数学において、ヘルムート・ハッセの局所的・大域的原理(ハッセ原理とも呼ばれる)は、中国剰余定理を用いて各素数のべき乗を法とする解を組み立てることで、方程式の整数解を見つけることができるという考え方である。これは、有理数の完成形、すなわち実数とp進数で方程式を調べることによって行われる。ハッセ原理のより形式的なバージョンでは、特定の種類の方程式は、各素数pに対して実数とp進数の両方で解を持つ場合に限り、有理数解を持つと述べている。
有理係数を持つ多項式方程式が与えられたとき、有理解が存在するならば、有理数は実数とp進数に埋め込まれるため、実数解とp進数解も得られます。つまり、大域解は各素数において局所解を生成します。ハッセの原理は、その逆がいつ可能になるのか、あるいはむしろ、何が障害となるのかを問いかけます。実数とp進数上の解をつなぎ合わせて有理数上の解を得られるのはいつなのか、局所解を結合して大域解を形成できるのはいつなのか、ということです。
他の環や体、例えば整数や数体についても同様の問いを立てることができる。数体の場合、実数やp進数の代わりに複素埋め込みと素イデアルの-進数体の整数環において。
ハッセ=ミンコフスキーの定理は、局所大域原理が、有理数体上の二次形式で0 を表現する問題(ミンコフスキーの結果)に対して成り立つこと、そしてより一般的には、適切な局所体必要条件をすべて使用すれば、任意の数体に対しても成り立つこと(ハッセによって証明された)を述べている。ハッセの巡回拡大に関する定理は、局所大域原理が、数体の巡回拡大の相対ノルムであるという条件に適用されることを述べている。
エルンスト・S・セルマーによる反例は、ハッセ・ミンコフスキーの定理が3次の形式に拡張できないことを示している。3次方程式3x³ + 4y³ + 5z³ = 0は実数とすべてのp進体で解を持つが、 x、y、zがすべて有理数であるような非自明な解は存在しない。 [ 1 ]
ロジャー・ヒース=ブラウンは[ 2 ]、少なくとも14個の変数を持つ整数上のすべての3次形式が0を表すことを示し、ダベンポートの以前の結果を改善した。[ 3 ]少なくとも10個の変数を持つp進数上のすべての3次形式が0を表すため、[ 2 ]少なくとも14個の変数を持つ有理数上の3次形式に対して局所的-大域的原理が自明に成り立つ。
非特異形式に限定すれば、これよりも良い結果が得られる。ヒース・ブラウンは、少なくとも 10 変数の有理数上の非特異な 3 形式はすべて 0 を表すことを証明し、[ 4 ]この形式のクラスに対してハッセの原理を自明に確立した。ヒース・ブラウンの結果は、ゼロを表さない 9 変数の有理数上の非特異な 3 形式が存在するという意味で、最良の結果であることが知られている。[ 5 ]しかし、フーレイは、少なくとも 9 変数の有理数上の非特異な 3 形式による 0 の表現に対してハッセの原理が成り立つことを示した。[ 6 ]ダベンポート、ヒース・ブラウン、フーレイはいずれも、証明にハーディ・リトルウッド円法を用いた。マニンの考えによれば、3 形式に対してハッセの原理が成り立つことの障害は、ブラウアー群の理論と結び付けられる。これはブラウアー・マニン障害であり、一部の変種クラスにおけるハッセ原理の失敗を完全に説明するものである。しかし、スコロボガトフは、ブラウアー・マニン障害がハッセ原理のすべての失敗を説明できるわけではないことを示した。[ 7 ]
藤原と須藤による反例は、ハッセ・ミンコフスキーの定理が次数 10 n + 5 の形式には拡張できないことを示している。ここでnは非負の整数である。[ 8 ]
一方、バーチの定理によれば、 d が任意の奇数の自然数である場合、 N ( d )を超える変数の次数dの任意の形式が 0 を表すような数N ( d ) が存在する。ハッセの原理は自明に成り立つ。
アルベルト・ブラウアー・ハッセ・ネーターの定理は、代数体K上の中心単純代数Aの分割に関する局所的・大域的原理を確立する。この定理によれば、A が任意の完備化K v上で分割されるならば、A はK上の行列代数と同型である。
代数群に関するハッセの原理は、 G が大域体k上で定義された単連結代数群である場合、写像が
ガロアコホモロジー群の積は単射であり、積はkのすべての位sにわたる。
直交群に対するハッセの原理は、対応する二次形式に対するハッセの原理と密接に関連している。
クネーザー(1966)をはじめとする数名が、各群ごとに個別の証明を行うことでハッセの原理を検証した。最後のケースは群E8であり、これは他のケースの検証から何年も経ってからチェルノソフ(1989)によってようやく完了した。
代数群に対するハッセの原理は、玉川数に関するワイル予想と強近似定理の証明に用いられた。