Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

книги из ГПНТБ / Жаке, Э. Автоморфные формы на GL(2)

.pdf
Скачиваний:
8
Добавлен:
22.10.2023
Размер:
12.95 Mб
Скачать

240 Гл. 11. Глобальная теория

Если а£/*"*, то правая часть есть в точности cp(g). Таким образом,

Ф инвариантна относительно левых

сдвигов на элементы из группы

РР

верхних треугольных

матриц в GF. Поскольку

GP

порождается

 

 

 

 

/

0

1\

 

 

 

 

 

группой Рр и элементом w = [

^ 0 / ' Т ° Д Л Я

т о г о ' ч т 0 ^ ы

показать,

что ффункция на GF\GA,

нужно

лишь доказать

равенство

 

 

 

 

(f(wg)

=

(f(g).

 

 

 

 

 

Из соображений

линейности

нам

нужно

установить

его лишь

для

случая,

когда

х имеет вид (11.1.2). Как и в

прямой

теореме,

из

сделанных

предположений следует, что интегралы

 

 

 

 

 

 

 

а

0

 

 

 

 

абсолютно сходятся при достаточно больших Re s. Кроме того,

ЧГ(£, s, Ф 1 ) = П ^ ( ^ , s, %) = L{s,

я ) П Ф ( г „ s, Ф„).

a

v

Почти все множители в произведении справа являются тождествен­

ными

единицами,

так

 

что произведение,

а

следовательно, и

^ (gt s'

Ф1) является

целой

функцией

от s.

Аналогично,

 

 

 

 

 

*

(g>s>

Ф1) = L(s,

я) П

Ф

s, ф„)

 

является

целой

функцией.

Поскольку

 

 

 

 

 

 

 

Ф(и£„,

1—s,

9„) = e(s,

nv,

4 ' J O ( g O I

s, ф„),

 

функция

4T(wg,

1—s, ф 1 )

равна

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

L(l

s,

n)e(s,

n)Jl<b(gv,

s, ф 0 ) ,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

v

 

 

 

 

которая в силу функционального

уравнения,

принятого для L (s, я),

равна

функции

 

(g,

s, ф х ) .

представления следует, что

функция

Из

ее

интегрального

 

^ ( g , s .

Ф1)

ограничена

в

любой

вертикальной

полосе

конечной

ширины, содержащейся в некоторой правой полуплоскости. Только

что установленное равенство показывает, что она ограничена

также

в вертикальных полосах

некоторой

левой полуплоскости. Для про­

верки ее ограниченности

в любой

вертикальной

полосе мы только

должны проверить, что

она растет достаточно

медленно,

чтобы

§11.

Теория Гекке

241

можно было применить принцип Фрагмена — Линделёфа. Имеем

^ (g, s> Ф1) = L(s, я) П Ф (gv, s, ф„).

о

Первый член ограничен в любой вертикальной полосе по предпо: ложению. Почти все множители в бесконечном произведении тож­ дественно равны 1. Если точка v неархимедова, то Ф (gv, s, <pv) является функцией от \a>v\s и, следовательно, ограничена в любой вертикальной полосе. Если v архимедова, то

Мы должны показать, что

числитель ограничен на

бесконечности

в вертикальных полосах.

Знаменатель, с точностью

до экспонен­

циального множителя, является некоторой Г-функцией. Из формулы Стирлинга следует, что на бесконечности он стремится к нулю достаточно медленно. При достаточно большом Re s

 

V(g,

 

j

£

^ ( ( o °

? ) я ) М 8 - 1 / 2 с 1 * а ,

 

 

 

 

F*\i

aeF*

 

 

 

 

что

равно

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

j ф ( о ? ) ^ ) k l s - 1 / 2 d * a .

 

 

 

 

 

F*\l

 

 

 

 

 

Этот

интеграл

абсолютно

сходится

при

достаточно

большом Res.

Если Res

велико и отрицательно,

то

 

 

 

W(wg,

l s,

ф 1 ) =

j Ф ( ( 2

 

? ) oiff) Л - 1 («) I « l 1

/ , _ e d*a,

 

 

 

 

 

F*\l

 

 

 

 

что

равно

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

I

ф ( ш ( о

 

a)g)r\-1(a)\a\v>-°d*a.

 

 

 

 

F * \ I

 

 

 

 

 

 

Используя

соотношение

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ч 0

а)~\0

 

а)\0

1

 

и заменяя переменные, мы видим, что этот интеграл равен

Ф ( Ш ( о J V V l s " 1 / > d * a -

242

Гл. //. Глобальная теория

Положим

'•">-*((о »

и

Попытаемся показать, что для любого g функции fx и / 2 равны. Предыдущее рассуждение применимо к с о ® я так же, как к я . Если ф 1 ^(я, Ш), то функция

Ф1 te) = «(detg) Ф! (g)

принадлежит № (со (£) я, У). При замене ф на ф^ функция ф заме­ няется на

Ф' (g) = w(detg)<p(g),

а—на

/;(a) = ©(detg)©(fl)// (a).

Таким образом, для любого квазихарактера со группы F*\I ин­ теграл

S / х (а) ш («) | a Is-i/s d*a

F * \ I

абсолютно сходится при достаточно больших Res и интеграл

S /2 (a)co(a)|a[s -i/2 d*a

F'\l

абсолютно сходится при больших и отрицательных Res. Оба ин­ теграла представляют собой функции, которые могут быть анали­ тически продолжены до одной и той же целой функции. Эта целая функция ограничена в вертикальных полосах конечной ширины.

Равенство функций fx и / 2 вытекает из следующей леммы:

Л е м м а

11.3.1.

Пусть

fx

и /2—непрерывные функции на

F*\I.

Предположим, что существует

постоянная с, такая, что для

всех

характеров

со группы

F*\I

интеграл

 

 

 

S

(а) со (а) М« d*a

 

 

 

F * \ I

 

 

 

абсолютно

сходится

при Re s > с и интеграл

 

 

 

S

 

ft(a)®(a)\a\'d*a

 

 

 

F'\l

 

 

 

абсолютно сходится

при Res < — с . Предположим, что функции,

представимые этими

интегралами, могут быть аналитически про-

 

 

 

§11. Теория Гекке

 

 

 

 

243

должены до одной и той же целой

функции

и что эта целая

функ­

ция

ограничена в вертикальных

полосах конечной ширины.

Тогда ft

и /2

равны.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Пусть

/ 0 — группа

иделей

с

нормой

1.

Тогда

группа

F*\I0

компактна.

Достаточно

показать,

что для

каждого

b^l

функции

/ j (ab) и /2

(ab) на F*\I0

равны.

Они равны,

если имеют

одинако­

вые разложения Фурье. Поскольку любой

характер

группы

F*\I0

может быть продолжен до характера группы F*\I, мы должны

только показать, что для каждого

характера

со группы F*\I

функ­

ция

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

f,(co,

b) = a(b)

J

fx (ab) со (a) d*a

 

 

 

равна

f2(co, Ь) = со (b) J /2 (ab)co(a)d*a.

Эти

две функции

являются

функциями

на группе / 0 \ / , которая

изоморфна R, если

F — числовое

поле, и Z, если

F—функциональ­

ное

поле.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Если F—функциональное

поле, то мы должны лишь проверить

следующую лемму:

 

 

 

 

 

 

 

 

Л е м м а

11.3.2.

Пусть

{at(n)\n^.Z}

и { a 2 ( n ) | n £ Z } — две

по­

следовательности и

q> 1—некоторое вещественное число. Пусть

ряд

 

 

 

 

 

 

п

 

 

 

 

 

сходится

при

достаточно

больших

Res,

а ряд

 

 

 

 

 

 

 

 

2 ^

(n)g-ns

 

 

 

 

 

 

 

 

 

п

 

 

 

 

 

 

абсолютно

сходится

при

больших

и отрицательных

Re s. Если

функ­

ции,

которые

они представляют,

могут

быть аналитически

продол­

жены до одной и той же целой функции

от s, то эти две последо­

вательности

равны.

 

 

 

 

 

 

 

 

Ясно, что сформулированная лемма равносильна единственности разложения Лорана. Если F—числовое поле, то лемма, которую следует доказать, несколько сложнее:

Л е м м а

11.3.3. Пусть

gx и g2непрерывные

функции на R.

Допустим,

что существует

постоянная с, такая,

что интеграл

 

k

(s) = S gi (х) esx dx

 

абсолютно

сходится при Res>c , а

интеграл

 

 

gi (s) = S g2

(х) esx dx

 

 

 

к

 

 

244

 

 

Гл.

II.

Глобальная

теория

 

 

абсолютно

сходится

при

Res < — с.

Если gx

и g2

представляют

собой одну

и

ту же целую

функцию

и эта

функция

ограничена в

вертикальных

полосах,

то

g±

= g2.

 

 

 

Достаточно показать, что для каждой бесконечно дифференци­ руемой функции g с компактным носителем функции g*gx и g*g2 равны. Если

 

 

g (s) =

J g (x) esx

dx

 

 

 

 

 

a

 

 

 

 

есть

преобразование Лапласа

функции

g,

то

преобразование Лап­

ласа

функции g*gj

равно g(s)gi(s).

По

формуле обращения

 

 

b + I оо

 

 

 

 

 

 

b-i оо

 

 

 

 

где

b > с, если i

= l , и fe<с,

если

t =

2.

Интеграл сходится,

ибо g стремится к нулю в некоторой вертикальной полосе быстрее, чем величина, обратная любому полиному. Из интегральной теоремы Коши следует, что интеграл не зависит от Ь. Лемма доказана.

Для завершения доказательства теорем 11.1 и 11.3 мы должны показать, что для любой функции ф 1 ^ й 7 ( я , ¥ ) ряд

сходится равномерно и абсолютно по g из некоторого компактного

подмножества

группы

GA И

ЧТО, если <p(g) — сумма этого ряда

и

F — числовое

поле, то для любого компактного подмножества Q

группы

GA И любого

с > 0 существуют постоянные МГ и М2, такие,

что

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

г\а\м'

 

 

 

 

для

& и | а | ^ с .

Мы предпочитаем доказать эти факты в не­

сколько более общей ситуации, которую сейчас и опишем.

 

Под дивизором мы

понимаем формальное произведение вида

 

 

 

 

 

£> = П*>>

 

 

 

 

Оно берется по всем

неархимедовым точкам. Целые т$ неотрица­

тельны

и все,

кроме

конечного их

числа,

равны 0. Пусть S — не­

которое

конечное множество

неархимедовых точек,

содержащее все

точки, делящие D, т. е. все

точки

р, для

которых

т$>0.

 

Если

а£1,

мы можем единственным образом записать

а в виде

произведения

asas, где

компоненты

множителя as

вне S

равны

1,

а компоненты

множителя as

равны

1 для точек из S. Множитель

as

ф 11. Теория Теккё

245

принадлежит

 

Is = Y\.F*v. Пусть

1% — множество

иделей

а,

таких,

что для

любого p £ S

компонента а$ есть некоторая единица с усло­

вием

аРЕ=\

(modp'"V). Тогда I =

F*lE

 

и

группа

 

F * \ I изоморфна

F*D(MD\ID.

p£S,

 

пусть Кр—подгруппа

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Если

то

 

 

всех

матриц

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

кс

d;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

из /Ср , для которых

с =

0

(modi)"1*')-

 

Пусть Кр—подгруппа

таких

матриц, для

 

которых

a =

d=\

(modpm »). Положим

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

pes

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

t>6S

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Заметим,

что

Ks

является

нормальным

делителем

группы

Ks и

факторгруппа

Ks/Ks

абелева.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Пусть Сд множество

 

всех

^ б б д ,

таких,

что gp

 

принадлежит

группе Кр для всех p£;S. Любой

элемент g^G-A

может быть

запи­

сан

как

произведение

gsgs,

где gs

имеет

компоненту

1

для

точек

вне

S и

gs

имеет

компоненту

1 для

точек из

S. Через GS обозна­

чено

множество всех gs, а через GS—множество

всех gs.

В частности,

 

 

 

 

 

 

 

 

GD =

KS

GS.

 

 

 

 

 

 

 

Легко видеть, что

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

GA

=

GFG%-

 

 

 

 

 

 

 

Допустим, что, кроме D и 5, нам

даны

некоторый

нетривиальный

характер

W

 

группы

F\/k,

характеры

е и е

группы Ks/Ks,

ком-

плекснозначные функции а—>-аа и а—а на/7 *, некоторое непри­

водимое представление

я

алгебры

$ S

= ®HS&?V

и некоторый ква­

зихарактер т) группы

F*\I.

 

 

 

 

Имеется несколько

условий, которые

должны

удовлетворяться.

Если

 

 

 

 

 

 

 

 

,0

b,

 

 

 

принадлежит Ks, то

 

 

 

 

 

 

 

0 \ \ _

ПЬ

0

 

 

,0

b ) ~ в

\ \

0

а

 

246

 

 

 

Гл. //.

Глобальная

теория

 

 

Если

а £ F* и р € F* Г) /о,

то

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

а а р =

е ^ 0

j

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

J 5

0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

О

 

 

 

 

 

Функции а — а

и а—*- аа

ограничены.

Кроме того,

fla

= fla = 0,

если

для некоторой v£S

число а,

 

рассматриваемое

как

элемент

из Fv,

не

лежит

в

наибольшем

идеале,

на

котором Wv

тривиален.

Если

0 ^ 5

и а—некоторая

единица

в

£)„,

то

 

 

 

 

 

 

 

а

0 \ \

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

О а)) = Г>Ла)-

 

 

 

Пусть

n = ® H s n v

.

Тогда

для

a£FZ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0 \ \

 

 

 

 

 

 

А0 a ) r ^ { a ) L

Всилу этих двух условий т] определяется заданием л и е. Суще­

ствует

вещественное

число

г, такое,

что если nv

— n(\iv,

vv), то

 

и

 

 

К Г < | р * К ) К К 1 ~ Г

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

К Г < К

К ) | < к | - ' .

 

 

 

Наконец, мы предположим,

что nv

бесконечномерно для

всех

v^S.

Эти

условия

довольно

сложны.

Тем

не

менее

несколько

позже

мы окажемся

в ситуации,

в

которой

они

удовлетворяются.

Когда

S пусто,

D = 0

и аа

= аа = 1 для всех а, они сводятся к усло­

виям теоремы 11.3.

В

частности,

вместе со

следующей

леммой

бу­

дет завершено доказательство этой теоремы. Мы используем эти условия для построения некоторого пространства U автоморфных форм на бд, такого, что U преобразуется при действии §ts согласно представлению л, тогда как каждая форма србСУ удовлетворяет условию

Ф (gh) = е (h) ф (g)

для h$Ks-

Если U—такое пространство, то для любой ф £ £ / и

любого а £

/

Ф ( ( о а ) 0 = Т , ( а ) ф { 5 ) -

Это ясно, если а^1%, а в общем случае следует из соотношения / = £ */! .

£ //. Теория Гекке

247

Напомним, что W (я, W) есть пространство функций на Gs, на­ тянутое на функции вида

q>ite) = IIq>*(&,),

где q>v£W (nv, ¥„) для всех у и равна ф£ для почти всех у.

Л е м м а

11.4. Допустим, что ф х £ № (я, Ф").

(I) Для

любого g£GD

ряд

 

ф(Я) = а 2

а - в

абсолютно сходится. Сходимость равномерна на компактных под­ множествах в Go.

(II) Функция ф, определяемая этим рядом, инвариантна отно­ сительно левых сдвигов на матрицы из GF Г\ Go вида

ар\

Об)'

(III) Пусть

F — числовое поле.

Пусть

Q—некоторое

компактное

подмножество

в G%. Тогда существуют

положительные

постоянные

М1 и М2, такие, что

 

 

 

 

W(g)\<M1{\a\

+

\a\^}«;

 

если

 

 

 

 

о 1 Д о \ )

с h£ Q, а£ ID и

оi ) € 0 £ "

Достаточно доказать эти утверждения для случая, когда ф1 имеет вид

о 4 S

Для проверки первого и третьего утверждений

нам нужно лишь

рассмотреть ряд

 

 

 

2

a

О

 

6(a) П Ф - U Q

1

(11.4.1)

248

 

 

 

 

 

Гл.

П.

Глобальная

теория

 

 

 

 

где

б (а) = 0,

если для некоторой

v (; S

число

а, рассматриваемое

как элемент из Fv,

не лежит

в наибольшем идеале, на котором

тривиален, и б(а) =

1 в противном

случае.

 

 

Q вида

Нам

нужно лишь

рассмотреть

компактные

множества

 

 

 

 

 

 

 

 

 

v $ S

 

 

 

 

(11.4.2)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

где

Qv — некоторое

компактное

подмножество

в Qv

и QV = KV

для

почти

всех v.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Л е м м а

11.4.3.

Пусть

Q

имеет вид (11.4.2). Существует

неко­

торое

положительное

 

число р, такое,

что для каждой

неархимедовой

точки

v,

которая не

принадлежит

S,

найдется

постоянная

Mv,

та­

кая,

что

 

 

 

 

'a

0N

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

<Mv\a\

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

О

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

для

a£FZ

и

h£Qv,

и

постоянная

с„, такая, что

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

а

О

 

=

0,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4>v

О

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

если

| a | > c „

и h£Q.

 

Кроме

того,

для

почти

всех

v можно

взять

Mv =

cv=\.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Так как <pv инвариантна относительно некоторой открытой под­ группы группы Kv для всех v и инвариантна относительно Kv для почти всех v и Qv — Kv для почти всех v, то достаточно доказать существование Mv, cv и р, таких, что эти соотношения удовлетво­ ряются при h = 1. Поскольку функция

а 0

Ф* 0 1

принадлежит пространству модели Кириллова, существование по­ стоянной cv очевидно. Ее можно взять равной 1, когда £>„ есть наибольший идеал поля Fv, на котором Wv тривиален, и ФС = Ф„.

Существование постоянной Mv для заданной точки v и доста­ точно большого р следует из абсолютной сходимости интеграла, определяющего W (е, s, фг,). Таким образом, все, что нам нужно сделать, — это доказать существование некоторого фиксированного р, такого, что неравенство

с 0

Ф* 0 1

справедливо для почти всех v. Для почти всех v представление nv имеет вид я (\iv, vv) с неразветвленными jxv и vv, £)„ есть наиболь-

§11, Теория Гекке

249

щий идеал поля Fv,

на

котором

"Vv

тривиален, и yv — y0-

Таким

образом,

для таких у

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

'га

О

 

а О

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

*'\\0

 

IJ

Ф»

О 1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

если

е — некоторая

единица

в £)„ и

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

со2 О

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2Ф<, Ло

1 у ) ; | ^ 1 л ( 8 - 1 / 2 ) = ^ ( 8 . ^ )

 

 

Если

pv =

\iv((ov)

и aw ==vt ,(©0 ), то

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

,

,

,

 

1

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

M

S

'

~

(1 Р« I

5 „ р) (1 a e

1 Si„ |*)'

 

Поскольку | pv | ^

| со0

|~г

и к\av и

 

то

 

 

 

 

 

 

 

 

't»S О

 

 

П+1

 

 

 

 

 

 

 

 

Ф*

 

 

Pv — а в

< ( П + 1 ) К | -

 

 

 

О

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

Pv —

 

 

 

 

 

 

Так

как | cOj, | ^

1/2, существует постоянная е > 0,

такая, что

 

 

 

 

 

 

 

 

( д + 1 ) < К | - * «

 

 

 

 

для всех v и всех

 

п ^

0.

 

 

 

 

 

 

 

 

Если

у—архимедова

точка,

то

интегральные

представления

функций из W ( J T „ ,

¥

С )

показывают, что

существуют положитель­

ные

постоянные

cv, dv

и Mv,

такие, что

 

 

 

 

 

 

 

 

а

О

h

 

М „ | а | - е

» е х р ( —

 

dv\av\*»)

 

 

 

 

Ф*

О 1

 

 

 

для a^Fl

и / i £ Qv. Далее,

e0

= l для вещественных

у и е^, = 1/2 для

комплексных

у.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Поскольку мы хотим

доказать

не только

первое утверждение,

но также и третье, рассмотрим сумму

 

 

 

 

 

 

 

И

О

 

 

S «(«)П

6» a

О

8v

 

 

 

 

\)8)=

О

1

 

где g лежит

в

множестве

(11.4.2)

и

б — некоторый идель,

такой,

что bv=\

для всех

неархимедовых

у.

Допустим

также, что суще­

ствует положительное

число

/, такое,

что bv

— t для всех архиме­

довых у. Если Л—множество элементов a £ F, для которых | a |„ ^ cv для всех неархимедовых у (jfS, и б (а) Ф О, то

'((о 1

Соседние файлы в папке книги из ГПНТБ