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Sur l’influence de la structure du groupe de Galois sur le biais de Tchebychev dans les corps de nombres

On the influence of the Galois group structure on the Chebyshev bias in number fields

Mounir HAYANI
Sur l’influence de la structure du groupe de Galois sur le biais de Tchebychev dans les corps de nombres
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  • Année : 2025
  • Fascicule : 3
  • Tome : 153
  • Format : Électronique
  • Langue de l'ouvrage :
    Anglais
  • Class. Math. : 11K38, 11N05, 11R32, 11R42, 20B30
  • Pages : 793-829
  • DOI : 10.24033/bsmf.2911

Dans cet article, nous produisons inconditionnellement de nouveaux exemples d’extensions galoisiennes de corps de nombres qui présentent de fortes disparités dans la répartition des éléments de Frobenius parmi les classes de conjugaison du groupe de Galois. Nous prouvons d’abord un énoncé de théorie inverse de Galois mettant en évidence une dichotomie entre "biais de Tchebychev extrêmes'' et "comptage égal d’idéaux premiers''. Nous introduisons ensuite une propriété de théorie des groupes qui implique de tels biais extrêmes. Dans le cas des extensions abéliennes, cela conduit à une caractérisation complète des groupes de Galois pour lesquels ces biais extrêmes peuvent exister. Lorsque le groupe de Galois est un $p$-groupe, nous établissons un critère simple assurant l’existence de biais extrêmes et obtenons des énoncés effectifs de type Linnik correspondants.

In this paper, we produce unconditionally new instances of Galois number field extensions exhibiting strong discrepancies in the distribution of Frobenius elements among conjugacy classes of the Galois group. We first prove an inverse Galois theoretical statement showing a dichotomy between "extreme Chebyshev biases'' and "equal prime ideal counting''. We further introduce a group theoretic property that implies extreme biases. In the case of abelian extensions, this leads to a complete characterization of Galois groups enabling extreme biases. In the case where the Galois group is a $p$-group, a simple criterion is deduced for the existence of extreme biases, and associated effective statements of Linnik type are obtained.

Biais de Tchebyshev, courses de nombres premiers, fonctions $L$ d'Artin, théorie de Galois inverse
Chebyshev's bias, prime number races, Artin $L$-functions, inverse Galois theory

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