A théta függvények több összetett változó speciális függvényei . Számos területen fontos szerepet játszanak, beleértve az Abel-féle változatok elméletét , a modulustereket és a másodfokú formákat . A szolitonok elméletében is alkalmazzák őket . A Grassmann algebrára történő általánosítás után a függvények a kvantumtérelméletben is megjelennek [1] .
A théta függvények leggyakoribb fajtái az elliptikus függvények elméletében találhatók . Az egyik komplex változó (általában z -vel jelölve ) tekintetében a théta függvénynek megvan az a tulajdonsága, hogy összeadja a hozzá tartozó elliptikus függvények periódusait, így kvázi-periodikussá . Az absztrakt elméletben ezt az csepp vonalköteg -feltételéből kapjuk .
Számos kapcsolódó függvény létezik, amelyeket Jacobi-théta-függvényeknek neveznek, és sok különböző és inkompatibilis jelölési rendszer. Az egyik Jacobi-théta-függvény ( Carl Gustav Jacobi nevéhez fűződik) két z és , összetett változóból definiált függvény , ahol z tetszőleges komplex szám lehet , és a sík felső felére korlátozódik , ami azt jelenti, hogy a szám pozitív. képzeletbeli rész. A függvényt a képlet adja meg
hol és . A függvény Jacobi alak . Ha javítjuk , akkor a függvény Fourier-sorozattá válik z 1. periódusú periodikus teljes függvényére . Ebben az esetben a théta függvény kielégíti az azonosságot
A függvény a kváziperiódus figyelembevételével nagyon szabályosan viselkedik , és kielégíti a funkcionális egyenletet
ahol a és b egész számok.
A fent definiált Jacobi théta függvényt néha három további théta függvénnyel együtt tekintik, ebben az esetben egy további 0 indexszel írják fel:
A további (félperiodikus) függvényeket a képletek határozzák meg
Ezeket a jelöléseket Riemann és Mumford követte . Jacobi eredeti megfogalmazása a nome kifejezés volt , nem . A Jacobi-jelölésben a θ -függvények a következőképpen vannak felírva:
A Jacobi-théta-függvény fenti definíciói messze nem az egyetlenek. Lásd a Jacobi Theta függvények (a jelölés variációi) című cikket a további megbeszélésekért.
Ha betesszük a fenti théta függvényeket, akkor négy, csak a felső félsíktól függő és attól definiált függvényt kapunk (amit néha théta-konstansnak is neveznek.) Ezek segítségével különböző moduláris formákat definiálhatunk , illetve néhány görbét paraméterezhetünk. Különösen a Jacobi identitás
egy negyedik fokú Fermat-görbe .
A Jacobi identitások leírják, hogy a théta függvényeket hogyan alakítja át a moduláris csoport , amelyet a leképezések és a leképezések generálnak . Az első transzformáció azonosságait könnyű megtalálni, mivel ha egyet adunk a k kitevőhöz , akkor az ugyanazt a hatást eredményezi, mint egyet hozzáadni z-hez ( mod 2 ). A második esetben feltesszük
Akkor
Ahelyett, hogy a théta függvényeket a z és a kifejezésekkel fejeznénk ki, a w argumentum és az q névszó segítségével fejezhetjük ki , ahol , és . Ebben az esetben a funkciók válnak
Látjuk, hogy a théta függvények definiálhatók w és q segítségével anélkül, hogy az exponenciális függvényre közvetlenül hivatkoznánk. A képletek ezért használhatók théta-függvények meghatározására más mezők felett, ahol az exponenciális függvény nem mindenhol van definiálva, például a p -adikus számok mezője .
A Jacobi hármasszorzat ( a Macdonald-azonosságok speciális esete ) azt mondja nekünk , hogy w és q komplex számokra és és
Ez elemi eszközökkel igazolható, mint például Hardy és Wright Bevezetés a számelméletbe című művében .
Ha a théta függvényt mennyiségekkel és , akkor fejezzük ki
Ezért kapunk egy szorzatképletet a forma théta függvényéhez
w és q szempontjából :
ahol a q -Pochhammer szimbólum és a q -theta függvény . Ha a zárójeleket kinyitjuk, a Jacobi tripla termék alakját veszi fel
ami át is írható mint
Ez a képlet igaz az általános esetre, de különösen érdekes a valós z esetében . Hasonló termékképletek további théta függvényekhez
A Jacobi théta függvényeknek a következő integrál reprezentációi vannak:
Lásd Yi (2004) [2] .
A sorozatok következő két azonosságát Mező István [3] bizonyította :
Ezek az összefüggések minden 0 < q < 1 -re érvényesek . A q értékeket rögzítve a következő paramétermentes összegeket kapjuk
A Jacobi-théta-függvények minden nullája egyszerű nulla, és a következőképpen definiálhatók:
,ahol m , n tetszőleges egész számok.
Hányados
Riemann -t használta a Riemann-zéta -függvény funkcionális egyenletének bizonyítására a Mellin-transzformáción keresztül
és kimutatható, hogy a transzformáció invariáns s 1 − s változása alatt . A z ≠ 0 megfelelő integrálját a Hurwitz-zéta-függvényről szóló cikk tartalmazza .
A théta-függvényeket Jacobi használta (a számítások egyszerűsítésére adaptált formában) elliptikus függvényeinek a fenti négy théta-függvény részeiként való megszerkesztésére, és felhasználhatta a Weierstrass-elliptikus függvényeket is, mivel
,ahol a második deriváltot z - re vesszük , és a c állandót úgy definiáljuk, hogy a ℘( z ) függvény Laurent-sorának a z = 0 pontban nulla állandó tagja legyen.
A negyedik théta-függvény - majd a többi - a [4] összefüggés révén elválaszthatatlanul kapcsolódik a Jackson q -gamma függvényhez ] .
Legyen a Dedekind eta függvény , és legyen a théta függvény argumentuma nom . Akkor
és
Lásd még a Weber moduláris funkciókról szóló cikket .
A J-invariáns egyenlő
,a járulékos elliptikus modulus pedig az
A Jacobi-théta-függvény az egydimenziós hőegyenlet alapvető megoldása térbeli periodikus peremfeltételekkel [5] . Valót véve , valós és pozitív t -vel írhatunk
,mi oldja meg a hőegyenletet
Ez a théta megoldás 1-periodikus x -ben, és az eloszlások értelmében periodikus delta függvényre vagy Dirac-fésűre hajlamos.
.A hőegyenlet térbeli periodikus kezdeti értékeivel kapcsolatos probléma általános megoldásait úgy kaphatjuk meg, hogy a kiindulási adatokat összevonjuk a théta függvénnyel.
A Jacobi théta függvény invariáns a Heisenberg-csoport diszkrét alcsoportjának hatására . Ezt az invarianciát mutatja be a Heisenberg-csoport théta-reprezentációjáról szóló cikk .
Ha F másodfokú alak n változóban , akkor az F - hez tartozó théta függvény az
ℤ n egész számok rácsa feletti összeggel . Ez a théta függvény egy moduláris forma a moduláris csoport súlyával (megfelelően meghatározott alcsoporton) . Fourier-soros bővítésben
a számokat alakábrázolási számoknak nevezzük .
Hadd
szimmetrikus négyzetmátrixok halmaza , amelyek képzeletbeli része pozitív határozott . ℍ n a felső Siegel- féle féltér , és a felső félsík magasabb dimenziós analógja . A moduláris csoport n - dimenziós analógja az Sp(2 n , ℤ ) szimplektikus csoport . számára . A kongruens alcsoportok n - dimenziós analógjának szerepe az
Ekkor, ha adott , a Riemann théta függvényt a következőképpen definiáljuk
Itt van egy n - dimenziós komplex vektor, a T felső index pedig transzponálást jelent . A Jacobi théta függvény ekkor egy speciális eset és -vel , ahol a felső félsík .
A Riemann théta függvény abszolút és egyenletesen konvergál kompakt részhalmazokon .
Egy függvény funkcionális egyenlete
ami érvényes minden vektorra és minden }} és .
A Poincaré sorozat általánosítja a théta sorozatot automorf formákra , ahogyan tetszőleges fuksziánus csoportokra alkalmazzák .