Макет модульной формы - Mock modular form

В математика, а макет модульной формы это голоморфный часть гармонического слабого Форма Маасса, а имитация тета-функции по сути является имитацией модульной формы веса 1/2. Первые примеры фиктивных тета-функций были описаны Шриниваса Рамануджан в своем последнем письме 1920 г. Г. Х. Харди и в его потерянный блокнот. Сандер Цвегерс  (2001, 2002 ) обнаружил, что добавление к ним некоторых неголоморфных функций превращает их в гармонические слабые формы Маасса.

История

«Предположим, что существует функция в эйлеровой форме, и предположим, что все или бесконечное количество точек являются экспоненциальными особенностями, а также предположим, что в этих точках асимптотика замыкается так же точно, как и в случаях (A) и (B). вопрос: является ли функция суммой двух функций, одна из которых является обычной θ-функцией, а другая (тривиальной) функцией, которая является O (1) в точке все точки е^2мπя/п? ... Когда это не так, я называю функцию фиктивной θ-функцией ".

Оригинальное определение фиктивной тета-функции Рамануджаном из (Рамануджан 2000, Приложение II)

Письмо Рамануджана Харди от 12 января 1920 г., перепечатанное в (Рамануджан 2000, Приложение II), перечислил 17 примеров функций, которые он назвал имитацией тета-функций, а его потерянный блокнот (Рамануджан 1988 ) содержит еще несколько примеров. (Рамануджан использовал термин «тета-функция» для обозначения того, что сегодня назвали бы модульной формой.) Рамануджан указал, что у них есть асимптотическое разложение на куспидах, аналогично модульным формам веса 1/2, возможно, с полюсами на куспидах, но не может быть выражено в терминах «обычных» тета-функции. Он назвал функции с подобными свойствами «имитацией тета-функций». Позже Цвегерс обнаружил связь фиктивной тета-функции со слабыми формами Маасса.

Рамануджан связал порядок на его фиктивные тета-функции, которые не были четко определены. До работы Цвегерса порядки известных имитационных тета-функций включали

3, 5, 6, 7, 8, 10.

Представление Рамануджана о порядке позже оказалось соответствующим дирижер из Nebentypus персонаж веса¹⁄₂ гармонические формы Маасса, которые допускают фиктивные тэта-функции Рамануджана в качестве своих голоморфных проекций.

В следующие несколько десятилетий фиктивные тета-функции Рамануджана изучали Уотсон, Эндрюс, Сельберг, Хикерсон, Чой, Макинтош и другие, которые доказали утверждения Рамануджана о них и нашли еще несколько примеров и отождествлений. (Большинство «новых» личностей и примеров были уже известны Рамануджану и снова появились в его утерянной записной книжке.) Ватсон (1936) обнаружил, что под действием элементов модульная группа, фиктивные тета-функции порядка 3 почти преобразуются как модульные формы веса 1/2 (умноженного на подходящие степени q), за исключением того, что в функциональных уравнениях есть "ошибки", которые обычно задаются в виде явных интегралов. Однако в течение многих лет не существовало хорошего определения фиктивной тета-функции. Ситуация изменилась в 2001 году, когда Цвегерс обнаружил связь с неголоморфными модулярными формами, суммами Лерха и неопределенными тета-рядами. Цвегерс (2002) показал, используя предыдущую работу Уотсона и Эндрюса, что фиктивные тета-функции порядков 3, 5 и 7 могут быть записаны как сумма слабой формы веса Маасса¹⁄₂ и функция, ограниченная по геодезические заканчивается на куспиде. Слабая форма Маасса имеет собственное значение 3/16 под гиперболический лапласиан (то же значение, что и голоморфные модульные формы веса¹⁄₂); однако он экспоненциально быстро растет вблизи каспов, поэтому не удовлетворяет обычному условию роста для Волновые формы Маасса. Цвегерс доказал этот результат тремя различными способами, связав фиктивные тэта-функции с тэта-функциями Гекке неопределенных решеток размерности 2, а также с суммами Аппеля – Лерха и мероморфными формами Якоби.

Фундаментальный результат Цвегерса показывает, что фиктивные тэта-функции являются «голоморфными частями» вещественных аналитических модулярных форм веса 1/2. Это позволяет распространить многие результаты о модульных формах на имитацию тета-функций. В частности, как и модульные формы, фиктивные тета-функции все лежат в определенных явных конечномерных пространствах, что сводит длинные и жесткие доказательства многих тождеств между ними к обычной линейной алгебре. Впервые стало возможным создать бесконечное количество примеров фиктивных тета-функций; до этой работы было известно всего около 50 примеров (большинство из которых впервые было обнаружено Рамануджаном). В качестве дальнейшего применения идей Цвегерса Катрин Брингманн и Кен Оно показал, что некоторые q-ряды, возникающие из базового гипергеометрического ряда Роджерса – Файна, связаны с голоморфными частями гармонических слабых форм Маасса веса 3/2 (Брингманн, Фолсом и Оно 2009 ) и показал, что асимптотический ряд для коэффициентов порядка 3 имитирует тета-функцию ж(q) изучается (Эндрюс 1966 ) и Драконетка (1952) сходится к коэффициентам (Брингманн и Оно 2006 ). В частности, тета-функции Mock имеют асимптотические разложения в куспиды из модульная группа, действуя на верхняя полуплоскость, которые напоминают модульные формы веса 1/2 с полюсами на бугорках.

Определение

Мнимая модульная форма будет определена как «голоморфная часть» гармоническая слабая форма Маасса.

Установить вес k, обычно с 2k интеграл. Зафиксируем подгруппу Γ в SL₂(Z) (или из метаплектическая группа если k полуцелое) и характер ρ группы Γ. Модульная форма ж для этого характера и эта группа Γ преобразуется под действием элементов Γ посредством

${displaystyle fleft({frac {a au +b}{c au +d}}ight)=ho {egin{pmatrix}a&bc&dend{pmatrix}}(c au +d)^{k}f( au )}$

А слабая форма Маасса веса k является непрерывной функцией в верхней полуплоскости, которая преобразуется как модульная форма веса 2 -k и является собственной функцией веса k Оператор лапласа и называется гармонический если его собственное значение (1 -k/2)k/2 (Брюинье и Функе 2004 ). Это собственное значение голоморфного веса k модульные формы, так что все это примеры гармонических слабых форм Маасса. (А Форма Маасса является слабой формой Маасса, которая быстро убывает в точках возврата.) Таким образом, гармоническая слабая форма Маасса аннулируется дифференциальным оператором

${displaystyle {frac {partial }{partial au }}y^{k}{frac {partial }{partial {overline { au }}}}}$

Если F - любая гармоническая слабая форма Маасса, то функция г данный

${displaystyle g=y^{k}{frac {partial {overline {F}}}{partial au }}=sum _{n}b_{n}q^{n}}$

голоморфна и преобразуется как модульная форма веса k, хотя он может не быть голоморфным на каспах. Если мы сможем найти любую другую функцию г^* с таким же изображением г, тогда F − г^* будет голоморфным. Такая функция задается путем обращения дифференциального оператора интегрированием; например, мы можем определить

${displaystyle g^{*}( au )=left({frac {i}{2}}ight)^{k-1}int _{-{overline { au }}}^{iinfty }(z+ au )^{-k}{overline {g(-{overline {z}})}},dz=sum _{n}n^{k-1}{overline {b_{n}}}eta _{k}(4ny)q^{-n+1}}$

где

${displaystyle displaystyle eta _{k}(t)=int _{t}^{infty }u^{-k}e^{-pi u},du}$

по сути неполная гамма-функция.Интеграл сходится всякий раз, когда г имеет ноль в куспиде я∞, а неполная гамма-функция может быть расширена аналитическим продолжением, поэтому эту формулу можно использовать для определения голоморфной части г^* из F даже в том случае, когда г мероморфен в я∞, хотя это требует некоторой осторожности, если k равно 1 или не целое, или если п = 0. Обратный к дифференциальному оператору далеко не единственный, так как мы можем добавить любую гомоморфную функцию к г^* не влияя на его изображение, и в результате функция г^* не обязательно быть инвариантным относительно группы Γ. Функция час = F − г^* называется голоморфная часть из F.

А макет модульной формы определяется как голоморфная часть час некоторой гармонической слабой формы Маасса F. Таким образом, существует изоморфизм пространства фиктивных модульных форм час подпространству гармонических слабых форм Маасса.

Макет модульной формы час голоморфна, но не совсем модульна, а час + г^* модульный, но не совсем голоморфный. Пространство фиктивных модульных форм веса k содержит пространство почти модульных форм («модульных форм, которые могут быть мероморфными в точках возврата») веса k как подпространство. Фактор (антилинейно) изоморфен пространству голоморфных модулярных форм веса 2 -k. Вес- (2 -k) модульная форма г соответствующий макет модульной формы час называется его тень. Довольно часто разные фиктивные тета-функции имеют одну и ту же тень. Например, 10 фиктивных тета-функций порядка 5, найденных Рамануджаном, делятся на две группы по 5, где все функции в каждой группе имеют одинаковую тень (с точностью до умножения на константу).

Загир (2007) определяет имитация тета-функции как рациональная сила q = e^2πяτ умножить на фиктивную модульную форму веса 1/2, тень которой является тета-серией формы

${displaystyle sum _{nin Z}varepsilon (n)nq^{kappa n^{2}}}$

для положительного рационального κ и нечетной периодической функции ε. (Любая такая тета-серия является модульной формой веса 3/2). Рациональная сила q это историческая случайность.

Большинство ложных модульных форм и слабые формы Маасса имеют быстрый рост на куспидах. Обычно налагают условие, что они растут не более чем экспоненциально быстро на куспидах (что для имитирующих модульных форм означает, что они «мероморфны» на куспидах). Пространство фиктивных модулярных форм (заданного веса и группы), рост которых ограничен некоторой фиксированной экспоненциальной функцией в точках возврата, конечномерно.

Суммы Аппеля – Лерха

Суммы Аппеля – Лерха, обобщение Серия Ламберта, были впервые изучены Поль Эмиль Аппель  (1884 ) и Матиас Лерх  (1892 ). Уотсон изучил фиктивные тета-функции третьего порядка, выразив их в терминах сумм Аппеля – Лерха, а Цвегерс использовал их, чтобы показать, что фиктивные тета-функции по сути являются фиктивными модульными формами.

Серия Аппелла – Лерха

${displaystyle mu (u,v; au )={frac {a^{frac {1}{2}}}{ heta (v; au )}}sum _{nin Z}{frac {(-b)^{n}q^{{frac {1}{2}}n(n+1)}}{1-aq^{n}}}}$

где

${displaystyle displaystyle q=e^{2pi i au },quad a=e^{2pi iu},quad b=e^{2pi iv}}$

и

${displaystyle heta (v, au )=sum _{nin Z}(-1)^{n}b^{n+{frac {1}{2}}}q^{{frac {1}{2}}left(n+{frac {1}{2}}ight)^{2}}.}$

Модифицированная серия

${displaystyle {hat {mu }}(u,v; au )=mu (u,v; au )-{frac {1}{2}}R(u-v; au )}$

где

${displaystyle R(z; au )=sum _{u in Z+{frac {1}{2}}}(-1)^{u -{frac {1}{2}}}left({m {sign}}(u )-Eleft[left(u +{frac {Im (z)}{y}}ight){sqrt {2y}}ight]ight)e^{-2pi iu z}q^{-{frac {1}{2}}u ^{2}}}$

и у = Im (τ) и

${displaystyle E(z)=2int _{0}^{z}e^{-pi u^{2}},du}$

удовлетворяет следующим свойствам преобразования

${displaystyle {egin{aligned}{hat {mu }}(u+1,v; au )&=a^{-1}bq^{-{frac {1}{2}}}{hat {mu }}(u+ au ,v; au )&{}=-{hat {mu }}(u,v; au )e^{{frac {2}{8}}pi i}{hat {mu }}(u,v; au +1)&={hat {mu }}(u,v; au )&{}=-left({frac { au }{i}}ight)^{-{frac {1}{2}}}e^{{frac {pi i}{ au }}(u-v)^{2}}{hat {mu }}left({frac {u}{ au }},{frac {v}{ au }};-{frac {1}{ au }}ight).end{aligned}}}$

Другими словами, модифицированный ряд Аппеля – Лерха преобразуется как модулярная форма по τ. Поскольку фиктивные тэта-функции могут быть выражены в терминах рядов Аппеля – Лерха, это означает, что имитирующие тэта-функции преобразуются как модульные формы, если к ним добавлен определенный неаналитический ряд.

Неопределенный тета-ряд

Эндрюс (1986) показал, что некоторые из ложных тэта-функций пятого порядка Рамануджана равны частным Θ (τ) / θ (τ), где θ (τ) - модулярная форма веса 1/2, а Θ (τ) - тэта-функция некоторого неопределенный бинарная квадратичная форма и Хикерсон (1988b) доказал аналогичные результаты для фиктивных тета-функций седьмого порядка. Цвегерс показал, как дополнить неопределенные тета-функции для получения реальных аналитических модульных форм, и использовал это, чтобы дать еще одно доказательство связи между ложными тета-функциями и слабыми волновыми формами Маасса.

Мероморфные формы Якоби

Эндрюс (1988) заметил, что некоторые из ложных тэта-функций пятого порядка Рамануджана могут быть выражены в терминах частных тэта-функций Якоби. Цвегерс использовал эту идею, чтобы выразить фиктивные тэта-функции как коэффициенты Фурье мероморфных форм Якоби.

Приложения

• Лоуренс и Загье (1999) связанные макет тета-функций с квантовые инварианты 3-многообразий.
• Семихатов, Таормина и Типунин (2005) связанные фиктивные тета-функции с бесконечномерными Супералгебры Ли и двумерная конформная теория поля.
• Трост (2010) показал, что модульные пополнения ложных модулярных форм возникают как эллиптические роды конформных теорий поля с непрерывным спектром.
• Мок-тета-функции появляются в теории темный самогон.
• Атиш Дабхолкар, Самир Мурти и Дон Загир (2012 ) показал, что фиктивные модульные формы связаны с вырождением квантовых черных дыр в N= 4 теории струн.

Примеры

• Любая модульная форма веса k (возможно, только мероморфный на куспиде) - фиктивная модульная форма веса k с тенью 0.
• Квазимодулярный ряд Эйзенштейна

${displaystyle displaystyle E_{2}( au )=1-24sum _{n>0}sigma _{1}(n)q^{n}}$

веса 2 и уровня 1 - это имитация модульной формы веса 2 с постоянной тенью. Это значит, что

${displaystyle displaystyle E_{2}( au )-3/pi y}$

преобразуется как модульная форма веса 2 (где τ = Икс + иу).

• Функция, изученная Загир (1975) (Хирцебрух и Загир 1976, 2.2) с коэффициентами Фурье, которые являются числами класса Гурвица ЧАС(N) мнимых квадратичных полей представляет собой фиктивную модульную форму веса 3/2, уровня 4 и тени ∑ q ^п2. Соответствующая форма слабой волны Маасса есть

${displaystyle F( au )=sum _{N}H(N)q^{n}+y^{-1/2}sum _{nin Z}eta (4pi n^{2}y)q^{-n^{2}}}$

где

${displaystyle eta (x)={frac {1}{16pi }}int _{1}^{infty }u^{-3/2}e^{-xu}du}$

и у = Im (τ), q = e^2πiτ .

Мок-тэта-функции представляют собой фиктивные модульные формы веса 1/2, тень которых является унарной тэта-функцией, умноженной на рациональную степень q (по историческим причинам). До того, как работа Цвегерса привела к общему методу их построения, большинство примеров было дано как основные гипергеометрические функции, но это в значительной степени историческая случайность, и большинство фиктивных тета-функций не имеют известного простого выражения в терминах таких функций.

«Тривиальные» ложные тета-функции - это (голоморфные) модулярные формы веса 1/2, которые были классифицированы Серр и Старк (1977), которые показали, что все они могут быть записаны в терминах тета-функций одномерных решеток.

В следующих примерах используется символы q-Pochhammer ${displaystyle (a;q)_{n}}$ которые определяются как:

${displaystyle (a;q)_{n}=prod _{0leq j<n}(1-aq^{j})=(1-a)(1-aq)cdots (1-aq^{n-1}).}$

Заказ 2

Некоторые ложные тета-функции порядка 2 были изучены (Макинтош 2007 ).

${displaystyle A(q)=sum _{ngeq 0}{frac {q^{(n+1)^{2}}(-q;q^{2})_{n}}{(q;q^{2})_{n+1}^{2}}}=sum _{ngeq 0}{frac {q^{n+1}(-q^{2};q^{2})_{n}}{(q;q^{2})_{n+1}}}}$ (последовательность A006304 в OEIS )

${displaystyle B(q)=sum _{ngeq 0}{frac {q^{n(n+1)}(-q^{2};q^{2})_{n}}{(q;q^{2})_{n+1}^{2}}}=sum _{ngeq 0}{frac {q^{n}(-q;q^{2})_{n}}{(q;q^{2})_{n+1}}}}$ (последовательность A153140 в OEIS )

${displaystyle mu (q)=sum _{ngeq 0}{frac {(-1)^{n}q^{n^{2}}(q;q^{2})_{n}}{(-q^{2};q^{2})_{n}^{2}}}}$ (последовательность A006306 в OEIS )

Функция μ была обнаружена Рамануджаном в его потерянной записной книжке.

Они относятся к функциям, перечисленным в разделе о функциях порядка 8.

${displaystyle U_{0}(q)-2U_{1}(q)=mu (q)}$

${displaystyle V_{0}(q)-V_{0}(-q)=4qB(q^{2})}$

${displaystyle V_{1}(q)+V_{1}(-q)=2A(q^{2})}$

Заказ 3

Рамануджан упомянул четыре ложных тэта-функции третьего порядка в своем письме Харди и перечислил еще три в своем потерянном блокноте, которые были заново обнаружены Г. Н. Уотсон. Ватсон (1936) доказал отношения между ними, сформулированные Рамануджаном, а также нашел их преобразования под элементами модулярной группы, выразив их в виде сумм Аппеля – Лерха. Драконетка (1952) описали асимптотическое разложение их коэффициентов. Цвегерс (2001) связал их с гармоническими слабыми маассовыми формами. Смотрите также (Штраф 1988 )

Семь фиктивных тета-функций третьего порядка, данные Рамануджаном:

${displaystyle f(q)=sum _{ngeq 0}{q^{n^{2}} over (-q;q)_{n}^{2}}={2 over prod _{n>0}(1-q^{n})}sum _{nin mathbf {Z} }{(-1)^{n}q^{n(3n+1)/2} over 1+q^{n}}}$, (последовательность A000025 в OEIS ).

${displaystyle phi (q)=sum _{ngeq 0}{q^{n^{2}} over (-q^{2};q^{2})_{n}}={1 over prod _{n>0}(1-q^{n})}sum _{nin mathbf {Z} }{(-1)^{n}(1+q^{n})q^{n(3n+1)/2} over 1+q^{2n}}}$ (последовательность A053250 в OEIS ).

${displaystyle psi (q)=sum _{n>0}{q^{n^{2}} over (q;q^{2})_{n}}={q over prod _{n>0}(1-q^{4n})}sum _{nin mathbf {Z} }{(-1)^{n}q^{6n(n+1)} over 1-q^{4n+1}}}$ (последовательность A053251 в OEIS ).

${displaystyle chi (q)=sum _{ngeq 0}{q^{n^{2}} over prod _{1leq ileq n}(1-q^{i}+q^{2i})}={1 over 2prod _{n>0}(1-q^{n})}sum _{nin mathbf {Z} }{(-1)^{n}(1+q^{n})q^{n(3n+1)/2} over 1-q^{n}+q^{2n}}}$ (последовательность A053252 в OEIS ).

${displaystyle omega (q)=sum _{ngeq 0}{q^{2n(n+1)} over (q;q^{2})_{n+1}^{2}}={1 over prod _{n>0}(1-q^{2n})}sum _{ngeq 0}{(-1)^{n}q^{3n(n+1)}{1+q^{2n+1} over 1-q^{2n+1}}}}$ (последовательность A053253 в OEIS ).

${displaystyle u (q)=sum _{ngeq 0}{q^{n(n+1)} over (-q;q^{2})_{n+1}}={1 over prod _{n>0}(1-q^{n})}sum _{ngeq 0}{(-1)^{n}q^{3n(n+1)/2}{1-q^{2n+1} over 1+q^{2n+1}}}}$ (последовательность A053254 в OEIS ).

${displaystyle ho (q)=sum _{ngeq 0}{q^{2n(n+1)} over prod _{0leq ileq n}(1+q^{2i+1}+q^{4i+2})}={1 over prod _{n>0}(1-q^{2n})}sum _{ngeq 0}{(-1)^{n}q^{3n(n+1)}{1-q^{4n+2} over 1+q^{2n+1}+q^{4n+2}}}}$ (последовательность A053255 в OEIS ).

Первые четыре из них образуют группу с одинаковой тенью (с точностью до константы), как и последние три. Точнее, функции удовлетворяют следующим соотношениям (найденным Рамануджаном и доказанным Ватсоном):

${displaystyle {egin{aligned}2phi (-q)-f(q)&=f(q)+4psi (-q)= heta _{4}(0,q)prod _{r>0}left(1+q^{r}ight)^{-1}4chi (q)-f(q)&=3 heta _{4}^{2}(0,q^{3})prod _{r>0}left(1-q^{r}ight)^{-1}2ho (q)+omega (q)&=3left({frac {1}{2}}q^{-{frac {3}{8}}} heta _{2}(0,q^{frac {3}{2}})ight)^{2}prod _{r>0}left(1-q^{2r}ight)^{-1}u (pm q)pm qomega left(q^{2}ight)&={frac {1}{2}}q^{-{frac {1}{4}}} heta _{2}(0,q)prod _{r>0}left(1+q^{2r}ight)fleft(q^{8}ight)pm 2qomega (pm q)pm 2q^{3}omega left(-q^{4}ight)&= heta _{3}(0,pm q) heta _{3}^{2}left(0,q^{2}ight)prod _{r>0}left(1-q^{4r}ight)^{-2}f(q^{8})+qomega (q)-qomega (-q)&= heta _{3}(0,q^{4}) heta _{3}^{2}(0,q^{2})prod _{r>0}left(1-q^{4r}ight)^{-2}end{aligned}}}$

Заказ 5

Рамануджан записал десять фиктивных тета-функций порядка 5 в своем письме Харди в 1920 году и указал на некоторые отношения между ними, которые были доказаны Ватсон (1937). В своей утерянной записной книжке он указал еще несколько тождеств, связанных с этими функциями, эквивалентными высмеивать тета-догадки (Эндрюс и Гарван 1989 ), что было доказано Хикерсон (1988a). Эндрюс (1986) нашел представления многих из этих функций в виде частного неопределенного тета-ряда по модулярным формам веса 1/2.

${displaystyle f_{0}(q)=sum _{ngeq 0}{q^{n^{2}} over (-q;q)_{n}}}$ (последовательность A053256 в OEIS )

${displaystyle f_{1}(q)=sum _{ngeq 0}{q^{n^{2}+n} over (-q;q)_{n}}}$ (последовательность A053257 в OEIS )

${displaystyle phi _{0}(q)=sum _{ngeq 0}{q^{n^{2}}(-q;q^{2})_{n}}}$ (последовательность A053258 в OEIS )

${displaystyle phi _{1}(q)=sum _{ngeq 0}{q^{(n+1)^{2}}(-q;q^{2})_{n}}}$ (последовательность A053259 в OEIS )

${displaystyle psi _{0}(q)=sum _{ngeq 0}{q^{(n+1)(n+2)/2}(-q;q)_{n}}}$ (последовательность A053260 в OEIS )

${displaystyle psi _{1}(q)=sum _{ngeq 0}{q^{n(n+1)/2}(-q;q)_{n}}}$ (последовательность A053261 в OEIS )

${displaystyle chi _{0}(q)=sum _{ngeq 0}{q^{n} over (q^{n+1};q)_{n}}=2F_{0}(q)-phi _{0}(-q)}$ (последовательность A053262 в OEIS )

${displaystyle chi _{1}(q)=sum _{ngeq 0}{q^{n} over (q^{n+1};q)_{n+1}}=2F_{1}(q)+q^{-1}phi _{1}(-q)}$ (последовательность A053263 в OEIS )

${displaystyle F_{0}(q)=sum _{ngeq 0}{q^{2n^{2}} over (q;q^{2})_{n}}}$ (последовательность A053264 в OEIS )

${displaystyle F_{1}(q)=sum _{ngeq 0}{q^{2n^{2}+2n} over (q;q^{2})_{n+1}}}$ (последовательность A053265 в OEIS )

${displaystyle Psi _{0}(q)=-1+sum _{ngeq 0}{q^{5n^{2}} over (1-q)(1-q^{4})(1-q^{6})(1-q^{9})...(1-q^{5n+1})}}$ (последовательность A053266 в OEIS )

${displaystyle Psi _{1}(q)=-1+sum _{ngeq 0}{q^{5n^{2}} over (1-q^{2})(1-q^{3})(1-q^{7})(1-q^{8})...(1-q^{5n+2})}}$ (последовательность A053267 в OEIS )

Заказ 6

Рамануджан (1988) записал семь фиктивных тета-функций шестого порядка в своей потерянной тетради и указал 11 тождеств между ними, что было доказано в (Эндрюс и Хикерсон 1991 ). Два тождества Рамануджана связывают φ и ψ с различными аргументами, четыре из них выражают φ и ψ в терминах рядов Аппеля – Лерха, а последние пять тождеств выражают оставшиеся пять ложных тета-функций шестого порядка в терминах φ и ψ. Берндт и Чан (2007) обнаружил еще две функции шестого порядка. Мнимые тета-функции шестого порядка:

${displaystyle phi (q)=sum _{ngeq 0}{(-1)^{n}q^{n^{2}}(q;q^{2})_{n} over (-q;q)_{2n}}}$ (последовательность A053268 в OEIS )

${displaystyle psi (q)=sum _{ngeq 0}{(-1)^{n}q^{(n+1)^{2}}(q;q^{2})_{n} over (-q;q)_{2n+1}}}$ (последовательность A053269 в OEIS )

${displaystyle ho (q)=sum _{ngeq 0}{q^{n(n+1)/2}(-q;q)_{n} over (q;q^{2})_{n+1}}}$ (последовательность A053270 в OEIS )

${displaystyle sigma (q)=sum _{ngeq 0}{q^{(n+1)(n+2)/2}(-q;q)_{n} over (q;q^{2})_{n+1}}}$ (последовательность A053271 в OEIS )

${displaystyle lambda (q)=sum _{ngeq 0}{(-1)^{n}q^{n}(q;q^{2})_{n} over (-q;q)_{n}}}$ (последовательность A053272 в OEIS )

${displaystyle 2mu (q)=sum _{ngeq 0}{(-1)^{n}q^{n+1}(1+q^{n})(q;q^{2})_{n} over (-q;q)_{n+1}}}$ (последовательность A053273 в OEIS )

${displaystyle gamma (q)=sum _{ngeq 0}{q^{n^{2}}(q;q)_{n} over (q^{3};q^{3})_{n}}}$ (последовательность A053274 в OEIS )

${displaystyle phi _{-}(q)=sum _{ngeq 1}{q^{n}(-q;q)_{2n-1} over (q;q^{2})_{n}}}$ (последовательность A153251 в OEIS )

${displaystyle psi _{-}(q)=sum _{ngeq 1}{q^{n}(-q;q)_{2n-2} over (q;q^{2})_{n}}}$ (последовательность A153252 в OEIS )

Заказ 7

Рамануджан дал три фиктивных тета-функции порядка 7 в своем письме Харди в 1920 году. Их изучили Сельберг (1938), которые нашли асимптотическое разложение для своих коэффициентов, а в (Эндрюс 1986 ). Хикерсон (1988b) нашел представления многих из этих функций как частных неопределенных тета-рядов по модулярным формам веса 1/2. Цвегерс (2001, 2002 ) описали их свойства модульного преобразования.

• ${displaystyle displaystyle F_{0}(q)=sum _{ngeq 0}{q^{n^{2}} over (q^{n+1};q)_{n}}}$ (последовательность A053275 в OEIS )
• ${displaystyle displaystyle F_{1}(q)=sum _{ngeq 0}{q^{n^{2}} over (q^{n};q)_{n}}}$ (последовательность A053276 в OEIS )
• ${displaystyle displaystyle F_{2}(q)=sum _{ngeq 0}{q^{n(n+1)} over (q^{n+1};q)_{n+1}}}$ (последовательность A053277 в OEIS )

Эти три фиктивные тета-функции имеют разные тени, поэтому, в отличие от функций Рамануджана порядка 3 и 5, между ними и обычными модулярными формами нет линейных отношений. Соответствующие слабые формы Маасса являются

${displaystyle {egin{aligned}M_{1}( au )&=q^{-1/168}F_{1}(q)+R_{7,1}( au )[4pt]M_{2}( au )&=-q^{-25/168}F_{2}(q)+R_{7,2}( au )[4pt]M_{3}( au )&=q^{47/168}F_{3}(q)+R_{7,3}( au )end{aligned}}}$

где

${displaystyle R_{p,j}( au )=!!!!sum _{nequiv j{mod {p}}}{12 choose n}operatorname {sgn}(n)eta (n^{2}y/6p)q^{-n^{2}/24p}}$

и

${displaystyle eta (x)=int _{x}^{infty }u^{-1/2}e^{-pi u},du}$

является более или менее дополнительной функцией ошибок. В рамках метаплектической группы эти три функции преобразуются в соответствии с определенным трехмерным представлением метаплектической группы следующим образом

${displaystyle {egin{aligned}M_{j}(-1/ au )&={sqrt { au /7i}},sum _{k=1}^{3}2sin(6pi jk/7)M_{k}( au )[6pt]M_{1}( au +1)&=e^{-2pi i/168}M_{1}( au ),[6pt]M_{2}( au +1)&=e^{-2 imes 25pi i/168}M_{2}( au ),[6pt]M_{3}( au +1)&=e^{-2 imes 121pi i/168}M_{3}( au ).end{aligned}}}$

Другими словами, они являются компонентами векторнозначной гармонической слабой формы Маасса веса 1/2.

Заказ 8

Гордон и Макинтош (2000) нашли восемь фиктивных тета-функций порядка 8. Они нашли пять линейных соотношений, включающих их, и выразили четыре из функций в виде сумм Аппеля – Лерха и описали их преобразования в модулярной группе. Две функции V₁ и U₀ были найдены ранее Рамануджан (1988 г., п. 8, уравнение 1; п. 29 уравнение 6) в его потерянной записной книжке.

${displaystyle S_{0}(q)=sum _{ngeq 0}{q^{n^{2}}(-q;q^{2})_{n} over (-q^{2};q^{2})_{n}}}$ (последовательность A153148 в OEIS )

${displaystyle S_{1}(q)=sum _{ngeq 0}{q^{n(n+2)}(-q;q^{2})_{n} over (-q^{2};q^{2})_{n}}}$ (последовательность A153149 в OEIS )

${displaystyle T_{0}(q)=sum _{ngeq 0}{q^{(n+1)(n+2)}(-q^{2};q^{2})_{n} over (-q;q^{2})_{n+1}}}$ (последовательность A153155 в OEIS )

${displaystyle T_{1}(q)=sum _{ngeq 0}{q^{n(n+1)}(-q^{2};q^{2})_{n} over (-q;q^{2})_{n+1}}}$ (последовательность A153156 в OEIS )

${displaystyle U_{0}(q)=sum _{ngeq 0}{q^{n^{2}}(-q;q^{2})_{n} over (-q^{4};q^{4})_{n}}}$ (последовательность A153172 в OEIS )

${displaystyle U_{1}(q)=sum _{ngeq 0}{q^{(n+1)^{2}}(-q;q^{2})_{n} over (-q^{2};q^{4})_{n+1}}}$ (последовательность A153174 в OEIS )

${displaystyle V_{0}(q)=-1+2sum _{ngeq 0}{q^{n^{2}}(-q;q^{2})_{n} over (q;q^{2})_{n}}=-1+2sum _{ngeq 0}{q^{2n^{2}}(-q^{2};q^{4})_{n} over (q;q^{2})_{2n+1}}}$ (последовательность A153176 в OEIS )

${displaystyle V_{1}(q)=sum _{ngeq 0}{q^{(n+1)^{2}}(-q;q^{2})_{n} over (q;q^{2})_{n+1}}=sum _{ngeq 0}{q^{2n^{2}+2n+1}(-q^{4};q^{4})_{n} over (q;q^{2})_{2n+2}}}$ (последовательность A153178 в OEIS )

Заказ 10

Рамануджан (1988 г., п. 9) перечислил четыре фиктивных тэта-функции порядка 10 в своей утерянной записной книжке и указал некоторые связи между ними, которые были доказаны Чоем (1999, 2000, 2002, 2007 ).

• ${displaystyle phi (q)=sum _{ngeq 0}{q^{n(n+1)/2} over (q;q^{2})_{n+1}}}$ (последовательность A053281 в OEIS )
• ${displaystyle psi (q)=sum _{ngeq 0}{q^{(n+1)(n+2)/2} over (q;q^{2})_{n+1}}}$ (последовательность A053282 в OEIS )
• ${displaystyle mathrm {X} (q)=sum _{ngeq 0}{(-1)^{n}q^{n^{2}} over (-q;q)_{2n}}}$ (последовательность A053283 в OEIS )
• ${displaystyle chi (q)=sum _{ngeq 0}{(-1)^{n}q^{(n+1)^{2}} over (-q;q)_{2n+1}}}$ (последовательность A053284 в OEIS )

Процитированные работы

• Эндрюс, Джордж Э. (1966), "О теоремах Ватсона и Драгонетта для фиктивных тета-функций Рамануджана", Американский журнал математики, 88 (2): 454–490, Дои:10.2307/2373202, ISSN  0002-9327, JSTOR  2373202, Г-Н  0200258
• Эндрюс, Джордж Э. (1986), "Имитация тета-функций пятого и седьмого порядков", Труды Американского математического общества, 293 (1): 113–134, Дои:10.2307/2000275, ISSN  0002-9947, JSTOR  2000275, Г-Н  0814916
• Эндрюс, Джордж Э. (1988), «Пятый порядок Рамануджана имитирует тэта-функции как постоянные члены», Возвращение к Рамануджану (Урбана-Шампейн, Иллинойс, 1987 г.), Бостон, Массачусетс: Академическая пресса, стр. 47–56, Г-Н  0938959
• Эндрюс, Джордж Э. (1989), «Мок-тета-функции», Тета-функции - Bowdoin 1987, часть 2 (Brunswick, ME, 1987), Proc. Симпози. Чистая математика., 49, Провиденс, Р.И.: Американское математическое общество, стр. 283–298, Г-Н  1013178
• Эндрюс, Джордж Э .; Гарван, Ф. Г. (1989), "Утерянная записная книжка Рамануджана. VI. Шутки о тэта-предположениях" Успехи в математике, 73 (2): 242–255, Дои:10.1016/0001-8708(89)90070-4, ISSN  0001-8708, Г-Н  0987276
• Эндрюс, Джордж Э .; Хикерсон, Дин (1991), «Утерянная записная книжка Рамануджана. VII. Имитация тета-функций шестого порядка», Успехи в математике, 89 (1): 60–105, Дои:10.1016 / 0001-8708 (91) 90083-J, ISSN  0001-8708, Г-Н  1123099
• Аппель, П. (1884), "Sur les fonctions doublement périodiques de troisième espèce", Научные Анналы Высшей Нормальной Школы (Annales Scientifiques de l'École Normale Supérieure), 1: 135–164, Дои:10.24033 / asens.236
• Берндт, Брюс С .; Чан, Сон Хэн (2007), «Макет тета-функций шестого порядка», Успехи в математике, 216 (2): 771–786, Дои:10.1016 / j.aim.2007.06.004, ISSN  0001-8708, Г-Н  2351377
• Брингманн, Катрин; Фолсом, Аманда; Оно, Кен (2009). "q-серия и формы Maass веса 3/2" (PDF). Compositio Mathematica. 145: 541–552. Дои:10.1112 / S0010437X09004072.
• Брингманн, Катрин; Оно, Кен (2006), «F (q) имитирует гипотезу о тета-функции и ранги разбиения» (PDF), Inventiones Mathematicae, 165 (2): 243–266, Bibcode:2006InMat.165..243B, Дои:10.1007 / s00222-005-0493-5, ISSN  0020-9910, Г-Н  2231957, заархивировано из оригинал (PDF) на 2006-08-29
• Брингманн, Катрин; Оно, Кен (2007), «Перенос куспидов в формы Маасса с приложением к перегородкам» (PDF), Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки, 104 (10): 3725–3731, Bibcode:2007ПНАС..104.3725Б, Дои:10.1073 / pnas.0611414104, ISSN  0027-8424, Г-Н  2301875, ЧВК  1820651, PMID  17360420, заархивировано из оригинал (PDF) на 2008-08-28
• Брингманн, Катрин; Оно, Кен (2010), «Ряды Дайсона и формы Маасса» (PDF), Анналы математики, 171: 419, Дои:10.4007 / анналы.2010.171.419, заархивировано из оригинал (PDF) на 2006-08-29
• Брюинье, Ян Хендрик; Функе, Йенс (2004), «О двух геометрических тета-лифтах», Математический журнал герцога, 125 (1): 45–90, arXiv:математика / 0212286, Дои:10.1215 / S0012-7094-04-12513-8, ISSN  0012-7094, Г-Н  2097357
• Чой, Юн-Сео (1999), «Десятый порядок имитирует тета-функции в потерянной записной книжке Рамануджана», Inventiones Mathematicae, 136 (3): 497–569, Bibcode:1999InMat.136..497C, Дои:10.1007 / s002220050318, ISSN  0020-9910, Г-Н  1695205
• Чой, Юн-Сео (2000), «Десятый порядок имитирует тэта-функции в потерянной записной книжке Рамануджана. II», Успехи в математике, 156 (2): 180–285, Дои:10.1006 / aima.2000.1948, ISSN  0001-8708, Г-Н  1808245
• Чой, Юн-Сео (2002), «Десятый порядок имитирует тета-функции в потерянной записной книжке Рамануджана. IV», Труды Американского математического общества, 354 (2): 705–733, Дои:10.1090 / S0002-9947-01-02861-6, ISSN  0002-9947, JSTOR  2693766, Г-Н  1862564
• Чой, Юн-Сео (2007), «Десятый порядок имитирует тета-функции в потерянной записной книжке Рамануджана. III», Труды Лондонского математического общества, 94 (1): 26–52, Дои:10.1112 / plms / pdl006, ISSN  0024-6115, Г-Н  2293464
• Дабхолкар, Атиш; Мурти, Самир; Загир, Дон (2012), «Квантовые черные дыры, пересечение стен и имитация модульных форм», arXiv:1208.4074 [hep-th ]
• Драгонетт, Лейла А. (1952), "Некоторые асимптотические формулы для ложного тета-ряда Рамануджана", Труды Американского математического общества, 72 (3): 474–500, Дои:10.2307/1990714, ISSN  0002-9947, JSTOR  1990714, Г-Н  0049927
• Прекрасно, Натан Дж. (1988), Основные гипергеометрические ряды и приложения, Математические обзоры и монографии, 27, Провиденс, Р.И .: Американское математическое общество, ISBN  978-0-8218-1524-3, Г-Н  0956465
• Гартвейт, Шэрон Энн (2008), «Коэффициенты тета-функции ω (q)», Международный журнал теории чисел, 4 (6): 1027–1042, Дои:10.1142 / S1793042108001869, ISSN  1793-0421, Г-Н  2483310
• Гордон, Бэзил; Макинтош, Ричард Дж. (2000), "Некоторые имитация тета-функций восьмого порядка", Журнал Лондонского математического общества, 62 (2): 321–335, Дои:10.1112 / S0024610700008735, ISSN  0024-6107, Г-Н  1783627
• Хикерсон, Дин (1988a), «Доказательство ложных тета-гипотез», Inventiones Mathematicae, 94 (3): 639–660, Bibcode:1988InMat..94..639H, Дои:10.1007 / BF01394279, ISSN  0020-9910, Г-Н  0969247
• Хикерсон, Дин (1988b), «О фиктивных тета-функциях седьмого порядка», Inventiones Mathematicae, 94 (3): 661–677, Bibcode:1988InMat..94..661H, Дои:10.1007 / BF01394280, ISSN  0020-9910, Г-Н  0969247
• Хирцебрух, Фридрих; Загьер, Дон (1976), "Число пересечений кривых на модулярных поверхностях Гильберта и модулярных форм Небентипуса", Inventiones Mathematicae, 36: 57–113, Bibcode:1976InMat..36 ... 57H, Дои:10.1007 / BF01390005, HDL:21.11116 / 0000-0004-399Б-Э, ISSN  0020-9910, Г-Н  0453649
• Лоуренс, Рут; Загир, Дон (1999), «Модулярные формы и квантовые инварианты трехмерных многообразий», Азиатский математический журнал, 3 (1): 93–107, Дои:10.4310 / AJM.1999.v3.n1.a5, ISSN  1093-6106, Г-Н  1701924, заархивировано из оригинал на 2008-08-08
• Лерх, М. (1892), "Bemerkungen zur Theorie der elliptischen Funktionen", Jahrbuch uber die Fortschritte der Mathematik, 24: 442–445
• Макинтош, Ричард Дж. (2007), «Мок-тета-функции второго порядка», Канадский математический бюллетень, 50 (2): 284–290, Дои:10.4153 / CMB-2007-028-9, ISSN  0008-4395, Г-Н  2317449, заархивировано из оригинал на 2012-12-09
• Рамануджан, Шриниваса (1988), Потерянный блокнот и другие неопубликованные документы, Берлин, Нью-Йорк: Springer-Verlag, ISBN  978-3-540-18726-4, Г-Н  0947735
• Рамануджан, Шриниваса (2000), «Сборник статей Шринивасы Рамануджана», Природа, Провиденс, Р.И., 123 (3104): 631, Bibcode:1929Натура.123..631L, Дои:10.1038 / 123631a0, ISBN  978-0-8218-2076-6, Г-Н  2280843
• Сельберг, А. (1938), «Über die Mock-Thetafunktionen siebenter Ordnung. (О фиктивных тета-функциях седьмого порядка)», Архив для Mathematik og Naturvidenskab, 41: 3–15 Перепечатан в I томе его собрания сочинений.
• Семихатов, А. М .; Таормина, А.; Типунин, И. Ю. (2005), «Функции Аппеля высокого уровня, модульные преобразования и символы», Коммуникации по математической физике, 255 (2): 469–512, arXiv:математика / 0311314, Bibcode:2005CMaPh.255..469S, Дои:10.1007 / s00220-004-1280-7, ISSN  0010-3616, Г-Н  2129953
• Серр, Жан-Пьер; Старк, Х. М. (1977), "Модульные формы веса 1/2", Модульные функции одной переменной, VI (Proc. Second Internat. Conf., Univ. Bonn, Bonn, 1976), Конспект лекций по математике, 627, Берлин, Нью-Йорк: Springer-Verlag, стр. 27–67, Дои:10.1007 / BFb0065296, ISBN  978-3-540-08530-0, Г-Н  0472707
• Трост, Дж. (2010), "Некомпактный эллиптический род: фиктивный или модульный", Журнал физики высоких энергий, 2010 (6): 104, arXiv:1004.3649, Bibcode:2010JHEP ... 06..104T, Дои:10.1007 / JHEP06 (2010) 104
• Уотсон, Г. Н. (1936), "Последняя проблема: описание фиктивных тета-функций", Журнал Лондонского математического общества, 11: 55–80, Дои:10.1112 / jlms / s1-11.1.55
• Уотсон, Г. Н. (1937), "Мок-тета-функции (2)", Труды Лондонского математического общества, с2-42: 274–304, Дои:10.1112 / плмс / с2-42.1.274
• Загье, Дон (1975), "Nombres de classes et formes modulaires de poids 3/2", Comptes Rendus de l'Académie des Sciences, Série A et B, 281 (21): Ай, A883 – A886, ISSN  0151-0509, Г-Н  0429750
• Загир, Дон (2009) [Впервые опубликовано в 2007 году], «Макетные тета-функции Рамануджана и их приложения (по Цвегерсу и Оно-Брингманну)» (PDF), Séminaire Bourbaki. Exp. 986, г. Astérisque, 326: 143–164, ISSN  0303-1179, Г-Н  2605321
• Цвегерс, С. П. (2001), «Мок-θ-функции и вещественные аналитические модулярные формы» (PDF), q-серия с приложениями к комбинаторике, теории чисел и физике (Урбана, Иллинойс, 2000), Contemp. Математика, 291, Провиденс, Р.И .: Американское математическое общество, стр. 269–277, ISBN  978-0-8218-2746-8, Г-Н  1874536^{[постоянная мертвая ссылка ]}
• Цвегерс, С. П. (2002), Мок-тета-функции, Утрехтская докторская диссертация, ISBN  90-393-3155-3
• Цвегерс, С. П. (2008), Суммы Аппеля – Лерха как фиктивные модульные формы (PDF)^{[постоянная мертвая ссылка ]}

дальнейшее чтение

• Оно, Кен (2008), «Мок-тета-функции, ранги и формы Маасса», в Аллади, Кришнасвами (ред.), Обзоры по теории чисел, Развитие математики, 17, Springer-Verlag, стр. 119–141, ISBN  978-0-387-78509-7, Zbl  1183.11064

внешние ссылки

• Международная конференция: Mock theta functions and applications 2009
• Статьи о фиктивных тета-функциях от Джордж Эндрюс
• Статьи о фиктивных тета-функциях от Катрин Брингманн
• Статьи о фиктивных тета-функциях от Кен Оно
• Статьи о фиктивных тета-функциях от Сандер Цвегерс
• Вайсштейн, Эрик В. "Имитация тета-функции". MathWorld.