กลับไปหน้าบทความ

อ่าน 14 นาที

ไม่มีชื่อบทความ

ใน ทฤษฎีจำนวน และ การวิเคราะห์เชิงซ้อน รูป แบบ มอดูลาร์ (Modular Form) คือ ฟังก์ชัน ชนิดหนึ่งของ ตัวแปร จำนวนเชิงซ้อน ที่มีสมมาตรสูงในลักษณะเฉพาะ คล้ายกับ ฟังก์ชันคาบ...

รูปแบบโมดูลาร์

ในทฤษฎีจำนวนและการวิเคราะห์เชิงซ้อน รูป แบบมอดูลาร์ (Modular Form) คือ ฟังก์ชันชนิดหนึ่งของ ตัวแปร จำนวนเชิงซ้อนที่มีสมมาตรสูงในลักษณะเฉพาะ คล้ายกับฟังก์ชันคาบของตัวแปรจริง รูปแบบมอดูลาร์จะซ้ำหรือแปลงรูปในลักษณะใดลักษณะหนึ่งเมื่ออาร์กิวเมนต์ของมันถูกแปลงด้วยการแปลงแบบเฉพาะ แตกต่างจากฟังก์ชันคาบธรรมดา สมมาตรของมันรวมถึงการแปลง เช่น การแทนที่จำนวนเชิงซ้อนzด้วย−1/ zและกฎการแปลงไม่ใช่สมมาตรที่แน่นอนของฟังก์ชัน แต่คล้ายกับกฎการแปลงของฟังก์ชันกึ่งคาบ (Quasiperiodic Function ) กล่าวคือ ฟังก์ชันจะรับตัวประกอบเพิ่มเติมขึ้นอยู่กับการแปลง รูปแบบมอดูลาร์ทำหน้าที่เป็นสะพานเชื่อมที่สำคัญระหว่างการวิเคราะห์เชิงซ้อนทฤษฎีจำนวนและเรขาคณิตรูปแบบมอดูลาร์ยังปรากฏในสาขาอื่นๆ เช่นโทโพโลยีเชิงพีชคณิตการจัดเรียงทรงกลมและทฤษฎีสตริง

กล่าวให้แม่นยำยิ่งขึ้น รูปแบบโมดูลาร์คือฟังก์ชันโฮโลมอร์ฟิกบนระนาบครึ่งบนเชิงซ้อนที่สอดคล้องกับสมการเชิงฟังก์ชัน โดยประมาณ โดยสัมพันธ์กับการกระทำของกลุ่มโมดูลาร์และเงื่อนไขการเติบโต รูปแบบโมดูลาร์เป็นกรณีพิเศษของรูปแบบออโตมอร์ฟิกซึ่งเป็นฟังก์ชันที่กำหนดบนกลุ่มลีที่แปลงได้อย่างดีโดยสัมพันธ์กับการกระทำของกลุ่มย่อยแบบไม่ต่อเนื่อง บางกลุ่ม โดย เป็นการขยายตัวอย่างของกลุ่มโมดูลาร์เอสแอล2()เอสแอล2(อาร์){\displaystyle \mathrm {SL} _{2}(\mathbb {Z} )\subset \mathrm {SL} _{2}(\mathbb {R} )}.

คำว่ารูปแบบโมดูลาร์ในฐานะคำอธิบายที่เป็นระบบ มักจะถูกยกให้เป็นผลงานของErich Heckeความสำคัญของรูปแบบโมดูลาร์ในหลายสาขาของคณิตศาสตร์ได้รับการนำเสนออย่างขบขันในคำพูดที่อาจเป็นเรื่องเล่าปรัมปราที่อ้างถึงMartin Eichlerซึ่งอธิบายว่ารูปแบบโมดูลาร์เป็นการดำเนินการพื้นฐานลำดับที่ห้าในคณิตศาสตร์ ต่อจากการบวก การลบ การคูณ และการหาร[ 1 ]

คำนิยาม

โดยทั่วไป[ 2 ]เมื่อกำหนดกลุ่มย่อยΓ<ส.ล.2(){\displaystyle \Gamma <{\text{SL}}_{2}(\mathbb {Z} )}ของดัชนีจำกัด (เรียกว่ากลุ่มเลขคณิต ) รูปแบบมอดูลาร์ของระดับΓ{\displaystyle \Gamma }และน้ำหนักเค{\displaystyle k}เป็นฟังก์ชันโฮโลมอร์ฟิกเอฟ:ชมซี{\displaystyle f:{\mathcal {H}}\to \mathbb {C} }จากระนาบครึ่งบนชม={zซี|z>0}{\displaystyle {\mathcal {H}}=\{z\in \mathbb {C} |\Im z>0\}}โดยต้องเป็นไปตามเงื่อนไขสองข้อต่อไปนี้:

  • เงื่อนไขออโตมอร์ฟี : สำหรับใดๆγΓ{\displaystyle \gamma \in \Gamma }เรามีเอฟ(γ(z))=(z+)เคเอฟ(z){\displaystyle f(\gamma (z))=(cz+d)^{k}f(z)}[ หมายเหตุ 1 ] และ
  • สภาวะการเจริญเติบโต : สำหรับใดๆγส.ล.2(){\displaystyle \gamma \in {\text{SL}}_{2}(\mathbb {Z} )}ฟังก์ชัน(z+)เคเอฟ(γ(z)){\displaystyle (cz+d)^{-k}f(\gamma (z))}มีขอบเขตสำหรับฉัน(z){\displaystyle {\text{im}}(z)\to \infty }.

นอกจากนี้ รูปทรงโมดูลาร์จะเรียกว่ารูปทรงคัสป์หากตรงตามเงื่อนไขการเติบโตต่อไปนี้:

  • ภาวะฟันเขี้ยว : สำหรับกรณีใดๆγส.ล.2(){\displaystyle \gamma \in {\text{SL}}_{2}(\mathbb {Z} )}เรามี(z+)เคเอฟ(γ(z))0{\displaystyle (cz+d)^{-k}f(\gamma (z))\to 0}เช่นฉัน(z){\displaystyle {\text{im}}(z)\to \infty }.

โปรดทราบว่าγ{\displaystyle \gamma }เป็นเมทริกซ์

γ=(เอ)ส.ล.2(),{\textstyle \gamma ={\begin{pmatrix}a&b\\c&d\end{pmatrix}}\in {\text{SL}}_{2}(\mathbb {Z} ),}

ระบุด้วยฟังก์ชันγ(z)=(เอz+)/(z+){\textstyle \gamma (z)=(az+b)/(cz+d)}การที่ฟังก์ชันระบุความสัมพันธ์กับเมทริกซ์ ทำให้การประกอบฟังก์ชันเทียบเท่ากับการคูณเมทริกซ์

รูปแบบโมดูลาร์สำหรับ SL(2, Z)

รูปแบบโมดูลาร์ของน้ำหนักเค{\displaystyle k}สำหรับกลุ่มโมดูลาร์

ส.ล.(2,)={(เอ)|เอ,,,, เอ=1}{\displaystyle {\text{SL}}(2,\mathbb {Z} )=\left\{\left.{\begin{pmatrix}a&b\\c&d\end{pmatrix}}\right|a,b,c,d\in \mathbb {Z} ,\ ad-bc=1\right\}}

เป็นฟังก์ชันเอฟ{\displaystyle f}บนระนาบครึ่งบนชม={zซีฉัน(z)>0}{\displaystyle {\mathcal {H}}=\{z\in \mathbb {C} \mid \operatorname {Im} (z)>0\}}โดยต้องเป็นไปตามเงื่อนไขสามข้อต่อไปนี้:

  1. เอฟ{\displaystyle f}เป็นโฮโลมอร์ฟิกบนชม{\displaystyle {\mathcal {H}}}.
  2. สำหรับใดๆzชม{\displaystyle z\in {\mathcal {H}}}และเมทริกซ์ใดๆ ในส.ล.(2,){\displaystyle {\text{SL}}(2,\mathbb {Z} )}เรามี
    เอฟ(เอz+z+)=(z+)เคเอฟ(z){\displaystyle f\left({\frac {az+b}{cz+d}}\right)=(cz+d)^{k}f(z)}.
  3. เอฟ{\displaystyle f}มีขอบเขตจำกัดดังนี้ฉัน(z){\displaystyle \operatorname {Im} (z)\to \infty }.

หมายเหตุ:

  • น้ำหนักเค{\displaystyle k}โดยทั่วไปจะเป็นจำนวนเต็มบวก
  • สำหรับเรื่องแปลกเค{\displaystyle k}มีเพียงฟังก์ชันศูนย์เท่านั้นที่ตรงตามเงื่อนไขข้อที่สอง
  • เงื่อนไขข้อที่สามนั้นกล่าวไว้เช่นกันว่าเอฟ{\displaystyle f}คือ "โฮโลมอร์ฟิกที่จุดยอด" ซึ่งเป็นศัพท์เฉพาะที่จะอธิบายต่อไปด้านล่าง โดยชัดเจนแล้ว เงื่อนไขนี้หมายความว่ามีอยู่บางอย่างเอ็ม,ดี>0{\displaystyle M,D>0}โดยที่ฉัน(z)>เอ็ม|เอฟ(z)|<ดี{\displaystyle \operatorname {Im} (z)>M\implies |f(z)|<D}, ความหมายเอฟ{\displaystyle f}ถูกจำกัดอยู่เหนือเส้นแนวนอนบางเส้น
  • เงื่อนไขที่สองสำหรับ
เอส=(0110),ที=(1101){\displaystyle S={\begin{pmatrix}0&-1\\1&0\end{pmatrix}},\qquad T={\begin{pmatrix}1&1\\0&1\end{pmatrix}}}
อ่าน
เอฟ(1z)=zเคเอฟ(z),เอฟ(z+1)=เอฟ(z){\displaystyle f\left(-{\frac {1}{z}}\right)=z^{k}f(z),\qquad f(z+1)=f(z)}
ตามลำดับ เนื่องจากเอส{\displaystyle S}และที{\displaystyle T}สร้างกลุ่มส.ล.(2,){\displaystyle {\text{SL}}(2,\mathbb {Z} )}เงื่อนไขข้อที่สองข้างต้นเทียบเท่ากับสมการทั้งสองนี้

การตีความโครงตาข่ายและเส้นโค้งวงรี

รูปแบบมอดูลาร์สามารถนิยามได้อย่างเทียบเท่าว่าเป็นฟังก์ชันFจากเซตของแลตทิซในCไปยังเซตของจำนวนเชิงซ้อนซึ่งตรงตามเงื่อนไขบางประการ:

  1. ถ้าเราพิจารณาแลตทิซΛ = Z α + Z z ที่ สร้างขึ้นโดยค่าคงที่αและตัวแปรzแล้วF (Λ)จะเป็นฟังก์ชันวิเคราะห์ของz
  2. ถ้าαเป็นจำนวนเชิงซ้อนที่ไม่เป็นศูนย์ และα Λคือแลตทิซที่ได้จากการคูณแต่ละองค์ประกอบของΛด้วยαแล้วF ( α Λ) = α k F (Λ)โดยที่kเป็นค่าคงที่ (โดยทั่วไปเป็นจำนวนเต็มบวก) ที่เรียกว่าน้ำหนักของรูปแบบ
  3. ค่าสัมบูรณ์ของF (Λ) จะยังคงมีค่าจำกัดด้านบน ตราบใดที่ค่าสัมบูรณ์ขององค์ประกอบที่ไม่เป็นศูนย์ที่เล็กที่สุดในΛมีค่าจำกัดห่างจาก 0

แนวคิดหลักในการ พิสูจน์ความเท่าเทียมกันของนิยามทั้งสองคือ ฟังก์ชันF ดังกล่าวถูกกำหนดโดยค่าของมันบนแลตทิซในรูปแบบ Z + Z τโดยที่τHเนื่องจากเงื่อนไขที่สอง

ตัวอย่าง

ซีรีส์ไอเซนสไตน์

ตัวอย่างที่ง่ายที่สุดจากมุมมองนี้คืออนุกรมไอเซนสไตน์ สำหรับจำนวนเต็มคู่ k > 2แต่ละตัวเรากำหนดG (Λ)ให้เป็นผลรวมของλ k เหนือเวกเตอร์ λที่ไม่ใช่ศูนย์ทั้งหมดของΛ :

จีเค(Λ)=0λΛλเค.{\displaystyle G_{k}(\Lambda )=\sum _{0\neq \lambda \in \Lambda }\lambda ^{-k}.}

ดังนั้นG จึงเป็นรูปแบบโมดูลาร์ของน้ำหนักkสำหรับΛ = Z + Z τ เรามี

จีเค(Λ)=จีเค(τ)=(0,0)(,n)21(+nτ)เค,{\displaystyle G_{k}(\Lambda )=G_{k}(\tau )=\sum _{(0,0)\neq (m,n)\in \mathbf {Z} ^{2}}{\frac {1}{(m+n\tau )^{k}}},}

และ

จีเค(1τ)=τเคจีเค(τ),จีเค(τ+1)=จีเค(τ).{\displaystyle {\begin{aligned}G_{k}\left(-{\frac {1}{\tau }}\right)&=\tau ^{k}G_{k}(\tau ),\\G_{k}(\tau +1)&=G_{k}(\tau ).\end{aligned}}}

เงื่อนไขk > 2จำเป็นสำหรับการลู่เข้าสำหรับk ที่เป็นเลขคี่ จะมีการหักล้างกันระหว่างλ kและ(− λ ) kดังนั้นอนุกรมดังกล่าวจึงเป็นศูนย์โดยสมบูรณ์

II. ฟังก์ชันทีตาของแลตทิซเอกโมดูลาร์คู่

แลตทิซเอกมิติคู่LในR nคือแลตทิซที่สร้างขึ้นจาก เวกเตอร์ nตัวที่ประกอบเป็นคอลัมน์ของเมทริกซ์ที่มีดีเทอร์มิแนนต์เท่ากับ 1 และเป็นไปตามเงื่อนไขที่ว่ากำลังสองของความยาวของแต่ละเวกเตอร์ในLเป็นจำนวนเต็มคู่ เรียกอีกอย่างว่าฟังก์ชันทีตา

ϑแอล(z)=λแอลอีπฉันλ2z{\displaystyle \vartheta _{L}(z)=\sum _{\lambda \in L}e^{\pi i\Vert \lambda \Vert ^{2}z}}

ลู่เข้าเมื่อ Im(z) > 0 และเป็นผลสืบเนื่องมาจากสูตรการรวมแบบปัวซงสามารถแสดงได้ว่าเป็นรูปแบบมอดูลาร์ที่มีน้ำหนักn /2การสร้างแลตทิซแบบยูนิมอดูลาร์นั้นไม่ใช่เรื่องง่าย แต่มีวิธีหนึ่งดังนี้: ให้nเป็นจำนวนเต็มที่หารด้วย 8 ลงตัว และพิจารณาเวกเตอร์ v ทั้งหมดใน Rn โดยที่vมีพิกัดเป็นจำนวนเต็ม ไม่ว่าจะเป็นเลขคู่ทั้งหมดหรือเลขคี่ทั้งหมด และผลรวมของพิกัดของvเป็นจำนวนเต็มคู่ เราเรียกแลตทิซนี้ว่า n = 8นี่คือแลตทิซที่สร้างขึ้นโดยรากในระบบรากที่เรียกว่าE8เนื่องจากมีเพียงรูปแบบมอดูลาร์เดียวที่มีน้ำหนัก 8 จนถึงการคูณด้วยสเกลาร์

ϑแอล8×แอล8(z)=ϑแอล16(z),{\displaystyle \vartheta _{L_{8}\times L_{8}}(z)=\vartheta _{L_{16}}(z),}

แม้ว่าแลตทิซL × L และL จะไม่เหมือนกัน ก็ตาม จอห์น มิลเนอร์ สังเกตว่า ทอรัส 16 มิติที่ได้จากการหารR 16ด้วยแลตทิซทั้งสองนี้ จึงเป็นตัวอย่างของแมนิโฟลด์รีมันน์แบบกะทัดรัด ซึ่งมีสเปกตรัมเหมือน กัน แต่ไม่มีสมมาตร (ดูHearing the shape of a drum )

III. ตัวแยกแยะแบบโมดูลาร์

ฟังก์ชันDedekind etaถูกกำหนดดังนี้

η(z)=q1/24n=1(1qn),q=อี2πฉันz.{\displaystyle \eta (z)=q^{1/24}\prod _{n=1}^{\infty }(1-q^{n}),\qquad q=e^{2\pi iz}.}

โดยที่qคือกำลังสองของโนมจากนั้นตัวแยกแยะแบบโมดูลาร์ ที่ทำให้เป็นมาตรฐาน

Δ(z)=η(z)24=qn=1(1qn)24{\displaystyle \Delta (z)=\eta (z)^{24}=q\prod _{n=1}^{\infty }(1-q^{n})^{24}}

เป็นรูปทรงคัสป์ที่มีน้ำหนัก 12 การมีอยู่ของ 24 เกี่ยวข้องกับข้อเท็จจริงที่ว่าแลตทิซของลีชมี 24 มิติข้อสันนิษฐานที่มีชื่อเสียงของรามานุจันกล่าวว่า เมื่อΔ( z )ถูกขยายเป็นอนุกรมกำลังใน q สัมประสิทธิ์ของqp สำหรับจำนวนเฉพาะp ใด ๆ จะมีค่าสัมบูรณ์≤ 2p 11/2 สิ่งนี้ได้รับการยืนยันโดยงานของไอช์เลอร์ชิมูระคูกะอิฮาระและปิแอร์ เดลิญซึ่งเป็นผลมาจากการพิสูจน์ข้อสันนิษฐานของไวล์ โดยเดลิญ ซึ่งแสดงให้เห็นว่าบ่งชี้ถึงข้อสันนิษฐานของรามานุจัน

ตัวอย่างที่สองและสามให้เบาะแสบางอย่างเกี่ยวกับความเชื่อมโยงระหว่างรูปแบบมอดูลาร์กับคำถามคลาสสิกในทฤษฎีจำนวน เช่น การแทนจำนวนเต็มด้วยรูปแบบกำลังสองและฟังก์ชันการแบ่งส่วน ความเชื่อมโยงเชิงแนวคิดที่สำคัญระหว่างรูปแบบมอดูลาร์กับทฤษฎีจำนวนนั้นมาจากทฤษฎีตัวดำเนินการของเฮคเคซึ่งยังให้ความเชื่อมโยงระหว่างทฤษฎีรูปแบบมอดูลาร์กับทฤษฎีการแทนอีก ด้วย

ฟังก์ชันแบบโมดูลาร์

ฟังก์ชันมอดูลาร์คือฟังก์ชันที่ไม่เปลี่ยนแปลงเมื่อเทียบกับกลุ่มมอดูลาร์ แต่ไม่มีเงื่อนไขว่าต้องเป็นฟังก์ชันโฮโลมอร์ฟิกในระนาบครึ่งบน (และข้อกำหนดอื่นๆ) กล่าวคือ ฟังก์ชันมอดูลาร์สำหรับกลุ่มย่อยที่มีดัชนีจำกัดΓ{\displaystyle \Gamma }ของกลุ่มโมดูลาร์คือฟังก์ชันเมโรเมอร์ฟิกบนระนาบครึ่งบนซึ่งไม่เปลี่ยนแปลงภายใต้การกระทำของΓ{\displaystyle \Gamma }และเป็นเมโรเมอร์ฟิกที่จุดยอดแหลม กล่าวอีกนัยหนึ่งคือ เป็นฟังก์ชันเมโรเมอร์ฟิกบนเส้นโค้งโมดูลาร์แบบกระชับที่เกี่ยวข้องกับΓ{\displaystyle \Gamma }.

สำหรับกลุ่มมอดูลาร์แบบสมบูรณ์ ฟังก์ชันมอดูลาร์จะไม่เปลี่ยนแปลงภายใต้การแปลงของกลุ่มมอดูลาร์ และมีการขยายแบบเมโรเมอร์ฟิกที่จุดยอดแหลมฉัน{\displaystyle i\infty }ในแง่ของq=เอ็กซ์(2πฉันz){\displaystyle q=\exp(2\pi iz)}ซึ่งหมายความว่า การขยาย q ของมัน มีพจน์กำลังลบเพียงจำนวนจำกัดเท่านั้น

เมื่อน้ำหนักkเป็นศูนย์ สามารถแสดงได้โดยใช้ทฤษฎีบทของ Liouvilleว่ารูปแบบมอดูลาร์เพียงอย่างเดียวคือฟังก์ชันคงที่ อย่างไรก็ตาม การผ่อนปรนข้อกำหนดที่ว่าfต้องเป็นฟังก์ชันโฮโลมอร์ฟิกนำไปสู่แนวคิดของฟังก์ชันมอดูลาร์ฟังก์ชันf  : HCเรียกว่ามอดูลาร์ถ้ามันมีคุณสมบัติดังต่อไปนี้:

เอฟ(z)=n=เอnอี2ฉันπnz.{\displaystyle f(z)=\sum _{n=-m}^{\infty }a_{n}e^{2i\pi nz}.}

มักเขียนในแง่ของq=เอ็กซ์(2πฉันz){\displaystyle q=\exp(2\pi iz)}(จัตุรัสของเขตปกครอง ) ดังนี้:

เอฟ(z)=n=เอnqn.{\displaystyle f(z)=\sum _{n=-m}^{\infty }a_{n}q^{n}.}

สิ่งนี้เรียกอีกอย่างว่าการขยายqของfสัมประสิทธิ์เอn{\displaystyle a_{n}}เรียกว่าสัมประสิทธิ์ฟูริเยร์ของfและจำนวนmเรียกว่าอันดับของขั้วของfที่iเงื่อนไขนี้เรียกว่า "เมโรเมอร์ฟิกที่จุดยอดแหลม" หมายความว่ามีเพียงสัมประสิทธิ์ลบn จำนวนจำกัดเท่านั้น ที่ไม่เป็นศูนย์ ดังนั้น การขยาย qจึงมีขอบเขตล่าง รับประกันว่ามันเป็นเมโรเมอร์ฟิกที่q = 0 [หมายเหตุ 2 ]

สำหรับกลุ่มย่อยที่มีดัชนีจำกัด แนวคิดเดียวกันนี้แสดงออกมาโดยการกำหนดให้ต้องมีเมโรมอร์ฟิกที่จุดยอดแต่ละจุดของกลุ่มย่อย เงื่อนไขนี้ทำให้สามารถพิจารณาฟังก์ชันเป็นเมโรมอร์ฟิกบนเส้นโค้งโมดูลาร์แบบกระชับที่สอดคล้องกันได้[ 3 ]

อีกวิธีหนึ่งในการอธิบายความหมายของฟังก์ชันมอดูลาร์คือการใช้เส้นโค้งวงรี : แลตทิซ Λ ทุกตัว กำหนดเส้นโค้งวงรีCบนC ; แลตทิซสองตัวกำหนด เส้นโค้งวงรี ที่สม isomorphic กันได้ ก็ต่อเมื่อเส้นโค้งหนึ่งได้มาจากอีกเส้นโค้งหนึ่งโดยการคูณด้วยจำนวนเชิงซ้อน αที่ไม่ใช่ศูนย์ดังนั้น ฟังก์ชันมอดูลาร์จึงสามารถมองได้ว่าเป็นฟังก์ชันเมโรเมอร์ฟิกบนเซตของชั้น isomorphism ของเส้นโค้งวงรี ตัวอย่างเช่นj-invariant j ( z )ของเส้นโค้งวงรี ซึ่งถือว่าเป็นฟังก์ชันบนเซตของเส้นโค้งวงรีทั้งหมด เป็นฟังก์ชันมอดูลาร์ ในเชิงแนวคิดแล้วฟังก์ชัน มอดูลาร์สามารถคิดได้ว่าเป็นฟังก์ชันบนปริภูมิ โมดูลัส ของ ชั้น isomorphism ของเส้นโค้งวงรีเชิงซ้อน

สำหรับกลุ่มมอดูลาร์ทั้งหมด รูปแบบมอดูลาร์f ‍ ที่ เป็นศูนย์ที่q = 0 (หรือเทียบเท่ากับa = 0หรือเขียนอีกแบบได้ว่าz = i ) เรียกว่ารูปแบบคัสป์ ( Spitzenformในภาษาเยอรมัน ) สำหรับกลุ่มย่อยที่มีดัชนีจำกัดของกลุ่มมอดูลาร์ รูปแบบคัสป์คือรูปแบบมอดูลาร์ที่เป็นศูนย์ที่ทุกจุดคัสป์ของกลุ่มย่อยนั้น

หน่วยโมดูลาร์คือฟังก์ชันโมดูลาร์ที่มีขั้วและศูนย์จำกัดอยู่ที่จุดยอด[ 4 ]

แบบฟอร์มโมดูลาร์สำหรับกลุ่มทั่วไป

สมการเชิงฟังก์ชัน กล่าวคือ พฤติกรรมของfเทียบกับzเอz+z+{\displaystyle z\mapsto {\frac {az+b}{cz+d}}}สามารถผ่อนปรนได้โดยกำหนดให้ใช้เฉพาะกับเมทริกซ์ในกลุ่มขนาดเล็กเท่านั้น

รูปแบบโมดูลาร์สำหรับGที่มีน้ำหนักkคือฟังก์ชันบนHที่สอดคล้องกับสมการเชิงฟังก์ชันข้างต้นสำหรับเมทริกซ์ทั้งหมดในGซึ่งเป็นฟังก์ชันโฮโลมอร์ฟิกบนHและที่จุดยอดแหลมทั้งหมดของGนอกจากนี้ รูปแบบโมดูลาร์ที่หายไปที่จุดยอดแหลมทั้งหมดเรียกว่ารูปแบบจุดยอดแหลมสำหรับG ปริภูมิเวกเตอร์ Cของรูปแบบโมดูลาร์และรูปแบบจุดยอดแหลมที่มีน้ำหนักkจะถูกแทนด้วยM ( G )และS ( G )ตามลำดับ ในทำนองเดียวกัน ฟังก์ชันเมโรเมอร์ฟิกบนG \ H เรียกว่าฟังก์ชันโมดูลาร์สำหรับGในกรณีที่G = Γ ( N ) พวกมันจะถูกเรียกว่ารูปแบบโมดูลาร์/จุดยอดแหลมและฟังก์ชันระดับN ด้วย สำหรับG = Γ(1) = SL(2, Z )สิ่งนี้จะให้คำจำกัดความที่กล่าวถึงข้างต้นกลับคืนมา

การตีความทางเรขาคณิต

พื้นผิวรีมันน์

ให้Gเป็นกลุ่มย่อยของSL(2, Z )ที่มีดัชนี จำกัด กลุ่มG ดังกล่าว จะกระทำต่อHในลักษณะเดียวกับSL(2, Z )ปริภูมิเชิงทอพอโลยีผลหารG \ Hสามารถแสดงได้ว่าเป็นปริภูมิเฮาส์ดอร์ฟโดยทั่วไปแล้วมันจะไม่กะทัดรัด แต่สามารถทำให้กะทัดรัดได้โดยการเพิ่มจุดจำนวนจำกัดที่เรียกว่าจุดยอดแหลม จุด เหล่านี้อยู่ที่ขอบของHกล่าวคือในQ ∪{∞} [หมายเหตุ 3 ]ซึ่งมีองค์ประกอบพาราโบลิกของG (เมทริกซ์ที่มีร่องรอย ±2) ที่ตรึงจุดนั้นไว้ สิ่งนี้ทำให้ได้ปริภูมิเชิงทอพอโลยีที่กะทัดรัดG \ H ยิ่งไปกว่านั้น มันยังสามารถมีโครงสร้างของพื้นผิวรีมันน์ซึ่งทำให้สามารถพูดถึงฟังก์ชันโฮโลมอร์ฟิกและเมโรเมอร์ฟิกได้

ตัวอย่างที่สำคัญคือ สำหรับจำนวนเต็มบวกN ใดๆ กลุ่มย่อยความสอดคล้องกลุ่มใดกลุ่มหนึ่ง

Γ0(เอ็น)={(เอ)ส.ล.(2,):0(ม็อดเอ็น)}Γ(เอ็น)={(เอ)ส.ล.(2,):0,เอ1(ม็อดเอ็น)}.{\displaystyle {\begin{aligned}\Gamma _{0}(N)&=\left\{{\begin{pmatrix}a&b\\c&d\end{pmatrix}}\in {\text{SL}}(2,\mathbf {Z} ):c\equiv 0{\pmod {N}}\right\}\\\Gamma (N)&=\left\{{\begin{pmatrix}a&b\\c&d\end{pmatrix}}\in {\text{SL}}(2,\mathbf {Z} ):c\equiv b\equiv 0,a\equiv d\equiv 1{\pmod {N}}\right\}.\end{aligned}}}

สำหรับG = Γ ( N ) หรือΓ( N )พื้นที่G \ HและG \ H จะถูกแทนด้วยY ( N ) และX ( N ) และY ( N ), X ( N ) ตามลำดับ

เรขาคณิตของG \ H สามารถเข้าใจได้โดยการศึกษาโดเมนพื้นฐานสำหรับGกล่าวคือ เซตย่อยDHโดยที่Dตัดกับวงโคจรแต่ละวงของ การกระทำ GบนHเพียงครั้งเดียว และการปิดของDพบกับวงโคจรทั้งหมด ตัวอย่างเช่นสามารถคำนวณจีนัสของG \ H ∗ ได้ [ 5 ]

ทฤษฎีพื้นผิวรีมันน์สามารถนำไปใช้กับG \ H เพื่อให้ได้ข้อมูลเพิ่มเติมเกี่ยวกับรูปแบบและฟังก์ชันโมดูลาร์ ตัวอย่างเช่น พื้นที่M ( G )และS ( G )มีมิติจำกัด และสามารถคำนวณมิติของพื้นที่เหล่านี้ได้ด้วยทฤษฎีบทรีมันน์-รอชในแง่ของเรขาคณิตของ การกระทำ GบนH [ 6 ] ตัวอย่างเช่น

มืดซีเอ็มเค(ส.ล.(2,))={เค/12เค2(ม็อด12)เค/12+1มิฉะนั้น{\displaystyle \dim _{\mathbf {C} }M_{k}\left({\text{SL}}(2,\mathbf {Z} )\right)={\begin{cases}\left\lfloor k/12\right\rfloor &k\equiv 2{\pmod {12}}\\\left\lfloor k/12\right\rfloor +1&{\text{otherwise}}\end{cases}}}

ที่ไหน{\displaystyle \lfloor \cdot \rfloor }หมายถึงฟังก์ชันพื้นและเค{\displaystyle k}เท่ากัน

ฟังก์ชันโมดูลาร์ประกอบเป็นฟิลด์ของฟังก์ชันของพื้นผิวรีมันน์ และด้วยเหตุนี้จึงสร้างฟิลด์ที่มีระดับการเคลื่อนย้ายหนึ่ง (เหนือC ) หากฟังก์ชันโมดูลาร์fไม่ใช่ 0 โดยสมบูรณ์ ก็สามารถแสดงได้ว่าจำนวนศูนย์ของfเท่ากับจำนวนขั้วของfในการปิดของบริเวณพื้นฐานR สำหรับกลุ่มย่อยความสอดคล้องΓ ( N )ฟิลด์ของฟังก์ชันโมดูลาร์บนX 0 N )ถูกสร้างขึ้นโดยฟังก์ชันj ( z )และj ( Nz ) [ 7 ]

มัดสาย

รูปแบบโมดูลาร์ยังสามารถตีความในเชิงเรขาคณิตได้ว่าเป็นส่วนตัดของมัดเส้นบนเส้นโค้งโมดูลาร์หรือบนสแต็กโมดูลัสของเส้นโค้งวงรีในการตีความนี้ มัดเส้นที่เกี่ยวข้องคือมัดฮอดจ์ซึ่งมักใช้สัญลักษณ์ωและรูปแบบโมดูลาร์ที่มีน้ำหนักkคือส่วนตัดของω kที่มีเงื่อนไขโฮโลมอร์ฟีที่เหมาะสม ณ จุดยอดแหลม

โดยไอโซมอร์ฟิซึมของ Kodaira–Spencerกำลังสองของบันเดิล Hodge จะถูกระบุว่าเป็นบันเดิลแคนอนิกเชิงลอการิทึมของเส้นโค้งมอดูลาร์ กล่าวคือ บัน เดิลแคนอนิกที่ บิดด้วยตัวหารแบบ คัส พิดั ล ใน เชิงสัญลักษณ์ บนเส้นโค้งมอดูลาร์แบบกระชับXที่มีตัวหารแบบคัสพิดัลDความสัมพันธ์นี้เขียนได้ดังนี้

ω2เคX(ดี).{\displaystyle \omega ^{\otimes 2}\cong K_{X}(D).}

แนวคิดก็คือ สำหรับฟอร์มมอดูลาร์fที่มีน้ำหนักสอง ฟอร์มหนึ่งf(z)dzจะไม่เปลี่ยนแปลงภายใต้การกระทำของกลุ่มมอดูลาร์ ที่จุดคัสป์จะให้ค่าอนุพันธ์ลอการิทึม ในขณะที่ฟอร์มคัสป์จะให้ค่าอนุพันธ์โฮโลมอร์ฟิก

มิติของพื้นที่ของรูปแบบโมดูลาร์สามารถคำนวณได้โดยใช้ทฤษฎีบทRiemann–Roch [ 8 ]

การตีความนี้คล้ายคลึงกับบทบาทของพหุนามเอกพันธุ์บนปริภูมิเชิงโปรเจกทีฟพหุนามดังกล่าวไม่ใช่ฟังก์ชันธรรมดาบนปริภูมิเชิงโปรเจกทีฟ เพราะมันเปลี่ยนแปลงไปตามตัวประกอบสเกลาร์เมื่อเวกเตอร์พื้นฐานถูกปรับขนาด ในทางเรขาคณิต มันถูกตีความว่าเป็นส่วนของมัดเส้นตรง รูปแบบมอดูลาร์มีพฤติกรรมคล้ายกัน ยกเว้นในกรณีที่น้ำหนักเป็นศูนย์ กฎการแปลงของมันป้องกันไม่ให้มันเป็นฟังก์ชันธรรมดาบนเส้นโค้งมอดูลาร์ แต่ทำให้สามารถตีความได้ว่าเป็นส่วนของกำลังของมัดฮอดจ์

วงแหวนของรูปทรงโมดูลาร์

สำหรับกลุ่มย่อยΓของSL(2, Z )วงแหวนของฟอร์มมอดูลาร์คือวงแหวนแบบแบ่งระดับที่สร้างขึ้นโดยฟอร์มมอดูลาร์ของΓกล่าวอีกนัยหนึ่ง ถ้าM (Γ)คือปริภูมิเวกเตอร์ของฟอร์มมอดูลาร์ที่มีน้ำหนักkแล้ววงแหวนของฟอร์มมอดูลาร์ของΓคือวงแหวนแบบแบ่งระดับเอ็ม(Γ)=เค>0เอ็มเค(Γ){\displaystyle M(\Gamma )=\bigoplus _{k>0}M_{k}(\Gamma )}.

วงแหวนของรูปแบบมอดูลาร์ของกลุ่มย่อยคอนกรุเอนซ์ของSL(2, Z )ถูกสร้างขึ้นอย่างจำกัดเนื่องจากผลลัพธ์ของPierre DeligneและMichael Rapoportวงแหวนของรูปแบบมอดูลาร์ดังกล่าวถูกสร้างขึ้นด้วยน้ำหนักไม่เกิน 6 และความสัมพันธ์ถูกสร้างขึ้นด้วยน้ำหนักไม่เกิน 12 เมื่อกลุ่มย่อยคอนกรุเอนซ์มีรูปแบบมอดูลาร์ที่มีน้ำหนักคี่ไม่เป็นศูนย์ และขอบเขตที่สอดคล้องกันคือ 5 และ 10 เมื่อไม่มีรูปแบบมอดูลาร์ที่มีน้ำหนักคี่ไม่เป็นศูนย์

โดยทั่วไปแล้ว จะมีสูตรสำหรับกำหนดขอบเขตของน้ำหนักของตัวสร้างของวงแหวนของรูปแบบมอดูลาร์และความสัมพันธ์ของมันสำหรับกลุ่มฟุค เซียนใด ๆ

ประเภท

รูปแบบใหม่

รูปแบบใหม่เป็นพื้นที่ย่อยของรูปแบบโมดูลาร์[ 9 ]ของระดับคงที่เอ็น{\displaystyle N}ซึ่งไม่สามารถสร้างจากรูปแบบโมดูลาร์ของชั้นล่างได้เอ็ม{\displaystyle M}การแบ่งเอ็น{\displaystyle N}รูปแบบอื่นๆ เรียกว่ารูปแบบเก่ารูปแบบเก่าเหล่านี้สามารถสร้างขึ้นได้โดยใช้ข้อสังเกตต่อไปนี้: ถ้าเอ็มเอ็น{\displaystyle M\mid N}แล้วΓ1(เอ็น)Γ1(เอ็ม){\displaystyle \Gamma _{1}(N)\subseteq \Gamma _{1}(M)}โดยการรวมรูปแบบโมดูลาร์แบบย้อนกลับเอ็มเค(Γ1(เอ็ม))เอ็มเค(Γ1(เอ็น)){\displaystyle M_{k}(\Gamma _{1}(M))\subseteq M_{k}(\Gamma _{1}(N))}.

รูปทรงปลายแหลม

รูปแบบคัสป์ ( cusp form)คือรูปแบบมอดูลาร์ (modular form) ที่มีค่าเป็นศูนย์ที่จุดคัสป์ทั้งหมด สำหรับกลุ่มมอดูลาร์เต็ม (full modular group) ซึ่งมีจุดคัสป์เพียงจุดเดียว นี่เทียบเท่ากับการกล่าวว่าค่าสัมประสิทธิ์คงที่ในอนุกรมฟูริเยร์ของกลุ่มนั้นเป็นศูนย์

การสรุปโดยทั่วไป

นอกจากความหมายแบบดั้งเดิมแล้ว คำว่า "ฟังก์ชันโมดูลาร์" ยังมีการใช้งานอื่นๆ อีกหลายอย่าง เช่น ในทฤษฎีการวัดแบบฮาร์ ฟังก์ชันโมดูลาร์คือฟังก์ชันΔ( g )ที่กำหนดโดยการกระทำของการผันแปร

รูปแบบมาสส์เป็นฟังก์ชันไอเกนเชิงวิเคราะห์จริง ของตัวดำเนินการลาปลาเซียนแต่ไม่จำเป็นต้องเป็นฟังก์ชันโฮโลมอร์ฟิก ส่วนโฮโลมอร์ฟิกของรูปแบบคลื่นมาสส์แบบอ่อนบางรูปแบบนั้นโดยพื้นฐานแล้วคือฟังก์ชันม็อกทีตา ของรามานุจัน กลุ่มที่ไม่ใช่กลุ่มย่อยของSL(2, Z )สามารถนำมาพิจารณาได้

รูปแบบมอดูลาร์ของฮิลเบิร์ตคือฟังก์ชันใน ตัวแปร nตัว โดยแต่ละตัวเป็นจำนวนเชิงซ้อนในระนาบครึ่งบน ซึ่งสอดคล้องกับความสัมพันธ์มอดูลาร์สำหรับเมทริกซ์ 2 × 2 ที่มีสมาชิกอยู่ในฟิลด์จำนวนจริงทั้งหมด

รูปแบบมอดูลาร์ของซีเกลมีความสัมพันธ์กับกลุ่มซิมเพล็กติก ขนาดใหญ่ ในลักษณะเดียวกับที่รูปแบบมอดูลาร์แบบคลาสสิกมีความสัมพันธ์กับSL(2, R )กล่าวอีกนัยหนึ่งคือ มีความสัมพันธ์กับวาไรตี้อาเบเลียนในความหมายเดียวกับที่รูปแบบมอดูลาร์แบบคลาสสิก (ซึ่งบางครั้งเรียกว่ารูปแบบมอดูลาร์เชิงวงรีเพื่อเน้นย้ำประเด็นนี้) มีความสัมพันธ์กับเส้นโค้งเชิงวงรี

รูปแบบจาโคบีเป็นการผสมผสานระหว่างรูปแบบมอดูลาร์และฟังก์ชันเชิงวงรี ตัวอย่างของฟังก์ชันดังกล่าวเป็นแบบคลาสสิกมาก เช่น ฟังก์ชันทีตาของจาโคบีและสัมประสิทธิ์ฟูริเยร์ของรูปแบบมอดูลาร์ของซีเกลที่มีจีนัสสอง แต่การสังเกตว่ารูปแบบจาโคบีมีทฤษฎีทางเลขคณิตที่คล้ายคลึงกับทฤษฎีรูปแบบมอดูลาร์ทั่วไปนั้นเป็นเรื่องที่ค่อนข้างใหม่

รูปแบบอัตโนมัติขยายแนวคิดของรูปแบบโมดูลาร์ไปสู่กลุ่มลี ทั่วไป

อินทิก รัลมอดูลาร์ที่มีน้ำหนักkคือฟังก์ชันเมโรเมอร์ฟิกบนระนาบครึ่งบนที่มีการเติบโตปานกลางที่อนันต์ ซึ่งไม่สามารถเป็นมอดูลาร์ที่มีน้ำหนักkโดยฟังก์ชันตรรกยะได้

ปัจจัยออโตมอร์ฟิกเป็นฟังก์ชันในรูปแบบε(เอ,,,)(z+)เค{\displaystyle \varepsilon (a,b,c,d)(cz+d)^{k}}ซึ่งใช้ในการสรุปความสัมพันธ์ของโมดูลาร์ที่กำหนดรูปแบบโมดูลาร์ เพื่อให้

เอฟ(เอz+z+)=ε(เอ,,,)(z+)เคเอฟ(z).{\displaystyle f\left({\frac {az+b}{cz+d}}\right)=\varepsilon (a,b,c,d)(cz+d)^{k}f(z).}

ฟังก์ชันε(เอ,,,){\displaystyle \varepsilon (a,b,c,d)}เรียกว่าเนเบนไทปัสของรูปแบบมอดูลาร์ ฟังก์ชันต่างๆ เช่นฟังก์ชันอีตาของเดเดคินด์ซึ่งเป็นรูปแบบมอดูลาร์ที่มีน้ำหนัก 1/2 อาจถูกครอบคลุมโดยทฤษฎีนี้ได้โดยการอนุญาตให้มีตัวประกอบอัตโนมัติ

ประวัติศาสตร์

ทฤษฎีรูปแบบโมดูลาร์ได้รับการพัฒนาขึ้นในสี่ช่วงเวลา:

  • ในส่วนที่เกี่ยวข้องกับทฤษฎีฟังก์ชันเชิงวงรีในช่วงต้นศตวรรษที่สิบเก้า
  • โดยเฟลิกซ์ ไคลน์และคนอื่นๆ ในช่วงปลายศตวรรษที่สิบเก้า เมื่อแนวคิดเรื่องรูปแบบอัตโนมัติเริ่มเป็นที่เข้าใจ (สำหรับตัวแปรหนึ่งตัว)
  • โดยเอริช เฮคเค่ประมาณปี 1925
  • ในช่วงทศวรรษ 1960 ความต้องการของทฤษฎีจำนวนและการกำหนดทฤษฎีบทมอดูลาร์โดยเฉพาะ ทำให้เห็นได้อย่างชัดเจนว่ารูปแบบมอดูลาร์มีความเกี่ยวข้องอย่างลึกซึ้ง

ยูทากะ ทานิยามะและโกโร ชิมูระค้นพบความสัมพันธ์แบบหนึ่งต่อหนึ่งระหว่างรูปแบบมอดูลาร์บางรูปแบบกับเส้นโค้งวงรีโรเบิร์ต แลงแลนด์สได้ต่อยอดแนวคิดนี้ในการสร้างโครงการแลงแลนด์ส อันกว้างขวางของเขา ซึ่งกลายเป็นหนึ่งในโครงการวิจัยที่มีผลกระทบและมีอิทธิพลมากที่สุดในคณิตศาสตร์

ในปี 1994 แอนดรูว์ ไวลส์ใช้รูปแบบมอดูลาร์เพื่อพิสูจน์ทฤษฎีบทสุดท้ายของแฟร์มาต์ในปี 2001 เส้นโค้งวงรีทั้งหมดได้รับการพิสูจน์แล้วว่าเป็นมอดูลาร์เหนือจำนวนตรรกยะ ในปี 2013 เส้นโค้งวงรีได้รับการพิสูจน์แล้วว่าเป็นมอดูลาร์เหนือฟิลด์กำลัง สองจริง ในปี 2023 เส้นโค้งวงรีได้รับการพิสูจน์แล้วว่าเป็นมอดูลาร์เหนือฟิลด์กำลังสองจินตนาการประมาณครึ่งหนึ่ง รวมถึงฟิลด์ที่เกิดจากการรวมจำนวนตรรกยะกับรากที่สองของจำนวนเต็มลงไปจนถึง −5 [ 10 ]

ดูเพิ่มเติม

หมายเหตุ

  1. ผู้เขียนบางท่านใช้ข้อกำหนดที่แตกต่างกัน โดยอนุญาตให้มีค่าคงที่เพิ่มเติมขึ้นอยู่กับเท่านั้นγ{\displaystyle \gamma }ดูตัวอย่างเช่น"DLMF: §23.15 คำจำกัดความ ‣ ฟังก์ชันมอดูลาร์ ‣ บทที่ 23 ฟังก์ชันวงรีและมอดูลาร์ของไวเออร์สตรัส " dlmf.nist.gov สืบค้นเมื่อ2023-07-07
  2. ฟังก์ชันเมโรเมอร์ฟิกจะมีพจน์เลขชี้กำลังลบในอนุกรมลอเรนต์หรือ การขยาย qได้ เพียงจำนวนจำกัดเท่านั้น และจะมี ขั้วได้มากที่สุดเพียงที่ q = 0 เท่านั้น ไม่ใช่ภาวะเอกฐานที่สำคัญเหมือนกับ exp(1/ q )
  3. นี่คือเมทริกซ์(เอ){\displaystyle {\begin{pmatrix}a&b\\c&d\end{pmatrix}}}ส่งค่า ∞ ไปยังa / c

การอ้างอิง

  1. Cepelewicz, Jordana (2023-09-21). "ดูสิ ฟอร์มโมดูลาร์ 'การดำเนินการพื้นฐานที่ห้า' ของคณิตศาสตร์"นิตยสารQuanta สืบค้นเมื่อ2025-02-25
  2. Lan, Kai-Wen. "Cohomology of Automorphic Bundles" (PDF) . เก็บถาวร(PDF)จากต้นฉบับเมื่อวันที่ 1 สิงหาคม 2020
  3. Chandrasekharan, K. (1985). ฟังก์ชันเชิงวงรี . Springer-Verlag. หน้า15. ISBN  3-540-15295-4.
  4. คูเบิร์ต, แดเนียล เอส. ; Lang, Serge (1981), หน่วยโมดูลาร์ , Grundlehren der Mathematischen Wissenschaften [หลักการพื้นฐานของวิทยาศาสตร์คณิตศาสตร์] เล่ม 1 244, เบอร์ลิน, นิวยอร์ก: Springer-Verlag , p. 24, ไอเอสบีเอ็น   978-0-387-90517-4, MR 0648603 , Zbl 0492.12002  
  5. Gunning, Robert C. (1962), Lectures on modular forms , Annals of Mathematics Studies , vol. 48, Princeton University Press หน้า 13
  6. Shimura, Goro (1971), บทนำสู่ทฤษฎีเลขคณิตของฟังก์ชันอัตโนมัติ , สิ่งพิมพ์ของสมาคมคณิตศาสตร์แห่งญี่ปุ่น, เล่มที่11, โตเกียว: Iwanami Shoten ทฤษฎีบท 2.33, ข้อเสนอ 2.26
  7. Milne, James (2010), ฟังก์ชันโมดูลาร์และรูปแบบโมดูลาร์ (PDF) , หน้า88 ทฤษฎีบท 6.1
  8. Milne, James (2017). "ฟังก์ชันโมดูลาร์และรูปแบบโมดูลาร์"หน้า51. 
  9. โมคานู, แอนเดรีย. “ทฤษฎีแอตคิน-เลห์เนอร์”Γ1(เอ็น){\displaystyle \Gamma _{1}(N)}-แบบฟอร์มโมดูลาร์" (PDF)เก็บถาวร(PDF)จากต้นฉบับเมื่อวันที่ 31 กรกฎาคม 2563
  10. Van Wyk, Gerhard (กรกฎาคม 2023). "เส้นโค้งวงรีเผยความลับในระบบตัวเลขใหม่" . Quanta .

สรุปเนื้อหา

ข้อมูลสำคัญจากบทความ

ข้อมูลสำคัญเกี่ยวกับ ไม่มีชื่อบทความ

ใน ทฤษฎีจำนวน และ การวิเคราะห์เชิงซ้อน รูป แบบ มอดูลาร์ (Modular Form) คือ ฟังก์ชัน ชนิดหนึ่งของ ตัวแปร จำนวนเชิงซ้อน ที่มีสมมาตรสูงในลักษณะเฉพาะ คล้ายกับ ฟังก์ชันคาบ...

คำนิยาม

โดยทั่วไป [ 2 ] เมื่อกำหนดกลุ่มย่อย Γ 0\}}"> ชม = { z ∈ ซี | ℑ z > 0 } {\displaystyle {\mathcal {H}}=\{z\in \mathbb {C} |\Im z>0\}} 0\}}"> โดยต้องเป็นไปตามเงื่อนไขสองข้อต่อไปนี้:

รูปแบบโมดูลาร์สำหรับ SL(2, Z)

รูปแบบโมดูลาร์ของน้ำหนัก เค {\displaystyle k} สำหรับ กลุ่มโมดูลาร์

การตีความโครงตาข่ายและเส้นโค้งวงรี

รูปแบบมอดูลาร์สามารถนิยามได้อย่างเทียบเท่าว่าเป็นฟังก์ชัน F จากเซตของ แลตทิซ ใน C ไปยังเซตของ จำนวนเชิงซ้อน ซึ่งตรงตามเงื่อนไขบางประการ: