Τελεστές Hecke. Αριστείδης Κοντογεώργης. 13 Ιανουαρίαου Τµήµα Μαθηµατικών Πανεπιστηµίου Αθηνών. , 1/28

Σχετικά έγγραφα
Παραδείγµατα από Modular forms

Ελλειπτικές Καµπύλες υπέρ του σώµατος C

οµή οµάδας σε Ελλειπτικές Καµπύλες

ΑΛΓΕΒΡΙΚΕΣ ΟΜΕΣ Ι. Ασκησεις - Φυλλαδιο 2

Διδάσκων: Καθηγητής Νικόλαος Μαρμαρίδης, Καθηγητής Ιωάννης Μπεληγιάννης

ΓΡΑΜΜΙΚΗ ΑΛΓΕΒΡΑ ΙΙ (ΠΕΡΙΤΤΟΙ) Ασκησεις - Φυλλαδιο 9 Επαναληπτικες Ασκησεις

Θεωρία Τελεστών. Ενότητα: Το ϕασµατικό ϑεώρηµα για αυτοσυζυγείς τελεστές. Αριστείδης Κατάβολος. Τµήµα Μαθηµατικών

Διδάσκων: Καθηγητής Νικόλαος Μαρμαρίδης, Καθηγητής Ιωάννης Μπεληγιάννης

Modular καµπύλες. Αριστείδης Κοντογεώργης. 9 εκεµβρίου Τµήµα Μαθηµατικών Πανεπιστηµίου Αθηνών. , 1/41

Διδάσκων: Καθηγητής Νικόλαος Μαρμαρίδης, Καθηγητής Ιωάννης Μπεληγιάννης

ΓΡΑΜΜΙΚΗ ΑΛΓΕΒΡΑ ΙΙ (ΠΕΡΙΤΤΟΙ) Ασκησεις - Φυλλαδιο 1

Διδάσκων: Καθηγητής Νικόλαος Μαρμαρίδης, Καθηγητής Ιωάννης Μπεληγιάννης

Διδάσκων: Καθηγητής Νικόλαος Μαρμαρίδης, Καθηγητής Ιωάννης Μπεληγιάννης

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 8: Εφαρµογή: Το θεώρηµα του Burnside

Εισαγωγή στις Ελλειπτικές Καµπύλες

Αλγεβρικες οµες Ι Ασκησεις - Φυλλαδιο 2

Γραµµικη Αλγεβρα Ι Επιλυση Επιλεγµενων Ασκησεων Φυλλαδιου 4

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 2: Ηµιαπλοί ακτύλιοι

Ασκήσεις3 Διαγωνίσιμες Γραμμικές Απεικονίσεις

ΓΡΑΜΜΙΚΗ ΑΛΓΕΒΡΑ Ι (ΑΡΤΙΟΙ) Ασκησεις - Φυλλαδιο 4

Κεφάλαιο 6 Ιδιοτιµές και Ιδιοδιανύσµατα

{ } ΠΛΗ 12: ΜΑΘΗΜΑΤΙΚΑ ΓΙΑ ΤΗ ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΚΗ Ι 2 η ΓΡΑΠΤΗ ΕΡΓΑΣΙΑ. Απαντήσεις. 1. (15 µονάδες)

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 5: Τανυστικά Γινόµενα

ΓΡΑΜΜΙΚΗ ΑΛΓΕΒΡΑ ΙΙ (ΑΡΤΙΟΙ) Ασκησεις - Φυλλαδιο 1

Modular καµπύλες. Αριστείδης Κοντογεώργης. 1 εκεµβρίου Τµήµα Μαθηµατικών Πανεπιστηµίου Αθηνών. , 1/26

Γραµµικη Αλγεβρα ΙΙ Ασκησεις - Φυλλαδιο 10

ΓΡΑΜΜΙΚΗ ΑΛΓΕΒΡΑ Ι (ΑΡΤΙΟΙ) Ασκησεις - Φυλλαδιο 6

ΓΡΑΜΜΙΚΗ ΑΛΓΕΒΡΑ Ι (ΠΕΡΙΤΤΟΙ) Λυσεις Ασκησεων - Φυλλαδιο 6

ΘΕΩΡΙΑ ΑΡΙΘΜΩΝ Ασκησεις Επαναληψης

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 8: Εφαρμογή: Το θεώρημα του Burnside

ΓΡΑΜΜΙΚΗ ΑΛΓΕΒΡΑ Ι (ΑΡΤΙΟΙ) Λυσεις Ασκησεων - Φυλλαδιο 4

ΕΛΛΗΝΙΚΟ ΑΝΟΙΚΤΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ

= s 2m 1 + s 1 m 2 s 1 s 2

Αλγεβρικες οµες Ι Ασκησεις - Φυλλαδιο 2

Γραµµική Αλγεβρα Ι. Ενότητα: Γραµµικές απεικονίσεις. Ευάγγελος Ράπτης. Τµήµα Μαθηµατικών

x 2 = x x 2 2. x 2 = u 2 + x 2 3 Χρησιµοποιώντας το συµβολισµό του ανάστροφου, αυτό γράφεται x 2 = x T x. = x T x.

KΕΦΑΛΑΙΟ 1 ΧΡΗΣΙΜΕΣ ΜΑΘΗΜΑΤΙΚΕΣ ΕΝΝΟΙΕΣ. { 1,2,3,..., n,...

Ασκήσεις3 Διαγωνισιμότητα Βασικά σημεία Διαγωνίσιμοι πίνακες: o Ορισμός και παραδείγματα.

Παράρτηµα Β. Στοιχεία Θεωρίας Τελεστών και Συναρτησιακής Ανάλυσης [ ) ( )

Στοχαστικά Σήµατα και Εφαρµογές

Θέµατα ( ικαιολογείστε πλήρως όλες τις απαντήσεις σας)

Γραµµική Αλγεβρα. Ενότητα 3 : ιανυσµατικοί Χώροι και Υπόχωροι. Ευστράτιος Γαλλόπουλος Τµήµα Μηχανικών Η/Υ & Πληροφορικής

ΓΡΑΜΜΙΚΗ ΑΛΓΕΒΡΑ ΙΙ (ΠΕΡΙΤΤΟΙ) Ασκησεις - Φυλλαδιο 5

Διδάσκων: Καθηγητής Νικόλαος Μαρμαρίδης, Καθηγητής Ιωάννης Μπεληγιάννης

ιδασκοντες: x R y x y Q x y Q = x z Q = x z y z Q := x + Q Τετάρτη 10 Οκτωβρίου 2012

Αρµονική Ανάλυση. Ενότητα: L 2 -σύγκλιση σειρών Fourier. Απόστολος Γιαννόπουλος. Τµήµα Μαθηµατικών

ΘΕΩΡΙΑ ΑΡΙΘΜΩΝ. Λυσεις Ασκησεων - Φυλλαδιο 2

L = F +. Είναι, 1 F, άρα και 1 L. Επεκτείνουµε τις πράξεις του F έτσι ώστε

ΑΛΓΕΒΡΙΚΕΣ ΟΜΕΣ Ι. Επιλυση Ασκησεων - Φυλλαδιο 2

ΓΡΑΜΜΙΚΗ ΑΛΓΕΒΡΑ ΙΙ (ΠΕΡΙΤΤΟΙ) Ασκησεις - Φυλλαδιο 3

Κεφάλαιο 3β. Ελεύθερα Πρότυπα (µέρος β)

Θεωρητικά Θέµατα. Ι. Θεωρία Οµάδων. x R y ή x R y ή x y(r) [x] R = { y X y R x } X. Μέρος Σχέσεις Ισοδυναµίας, ιαµερίσεις, και Πράξεις

Αρµονική Ανάλυση. Ενότητα: Το ϑεώρηµα παρεµβολής του Riesz και η ανισότητα Hausdorff-Young. Απόστολος Γιαννόπουλος.

ΑΛΓΕΒΡΙΚΕΣ ΟΜΕΣ Ι. Ασκησεις - Φυλλαδιο 2

Κεφάλαιο 4. Ευθέα γινόµενα οµάδων. 4.1 Ευθύ εξωτερικό γινόµενο οµάδων. i 1 G 1 G 1 G 2, g 1 (g 1, e 2 ), (4.1.1)

ΓΡΑΜΜΙΚΗ ΑΛΓΕΒΡΑ Ι (ΠΕΡΙΤΤΟΙ) Ασκησεις - Φυλλαδιο 4

ΓΡΑΜΜΙΚΗ ΑΛΓΕΒΡΑ Ι (ΠΕΡΙΤΤΟΙ) Λυσεις Ασκησεων - Φυλλαδιο 4

Αλγεβρικες οµες Ι Ασκησεις - Φυλλαδιο 5

Θεωρία Τελεστών. Ενότητα: Το Φασµατικό Θεώρηµα - Εισαγωγή. Αριστείδης Κατάβολος. Τµήµα Μαθηµατικών

ΘΕΩΡΙΑ ΑΡΙΘΜΩΝ. Ασκησεις Επαναληψης. ιδασκων: Α. Μπεληγιάννης Ιστοσελιδα Μαθηµατος :

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 7: Αναπαραστάσεις Πεπερασµένων Οµάδων Ι

τη µέθοδο της µαθηµατικής επαγωγής για να αποδείξουµε τη Ϲητούµενη ισότητα.

ΘΕΩΡΙΑ ΑΡΙΘΜΩΝ. Ασκησεις - Επανάληψης. ιδασκων: Α. Μπεληγιάννης Ιστοσελιδα Μαθηµατος :

Αρµονική Ανάλυση. Ενότητα: L p Σύγκλιση. Απόστολος Γιαννόπουλος. Τµήµα Μαθηµατικών

Διδάσκων: Καθηγητής Νικόλαος Μαρμαρίδης, Καθηγητής Ιωάννης Μπεληγιάννης

ΓΡΑΜΜΙΚΗ ΑΛΓΕΒΡΑ Ι (ΠΕΡΙΤΤΟΙ) Ασκησεις - Φυλλαδιο 7

ΕΛΛΗΝΙΚΟ ΑΝΟΙΚΤΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ

Διδάσκων: Καθηγητής Νικόλαος Μαρμαρίδης, Καθηγητής Ιωάννης Μπεληγιάννης

Διδάσκων: Καθηγητής Νικόλαος Μαρμαρίδης, Καθηγητής Ιωάννης Μπεληγιάννης

Αλγεβρικες οµες Ι Ασκησεις - Φυλλαδιο 3

Κεφάλαιο 0. Μεταθετικοί ακτύλιοι, Ιδεώδη

Γραµµικη Αλγεβρα Ι Επιλυση Επιλεγµενων Ασκησεων Φυλλαδιου 8

ΘΕΩΡΙΑ ΑΡΙΘΜΩΝ. Λυσεις Ασκησεων - Φυλλαδιο 5

ΘΕΩΡΙΑ ΑΡΙΘΜΩΝ. Λυσεις Ασκησεων - Φυλλαδιο 6

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 6: Κεντρικές Απλές Άλγεβρες

ΓΡΑΜΜΙΚΗ ΑΛΓΕΒΡΑ Ι (ΠΕΡΙΤΤΟΙ) Λυσεις Ασκησεων - Φυλλαδιο 2

Kεφάλαιο 4. Συστήµατα διαφορικών εξισώσεων.

ΘΕΩΡΙΑ ΑΡΙΘΜΩΝ Ασκησεις - Φυλλαδιο 2

ΘΕΩΡΙΑ ΑΡΙΘΜΩΝ Ασκησεις - Φυλλαδιο 6

ΓΡΑΜΜΙΚΗ ΑΛΓΕΒΡΑ ΙΙ (ΠΕΡΙΤΤΟΙ) Ασκησεις - Φυλλαδιο 1

ΓΡΑΜΜΙΚΗ ΑΛΓΕΒΡΑ Ι (ΑΡΤΙΟΙ) Ασκησεις - Φυλλαδιο 7

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 3: Συνθήκες Αλυσίδων

ΓΡΑΜΜΙΚΗ ΑΛΓΕΒΡΑ Ι (ΠΕΡΙΤΤΟΙ) Λυσεις Ασκησεων - Φυλλαδιο 3

Διδάσκων: Καθηγητής Νικόλαος Μαρμαρίδης, Καθηγητής Ιωάννης Μπεληγιάννης

ΘΕΩΡΙΑ ΑΡΙΘΜΩΝ Λυσεις Ασκησεων - Φυλλαδιο 1

H = H 0 + V (0) n + Ψ (1) n + E (2) (3) >... Σε πρώτη προσέγγιση µπορούµε να δεχτούµε ότι. n και E n E n

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 2: Ημιαπλοί Δακτύλιοι

Θεωρία Τελεστών. Ενότητα: Χώροι µε νόρµα - Χώροι Hilbert. Αριστείδης Κατάβολος. Τµήµα Μαθηµατικών

Διδάσκων: Καθηγητής Νικόλαος Μαρμαρίδης, Καθηγητής Ιωάννης Μπεληγιάννης

G = a. H = g n. a m = a nq+r = a nq a r = (a n ) q a r = a r = (a n ) q a m. h = a m = a nq = (a n ) q a n

Kεφάλαιο 4. Συστήµατα διαφορικών εξισώσεων

ΓΡΑΜΜΙΚΗ ΑΛΓΕΒΡΑ Ι (ΑΡΤΙΟΙ) Προτεινοµενες Ασκησεις - Φυλλαδιο 4

ΓΡΑΜΜΙΚΗ ΑΛΓΕΒΡΑ ΙΙ (ΑΡΤΙΟΙ) Προτεινοµενες Ασκησεις - Φυλλαδιο 1

Τίτλος Μαθήματος: Γραμμική Άλγεβρα Ι. Ενότητα: Πινάκες και Γραµµικές Απεικονίσεις. Διδάσκων: Καθηγητής Νικόλαος Μαρμαρίδης. Τμήμα: Μαθηματικών

Γραµµική Αλγεβρα Ι. Ενότητα: ιανυσµατικοί χώροι. Ευάγγελος Ράπτης. Τµήµα Μαθηµατικών

Κεφάλαιο 9 Ιδιοτιµές και Ιδιοδιανύσµατα

Γραµµική Αλγεβρα Ι. Ενότητα: Εισαγωγικές Εννοιες. Ευάγγελος Ράπτης. Τµήµα Μαθηµατικών

Επίλυση Γραµµικών Συστηµάτων

ΓΡΑΜΜΙΚΗ ΑΛΓΕΒΡΑ ΙΙ (ΑΡΤΙΟΙ) Ασκησεις - Φυλλαδιο 4

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 4 ΑΡΙΘΜΗΤΙΚΕΣ ΜΕΘΟ ΟΙ ΕΥΡΕΣΗΣ ΠΡΑΓΜΑΤΙΚΩΝ Ι ΙΟΤΙΜΩΝ. 4.1 Γραµµικοί µετασχηµατισµοί-ιδιοτιµές-ιδιοδιανύσµατα

Transcript:

Τελεστές Hecke Αριστείδης Κοντογεώργης Τµήµα Μαθηµατικών Πανεπιστηµίου Αθηνών. 13 Ιανουαρίαου 2015, 1/28

Τελεστές Hecke Οι τελεστές Hecke πρωτοεµφανίζονται στην εργασία του Mordell όπου έλυσε την εικασία του Ramanujan για την πολλαπλασιαστικότητα της τ(n). Η συνάρτηση. Εστω g 2 (z) = 60G 4 (z) και g 3 (z) = 140G 6 (z). (z) = g 2 3 (z) 27g 3 2 (z) Θεώρηµα (Jacobi) Αν q=e 2πiz, τότε (z) = (q) = (2π) 12 q (1 q n ) 24. n=1, 2/28

Οι Εικασίες του Ramanujan Ορισµός Θεωρούµε το ανάπτυγµα Fourier της (z) = (q) = (2π) 12 q (1 q n ) 24 = n=1 τ(n)q n. n=1 Η ακολουθία των συντελεστών Fourier τ(n) της ονοµάζεται συνάρτηση τ του Ramanujan. Το 1916 ο Ramanujan έκανε την εικασία, χωρίς να µπορέσει να την αποδείξει, πως η τ έχει τις ακόλουθες ιδιότητες: 1. τ(mn) = τ(m) τ(n) όταν µκδ(m, n) = 1 (δηλαδή η τ(n) είναι πολλαπλασιαστικκή συνάρτηση), 2. τ(p r+1 ) = τ(p)τ(p r ) p 11 τ(p r 1 ) για κάθε πρώτο p και r > 0, 3. τ(p) 2p 11/2 για κάθε πρώτο p., 3/28

Τελεστές Hecke Αυστηρός ορισµός δόθηκε στην δεκαετία του 30 από τον Hecke, ο οποίος ανέπτυξε και το ϐασικό κοµµάτι της ϑεωρίας τους. Αποτελούν οικογένειες ϕυσιολογικών τελεστών T n για τις υποοµάδες της modular οµάδας υπό την ακόλουθη έννοια: για κάθε Γ υποοµάδα πεπερασµένου δείκτη της PSL 2 (Z) και για κάθε n N ορίζεται µια ακολουθία τελεστών T n : M 2k (Γ) M 2k (Γ) που διατηρούν τους cusp υπόχωρους, δηλαδή T n (S 2k (Γ)) S 2k (Γ). Η ιδιότητα τους αυτή ϑα δούµε ότι έχει σηµαντικό αριθµοθεωρητικό ενδιαφέρον που συνδέεται µε τις ιδιοσυναρτήσεις και τις ιδιοτιµές τους., 4/28

Φασµατικό Θεώρηµα Λήµµα Εστω V ένας πεπερασµένης διάσταση διανυσµατικός χώρος υπεράνω του C, και µια ϑετικά ορισµένη Ερµιτιανή µορφή, ορισµένη στον V. Τότε: 1. Αν η f : V V είναι Ερµιτιανή γραµµική απεικόνιση, τότε η f είναι διαγωνίσιµη. 2. Αν f 1, f 2,... είναι ακολουθία Ερµιτιανών γραµµικών απεικονίσεων : V V που αντιµετατίθονται, τότε ο V έχει ϐάση από διανύσµατα a i που είναι ιδιοδιανύσµατα για κάθε f i, i = 1, 2,..., 5/28

Σειρές Dirichlet Στην συνάρτηση αντιστοιχούµε µια σειρά Dirichlet L(, s) = n 1 τ(n) n s. Η σειρά L(, s) έχει ένα Euler γινόµενο της µορφής L(, s) = 1 1 τ(p)p s + p 11 2s p πρώτος αν και µόνο αν ισχύουν οι παραπάνω «πολλαπλασιαστικές ιδιότητες» 1,2 των εικασιών του Ramanujan., 6/28

Γινόµενα Euler p πρώτος 1 1 p s = p ( 1 p ns n=0 ) = n=1 1 n s = ζ(s)., 7/28

Γινόµενα Euler Απόδειξη (Για την L-σειρά) Για ένα πρώτο p ορίζουµε L p (s) = m 0 Υπολογίζουµε το γινόµενο τ(p m )p ms = 1 + τ(p) p s + τ(p2 ) p 2s + (1 τ(p)p s + p 11 2s )L p Ο συντελεστής του p ns σε αυτό το γινόµενο είναι 1 αν n = 0, 0 αν το n = 1 και τ(p n+1 ) τ(p)τ(p n ) + p 11 τ(p n 1 ) για n + 1. Αρα (1 τ(p)p s + p 11 2s )L p = 1 και το αποτέλεσµα έπεται., 8/28

Παρατηρήσεις Γράφουµε 1 τ(p)x + p 11 X 2 = (1 ax)(1 a X) Τα παρακάτω είναι ισοδύναµα: 1. τ(p) 2p 11/2 2. a = p 11/2 = a 3. a, a συζυγείς µιγαδικοί αριθµοί. Πράγµατι (2 1) έχουµε τ(p) = a + a το Ϲητούµενο έρχεται από τριγωνική ανιστότητα. (3 2) έχουµε a 2 = aā = aa = p 11. (1 3), η διακρίνουσα είναι τ(p) 2 4p 11 < 0., 9/28

Στρατηγική Θα ορίσουµε τελεστές T(n) : M k (Γ(1)) M k (Γ(1)) οι οποίοι ϑα ικανοποιούν τις ιδιότητες: 1. T(m) T(n) = T(mn) αν (n, m) = 1 2. T(p) T(p n ) = T(p n+1 ) + p 2k 1 T(p n 1 ), p πρώτος 3. T(n) διατηρεί τις cusp forms και είναι ερµητιανός (αυτοσυζυγής) τελεστής σε αυτές: T(n)f, g = f, T(n)g., 10/28

Τελεστές Hecke Εστω f(z) = c(n)q n µια modular form ϐάρους 2k, k 0. Αν η f είναι ιδιοδιάνυσµα για όλα τα T(n) τότε c(1) 0 και αν κανονικοποίησουµε ώστε c(1) = 1, έχουµε T(n)f = c(n)f. Συνεπώς αν f είναι κανονικοποιηµένο ιδιοδιάνυσµα για όλα τα T(n) τότε Επιπλέον c(m)c(n) = c(mn) αν (m, n) = 1 c(p)c(p n ) = c(p n+1 ) + p 2k 1 c(p n 1 ), αν p πρώτος L(f, s) := c(n)n s = p 1 1 c(p)p s + p 2k 1 2s., 11/28

Παρατηρήσεις Ο χώρος των cusp forms ϐάρους 12 είναι µονοδιάστατος, συνεπώς η είναι ταυτόχρονη ιδιοµορφή για τους τελεστές Hecke. Αυτό αποδυκνείει ένα κοµµάτι της εικασίας Ramanujan. Αξιοσηµείωτη είναι η σχέση της L(f, s) µε την L συνάρτηση της ελλειπτικής καµπύλης L(E, s) = p καλή αναγ. 1 1 a(p)p s + p 1 2s p κακή Στον παραπάνω τύπο 1 a(p) + p = #E(F p ) για καλές αναγωγές. Η υπόθεση Riemann µας έδινε ότι a(p) 2 p., 12/28

Εικασία Taniyama-Shimura-Weil Εστω E µια ελλειπτική καµπύλη υπέρ του σώµατος Q. Τότε L(E, s) = L(f, s) για κάποια κανονικοποιηµένη ιδιοµορφή ϐάρους 2 για την Γ 0 (N), N ο conductor της E. Η εικασία (Θεώρηµα Wiles, Taylor, Diamond) είναι κοµµάτι ενός γενικότερου προγράµµατος το οποίο ονοµάζεται πρόγραµµα Langlands., 13/28

Lattices και modular forms Εστω L ο χώρος των lattices στο C. Με Λ(ω 1, ω 2 ) Λ συµβολίζουµε το lattice µε ϐάση τα ω 1, ω 2, όπου ω 1 /ω 2 H. Λήµµα Εστω F : L C συνάρτηση τέτοια ώστε F(λΛ) = λ 2k F(Λ) για κάθε λ στο C. Τότε η f(z) = F(Λ(z, 1)) είναι weakly modular form ϐάρους 2k για τη Γ(1) = SL 2 (Z). Επιπλέον, η αντιστοιχία F f είναι 1-1 και επί., 14/28

Τελεστές Hecke σε lattices Εστω L, όπως και πριν, ο χώρος των lattices στο C, και έστω D η ελέυθερη αβελιανή οµάδα που παράγεται από τα στοιχεία του L. ηλαδή, τα στοιχεία της D είναι της µορφήσ: n i [Λ i ], όπου n i Z και Λ i L. Για κάθε n N ορίζουµε έναν Z-γραµµικό τελεστή T n : D D µε T n [Λ] = [Λ ], [Λ:Λ ]=n δηλαδή το άθροισµα εκτείνεται πάνω από όλα τα sublattices του Λ δείκτη n, καθώς και τον τελεστή R n n : L L, µε τύπο R n [Λ] = [nλ]., 15/28

Τελεστές Hecke σε lattices Εστω ένα lattice Λ, µια ϐάση του ω 1, ω 2 και Λ ένα sublattice του. Τότε [Λ : Λ ] = n αν και µόνο αν υπάρχει πίνακας ( ) a b γ = c d µε det γ = n, τέτοιος ώστε να ισχύει Λ = γλ = Λ(aω 1 + ω 2, cω 1 + dω 2 ). Κάθε τέτοιο sublattice του Λ περιέχει το nλ, και αφού [Λ : nλ] <, έπεται ότι το άθροισµα που στον ορισµό του T n είναι πεπερασµένο. Αρα ο τελεστής T n είναι καλά ορισµένος., 16/28

Ιδιότητες τελεστών Hecke 1. Αν µκδ(m, n)=1, τότε T m T n = T mn 2. Αν ο p είναι ένας πρώτος αριθµός, και n 1, τότε: T p n+1 = T p T p n pr p T p n 1, 17/28

Ιδιότητες τελεστών Hecke Παρατηρούµε ότι Επίσης, T mn [Λ] = [Λ ]. [Λ:Λ ]=mn T m T n = [Λ ], όπου το άθροισµα εκτείνεται πάνω από όλα τα Ϲεύγη (Λ, Λ ) τέτοια ώστε [Λ : Λ ] = n και [Λ : Λ ] = m. Οµως, αν το Λ είναι ένα sublattice του Λ δείκτη mn, τότε υπάρχει µοναδική αλυσίδα Λ Λ Λ, µε [Λ : Λ ] = n, επειδή η οµάδα Z/mnZ είναι το ευθύ άθροισµα µιας οµάδας τάξης m και µιας οµάδας τάξης n., 18/28

Ιδιότητες τελεστών Hecke Για κάθε m και n ϕυσικούς αριθµούς ισχύει: T m T n = d R d T mn/d 2 d gcd(m,n),d>0 Απόδειξη: Μπορούµε να υποθέσουµε ότι s r. Πρώτα, µε χρήση επαγωγής, αποδεικνύεται εύκολα ότι T p s T p r = p i R p i T p r+s 2i i min(r,s) (για s = 1 είναι το δεύτερο σκέλος της προηγούµενης πρότασης) και µετά εφαρµόζουµε το (i) της προηγούµενης πρότασης., 19/28

Αλγεβρα Hecke Η Z υποάλγεβρα του End(D) που παράγεται από τους T p και R p είναι µεταθετική και περιέχει τους T n για κάθε n. Η άλγεβρα του πορίσµατος καλείται µερικές ϕορές και Hecke άλγεβρα. Αντίστοιχα, για τους τελεστές Hecke που ϑα ορίσουµε παρακάτω να δρουν στις modular forms, ορίζεται και εκεί µια άλγεβρα Hecke µε όµοιο τρόπο., 20/28

Τελεστές Hecke Αν έχουµε µία συνάρτηση F : L C µπορούµε να την επεκτείνουµε γραµµικά στην οµάδα των τυπικών αθροισµάτων των lattices. ( ) F n i [Λ i ] = n i F(Λ i ). Για κάθε τελεστή T στην D, ορίζουµε την T F να είναι συνάρτηση L C τέτοια ώστε (T F)([Λ]) = F(T[Λ]). Πιο συγκεκριµµένα, για τον τελεστή T n έχουµε (T n F)([Λ]) = F([Λ ]) µε το άθροισµα, όπως παραπάνω, να εκτείνεται πάνω από όλα τα sublattices δείκτη n. Αν η F έχει ϐάρος 2k, δηλαδή F(λΛ) = λ 2k F(Λ), τότε R n F = n 2k F., 21/28

Τελεστές Hecke Εστω F : L C µια οµογενής συνάρτηση ϐάρους 2k. Τότε, η T n F είναι επίσης ϐάρους 2k, και, για κάθε m και n, ισχύει T m T n F = d 1 2k T mn/d 2 F. d (m,n),d>0 Ιδιαιτέρως, αν οι m και n είναι σχετικά πρώτοι, τότε T m T n F = T mn F, και, αν ο p είναι πρώτος και n 1, τότε T p T p n F = T p n+1 F + p 1 2k T p n 1 F., 22/28

Τελεστές Hecke Συµβολίζουµε µε M 2 (Z) τον δακτύλιο των 2 2 πινάκων µε στοιχεία από το Z, και µε M(n) τα στοιχεία του M 2 (Z) µε ορίζουσα n. Λήµµα Εστω A M(n). Τότε, υπάρχει αντιστρέψιµος πίνακας U M 2 (Z) τέτοιος ώστε ( ) a b U A =, 0 d όπου ad = n, a 1 και 0 b < d. Επιπλέον, οι a, b, d είναι µοναδικοί., 23/28

SL 2 (Z) SL 2 (Z) δρα στο M(n) µε πολλαπλασιασµό από αριστερά, και το λήµµα µας παρέχει ένα σύνολο αντιπροσώπων των τροχιών: M(n) = SL 2 (Z) ( a b 0 d Εστω Λ lattice στο C. ω 1, ω 2 ϐάση Λ, δηλαδή Λ = Λ(ω 1, ω 2 ). Για κάθε α M(n), ορίζουµε ως συνήθως αλ = Λ(aω 1 + bω 2, cω 1 + dω 2 ), και, όπως σηµειώσαµε και παραπάνω, το αλ είναι δείκτη n στο Λ και κάθε sublattice του Λ είναι αυτής της µορφής. Αφού αλ = βλ αν και µόνο αν α = uβ για κάποιο u SL 2 (Z), τα sublattices του Λ δείκτη n είναι ακριβώς τα Λ(aω 1 + bω 2, 0ω 1 + dω 2 ), όπου a, b, d Z, ad = n, a 1, 0 b d 1. )., 24/28

SL 2 (Z) Καταλήγουµε στον τύπο T n f(z) = n 2k 1 d 2k f ( ) az + b όπου το άθροισµα λαµβάνεται πάνω από τα a, b, d τέτοια ώστε ad = n, a 1, 0 b < d. d, 25/28

SL 2 (Z) Θεώρηµα 1. Εστω f µία weakly modular form ϐάρους 2k για την PSL 2 (Z), και ένας n N. Τότε, η T n (f) είναι επίσης weakly modular form ϐάρους 2k για την PSL 2 (Z). 2. T mn f = T m T n f αν (m, n) = 1 3. Αν ο p είναι ένας πρώτος και n 1, T p n+1 f = T p T p n f p 2k 1 T p n 1 f,, 26/28

SL 2 (Z) Αν η f είναι µια modular form me Fourier ανάπτυγµα f(q) = a n q n n=0 τότε όπου: c m = T n f(z) = c m q m, m=0 b gcd(m,n),b 1 b 2k 1 a mn b 2 ο T n διατηρεί τον S 2k (Γ) ( αν η f είναι µια cusp form ϐάρους 2k, τότε και η T n (f) είναι cusp form ϐάρους 2k)., 27/28

Ιδιοτιµές Εστω f µια µη µηδενική modular form ϐάρους 2k για την Γ(1), µε f(q) = a n q n. Εστω ακόµη ότι η f είναι κανονικοποιηµένη (δηλαδή a 1 = 1) ιδιοσυνάρτηση τότε ο a n είναι η ιδιοτιµή του τελεστή T n που αντιστοιχεί στην ιδιοµορφή f. Απόδειξη. Υποθέτουµε ότι n=0 T n (f) = λ(n) f. Τότε, ο συντελεστής του q στην T n (f) είναι ο a n. Οµως, από το δεύτερο µέλος της εξίσωσης, ο συντελεστής του q ισούται και µε λ(n)a 1. Επεται πως για κάθε n 1 ισχύει a n = λ(n)a 1. Αν ίσχυε a 1 = 0, τότε ϑα είχαµε f 0, το οποίο είναι αδύνατον. Ο δεύτερος ισχυρισµός τώρα είναι προφανής., 28/28