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

30

 

 

 

Гл. 1.

Локальная

теория

 

 

 

 

 

 

П р е д л о ж е н и е

2.8.

Пусть

я — бесконечномерное

неприводи­

мое представление группы GF

на пространстве

V,

и

пусть

^3 =

 

есть максимальный

идеал

кольца

целых

чисел

поля

F,

а V

обозна­

чает множество всех векторов v£V,

таких,

что для некоторого

целого

п

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

J

VF(-x)n(^Q

 

Q V d x = 0.

 

 

 

 

 

Тогда

имеют

место

следующие

утверждения:

 

 

 

 

 

 

(I)

Множество V

является

подпространством

пространства

V.

(II)

 

Пусть X = V'\V,

и

 

пусть

А — естественное

 

отображение

пространства

V на

X. Для v£V

через

% обозначим

функцию,

за­

даваемую

соотношением

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

<М*) = л(«((о

 

 

 

 

 

 

 

Тогда

отображение v—»• <р„ является

вложением

пространства

V в про­

странство локально

постоянных функций

на F* со значениями в

X.

(III)

Если

b£BF

и v£V',

то

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Фя

 

(ь>

* =

 

Ф„-

 

 

 

 

 

 

Если

т^п,

то Ц$~т содержит

 

и

интеграл

 

 

 

 

 

равен

„ » ^ . _ . * ( - » ) - ( ( i ? ) ) 1 * < - * > « ( ( £

0 ) "

Таким образом, если для некоторого целого п рассматриваемый интеграл равен нулю, то он равен нулю и для всех целых чисел, больших п. Отсюда немедленно следует первое утверждение пред­ ложения.

Для доказательства второго утверждения мы используем сле­ дующую лемму:

Л е м м а

2.8.1. Пусть %~т

наибольший

идеал,

на

котором

тривиален

W,

и пусть

f—локально

постоянная

функция

на $ - / со

значениями

в некотором

конечномерном

комплексном

векторном про­

странстве.

Тогда

для любого

целого п ^

/

следующие

два

утверждв'

ния

эквивалентны:

 

 

 

 

 

 

 

 

(I)

Функция

f

постоянная

на

классах

смежности

по ф~п «

§ 2. Представления группы GL(2, F) в неархимедовом случае

31

(II)Интеграл

 

 

 

 

\

Ч'(—

ax)f{x)dx

 

 

 

 

 

равен нулю

для всех а,

лежащих вне

множества

' т + п .

 

 

 

 

Предположим,

что

выполняется

утверждение

(I), и

пусть

а —

некоторый

элемент

из

F*,

который

не содержится

 

в Щ-т+п.

Тогда

х—•

W (— ах) является

нетривиальным

характером

группы

 

и

S

V (-ах)

f{x) d x =

£

Ч(-ау){\

47 ( - а х )

dxl

/ (у) =

 

0.

Обратно, / можно рассматривать как локально постоянную функцию на F с носителем в Предположение (II) равносильно предположению, что носитель преобразования Фурье /' функции / содержится в По формуле обращения для преобразования Фурье имеем

 

/ ( * ) = J

У(-ху)Г(У)*у.

Если у£^~т+п,

то функция

х—>- W ( ху) постоянна на классах

смежности по %~ п . Отсюда немедленно получаем, что первое утверждение леммы следует из второго.

Для доказательства второго утверждения предложения покажем,

что

если q\, тождественно

равна

нулю, то

v

инвариантен относи­

тельно операторов л((^

\fj д л я

в с е х X$F>

и

затем воспользуем­

ся

предложением 2.7.

 

 

 

 

 

Положим

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

= " (G

XJ)v-

 

 

 

 

Значения

ограничения функции

/

на некоторый

идеал в F

лежат

в

конечномерном

подпространстве

пространства

V.

Для

доказа­

тельства

того,

что

/

постоянна

на

классах

смежности по

некото­

рому идеалу $~п ,

достаточно

показать, что

этим свойством обла­

дает ее ограничение на некоторый

 

идеал

содержащий ^З""1 ).

 

По предположению существует некоторое п0, такое, что / по­

стоянна

на

классах

смежности

по

^3"""°2). Мы теперь

покажем, что

если

/ постоянна на

классах

смежности по

 

то она постоян­

на и

на

классах

смежности

по

 

Возьмем

любой идеал

 

!)

Так

как

оба

рассматриваемых

свойства

эквивалентны

условию

я

( (I0

f ^ o ^ o

для x^Sp-". — Прим.

ред.

 

 

 

 

 

2 )

См. условие (2

1). — Прим.

ред.

 

 

 

 

 

 

 

32

 

 

Гл. I. Локальная

теория

 

 

 

 

содержащий

По предыдущей лемме

 

 

 

 

 

 

 

f

W( — ах) / (*) dx = О,

 

 

 

 

если

a ( £ ^ ~ m + " _ 1 . Требуется доказать,

что

этот

интеграл

равен

нулю, если а является образующей

идеала

ty-mt"-i.

 

Обозначим

через UF

группу

единиц

кольца

£ ) F целых

элемен­

тов

поля

F.

Существует

открытая

подгруппа

U^

группы

UF, та­

кая,

что

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

я ((о

°\j)v

=

v

 

 

 

 

для

b£U1.

Для таких Ь имеем

 

 

 

 

 

 

 

¥( — ах) f{x)

d x -

44 — '

 

Ч ^ - " K G

i ) ) y d x =

 

= j < F ( - £ x ) / ( * ) d x .

 

4J-'

Таким образом, достаточно показать, что для некоторого доста­

точно большого I рассматриваемый

интеграл обращается

в

нуль

для всех а из фиксированного множества

представителей

классов

смежности множества образующих

идеала

sp - m + n _ 1 по группе

U1.

Так как существует лишь конечное число таких классов, то доста­ точно показать, что для каждого а существует по меньшей мере

одно такое /, для которого этот интеграл

обращается

в нуль.

По предположению существует идеал

31(a), такой,

что

j f ( - , ) » ( ( '

?))»dx=o.

а (а)

 

 

Но этот интеграл равен

 

 

и л ( ( о D) 1 ^ - " K G

i ) ) y d x '

так что 1 = 1 (а) можно выбрать, исходя из условия

<$-1 = а-Ч{а).

§ 2. Представления группы GL(2, F) в неархимедовом случае

33

Для доказательства третьего утверждения мы проверим, что

4 я ( G

0 ) y ) = ¥ ( f / M ( y )

(

для всех v £ V и всех у g F. Третье утверждение получается отсюда простым вычислением. Требуется доказать, что

я ((о f ) ) " - ^ ) ^ '

или что для некоторого п разность

I * < - * K G

0 ) 4 G

0 ) o d x

-

 

-

[ Ч{-х)Ч(у)п(^0

j N )]odx

равна нулю. Это выражение равно

 

 

Если

содержит г/, мы можем сделать замену переменных в

первом

интеграле, после которой он станет равным второму.

Теперь удобно отождествить v с ф^, так что V превращается в пространство функций на F* со значениями в X. Отображение А заменяется отображением ср—>-ф(1). Представление я удовлетво­ ряет тогда условию

если Ь£ВР. 'Существует квазихарактер ю0 группы F*, такой, что

 

 

 

а

0\

,

м0 (а)1.

 

 

 

 

,ч°

 

=

 

 

Если

 

а

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

О

1

 

 

 

 

ю

в "

 

-1

О

 

 

то представление

я определяется

заданием со0 и

n(w).

П р е д л о ж е н и е

2.9.

(I)

Пространство

V

содержит подпро­

странство V0 = <5"

(F*,

X ) .

 

 

 

 

 

 

(II) Пространство

V натянуто

на V0 и

n(w)V9.

2 Nt 435

34

 

 

 

 

 

Гл.

 

/ . До/сальная

теория

 

 

 

 

 

Для

каждого cp £ V

существует

 

целое положительное число п,

такое,

что

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

если

х

и

а—1

содержатся

в ^3".

В

 

частности, ф(сш) = ф(а),

если

a£F*

и а 1 6 ^ " -

Из

соотношения

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

W (ах) ф (а) =

ф (а)

 

 

 

 

 

для

всех

х 6 ^Р" следует,

что ф(а) = 0, если ограничение

¥

на

atyn

нетривиально. Пусть 9$~т

— наибольший идеал, на котором

4f

три­

виален.

 

Тогда

ф(а) = 0,

 

если

а

не удовлетворяет

неравенству

| а | ^ | с о ( - т ~ п ,

где

со—образующая

идеала

 

 

 

 

 

Обозначим через V0 пространство всех функций ф из V, таких,

что

для

некоторого

целого

/, зависящего от ф, ф (а) = 0 для всех а,

неудовлетворяющих неравенству

| а | > | с о | ' .

Для доказательства

утверждения (I) достаточно проверить, что

VQ = d?(F*,

X).

Ясно,

что V0c:<SP(F*,

X).

Кроме

того,

для

 

каждой функции

ф £ У

и каж­

дого

x£F

разность

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

содержится в V0 . Чтобы убедиться в этом, заметим, что функция ф'(а) = (1—Y(ax))(f(a) тождественно равна нулю для л; = 0, а в противном случае равна нулю по меньшей мере на x~lf^~mi). Так как в V не существует функции, инвариантной относительно всех операторов

то пространство V0 отлично от нулевого.

 

 

 

 

докажем

Прежде чем продолжать доказательство предложения,

следующую лемму, которая нам потребуется

в дальнейшем:

 

Л е м м а

2.9.1. Представление

£\Р группы

Вр

на

 

пространстве

*f (F*)

 

локально

постоянных

комплекснозначных

функций

на

F*

с компактным носителем

неприводимо.

 

 

 

 

 

 

 

Для

каждого

характера jx группы UF

обозначим через

ф й функ­

цию на F*, которая равна ц на

1)Р

и нулю

вне

UP.

Так

как про­

странство if

(F*)

натягивается

на

эти функции

и

их

сдвиги,

то

г ) Каждая функция (p£V

имеет компактный

носитель

в F : в силу (2.1)

су­

ществует

ненулевой

идеал 31 в F,

такой,

что л

 

j ^ < p = <p для

всех 6£31,

откуда

ф (а) —У (b<x) <p (а).

Таким

образом,

если

<р (а) ф

0,

то

3 t a £ § P _

Прим,

ред.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

§ 2. Представления группы GL(2, F) в неархимедовом случае

35

достаточно показать, что любое нетривиальное инвариантное под­ пространство содержит все срй. Такое пространство должно заве­ домо содержать ненулевую функцию ф, которая удовлетворяет соотношению

Ф (as) = v (е) ф (а)

 

 

 

для некоторого характера v группы UF,

для

всех a£F*

и

г^иР.

Заменяя, если это необходимо, функцию ср ее подходящим

сдвигом,

можно предполагать, что ср (1)^=0. Мы

будем

доказывать, что

все

функции фц для \i, отличных от v, содержатся в рассматриваемом

пространстве. Так

как UF

имеет по

меньшей

мере два

характера,

мы можем затем заменить

ф на некоторую ф д

с

р,, отличным

от v,

заменить v на ц и \i на

v,

чтобы

убедиться

в

том,

что это

про­

странство содержит

также

и

qv.

 

 

 

 

 

Положим

 

 

 

 

 

 

 

 

где х еще предстоит определить, а ц

предполагается

отличным

от v; ф' принадлежит рассматриваемому

инвариантному

подпрост­

ранству и

 

 

ф' (аг) = ц. (е) ф' (а) для всех a£F* и всех s£UF. Имеем

 

 

ф' (а) =

ф (а)

^ Ц - 1 (е) v (е) Ч? (ахг) de.

 

 

Характер u.- 1 v имеет кондуктор1 )

с положительным п.

Возьмем

в качестве

х элемент

порядка

п — т. Интеграл, который

может

быть переписан в виде гауссовой суммы, как хорошо

известно,

равен

тогда

нулю, если а не принадлежит UF,

и отличен

от

нуля,

если

а принадлежит

UF.

Так

как

ф(1)=т^=0,

то ф' должно

быть

ненулевым

кратным функции фд.

 

 

 

 

Для доказательства первого утверждения предложения требуется только проверить, что если и £ X, то V0 содержит все функции вида a—*-ri(a)« с r\£uf (F*). Существует ф£V, такая, чтоф(1) = ы. Выберем х так, чтобы х¥(х)^1. Тогда

содержится

в V0

и

ф'(1) = (1W(x))u. Следовательно, каждое и

имеет

вид ф(1) для

некоторой <р£У0.

г )

Иногда

также

говорят «ведущий модуль».— Прим. ред.

2*

36

Гл. I. Локальная

теория

 

Если (х — характер

группы

UF,

обозначим через

V0 (ц.) прост­

ранство всех функций

ф из V0,

которые удовлетворяют

соотношению

Ф (ае) = ц (е) ф (а)

для всех a£F*

и

 

всех

e £ ( 7 f . Очевидно,

V0

является

прямой

сум­

мой

пространств

V0

В

частности, каждый

вектор и из X

может

быть

записан

в

виде конечной

суммы

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

« = 2<P/(1),

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

где ф,- принадлежат некоторым

V0

( j u .

достаточно

лишь

доказать

Используя

лемму,

мы

видим,

что

следующее:

если

 

и

может

быть

записан

в

виде

и = ф(1),

где

t € V ^ 0 ( V ) для

 

некоторого

v,

то в

V0 существует по меньшей мере

одна функция вида а—*г\(а)и,

где

— ненулевая

функция

из

<9"(Р). Выберем характер ц, отличный

от v,

и

пусть

 

— кондук­

тор

характера

| i _

1

v . Мы снова

рассмотрим

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

е

0 \ / 1

 

х

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Ф

' =

\ ц - 1 ( е ) ^ ( ( 0

j

) ( Q

j

) ]фс!е,

 

 

 

 

где х элемент

порядка

п — т . Тогда

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ф'(а) =

ф(а) ^

L I -

1 (е) v (е) у¥Р(ахг)

 

de.

 

 

 

Использованные

выше

свойства

гауссовых

сумм

 

показывают,

что

ф' является функцией требуемого вида.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Вторая часть предложения проверяется легче. Пусть PF обо­

значает

группу

верхних

треугольных

матриц

из

GF.

Так как

V0

инвариантно

относительно

PF

 

и V неприводимо

относительно

GF,

пространство

V натягивается

на

VQ

и векторы

 

вида

 

 

 

 

где <p€V0.

 

 

 

 

ф ' = л ((о

l ) )п

^

ф '

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Но

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ф' = {ф' — л

(w) ф} + я (ЙУ) ф

 

 

 

 

 

 

 

и, как

мы

видели,

ф' — n(w)y£V0.

 

Предложение

доказано.

 

 

Для изучения действия элемента w мы введем формальное

преобразование Меллина. Пусть

со—образующая

 

идеала

 

Если

Ф—локально

постоянная

функция

на

F* со значениями в X,

то

для

каждого

целого п значения

функции

е—>-ф(есо")

на

UP

при­

надлежит некоторому конечномерному подпространству простран­ ства X, так что интеграл

^ Ф (eco") v (е) de = ф„ (v)

§ 2. Представления группы GL(2, F) в неархимедовом случае

37

имеет смысл. Интеграл берется по мере, относительно которой

полная

мера

UF

равна

1. Значение интеграла

является

вектором

из X.

Определим

ф (v,

t)

как

 

формальный

ряд

Лорана

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2 ' " 9 „ ( v ) .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

п

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Если

ф € V,

то

этот

ряд

 

имеет

лишь конечное

число

членов

с

от­

рицательными

 

показателями.

Кроме

того,

ряд

ф(у,

/)

отличен

от

нуля лишь для конечного числа характеров

v.

Для

ф g V0

эти

ряды имеют только конечное число членов.

Ясно,

что если

ф

локально

постоянна и

все

формальные

ряды

ф (v,

t)

равны

нулю,

то ф =

0.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Предположим, что ф принимает значения в конечномерном

подпространстве

пространства

 

X,

со— квазихарактер

группы

F* и

интеграл

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

J со (а) Ф (а) d'a

 

 

 

 

 

 

(2.10.1)

абсолютно сходится. Если со' обозначает ограничение со на UF,

 

то

этот

интеграл

 

равен

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

г" S

Ф (со"е) со' (е) de =

2

z"cp„ (со'),

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

п

Up

 

 

 

 

 

 

 

 

п

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

где

z = co(co). Следовательно,

формальный

ряд

ф(со',

t)

 

абсолютно

сходится

для

t = z

и его

сумма

равна (2.10.1). Мы

увидим,

что

X

одномерно

и

что

существует

 

константа

с0

= с0 (ф),

такая,

что

если

| со (со) | =

| со | с ,

где

с > с 0 ,

 

то

интеграл (2.10.1)

абсолютно

сходится.

Следовательно,

 

все

ряды

ф (v,

t)

имеют

положительный

радиус

сходимости.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Если

W^^p—данный

 

нетривиальный

аддитивный

характер

группы F,

\i—любой

характер

 

группы

UP

и х—любой

элемент

из F,

мы

положим

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

т] (ц,

 

х) =

^

ц (е) ¥

(&*) de.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

uF

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Интеграл

 

берется

по

нормализованной

мере

Хаара

на

UF.

 

Если

g£GF,

ф 6 V

и

ф' = я (g) ф, то

 

мы

будем

полагать

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

rt(g)cp(v,

 

0

=

Ф' (v.

t).

 

 

 

 

 

 

 

 

.: '

П р е д л о ж е н и е . 2.10.

(I)

Если

b£UF

и

l£Z,

то

 

 

 

 

 

л ( ( о ' i))^( v ' ' \ т * ~ 1 у ~ 1 { Ь ) * 1 у ' t } '

38

Гл. I. Локальная теория

(II) Если x£F,

то

где внутренняя

сумма берется по

всем характерам

группы UF.

( I I I ) Пусть

со0 квазихарактер,

определяемый

соотношением

 

 

 

я ((о

 

!))= ю > ) у

 

 

 

для

a£F*. Пусть v0 его

ограничение

на

UF, и

пусть z0 = co0(co).

Для

каждого характера

v

группы

UF

существует

формальный

ряд

С (v, t) с коэффициентами

в

пространстве

линейных операторов

на

X,

такой, что для

каждого

ф € У 0

имеет место

соотношение

 

 

я ( ( _ 1

o ) ) ^ ( v - ') =

c ( v - ' ) Ф > - ^ \

/ - V ) .

 

 

Положим

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Тогда

 

ф ' = я ( ( о

i))45 -

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ф ' К

0 =

2 ' "

J

v(e)9(co"+'68)de.

 

Заменяя переменные в интеграле и в сумме, мы получаем первую формулу предложения.

Положим теперь

Тогда

cp'(v, 0 = 2*" \ ¥ (со"ех) v (е) ф (со"е) de.

пuF

По формуле обращения для преобразования Фурье имеем

ф К Е ) = 2флИГ1 (е) .

Сумма в правой части фактически конечна. Подставляя, получаем

Ф' (v, 0 = 2 tn { 2 S j i - l v (е) W (w»x) de Ф п (ц) i ,

что доказывает вторую формулу.

 

 

§

2.

Представления

группы

GLf2,

F)

в

неархимедовом, случае

39

Предположим,

что

v —характер

группы UP

и ф —такая

функ­

ция

из V0 , что ф((л, 0 = 0

для

всех

д.,

 

отличных

от v - ^ 1

. Это

означает,

что

 

 

 

ф (аг) = vv0 (е) ф (а)

 

 

 

 

или что

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0N

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0 i ) j Ф = v v o (8 ) Ф

 

 

 

 

для

всех

г^ир.

 

Если

ф' = я(да)ф, то

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0 \ \ .

 

/Уе

0 \ \

 

 

 

/ / 1

0^

 

 

 

 

Ч11л

1

) ) ф ' =

я ( ( 0

j I

)л(ю)ф = я(а)) я( (Q

)]ф .

 

 

 

 

,0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Так

как

 

 

 

 

 

0\

О Ч / е - 1

0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0

г)

\ 0

е Д О

 

1У'

 

 

 

 

выражение

в

правой

части

равно

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

v - 1 (е) я (w) ф = v 1

(е) ф',

 

 

 

 

так

что ф' (jx, 0 = 0,

если

\ьф\.

 

и g X и характер

 

 

Возьмем

теперь

некоторый

вектор

v

группы

Up и обозначим через ф функцию из V0,

которая

равна

нулю вне

UF,

а

на

Up задается

соотношением

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

<p(e) =

v ( e ) v 0 ( e ) M .

 

 

(2.10.2)

Если

ф' = я(ш)ф,

то y'n(v)

является

функцией

от

п, v

и и,

кото­

рая

линейно

зависит

от и,

и мы можем

 

записать равенство

 

Фп (v) = Сп (v) и,

где C„(v) — линейный оператор на X. Введем формальный ряд

C(v, 0 = 2<"CB (v).

Проверим теперь третью формулу предложения. Так как ф содер­ жится в V0, произведение в правой части определено. Поскольку обе части линейны по ф, нам требуется проверить это только для некоторого множества образующих пространства V0. В качестве такого множества можно взять функции вида (2.10.2) вместе с их сдвигами на степени со. Для функций вида (2.10.2) формула спра­ ведлива ввиду способа, которым были определены ряды C(v, t). Таким образом, единственное, что остается сделать,—это показать, что если формула справедлива для данной функции ф, то она остается справедливой и при замене ф на

я ((о' l ) V

Соседние файлы в папке книги из ГПНТБ