Hyperelliptic tangential covers and even elliptic finite-gap potentials, back and forth

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

Let $\pi\colon (\Gamma,p) \to (X,\omega_0)$ denote a degree-$n$ cover of an elliptic curve, marked at a smooth $p\in \Gamma$. Consider the (rational) Abel map $\mathrm{Ab}_p\colon \Gamma \to \operatorname{Jac}\Gamma$ and the dual map $\pi^\vee:= \mathrm{Ab}_p\circ\pi^* \colon X\to\operatorname{Jac}\Gamma$ into the Jacobian of $\Gamma$. We call $\pi$ a hyperelliptic tangential cover (HT-cover) if $\Gamma$ is a hyperelliptic curve, $p\in \Gamma$ is a Weierstrass point and the images of $\Gamma$ and $X$ in $\operatorname{Jac}\Gamma$ are tangent at the origin. To any such HT-cover $\pi$ we attach an integer vector $\mu \in \mathbb{N}^4$, the so-called type, satisfying $\mu_0+1\equiv\mu_1\equiv\mu_2\equiv\mu_3\equiv n \ \operatorname{mod}2$ and $2n+1-\sum_i \mu_i^2=4d$ for some $d\in \mathbb{N}$. Whenever $\Gamma$ is smooth, the type $\mu$ gives the number of Weierstrass points of $\Gamma$ (different from $p$) over each half-period $\omega_i$ of $X$, $i=0,\dots,3$. We denote by $\mathcal{S}\mathcal{C}_X(\mu,d)$ the set of degree-$n$ HT-covers of type $\mu$. Then the even, doubly-periodic finite-gap potential associated with $\mathcal{S}\mathcal{D}_X(\mu,d)=\{(\pi,\xi)\colon\pi\in\mathcal{S}\mathcal{C}_X(\mu,d),\,\xi\text{ is a theta characteristic of }\pi\}$, decompose as
\( u_\xi(x)=\sum_0^3\alpha_i(\alpha_i+1)\wp(x-\omega_i) +2\sum_{j=1}^m \bigl(\wp(x-\rho_j)+\wp(x+\rho_j)\bigr) \)
for some $(\alpha,m)\in \mathbb{N}^4\times \mathbb{N}$ such that $2n=\sum_i\alpha_i(\alpha_i+1)+4m$.
The set $\mathcal{P}ot_X(\alpha,m)$ of such potentials is finite, and we have a bijection
\( (\pi,\xi)\in\bigcup_{(\mu,d)}\mathcal{S}\mathcal{D}_X(\mu,d)\mapsto u_\xi\in\bigcup_{(\alpha,m)}\mathcal{P}ot_X(\alpha,m). \)

The problem at stake is to find the inverse map, as well as the cardinals $\#\mathcal{S}\mathcal{C}_X(\mu,d)$ and $\#\mathcal{P}ot_X(\alpha,m)$. The latter problem has been thoroughly studied for $\mathcal{P}ot_X(0)$ and $\mathcal{P}ot_X(1)$. We prove that $\#\mathcal{P}ot_X(\alpha,2)= 27$ for a generic elliptic curve $X$ and find the inverse image of $\mathcal{P}ot_X(\alpha,m)$. Bounds for the types of arithmetic genera of the spectral data for elements follow. We conclude with a conjectural recursive formula on $d\in \mathbb{N}$ for $\#\mathcal{P}ot_X(\alpha,d)$ and $\#\mathcal{S}\mathcal{C}_X(\mu,d)$.

About the authors

Armando Treibich

Departamento de Matemática y Aplicaciones, Centro Universitario Regional del Este, Universidad de la República, Montevideo, Uruguay

Author for correspondence.
Email: treibicharmando@gmail.com
Doctor of physico-mathematical sciences, Professor

References

  1. H. Airault, H. P. McKean, J. Moser, “Rational and elliptic solutions of the Korteweg–de Vries equation and a related many body problem”, Comm. Pure Appl. Math., 30:1 (1977), 95–148
  2. A. Beauville, Surfaces algebriques complexes, Asterisque, 54, Soc. Math. France, Paris, 1978, iii+172 pp.
  3. Е. Д. Белоколос, А. И. Бобенко, В. Б. Матвеев, В. З. Энольский, “Алгебро-геометрические принципы суперпозиции конечнозонных решений интегрируемых нелинейных уравнений”, УМН, 41:2(248) (1986), 3–42
  4. I. V. Dolgachev, Topics in classical algebraic geometry, 2010
  5. Б. А. Дубровин, “Периодическая задача для уравнения Кортевега–де Фриза в классе конечнозонных потенциалов”, Функц. анализ и его прил., 9:3 (1975), 41–51
  6. Б. А. Дубровин, “Тэта-функции и нелинейные уравнения”, УМН, 36:2(218) (1981), 11–80
  7. Б. А. Дубровин, С. П. Новиков, “Периодический и условно периодический аналоги многосолитонных решений уравнения Кортевега–де Фриза”, ЖЭТФ, 67:6 (1974), 2131–2144
  8. Б. А. Дубровин, В. Б. Матвеев, С. П. Новиков, “Нелинейные уравнения типа Кортевега–де Фриза, конечнозонные линейные операторы и абелевы многообразия”, УМН, 31:1(187) (1976), 55–136
  9. J. Fay, “On the even-order vanishing of Jacobian theta functions”, Duke Math. J., 51:1 (1984), 109–132
  10. F. Gesztesy, R. Weikard, “Treibich–Verdier potentials and the stationary (m)KdV hierarchy”, Math. Z., 219:3 (1995), 451–476
  11. B. Harbourne, “Anticanonical rational surfaces”, Trans. Amer. Math. Soc., 349:3 (1997), 1191–1208
  12. E. L. Ince, “Further investigations into the periodic Lame functions”, Proc. Roy. Soc. Edinburgh, 60 (1940), 83–99
  13. А. Р. Итс, В. Б. Матвеев, “Операторы Шредингера с конечнозонным спектром и $N$-солитонные решения уравнения Кортевега–де Фриса”, ТМФ, 23:1 (1975), 51–68
  14. И. М. Кричевер, “Алгебро-геометрическое построение уравнений Захарова–Шабата и их периодических решений”, Докл. АН СССР, 227:2 (1976), 291–294
  15. И. М. Кричевер, “Методы алгебраической геометрии в теории нелинейных уравнений”, УМН, 32:6(198) (1977), 183–208
  16. И. М. Кричевер, “Эллиптические решения уравнения Кадомцева–Петвиашвили и интегрируемые системы частиц”, Функц. анализ и его прил., 14:4 (1980), 45–54
  17. С. П. Новиков, “Периодическая задача для уравнения Кортевега–де Фриза. I”, Функц. анализ и его прил., 8:3 (1974), 54–66
  18. G. Segal, G. Wilson, “Loop groups and equations of KdV type”, Publ. Math. Inst. Hautes Etudes Sci., 61 (1985), 5–65
  19. А. О. Смирнов, “Эллиптические решения уравнения Кортевега–де Фриза”, Матем. заметки, 45:6 (1989), 66–73
  20. A. O. Smirnov, “Finite gap elliptic solutions of the KdV equation”, Acta Appl. Math., 36:1-2 (1994), 125–166
  21. A. O. Smirnov, “Elliptic solitons and Heun's equation”, The Kowalevski property (Leeds, 2000), CRM Proc. Lecture Notes, 32, Amer. Math. Soc., Providence, RI, 2002, 287–305
  22. A. O. Smirnov, “Finite-gap solutions of the Fuchsian equations”, Lett. Math. Phys., 76:2-3 (2006), 297–316
  23. A. Treibich, J.-L. Verdier, “Solitons elliptiques”, The Grothendieck Festschrift, v. III, Progr. Math., 88, Birkhäuser Boston, Inc., Boston, MA, 1990, 437–480
  24. A. Treibich, J.-L. Verdier, “Revêtements exceptionnels et sommes de 4 nombres triangulaires”, Duke Math. J., 68:2 (1992), 217–236
  25. A. Treibich, J.-L. Verdier, “Au-delà des potentiels et revêtements tangentiels hyperelliptiques exceptionnels”, C. R. Acad. Sci. Paris Ser. I Math., 325:10 (1997), 1101–1106
  26. A. Treibich, J.-L. Verdier, “Varietes de Kritchever des solitons elliptiques de KP”, Proceedings of the Indo-French conference on geometry (Bombay, 1989), Hindustan Book Agency, Delhi, 1993, 187–232
  27. A. Treibich, “Tangential polynomials and elliptic solitons”, Duke Math. J., 59:3 (1989), 611–627
  28. А. Трейбич, “Гиперэллиптические касательные накрытия и конечно-зонные потенциалы”, УМН, 56:6(342) (2001), 89–136
  29. A. Treibich, “Difference analogs of elliptic KdV solitons and Schrödinger operators”, Int. Math. Res. Not., 2003:6 (2003), 313–360
  30. А. Трейбич, “Касательные многочлены и эллиптические солитоны матричного уравнения Кортевега–де Фриза”, Функц. анализ и его прил., 50:4 (2016), 76–90

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML

Copyright (c) 2025 Treibich A.

Согласие на обработку персональных данных

 

Используя сайт https://journals.rcsi.science, я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных») даю согласие на обработку персональных данных на этом сайте (текст Согласия) и на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика» (текст Согласия).