타원 모듈라 λ-함수

수학노트
http://bomber0.myid.net/ (토론)님의 2009년 12월 17일 (목) 11:51 판
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개요
  • \(\lambda(\tau)=k^2(\tau)\) 는 modulus라고 불렸으며, 아벨, 자코비와 후학들(에르미트)에 의해 많이 연구됨
  • 가장 기본적인 모듈라함수로 여겨졌으나, 나중에 \(j\)-불변량에 그 자리를 내줌
  • 모듈라 군(modular group) \(\Gamma(2)\)에 대한 모듈라 함수가 됨
    \(\Gamma(2) = \left\{ \begin{pmatrix} a & b \\ c & d \end{pmatrix} \in SL_2(\mathbf{Z}) : \begin{pmatrix} a & b \\ c & d \end{pmatrix} \equiv \begin{pmatrix} 1 & 0 \\ 0 & 1 \end{pmatrix} \pmod{2} \right\}\)
  • 기본적인 내용은 [AHL1979] 7.3.4를 참고

 

 

세타함수와의 관계
  • 자코비 세타함수
    [[자코비 세타함수|]]\(k=k(\tau)=\frac{\theta_2^2(\tau)}{\theta_3^2(\tau)}\)
    \(\lambda(\tau)=k^2(\tau)=\frac{\theta_2^4(\tau)}{\theta_3^4(\tau)}\)

 

 

바이어슈트라스 타원함수와의 관계
  • 바이어슈트라스의 타원함수
    [[바이어슈트라스 타원함수 ℘|]]\(\wp(z;\omega_1,\omega_2)=\frac{1}{z^2}+ \sum_{m^2+n^2 \ne 0} \left\{ \frac{1}{(z-m\omega_1-n\omega_2)^2}- \frac{1}{\left(m\omega_1+n\omega_2\right)^2} \right\}\)
    \(\tau=\frac{\omega_2}{\omega_1}\) 로 두면, \(\lambda(\tau)=\frac{e_3-e_2}{e_1-e_2}\)
    여기서 
    \(e_1=\wp(\frac{\omega_1}{2};\omega_1,\omega_2)\)
    \(e_2=\wp(\frac{\omega_2}{2};\omega_1,\omega_2)\)
    \(e_3=\wp(\frac{\omega_1+\omega_2}{2};\omega_1,\omega_2)\)
  • \(e_1,e_2,e_3,\infty\) 네 점의 교차비로 이해할 수 있음
  • 사영기하학과 교차비 항목 참조
    \(z_4=\infty\) 인 경우
    \((z_1,z_2;z_3,\infty) = \frac{(z_1-z_3)}{(z_2-z_3)}\)

 

 

모듈라군에 의한 변환
  • 모듈라 군(modular group)의 생성원
    [[모듈라 군(modular group)|]]\(S=\begin{pmatrix} 0 & -1 \\ 1 & 0 \end{pmatrix} \), \(T=\begin{pmatrix} 1 & 1 \\ 0 & 1 \end{pmatrix} \)
  • \(T: \tau \to \tau+1\)에 의한 변화
    \(\begin{pmatrix} \omega'_2 \\ \omega'_1 \end{pmatrix}=\begin{pmatrix} 1 & 1 \\ 0 & 1 \end{pmatrix} \begin{pmatrix} \omega_2 \\ \omega_1 \end{pmatrix} =\begin{pmatrix} \omega_1+\omega_2 \\ \omega_1 \end{pmatrix}\)
    \(e_1'=\wp(\frac{\omega_1}{2})=e_1\)
    \(e_2'=\wp(\frac{\omega_1+\omega_2}{2})=e_3\)
    \(e_3'=\wp(\frac{\omega_2}{2})=e_2\)[[모듈라 군(modular group)|]]\(\lambda(\tau+1)=\frac{e_2-e_3}{e_1-e_3}=\frac{\lambda(\tau)}{\lambda(\tau)-1}\)

 

  • \(S: \tau \to -\frac{1}{\tau}\)에 의한 변화
    \(\begin{pmatrix} \omega'_2 \\ \omega'_1 \end{pmatrix}=\begin{pmatrix} 0 & -1 \\ 1 & 0 \end{pmatrix} \begin{pmatrix} \omega_2 \\ \omega_1 \end{pmatrix} =\begin{pmatrix} -\omega_1 \\ \omega_2 \end{pmatrix}\)
    \(e_1'=\wp(\frac{\omega_2}{2})=e_2\)
    \(e_2'=\wp(\frac{\omega_1}{2})=e_1\)
    \(e_3'=\wp(\frac{\omega_1+\omega_2}{2})=e_3\)[[모듈라 군(modular group)|]]\(\lambda(-\frac{1}{\tau})=\frac{e_3-e_1}{e_2-e_1}=1-\lambda(\tau)\)

 

 

 

j-invariant와의 관계

\(J(\tau)=\frac{4}{27}\frac{(1-\lambda+\lambda^2)^3}{\lambda^2(1-\lambda)^2}\)

 

(증명)

 

 

 

special values

\(\lambda(\sqrt{-1})=\frac{1}{2}\)

 

 

재미있는 사실

 

 

 

역사

 

 

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