Values of E-functions are not Liouville numbers
[Les valeurs des E-fonctions ne sont pas des nombres de Liouville]
Journal de l’École polytechnique — Mathématiques, Tome 11 (2024), pp. 1-18.

Shidlovskii a donné une mesure d’indépendance linéaire de valeurs de E-fonctions à coefficients de Taylor rationnels en un point rationnel qui n’est pas une singularité du système différentiel sous-jacent vérifié par ces E-fonctions. Récemment, Beukers a prouvé un théorème d’indépendance linéaire qualitatif pour les valeurs en un point algébrique de E-fonctions à coefficients de Taylor algébriques arbitraires. Dans cet article, nous obtenons un analogue de la mesure de Shidlovskii pour des valeurs de E-fonctions arbitraires en des points algébriques. Cela nous permet de résoudre un problème longtemps ouvert : la valeur d’une E-fonction en un point algébrique n’est jamais un nombre de Liouville. Nous prouvons également que des valeurs aux points rationnels de E-fonctions à coefficients de Taylor rationnels sont linéairement indépendantes sur ¯ si et seulement si elles sont linéairement indépendantes sur . Nos méthodes reposent sur des améliorations de résultats obtenus par André et Beukers concernant la théorie des E-opérateurs.

Shidlovskii has given a linear independence measure of values of E-functions with rational Taylor coefficients at a rational point, not a singularity of the underlying differential system satisfied by these E-functions. Recently, Beukers has proved a qualitative linear independence theorem for the values at an algebraic point of E-functions with arbitrary algebraic Taylor coefficients. In this paper, we obtain an analogue of Shidlovskii’s measure for values of arbitrary E-functions at algebraic points. This enables us to solve a long standing problem by proving that the value of an E-function at an algebraic point is never a Liouville number. We also prove that values at rational points of E-functions with rational Taylor coefficients are linearly independent over ¯ if and only if they are linearly independent over . Our methods rest upon improvements of results obtained by André and Beukers in the theory of E-operators.

Reçu le :
Accepté le :
Publié le :
DOI : 10.5802/jep.249
Classification : 11J82, 11J91
Keywords: $E$-functions, André-Beukers theorems, linear independence measures, irrationality measures, transcendence measures, Liouville numbers, Shidlovskii’s theorem
Mot clés : $E$-fonctions, mesures d’indépendance linéaire, mesures d’irrationalité, mesures de transcendence, nombres de Liouville, théorèmes d’André-Beukers, théorème de Shidlovskii
Stéphane Fischler 1 ; Tanguy Rivoal 2

1 Université Paris-Saclay, CNRS, Laboratoire de mathématiques d’Orsay, 91405 Orsay, France
2 Université Grenoble Alpes, CNRS, Institut Fourier, CS 40700, 38058 Grenoble cedex 9, France
Licence : CC-BY 4.0
Droits d'auteur : Les auteurs conservent leurs droits
@article{JEP_2024__11__1_0,
     author = {St\'ephane Fischler and Tanguy Rivoal},
     title = {Values of $E$-functions are not {Liouville~numbers}},
     journal = {Journal de l{\textquoteright}\'Ecole polytechnique {\textemdash} Math\'ematiques},
     pages = {1--18},
     publisher = {\'Ecole polytechnique},
     volume = {11},
     year = {2024},
     doi = {10.5802/jep.249},
     language = {en},
     url = {https://jep.centre-mersenne.org/articles/10.5802/jep.249/}
}
TY  - JOUR
AU  - Stéphane Fischler
AU  - Tanguy Rivoal
TI  - Values of $E$-functions are not Liouville numbers
JO  - Journal de l’École polytechnique — Mathématiques
PY  - 2024
SP  - 1
EP  - 18
VL  - 11
PB  - École polytechnique
UR  - https://jep.centre-mersenne.org/articles/10.5802/jep.249/
DO  - 10.5802/jep.249
LA  - en
ID  - JEP_2024__11__1_0
ER  - 
%0 Journal Article
%A Stéphane Fischler
%A Tanguy Rivoal
%T Values of $E$-functions are not Liouville numbers
%J Journal de l’École polytechnique — Mathématiques
%D 2024
%P 1-18
%V 11
%I École polytechnique
%U https://jep.centre-mersenne.org/articles/10.5802/jep.249/
%R 10.5802/jep.249
%G en
%F JEP_2024__11__1_0
Stéphane Fischler; Tanguy Rivoal. Values of $E$-functions are not Liouville numbers. Journal de l’École polytechnique — Mathématiques, Tome 11 (2024), pp. 1-18. doi : 10.5802/jep.249. https://jep.centre-mersenne.org/articles/10.5802/jep.249/

[1] B. Adamczewski & J. Cassaigne - “Diophantine properties of real numbers generated by finite automata”, Compositio Math. 142 (2006) no. 6, p. 1351-1372 | DOI | MR | Zbl

[2] B. Adamczewski & C. Faverjon - “Méthode de Mahler: relations linéaires, transcendance et applications aux nombres automatiques”, Proc. London Math. Soc. (3) 115 (2017) no. 1, p. 55-90 | DOI | Zbl

[3] Y. André - G-functions and geometry, Aspects of Math., vol. E13, Friedr. Vieweg & Sohn, Braunschweig, 1989 | DOI

[4] Y. André - “Séries Gevrey de type arithmétique. I. Théorèmes de pureté et de dualité”, Ann. of Math. (2) 151 (2000) no. 2, p. 705-740 | DOI | Zbl

[5] Y. André - “Solution algebras of differential equations and quasi-homogeneous varieties: a new differential Galois correspondence”, Ann. Sci. École Norm. Sup. (4) 47 (2014) no. 2, p. 449-467 | DOI | MR | Zbl

[6] A. Baker - Transcendental number theory, Cambridge Math. Library, Cambridge University Press, Cambridge, 1990

[7] J. P. Bell, Y. Bugeaud & M. Coons - “Diophantine approximation of Mahler numbers”, Proc. London Math. Soc. (3) 110 (2015) no. 5, p. 1157-1206 | DOI | MR | Zbl

[8] D. Bertrand & F. Beukers - “Équations différentielles linéaires et majorations de multiplicités”, Ann. Sci. École Norm. Sup. (4) 18 (1985) no. 1, p. 181-192 | DOI | Numdam | Zbl

[9] D. Bertrand, V. Chirskii & J. Yebbou - “Effective estimates for global relations on Euler-type series”, Ann. Fac. Sci. Toulouse Math. (6) 13 (2004) no. 2, p. 241-260 | DOI | Numdam | MR | Zbl

[10] F. Beukers - “A refined version of the Siegel-Shidlovskii theorem”, Ann. of Math. (2) 163 (2006) no. 1, p. 369-379 | DOI | MR | Zbl

[11] A. Bostan, T. Rivoal & B. Salvy - “Minimization of differential equations and algebraic values of E-functions”, 2022 | arXiv

[12] N. Bourbaki - Elements of mathematics. Algebra II. Chapters 4–7, Springer, Berlin, 2003

[13] Y. Bugeaud - Approximation by algebraic numbers, Cambridge Tracts in Math., vol. 160, Cambridge University Press, Cambridge, 2004 | DOI

[14] N. I. Feldman & Y. V. Nesterenko - “Transcendental numbers”, in Number theory, IV, Encyclopaedia Math. Sci., vol. 44, Springer, Berlin, 1998, p. 1-345 | MR

[15] S. Fischler & T. Rivoal - “On the values of G-functions”, Comment. Math. Helv. 89 (2014) no. 2, p. 313-341 | DOI | Zbl

[16] S. Fischler & T. Rivoal - “Arithmetic theory of E-operators”, J. Éc. polytech. Math. 3 (2016), p. 31-65 | DOI | Numdam | MR | Zbl

[17] S. Fischler & T. Rivoal - “Microsolutions of differential operators and values of arithmetic Gevrey series”, Amer. J. Math. 140 (2018) no. 2, p. 317-348 | DOI | MR | Zbl

[18] L.-C. Kappe - “Zur Approximation von e α , Ann. Univ. Sci. Budapest. Eötvös Sect. Math. 9 (1966), p. 3-14 | MR

[19] G. Lepetit - “The André-Chudnovsky-Katz theorem in the broad sense”, North-West. Eur. J. Math. 7 (2021), p. 83-149 | MR | Zbl

[20] K. Mahler - “Zur Approximation der Exponentialfunktion und des Logarithmus. I”, J. reine angew. Math. 166 (1931), p. 118-136 | MR | Zbl

[21] J. Milne - “Fields and Galois theory”, 2022, version 5.10, available at www.jmilne.org/math, 144 pages

[22] Y. V. Nesterenko & A. B. Shidlovskiĭ - “On the linear independence of values of E-functions”, Mat. Sb. 187 (1996) no. 8, p. 93-108 | DOI | MR

[23] T. Rivoal - “Valeurs algébriques de E-fonctions aux points algébriques” | HAL

[24] A. B. Shidlovskiĭ - Transcendental numbers, De Gruyter Studies in Math., vol. 12, Walter de Gruyter & Co., Berlin, 1989 | DOI | MR

[25] C. L. Siegel - “Über einige Anwendungen diophantischer Approximationen.”, Abh. Preuß. Akad. Wiss., Phys.-Math. Kl. 1929 (1929) no. 1 | Zbl

[26] V. V. Zudilin - “On rational approximations of values of a certain class of entire functions”, Mat. Sb. 186 (1995) no. 4, p. 555-590 | DOI | Zbl

Cité par Sources :