Action du groupe de Klein sur une surface K3

Action of the Klein group on a K3 surface

• Auteur / Autrice : Paolo Menegatti
• Direction : Samuel Boissière
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Mathématiques
• Date : Soutenance le 22/11/2019
• Etablissement(s) : Poitiers
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences et Ingénierie des Systèmes, Mathématiques, Informatique (Limoges ; 2018-2022)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire de mathématiques et applications (Poitiers ; 2000-...) - Laboratoire de Mathématiques et Applications / LMA-Poitiers
• Partenaire(s) de recherche : faculte : Université de Poitiers. UFR des sciences fondamentales et appliquées
• Jury : Président / Présidente : Pascal Autissier
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Samuel Boissière, Boris Pasquier, Enrica Floris, Jean-Philippe Furter
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Alice Garbagnati, François Charles

Mots clés

Mots clés contrôlés

Théorème de Torelli

Réseaux (mathématiques)

Automorphismes

Surfaces algébriques

Groupes cohomologiques

Mots clés libres

Géométrie algébrique complexe

Surfaces K3

Automorphismes

Involutions

Théorème de Torelli

Théorie des réseaux

Isométries

Cohomologie des groupes

Action de groupe

Involutions

Fibrations elliptiques

Groupe de Klein

Complex algebraic geometry

K3 surfaces

Automorphisms

Torelli theorem

Lattice theory

Isometries

Group cohomology

Group actions

Involutions

Elliptic fibrations

Klein group

Résumé

L’objet de ce travail est la classification des actions du groupe de Klein G≃(ℤ/2ℤ)² sur une surface K3, X, où G contient une involution non-symplectique qui agit trivialement sur le réseau de Neron-Severi de X, ainsi que la détermination du nombre de points qui en composent le lieu fixe.Cela est accompli avec des méthodes purement algébriques, grâce à la théorie de Smith, qui permet de relier la cohomologie du lieu fixe H*(Xᴳ, F₂) à la G-cohomologie de H*(X, F₂).Nous commençons par déterminer les différentes possibilités pour la cohomologie du G-module H²(X, F₂) (et par conséquent la cohomologie du lieu fixe Xᴳ), en donnant aussi des résultats partiels pour le cas plus général G≃(ℤ/pℤ)ⁿ.Ensuite nous étudions l’extension du réseau de cohomologie H²(X, ℤ) induite par l’action de G et nous donnons une formule reliant le nombre des point fixes qui composent Xᴳ, à certains invariants numériques de l’ex-tension: notamment les dimensions des groupes discriminants des réseaux invariants, mais aussi un nouvel invariant numérique, que nous montrons être indépendant des autres et nécessaire pour le calcul du lieu fixe.Pour conclure, en utilisant le théorème de Torelli, nous déterminons tous les possibilités pour une action de G sur X et nous donnons aussi des exemples géométriques avec les fibrations elliptiques, confirmant les résultats prouvés.

The aim of this work is to classify the actions of the Klein group G on a K3 surface X, where G≃(ℤ/2ℤ)² contains a non-symplectic involution which acts trivially on Neron-Severi lattice, as well as computing the number of points composing the fixed locus.This result is achieved through purely algebraic methods, due to Smith’s theory, which relates the cohomology of the fixed locus H*(Xᴳ, F₂) to the group cohomology H*(X, F₂).Firstly, we identify all possibilities for the cohomology of the G-module H²(X, F₂) (and therefore the cohomology of fixed locus Xᴳ), providing some partial results for the general case G≃(ℤ/pℤ)ⁿ.Thereafter, we study the extension of the cohomology lattice H²(X, ℤ) induced by the action of G and we prove a formula giving the number of fixed points composing Xᴳ from some numerical invariants of the extension.Namely the dimensions of discriminant groups of invariant lattices, but also a new numerical invariant, essential for the computation of the fixed locus, which we prove to be unrelated to other ones.Finally, via Torelli theorem, we find all possibilities for G acting on X and we provide some geometric examples -confirming our results- using elliptic fibrations.