แบบจำลองโมดูลาร์
ในทางคณิตศาสตร์รูปแบบมอดูลาร์จำลอง (mock modular form)คือ ส่วน โฮโลมอร์ฟิกของรูปแบบมาสส์อ่อนฮาร์มอนิก (harmonic weak Maass form ) และฟังก์ชันเธต้าจำลอง (mock theta function ) โดยพื้นฐานแล้วคือรูปแบบมอดูลาร์จำลองที่มีน้ำหนัก1/2ตัวอย่างแรกของฟังก์ชันม็อกทีตาได้รับการอธิบายโดย Srinivasa Ramanujanในจดหมายฉบับสุดท้ายของเขาในปี 1920 ถึง GH Hardyและในสมุดบันทึกที่หายไปของเขา Sander Zwegersค้นพบว่าการเพิ่มฟังก์ชันที่ไม่ใช่โฮโลมอร์ฟิกบางอย่างเข้าไปจะทำให้ฟังก์ชันเหล่านั้นกลายเป็นรูปแบบ Maass อ่อนแบบฮาร์มอนิก [ 1 ] [ 2 ]
ประวัติศาสตร์
"สมมติว่ามีฟังก์ชันในรูปแบบออยเลอร์ และสมมติว่าจุดทั้งหมดหรือจุดอนันต์จุดเป็นจุดเอกฐานแบบเอกซ์โพเนนเชียล และสมมติด้วยว่าที่จุดเหล่านี้ รูปแบบเชิงเส้นกำกับปิดได้อย่างเรียบร้อยเช่นเดียวกับในกรณีของ (A) และ (B) คำถามคือ: ฟังก์ชันที่นำมานั้นเป็นผลรวมของสองฟังก์ชันหรือไม่ โดยฟังก์ชันหนึ่งเป็น ฟังก์ชัน θ ทั่วไป และอีกฟังก์ชันหนึ่งเป็นฟังก์ชัน (ไม่สำคัญ) ซึ่งเป็น O(1) ที่ทุกจุดe 2 m π i / nหรือไม่? ... เมื่อไม่ใช่เช่นนั้น ฉันเรียกฟังก์ชันนั้นว่า ฟังก์ชัน θ ปลอม "
จดหมายของ Ramanujan ถึง Hardy ลงวันที่ 12 มกราคม พ.ศ. 2463 [ 3 ]ระบุตัวอย่างฟังก์ชัน 17 ตัวอย่างที่เขาเรียกว่าฟังก์ชัน mock theta และสมุดบันทึกที่หายไป ของเขา [ 4 ]มีตัวอย่างเพิ่มเติมอีกหลายตัวอย่าง (Ramanujan ใช้คำว่า "ฟังก์ชัน theta" สำหรับสิ่งที่ในปัจจุบันเรียกว่ารูปแบบโมดูลาร์) Ramanujan ชี้ให้เห็นว่าฟังก์ชันเหล่านี้มีการขยายเชิงเส้นกำกับที่จุดยอด คล้ายกับรูปแบบโมดูลาร์ของน้ำหนัก1/2อาจมีขั้วอยู่ที่จุดยอด แต่ไม่สามารถแสดงออกมาในรูปของฟังก์ชันเธต้า "ธรรมดา" ได้เขาเรียกฟังก์ชันที่มีคุณสมบัติคล้ายกันว่า "ฟังก์ชันเธต้าจำลอง" ต่อมา Zwegers ค้นพบความเชื่อมโยงของฟังก์ชันเธต้าจำลองกับรูปแบบ Maass ที่อ่อนแอ
รามานุจันได้กำหนดลำดับให้กับฟังก์ชันม็อกทีตาของเขา ซึ่งไม่ได้มีการกำหนดไว้อย่างชัดเจน ก่อนงานของซเวเกอร์ส ลำดับของฟังก์ชันม็อกทีตาที่รู้จักกันนั้นได้แก่
- 3, 5, 6, 7, 8, 10.
แนวคิดเรื่องระเบียบ ของรามานุจันในภายหลังกลับกลายเป็นว่าสอดคล้องกับตัวนำของตัวละครเนเบนไทปัสแห่งน้ำหนัก1/2รูปแบบ Maass ที่มีความ กลมกลืนซึ่งยอมรับฟังก์ชัน mock theta ของ Ramanujan เป็นการฉายภาพแบบ holomorphic
ในอีกไม่กี่ทศวรรษต่อมา ฟังก์ชันม็อกทีตาของรามานุจันได้รับการศึกษาโดยวัตสัน แอนดรูว์ส เซลเบิร์ก ฮิกเกอร์สัน ชอย แมคอินทอช และคนอื่นๆ ซึ่งพิสูจน์ข้อความของรามานุจันเกี่ยวกับฟังก์ชันเหล่านี้ และพบตัวอย่างและเอกลักษณ์เพิ่มเติมอีกหลายอย่าง (เอกลักษณ์และตัวอย่าง "ใหม่" ส่วนใหญ่เป็นที่รู้จักของรามานุจันอยู่แล้ว และปรากฏขึ้นอีกครั้งในสมุดบันทึกที่หายไปของเขา) ในปี 1936 วัตสันพบว่าภายใต้การกระทำขององค์ประกอบของกลุ่มมอดูลาร์ฟังก์ชันม็อกทีตาอันดับ 3 เกือบจะแปลงสภาพเหมือนรูปแบบมอดูลาร์ของน้ำหนัก1/2(คูณด้วยกำลังของ q ที่เหมาะสม ) ยกเว้นว่าจะมี "พจน์ข้อผิดพลาด" ในสมการเชิงฟังก์ชัน ซึ่งมักจะกำหนดเป็นอินทิกรัลที่ชัดเจน [ 5 ] อย่างไรก็ตาม เป็นเวลาหลายปีที่ไม่มีคำจำกัดความที่ดีของฟังก์ชันม็อกทีตา สิ่งนี้เปลี่ยนไปในปี 2001 เมื่อ Zwegers ค้นพบความสัมพันธ์กับรูปแบบโมดูลาร์ที่ไม่ใช่โฮโลมอร์ฟิก ผลรวมของ Lerch และอนุกรมทีตาที่ไม่แน่นอน Zwegers แสดงให้เห็นโดยใช้ผลงานก่อนหน้าของ Watson และ Andrews ว่าฟังก์ชันม็อกทีตาอันดับ 3, 5 และ 7 สามารถเขียนเป็นผลรวมของรูปแบบ Maass ที่อ่อนที่มีน้ำหนัก 1/2และฟังก์ชันที่มีขอบเขตตามเส้นจีโอเดสิกที่สิ้นสุดที่จุดแหลม [ 2 ]รูปแบบมาสส์แบบอ่อนมีค่าไอเกน3/16ภายใต้ตัวดำเนินการลาปลาเซียนไฮเปอร์โบลิก (ค่าเดียวกับรูปแบบมอดูลาร์โฮโลมอร์ฟิกของน้ำหนัก )1/2อย่างไรก็ตามมันเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็วแบบทวีคูณใกล้จุดแหลม ดังนั้นจึงไม่เป็นไปตามเงื่อนไขการเติบโตปกติสำหรับรูปแบบคลื่นมาสส์ ซเวเกอร์พิสูจน์ผลลัพธ์นี้ในสามวิธีที่แตกต่างกัน โดยเชื่อมโยงฟังก์ชันม็อกทีตาเข้ากับฟังก์ชันทีตาของเฮคเค่บนแลตทิซไม่จำกัดมิติ 2 และกับผลรวมแอปเปลล์-เลิร์ช และกับรูปแบบจาโคบีแบบเมโรเมอร์ฟิก
ผลลัพธ์พื้นฐานของ Zwegers แสดงให้เห็นว่าฟังก์ชัน mock theta เป็น "ส่วน holomorphic" ของรูปแบบโมดูลาร์เชิงวิเคราะห์จริงที่มีน้ำหนัก1/2สิ่งนี้ทำให้สามารถขยายผลลัพธ์มากมายเกี่ยวกับรูปแบบมอดูลาร์ไปสู่ฟังก์ชันม็อกทีตาได้ โดยเฉพาะอย่างยิ่ง เช่นเดียวกับรูปแบบมอดูลาร์ ฟังก์ชันม็อกทีตาทั้งหมดอยู่ในปริภูมิที่มีมิติจำกัดที่ระบุไว้อย่างชัดเจน ซึ่งช่วยลดการพิสูจน์ที่ยาวและยากของเอกลักษณ์มากมายระหว่างฟังก์ชันเหล่านี้ให้เหลือเพียงพีชคณิตเชิงเส้นทั่วไปเป็นครั้งแรกที่สามารถสร้างตัวอย่างของฟังก์ชันม็อกทีตาได้เป็นจำนวนอนันต์ ก่อนหน้านี้มีเพียงประมาณ 50 ตัวอย่างที่รู้จัก (ส่วนใหญ่ค้นพบครั้งแรกโดยรามานุจัน) ในฐานะการประยุกต์ใช้แนวคิดของซเวเกอร์สเพิ่มเติมแคทรีน บริงมันน์และเคน โอโนะ แสดงให้เห็นว่าอนุกรม q บางอนุกรมที่เกิดขึ้นจากอนุกรมไฮเปอร์จีโอเมตริกพื้นฐานของโรเจอร์ส-ไฟน์มีความสัมพันธ์กับส่วนโฮ โลมอร์ฟิกที่มีน้ำหนัก3/2รูปแบบ Maass อ่อนแบบฮาร์มอนิก [ 6 ] และแสดงให้เห็นว่าอนุกรมเชิงเส้นกำกับสำหรับสัมประสิทธิ์ของฟังก์ชัน mock theta อันดับ 3 f ( q ) ที่ศึกษาโดย George Andrews [ 7 ]และ Leila Dragonette [ 8 ]ลู่เข้าสู่สัมประสิทธิ์ [ 9 ]โดยเฉพาะอย่างยิ่ง ฟังก์ชัน Mock theta มีการขยายเชิงเส้นกำกับที่จุดยอดของกลุ่มมอดูลาร์ซึ่งกระทำบนระนาบครึ่งบนที่คล้ายกับรูปแบบมอดูลาร์ที่มีน้ำหนัก 1/2โดยมีขั้วอยู่ที่จุดยอด
คำนิยาม
รูปแบบโมดูลาร์จำลองจะถูกกำหนดให้เป็น "ส่วนโฮโลมอร์ฟิก" ของรูปแบบมาสส์อ่อนฮาร์มอนิก
กำหนดค่าน้ำหนักkซึ่งโดยปกติจะเป็นจำนวนเต็ม 2k กำหนดกลุ่มย่อย Γ ของSL ( Z ) (หรือของกลุ่มเมตาเพล็กติกถ้าkเป็นจำนวนเต็มครึ่ง) และอักขระρของ Γ รูปแบบมอดูลาร์f สำหรับอักขระนี้และกลุ่ม Γ นี้ จะแปลงภายใต้สมาชิกของ Γ โดย
รูปแบบมาสส์แบบอ่อนที่มีน้ำหนักkคือฟังก์ชันต่อเนื่องบนระนาบครึ่งบนที่แปลงรูปเหมือนรูปแบบมอดูลาร์ที่มีน้ำหนักkและเป็นฟังก์ชันลักษณะเฉพาะของตัวดำเนินการลาปลาเซียนที่มีน้ำหนักkและเรียกว่าฮาร์มอนิกหากค่าลักษณะเฉพาะของมันคือ( 1 − k/2)เค/2[ 10 ]นี่คือค่าลักษณะเฉพาะของรูปแบบมอดูลาร์น้ำหนักโฮโลมอร์ ฟิก kดังนั้นสิ่งเหล่านี้ทั้งหมดจึงเป็นตัวอย่างของรูปแบบมาสส์อ่อนฮาร์มอนิก (รูปแบบมาสส์คือรูปแบบมาสส์อ่อนที่ลดลงอย่างรวดเร็วที่จุดยอดแหลม) ดังนั้นรูปแบบมาสส์อ่อนฮาร์มอนิกจึงถูกทำลายโดยตัวดำเนินการเชิงอนุพันธ์
ถ้าFเป็นรูปแบบ Maass อ่อนแบบฮาร์มอนิกใดๆ แล้วฟังก์ชันgที่กำหนดโดย
เป็นฟังก์ชันโฮโลมอร์ฟิกและแปลงรูปเหมือนฟอร์มมอดูลาร์ที่มีน้ำหนักkแม้ว่าอาจจะไม่เป็นโฮโลมอร์ฟิกที่จุดยอดแหลมก็ตาม หากเราสามารถหาฟังก์ชันอื่นg *ที่มีภาพg เดียวกันได้ F − g *ก็จะเป็นโฮโลมอร์ฟิก ฟังก์ชันดังกล่าวได้มาจากการผกผันตัวดำเนินการเชิงอนุพันธ์โดยการอินทิเกรต ตัวอย่างเช่น เราสามารถกำหนด
ที่ไหน
โดยพื้นฐานแล้วคือฟังก์ชันแกมมาที่ไม่สมบูรณ์ อินทิกรัลจะลู่เข้าเมื่อใดก็ตามที่gมีศูนย์ที่จุดยอดi ∞ และฟังก์ชันแกมมาที่ไม่สมบูรณ์สามารถขยายได้โดยการต่อยอดเชิงวิเคราะห์ดังนั้นสูตรนี้จึงสามารถใช้เพื่อกำหนดส่วนโฮโลมอร์ฟิกg *ของF ได้ แม้ในกรณีที่gเป็นเมโรเมอร์ฟิกที่i ∞ ก็ตาม แม้ว่าสิ่งนี้จะต้องระมัดระวังหากkเป็น 1 หรือไม่ใช่จำนวนเต็ม หรือหากn = 0 ตัวผกผันของตัวดำเนินการเชิงอนุพันธ์นั้นห่างไกลจากความเป็นเอกลักษณ์ เนื่องจากเราสามารถเพิ่มฟังก์ชันโฮโมมอร์ฟิกใดๆ ลงในg *โดยไม่ส่งผลกระทบต่อภาพของมัน และเป็นผลให้ฟังก์ชันg *ไม่จำเป็นต้องไม่เปลี่ยนแปลงภายใต้กลุ่ม Γ ฟังก์ชันh = F − g *เรียกว่าส่วนโฮโลมอร์ฟิกของF
รูปแบบมอดูลาร์จำลอง ถูกนิยามให้เป็นส่วนโฮโลมอร์ฟิกhของรูปแบบมาสส์อ่อนฮาร์มอนิกF บางรูปแบบ ดังนั้นจึงมีไอโซมอร์ฟิซึมจากปริภูมิของรูปแบบมอดูลาร์จำลองhไปยังปริภูมิย่อยของรูปแบบมาสส์อ่อนฮาร์มอนิก
รูปแบบมอดูลาร์จำลองhเป็นแบบโฮโลมอร์ฟิกแต่ไม่ใช่มอดูลาร์โดยสมบูรณ์ ในขณะที่h + g *เป็นแบบมอดูลาร์แต่ไม่ใช่โฮโลมอร์ฟิกโดยสมบูรณ์ ปริภูมิของรูปแบบมอดูลาร์จำลอง ที่มีน้ำหนัก kประกอบด้วยปริภูมิของรูปแบบเกือบมอดูลาร์ ("รูปแบบมอดูลาร์ที่อาจเป็นเมโรเมอร์ฟิกที่จุดยอด") ที่มี น้ำหนัก kเป็นปริภูมิย่อย ผลหารเป็นไอโซมอร์ฟิก (แบบแอนติลิเนียร์) กับปริภูมิของรูปแบบมอดูลาร์โฮโลมอร์ฟิกที่มีน้ำหนัก 2 − k รูปแบบมอดูลาร์ น้ำหนัก -(2 − k ) gที่สอดคล้องกับรูปแบบมอดูลาร์ จำลอง hเรียกว่าเงา ของมัน เป็นเรื่องปกติที่ฟังก์ชันเธต้าจำลองที่แตกต่างกันจะมีเงาเดียวกัน ตัวอย่างเช่น ฟังก์ชันเธต้าจำลอง 10 ฟังก์ชันอันดับ 5 ที่รามานุจันค้นพบนั้นแบ่งออกเป็นสองกลุ่ม กลุ่มละ 5 ฟังก์ชัน โดยที่ฟังก์ชันทั้งหมดในแต่ละกลุ่มมีเงาเดียวกัน (ยกเว้นการคูณด้วยค่าคงที่)
Don Zagier [ 11 ]นิยามฟังก์ชัน mock thetaว่าเป็นกำลังเชิงตรรกะของq = e 2 π i 𝜏คูณกับรูปแบบโมดูลาร์ mock ที่มีน้ำหนัก1/2เงาของ มันคืออนุกรมธีตาของรูปแบบ
สำหรับจำนวนตรรกยะบวกκและฟังก์ชันคาบคี่ε (อนุกรมธีตาใดๆ ดังกล่าวเป็นรูปแบบโมดูลาร์ของน้ำหนัก)3/2) . พลังแห่งเหตุผลของ qเป็นอุบัติเหตุทางประวัติศาสตร์
รูปแบบมอดูลาร์จำลองส่วนใหญ่และรูปแบบมาสส์แบบอ่อนมีอัตราการเติบโตอย่างรวดเร็วที่จุดยอดแหลม โดยทั่วไปมักกำหนดเงื่อนไขว่าพวกมันเติบโตเร็วที่สุดในระดับเลขชี้กำลังที่จุดยอดแหลม (ซึ่งสำหรับรูปแบบมอดูลาร์จำลองหมายความว่าพวกมันเป็น "เมโรเมอร์ฟิก" ที่จุดยอดแหลม) ปริภูมิของรูปแบบมอดูลาร์จำลอง (ที่มีน้ำหนักและกลุ่มที่กำหนด) ซึ่งการเติบโตถูกจำกัดด้วยฟังก์ชันเลขชี้กำลังคงที่บางฟังก์ชันที่จุดยอดแหลมนั้นมีมิติจำกัด
ผลรวม Appell–Lerch
ผลรวม Appell–Lerch ซึ่งเป็นการวางนัยทั่วไปของอนุกรม Lambertได้รับการศึกษาครั้งแรกโดยPaul Émile Appell [ 12 ]และMathias Lerch [ 13 ] Watsonศึกษาฟังก์ชัน mock theta อันดับ 3 โดยแสดงฟังก์ชันเหล่านั้นในรูปของผลรวม Appell–Lerch และ Zwegers ใช้ฟังก์ชันเหล่านั้นเพื่อแสดงให้เห็นว่าฟังก์ชัน mock theta เป็นรูปแบบ mock modular โดยพื้นฐาน
อนุกรมแอปเปลล์-เลิร์ช คือ
ที่ไหน
และ
ซีรีส์ที่แก้ไขแล้ว
ที่ไหน
และy = Im( 𝜏 ) และ
ตรงตามคุณสมบัติการแปลงต่อไปนี้
กล่าวอีกนัยหนึ่ง อนุกรม Appell–Lerch ที่ดัดแปลงแล้วจะแปลงรูปเหมือนฟอร์มมอดูลาร์เมื่อเทียบกับ𝜏เนื่องจากฟังก์ชันม็อกทีตาสามารถแสดงในรูปของอนุกรม Appell–Lerch ได้ นั่นหมายความว่าฟังก์ชันม็อกทีตาจะแปลงรูปเหมือนฟอร์มมอดูลาร์หากมีการเพิ่มอนุกรมที่ไม่ใช่เชิงวิเคราะห์บางอย่างเข้าไป
อนุกรมธีตาที่ไม่จำกัด
George Andrews [ 14 ]แสดงให้เห็นว่าฟังก์ชันม็อกเธต้าลำดับที่ห้าของ Ramanujan หลายฟังก์ชันเท่ากับผลหารΘ(𝜏)/θ (𝜏)โดยที่ θ ( 𝜏 ) คือรูปแบบโมดูลาร์ของน้ำหนัก1/2และ Θ ( 𝜏 ) เป็นฟังก์ชันเธต้าของรูปแบบกำลังสองไบนารีที่ไม่แน่นอน และ Dean Hickerson [ 15 ]ได้พิสูจน์ผลลัพธ์ที่คล้ายกันสำหรับฟังก์ชันม็อกเธต้าลำดับที่เจ็ด Zwegers ได้แสดงวิธีการทำให้ฟังก์ชันเธต้าที่ไม่แน่นอนสมบูรณ์เพื่อสร้างรูปแบบโมดูลาร์เชิงวิเคราะห์จริง และใช้สิ่งนี้เพื่อพิสูจน์ความสัมพันธ์ระหว่างฟังก์ชันม็อกเธต้าและรูปแบบคลื่น Maass ที่อ่อนแออีกครั้ง
รูปแบบเมโรโมฟิกของจาโคบี
George Andrews [ 16 ]สังเกตว่าฟังก์ชันม็อกทีตาลำดับที่ห้าบางส่วนของ Ramanujan สามารถแสดงได้ในรูปของผลหารของฟังก์ชันทีตาของ Jacobi Zwegers ใช้แนวคิดนี้เพื่อแสดงฟังก์ชันม็อกทีตาเป็นสัมประสิทธิ์ฟูริเยร์ของรูปแบบ Jacobi แบบเมโรเมอร์ฟิก
แอปพลิเคชัน
- Ruth LawrenceและDon Zagierเชื่อมโยงฟังก์ชัน mock theta กับค่าคงที่ควอนตัมของ 3-manifold [ 17 ]
- AM Semikhatov, A. Taormina และ I. Yu Tipunin เชื่อมโยงฟังก์ชัน mock theta กับ Lie superalgebrasมิติอนันต์และทฤษฎีสนามคอนฟอร์มอลสองมิติ[ 18 ]
- J. Troost แสดงให้เห็นว่าการเติมเต็มแบบโมดูลาร์ของรูปแบบโมดูลาร์จำลองเกิดขึ้นเป็นสกุลวงรีของทฤษฎีสนามคอนฟอร์มอลที่มีสเปกตรัมต่อเนื่อง[ 19 ]
- ฟังก์ชันเธต้าจำลองปรากฏในทฤษฎีแสงจันทร์เงามืด
- Atish Dabholkar , Sameer Murthy และDon Zagierแสดงให้เห็นว่ารูปแบบโมดูลาร์จำลองมีความเกี่ยวข้องกับความเสื่อมของหลุมดำควอนตัมในทฤษฎีสตริงN = 4 [ 20 ]
ตัวอย่าง
- รูปแบบโมดูลาร์ใดๆ ที่มีน้ำหนักk (อาจเป็นเมโรเมอร์ฟิกเฉพาะที่จุดยอด) เป็นรูปแบบโมดูลาร์จำลองที่มีน้ำหนักkโดยมีเงาเป็น 0
- ซีรี่ส์ไอเซนสไตน์แบบกึ่งโมดูลาร์
- ของน้ำหนัก 2 และระดับ 1 เป็นรูปแบบโมดูลาร์จำลองของน้ำหนัก 2 โดยมีเงาเป็นค่าคงที่ ซึ่งหมายความว่า
- แปลงรูปเหมือนรูปแบบโมดูลาร์ของน้ำหนัก 2 (โดยที่𝜏 = x + iy )
- ฟังก์ชันที่ศึกษาโดย Don Zagier [ 21 ] [ 22 ]ที่มีสัมประสิทธิ์ฟูริเยร์ซึ่งเป็นจำนวนชั้น Hurwitz H ( N ) ของฟิลด์กำลังสองจินตนาการเป็นรูปแบบโมดูลาร์จำลองที่มีน้ำหนัก3/2ระดับ 4 และเงา Σ q n 2รูปแบบคลื่นมาสส์อ่อนที่สอดคล้องกันคือ
- ที่ไหน
- และy = Im( 𝜏 ), q = e 2 π i 𝜏 .
ฟังก์ชันเธต้าจำลองเป็นรูปแบบโมดูลาร์จำลองของน้ำหนัก1/2เงาของ มันคือฟังก์ชันทีตาเอกภาค คูณด้วยกำลังตรรกยะของ q (ด้วยเหตุผลทางประวัติศาสตร์) ก่อนที่งานของ Zwegers จะนำไปสู่วิธีการทั่วไปในการสร้างมัน ตัวอย่างส่วนใหญ่ถูกนำเสนอในรูปของฟังก์ชันไฮเปอร์จีโอเมตริกพื้นฐานแต่ส่วนใหญ่เป็นอุบัติเหตุทางประวัติศาสตร์ และฟังก์ชันทีตาจำลองส่วนใหญ่ไม่มีการแสดงออกอย่างง่ายที่รู้จักในรูปของฟังก์ชันดังกล่าว
ฟังก์ชันม็อกธีตา "ธรรมดา" คือรูปแบบโมดูลาร์ (โฮโลมอร์ฟิก) ของน้ำหนัก1/2ซึ่งได้รับการจำแนกประเภทโดย Serre และ Stark [ 23 ]ซึ่งแสดงให้เห็นว่าสามารถเขียนได้ทั้งหมดโดยใช้ฟังก์ชันทีตาของแลตทิซ 1 มิติ
ตัวอย่างต่อไปนี้ใช้สัญลักษณ์ q-Pochhammer ( a ; q ) ซึ่งกำหนดไว้ดังนี้:
คำสั่งซื้อที่ 2
McIntosh ศึกษาฟังก์ชัน mock theta ลำดับที่ 2 บางส่วน[ 24 ]
รามานุจันค้นพบฟังก์ชันμ ในสมุดบันทึกที่หายไปของเขา
สิ่งเหล่านี้เกี่ยวข้องกับฟังก์ชันที่ระบุไว้ในส่วนเกี่ยวกับฟังก์ชันลำดับที่ 8 โดย
คำสั่งซื้อที่ 3
Ramanujan กล่าวถึงฟังก์ชัน mock theta อันดับ 3 สี่ฟังก์ชันในจดหมายถึง Hardy และระบุอีกสามฟังก์ชันในสมุดบันทึกที่หายไปของเขา ซึ่งถูกค้นพบอีกครั้งโดยGN Watson [ 5 ] Watsonพิสูจน์ความสัมพันธ์ระหว่างฟังก์ชันเหล่านั้นตามที่ Ramanujan กล่าวไว้ และยังพบการแปลงของฟังก์ชันเหล่านั้นภายใต้องค์ประกอบของกลุ่มมอดูลาร์โดยการแสดงเป็นผลรวม Appell–Lerch Dragonette [ 8 ]อธิบายการขยายเชิงอะซิมโทติกของสัมประสิทธิ์ Zwegers [ 1 ]เชื่อมโยงฟังก์ชันเหล่านั้นกับรูปแบบ Maass อ่อนแบบฮาร์มอนิก ดูเอกสารวิจัยของ Nathan Fine ด้วย[ 25 ]
ฟังก์ชันม็อกทีต้าลำดับที่ 3 ทั้งเจ็ดที่รามานุจันได้กล่าวไว้มีดังนี้
ฟังก์ชันสี่ฟังก์ชันแรกนี้จัดอยู่ในกลุ่มที่มีเงาเดียวกัน (โดยมีค่าคงที่คั่นอยู่) และฟังก์ชันสามฟังก์ชันสุดท้ายก็เช่นกัน กล่าวโดยละเอียด ฟังก์ชันเหล่านี้เป็นไปตามความสัมพันธ์ต่อไปนี้ (ซึ่งค้นพบโดยรามานุจันและพิสูจน์โดยวัตสัน):
คำสั่งซื้อที่ 5
รามานุจันเขียนฟังก์ชันม็อกทีตา 10 ฟังก์ชันที่มีลำดับ 5 ลงในจดหมายถึงฮาร์ดีในปี 1920 และระบุความสัมพันธ์บางอย่างระหว่างฟังก์ชันเหล่านั้นซึ่งวัตสันได้พิสูจน์แล้ว[ 26 ]ในสมุดบันทึกที่หายไปของเขา เขาได้ระบุเอกลักษณ์เพิ่มเติมบางอย่างที่เกี่ยวข้องกับฟังก์ชันเหล่านี้ ซึ่งเทียบเท่ากับสมมติฐานม็อกทีตา[ 27 ]ซึ่งฮิกเกอร์สันได้พิสูจน์แล้ว[ 28 ]แอนดรูว์ส[ 14 ] พบการแสดงแทนของฟังก์ชันเหล่านี้จำนวนมากในรูปผลหารของอนุกรมทีตาที่ไม่จำกัดโดยรูปแบบโมดูลาร์ที่ มีน้ำหนัก1/2 .
คำสั่งซื้อที่ 6
Ramanujan [ 4 ]ได้จดบันทึกฟังก์ชัน mock theta ลำดับที่ 6 จำนวน 7 ฟังก์ชันไว้ในสมุดบันทึกที่หายไปของเขา และระบุเอกลักษณ์ 11 ข้อระหว่างฟังก์ชันเหล่านั้น ซึ่งได้รับการพิสูจน์โดย Andrews และ Hickerson [ 29 ]เอกลักษณ์ 2 ข้อของ Ramanujan เกี่ยวข้องกับφและψที่อาร์กิวเมนต์ต่างๆ สี่ข้อแสดงφและψในรูปของอนุกรม Appell–Lerch และเอกลักษณ์ 5 ข้อสุดท้ายแสดงฟังก์ชัน mock theta ลำดับที่ 6 ที่เหลืออีก 5 ฟังก์ชันในรูปของφและψ Berndt และ Chan [ 30 ]ค้นพบฟังก์ชันลำดับที่ 6 เพิ่มอีก 2 ฟังก์ชัน
ฟังก์ชัน mock theta ลำดับที่ 6 มีดังนี้:
คำสั่งซื้อที่ 7
รามานุจันได้มอบฟังก์ชันจำลองเธต้าสามฟังก์ชันที่มีอันดับ 7 ในจดหมายถึงฮาร์ดีในปี 1920 ฟังก์ชันเหล่านี้ได้รับการศึกษาโดยเซลเบิร์ก[ 31 ]ซึ่งพบการขยายเชิงเส้นกำกับสำหรับสัมประสิทธิ์ของฟังก์ชันเหล่านี้ และโดยแอนดรูว์[ 14 ]ฮิกเกอร์สัน[ 15 ]พบการแสดงแทนของฟังก์ชันเหล่านี้จำนวนมากในรูปผลหารของอนุกรมเธต้าไม่จำกัดโดยรูปแบบโมดูลาร์ที่มีน้ำหนัก1/2Zwegers [ 1 ] [ 2 ]อธิบายคุณสมบัติการแปลงโมดูลาร์ของพวกเขา
ฟังก์ชันม็อกทีต้าทั้งสามนี้มีเงาที่แตกต่างกัน ดังนั้นจึงไม่เหมือนกับกรณีของฟังก์ชันอันดับ 3 และอันดับ 5 ของรามานุจัน ที่ไม่มีความสัมพันธ์เชิงเส้นระหว่างฟังก์ชันเหล่านี้กับรูปแบบมอดูลาร์ทั่วไป รูปแบบมาสส์แบบอ่อนที่สอดคล้องกันคือ
ที่ไหน
และ
โดยประมาณแล้วคือฟังก์ชันข้อผิดพลาด เสริม ภายใต้กลุ่มเมตาเพล็กติก ฟังก์ชันทั้งสามนี้จะแปลงไปตามการแสดงแทนสามมิติของกลุ่มเมตาเพล็กติกดังต่อไปนี้
กล่าวอีกนัยหนึ่งคือ พวกมันเป็นส่วนประกอบของรูปแบบ Maass แบบอ่อนฮาร์มอนิกที่มีค่าเป็นเวกเตอร์ระดับ 1 ที่มีน้ำหนัก 1/2 .
คำสั่งซื้อที่ 8
กอร์ดอนและแมคอินทอช[ 32 ]พบฟังก์ชันม็อกทีตาแปดฟังก์ชันที่มีอันดับ 8 พวกเขาพบความสัมพันธ์เชิงเส้นห้าอย่างที่เกี่ยวข้องกับฟังก์ชันเหล่านั้น และแสดงฟังก์ชันสี่ฟังก์ชันเป็นผลรวมของแอปเปลล์-เลิร์ช และอธิบายการแปลงของฟังก์ชันเหล่านั้นภายใต้กลุ่มมอดูลาร์ ฟังก์ชันV และU สองฟังก์ชันนี้ ถูกค้นพบก่อนหน้านี้โดยรามานุจัน[ 33 ]ในสมุดบันทึกที่หายไปของเขา
สั่งซื้อ 10 ชิ้น
Ramanujan [ 34 ]ระบุฟังก์ชัน mock theta ลำดับที่ 10 สี่รายการในสมุดบันทึกที่หายไปของเขา และระบุความสัมพันธ์บางอย่างระหว่างฟังก์ชันเหล่านั้น ซึ่งได้รับการพิสูจน์โดย Choi [ 35 ] [ 36 ] [ 37 ] [ 38 ]
หมายเหตุ
- 1 2 3ซเวเกอร์ส 2001
- 1 2 3ซเวเกอร์ส 2002
- 1 2รามานุจัน 2000ภาคผนวก II
- 1 2 รามานุ จัน 1988
- 1 2วัตสัน 1936
- ↑ Bringmann, Folsom & Ono 2009 .
- ↑ แอนดรูว์ ส 1966
- 1 2 ดราโกเน็ต ต์ 1952
- ↑ Bringmann & Ono 2006
- ↑ Bruinier & Funke 2004
- ↑ Zagier 2007
- ↑อุทธรณ์ พ.ศ. 2427
- ↑ เลิร์ ช 1892
- 1 2 3แอนดรูว์ส 1986
- 1 2ฮิกเกอร์สัน 1988b .
- ↑ แอนดรูว์ ส 1988
- ↑ลอว์เรนซ์และซาเกียร์ 1999
- ↑เซมิคาตอฟ, ทาโอร์มินาและติปูนิน 2548 .
- ↑ ทรูส ต์ 2010
- ↑ Dabholkar, Murthy & Zagier 2012 .
- ↑ Zagier 1975
- ↑เฮียร์เซบรูคและซาเกียร์ 1976 , 2.2.
- ↑ Serre & Stark 1977
- ↑แมคอินทอช 2007
- ↑ดี 1988
- ↑วัตสัน 1937
- ↑แอนดรูว์สและการ์แวน 1989
- ↑ฮิกเกอร์สัน 1988a .
- ↑แอนดรูว์สและฮิกเกอร์สัน 1991
- ↑ Berndt & Chan 2007
- ↑เซลเบิร์ก 1938
- ↑กอร์ดอนและแมคอินทอช 2000
- ↑รามานุจัน 1988 , หน้า. 8, สมการ 1; พี 29 สม 6.
- ↑รามานุจัน 1988 , หน้า 9.
- ↑ชอย 1999
- ↑ชอย 2000
- ↑ชอย 2002
- ↑ชอย 2007
อ่านเพิ่มเติม
- Ono, Ken (2008), "ฟังก์ชันจำลอง Theta, อันดับและรูปแบบ Maass" ในAlladi, Krishnaswami (ed.), Surveys in Number Theory , Developments in Mathematics, vol. 17, Springer-Verlag , หน้า119– 141, ISBN 978-0-387-78509-7, Zbl 1183.11064
ลิงก์ภายนอก
- การประชุมวิชาการนานาชาติ: ฟังก์ชันเธต้าจำลองและการประยุกต์ใช้ 2009
- บทความเกี่ยวกับฟังก์ชันม็อกธีตาโดยจอร์จ แอนดรูว์ส
- บทความเกี่ยวกับฟังก์ชันเธต้าจำลองโดยKathrin Bringmann
- บทความเกี่ยวกับฟังก์ชัน mock thetaโดยKen Ono
- บทความเกี่ยวกับฟังก์ชันม็อกทีต้าโดยSander Zwegers
- ไวส์สไตน์, เอริค ดับเบิลยู. , "ฟังก์ชันเธต้าจำลอง" , MathWorld