Forma automórfica

Em matemática, a noção geral de forma automórfica é a extensão a funções analíticas, talvez de múltiplas variáveis complexas, da teoria das formas modulares. É em termos de um grupo de Lie ${\displaystyle G}$, generalizar os grupos SL₂(R) ou PSL₂ (R) de formas modulares, e um grupo discreto ${\displaystyle \Gamma \in G}$, para generalizar o grupo modular, ou um de seus subgrupos congruentes. A formulação requer a noção geral de fator de automorfia ${\displaystyle j}$ para ${\displaystyle \Gamma }$, a qual é o tipo de 1-cociclo na linguagem de co-homologia de grupo. Os valores de ${\displaystyle j}$ podem ser números complexos, ou de fato matrizes complexas quadradas, correspondendo à possibilidade de valor de vetor das formas automórficas. A condição cociclo impostas sobre o fator de automorfia é alguma que possa ser rotineiramente checada, quando ${\displaystyle j}$ é derivada de uma matriz Jacobiana, por significar a regra da cadeia.

Conjuntura geral e condições

Na conjuntura geral, então, uma forma automórfica é uma função ${\displaystyle F}$ sobre ${\displaystyle G}$ (com valores em algum espaço vetorial finito dimensional fixado ${\displaystyle V}$, no caso valor de vetor), sujeito a três tipos de condições:

1. transformar sob translação por elementos ${\displaystyle \gamma \in \Gamma }$ de acordo ao fator de automorfia dado ${\displaystyle j}$;
2. ser uma função própria de certos operadores de Casimir sobre ${\displaystyle G}$; e
3. satisfazer algumas condições sobre crescimento e infinidade.

É a primeira destas que faz ${\displaystyle F}$ automórfica, isto é, satisfaz um equação funcional interessante relacionando ${\displaystyle F(g)}$ com ${\displaystyle F(\gamma g)}$ para ${\displaystyle \gamma \in \Gamma }$. No caso do vetor valor a especificação pode envolver um representação de grupo dimensional finita ρ atuando sobre os componentes a 'torcê-los'. A condição do operador Casimir diz que alguns Laplacianos tem ${\displaystyle F}$ como função própria; isto assegura que ${\displaystyle F}$ tem excelentes propriedades analíticas, mas se é realmente uma função analítica complexa depende do caso particular. A terceira condição é a de lidar com o caso onde ${\displaystyle G/\Gamma }$ não é compacto mas tem cúspides (singularidades).

Antes desta definição muito geral ser proposta (aproximadamente em 1960), já havia substanciais desenvolvimentos de outras formas automórficas que formas modulares. O caso de ${\displaystyle \Gamma }$ um grupo fuchsiano já tinha recebido atenção antes de 1900. As formas modulares de Hilbert (Hilbert-Blumenthal, como deve-se dizer) foram propostas não muito após isto, embora uma teoria completa demorou a surgir. As formas modulares de Siegel, para as quais ${\displaystyle G}$ é um grupo simpléctico, surgiram naturalmente de considerar espaços de módulos e funções teta. O interesse pós-guerra (Segunda Guerra Mundial) em diversas variáveis complexas tornava natural prosseguir-se a ideia de forma automórfica nos casos onde as formas são realmente analítico-complexas. Muito trabalho foi realizado, em particular por Piatetski-Shapiro, nos anos em torno de 1960, em criar algo como uma teoria. A teoria da fórmula dos traços de Selberg, como aplicada por outros, apresentava a considerável profundidade da teoria. Langlands mostrou como (genericamente, muitos casos sendo conhecidos) o teorema de Riemann-Roch poderia ser aplicado ao cálculo de dimensões de formas automórficas; este é um tipo de verificação post hoc sobre a validade do conceito. Ele também produziu a teoria geral de séries de Eisenstein, a qual corresponde àquela que em termos da teoria espectral seriam o 'espectro contínuo' para este problema, deixando a forma cuspidal, ou parte discreta, a ser investigada. Do ponto de vista da teoria dos números, as formas cuspidais tem sido reconhecidas, desde Ramanujan, como o núcleo da questão.

A noção subsequente de representação automórfica tem sido provada como sendo de grande valor técnico para lidar com ${\displaystyle G}$ um grupo algébrico, tratado como um grupo algébrico adélico. Não completamente inclui a ideia de forma automórfica introduzida acima, no qual a abordagem adélica é um meio de lidar com a família inteira dos subgrupos de coerência de uma só vez. Dentro de um espaço ${\displaystyle L^{2}}$ para um quociente da forma adélica de ${\displaystyle G}$, uma representação automórfica é uma representação que é um produto tensor infinito de representações de grupos p-ádicos, com representações de álgebra envelopante específicas para os primo(s) infinito(s). Uma maneira de expressar a mudança de ênfase é que os operadores de Hecke aqui estão a rigor colocados no mesmo nível com os operadores de Casimir; o que é natural do ponto de vista da análise funcional, embora não tão obviamente para a teoria dos números. Conceito que básico para a formulação do programa de Langlands.

Poincaré e seu trabalho sobre funções automórficas

A primeira área de interesse em matemática de Poincaré, datando dos anos 1880, foram as formas automórficas. Ele nomeou-as funções Fuchsianas, devido ao matemático Lazarus Fuchs, porque Fuchs era conhecido por ser um bom professor e ter pesquisado equações diferenciais e a teoria das funções intensamente. (Obviamente, as funções não recebem o nome Fuchsiana). Poincaré então desenvolveu o conceito destas funções como parte de sua tese de doutorado.

Sob a definição de Poincaré, uma forma automórfica é aquela que é analítica em seu domínio e é invariante sob um inumerável grupo infinito de transformações lineares fracionais. Funções automórficas geram tanto funções trigonométricas quanto funções elípticas. Poincaré explica como ele descobriu funções Fuchsianas:

"Por quinze dias eu me esforcei para provar que não podiam existir quaisquer funções como as que tenho chamado de funções Fuchsianas. Eu era então muito ignorante; todos os dias eu sentava sozinho em minha mesa de trabalho, permanecendo uma hora ou duas, tentando um grande número de combinações e não obtendo qualquer resultado. Uma noite, contrário aos meus hábitos, eu bebia café e não conseguia dormir. Ideias brotaram em multidões; as senti até olidindo em pares interligados, por assim dizer, produzindo uma combinação estável. Pela manhã seguinte eu tinha estabelecido a existência de uma classe de funções Fuchsianas, estas advindo das séries hipergeométricas; Eu apenas tinha que escrever os resultados, os quais tomaram apenas uma poucas horas."

Poincaré comunicou como um grande feito a Felix Klein, outro matemático trabalhando em funções Fuchsianas. Eles estavam capazes de discutir consequentemente a teoria de funções automórficas/Fuchsianas. Aparentemente, Klein ficou enciumado da elevada opinião sobre o trabalho de Poincaré por Fuchs e finalizou seu relacionamento em péssimos termos.

Ver também

• Fator automórfico
• Fator de automorfia

Referências

Este artigo incorpora material de Jules Henri Poincaré do PlanetMath, que é licenciado sob GFDL.

• Portal da matemática

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