 184
10.1.3 The Genus of a Hyperelliptic Curve . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 185
10.2 Isomorphisms, Automorphisms and Twists . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 186
10.3 Effective Affine Divisors on Hyperelliptic Curves . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 188
10.3.1 Mumford Representation of Semi-Reduced Divisors . . . . . . . . . . . . . . . 189
10.3.2 Addition and Semi-Reduction of Divisors in Mumfor d Representation . . . . 191
10.3.3 Reduction of Divisors in Mumford Representation . . . . . . . . . . . . . . . 192
10.4 Addition in the Divisor Class Group . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 195
10.4.1 Addition of Divisor Classes on Ramified Models . . . . . . . . . . . . . . . . 195
10.4.2 Addition of Divisor Classes on Split Models . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 196
10.5 Jacobians, Abelian Varieties and Isogenies . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 200
10.6 Elements of Order n . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 202
10.7 Hyperelliptic Curves Over Finite Fields . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 204
10.8 Endomorphisms . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 7
10.9 Sup e rsingular Curves . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 207
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