научная статья по теме ФУНКЦИОНАЛЬНОЕ УРАВНЕНИЕ ДЛЯ ГИПЕРБОЛИЧЕСКОЙ ДЗЕТА-ФУНКЦИИ ЦЕЛОЧИСЛЕННЫХ РЕШЕТОК Математика

Текст научной статьи на тему «ФУНКЦИОНАЛЬНОЕ УРАВНЕНИЕ ДЛЯ ГИПЕРБОЛИЧЕСКОЙ ДЗЕТА-ФУНКЦИИ ЦЕЛОЧИСЛЕННЫХ РЕШЕТОК»

ДОКЛАДЫ АКАДЕМИИ НАУК, 2007, том 412, № 3, с. 302-304

МАТЕМАТИКА

УДК 511.9

ФУНКЦИОНАЛЬНОЕ УРАВНЕНИЕ ДЛЯ ГИПЕРБОЛИЧЕСКОЙ ДЗЕТА-ФУНКЦИИ ЦЕЛОЧИСЛЕННЫХ РЕШЕТОК

© 2007 г. М. Н. Добровольский

Представлено академиком В.А. Садовничим 19.06.2006 г. Поступило 04.09.2006 г.

Рассмотрим произвольную решетку Л с [К5, 5 > 2, и ее гиперболическую дзета-функцию решетки £д(Л|а), а = а + и, задаваемую при а > 1 абсолютно

сходящимся рядом £н(Л|а) = X (х1 • х2 • ... • х5 )-а,

х е Л

где X' означает, что из суммирования исключен

» п »

х = 0, а для всех вещественных значении х полагаем х = тах(1, |х|).

Пусть Щх) = |х1х2.х5| - мультипликативная

норма вектора х. Она отлична от нуля только для точек общего положения, т.е. точек, не имеющих нулевых координат.

Дзета-функциеИ решетки Л будем называть функцию £(Л|а), а = а + И, задаваемую при а > 1 рядом

С(Л|а) = X

х е Л, N (х )* 0

N (х)-

(1)

5(т, Л) = X е

х е М(Л)

2п!(т, х) _

; Л*/Т

где т - произвольный целочисленный вектор. Рассмотрим для произвольной целочисленной

решетки Л и целого вектора т величину:

5л( т) =

[ 1, если т е Л, [о, если т е Т\Л

_ .(т, Л)

аёЛ"'

Символ 5Л( т) является многомерным обобщением известного теоретико-числового символа Коробова

6 N (т) =

[1, если т = 0( modN), 10, если т Ф 0 (modN).

Через О5 = [0; 1)5 будем обозначать 5-мерныИ полуоткрытый куб. Под сеткоИ мы понимаем произвольное непустое конечное множество М из О5.

Обобщенной параллелепипедальноИ сеткоИ М(Л) называется множество М(Л) = Л* п О5.

Для целочисленноИ решетки Л ее обобщенная параллелепипедальная сетка М(Л) является пол-ноИ системоИ вычетов взаимноИ решетки Л* по фундаментальноИ подрешетке Т5. Отсюда следует равенсто М(Л)| = detЛ. Для удобства полагаем N = detЛ.

ПолноИ линеИноИ кратноИ тригонометриче-скоИ суммоИ целочисленноИ решетки Л называется выражение

Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова

Рассмотрим периодизированную по параметру Ь дзета-функцию Гурвица

с*(а; Ь) = X (п + Ь)-а, а = а + и,

0 < п + Ь

а > 1.

Она аналитически продолжается на всю комплексную плоскость, кроме точки а = 1, где имеет полюс первого порядка с вычетом, равным 1. При а < 0 периодизированная дзета-функция Гурвица имеет вид

с* (а; Ь) = 2(2п)а-1Г( 1- а) х

х

. па V

81Пт X

соз2ппЬ , па

---+ С08 —

1 - а 9

п

п=1 п=1

па

!т X

8т2 п пЬ

1 - а

Рассмотрим ряд Дирихле с периодическими коэффициентами вида

' к ь = X

^ 2шЬт/п

е

а = а + И, а> 1.

т =1

т

а

ФУНКЦИОНАЛЬНОЕ УРАВНЕНИЕ

303

Для него справедлив частный случай общей теоремы (см. [2, с. 88]) об аналитическом продолжении рядов Дирихле с периодическими коэффициентами на всю комплексную плоскость. В частности, при а < 0 будет справедливо представление

/а, ^ = (2п)а-1Г( 1- а)х

х

I ni (а - 1)12 е ( ) ►I е -ni (а - 1) 12

i г 1Л 1 -а г л 1 -а

m =1 f i ь Ii m=0 f xi b 1 ]

m - i - r m + i - )

1 n I 1 n I

V V L J) V L J)

Полученный результат применим к еще одному виду рядов Дирихле с периодическими коэффициентами. Пусть

1 * '«■П) = X

2п ibmin

— а

m

а = G + it, о> 1.

Тогда при а < 0 справедливо равенство

а, b] = 1+2(2п)а-1 Г( 1- а)cos" ( а~ ' - х n) 2

х n

I

1

m =

nm + b ^ 0

(nm + b)

1 - а '

Через ряды Дирихле последнего вида при помощи тригонометрических сумм решеток выражается гиперболическая дзета-функция целочисленных решеток при а > 1:

се Л

Z н (Л|а) +1 = I' (Х1 •

= I

Xs) + 1 =

5л( m)

det Л

(m1 • m2 • ... • ms)°

г е z

2ni (m, x

I I

X е М(Л) m е Z

(m, • m2 • ... • ms)0

S i /

к IП' *f«- bdex),

det Л

X е М(Л) 1 -

Нам потребуются присоединенная решетка Л^, которая определяется соотношением Лр = = det Л • Л*. Для любой целочисленной решетки Л ее присоединенная решетка Л(р) также является целочисленной. Поэтому, как известно (см. [1]), существуют аналитические продолжения £#(Л|а) и ^я(Л(р)|а) на всю комплексную а-плоскость, за исключением точки а = 1, где у них полюс порядка 5. Положим М(а) = 2Г(1 - а)(2п)а - ^т П-.

Теорема 1. Для дзета-функции произвольной целочисленной решетки Л в левой полуплоскости а < 0 справедливо представление

С(Л|а) = ±(М(а)Н1-а)Х(Л(р)\ 1- а).

Эта формула является функциональным уравнением для дзета-функции целочисленной решетки.

Пусть у г е Jt, 5, где множество 5 состоит из

целочисленных векторов у г, координаты которых образуют перестановку чисел от 1 до 5, причем координаты с первой по г-ю и с (г + 1)-й по 5-ю образуют возрастающие последовательности. Через П(у г) будем обозначать координатное подпространство П(уг) = {х | ху- = 0 (V = г + 1, г + 2, ..., 5)}. Если положить у* = (]1 + ..., у5,

ji, ..., 1t), то j* е Js

и

= П( jt) © (j * ) - раз-

где Ьу (х) = ху4е1Л - целое число (у = 1, 2, ..., 5) для

любой точки Х = (хъ х2, ..., х5) е М(Л). Используя это равенство, можно доказать следующую теорему.

ложение в прямую сумму координатных подпространств.

Положим (Л )> = Л п П(у г) - пересечение решетки с координатным подпространством. Через Л > будем обозначать г-мерную решетку, которая

уг

получается из решетки Л > отбрасыванием у каждой точки 5 - г нулевых координат. Таким образом, Л(р) - "присоединеная" г-мерная решетка.

уг

Теорема 2. Для гиперболической дзета-функции произвольной целочисленной решетки Л в левой полуплоскости а < 0 справедливо представление

Zh(Л|а) = IM(а)N-at I N-Ч(л!р)| 1-а).

t =1 -г

1t е Jt, S

m=-

S

304

Эта формула является функциональным уравнением для гиперболической дзета-функции целочисленной решетки.

В заключение выражаю благодарность В.Н. Чу-барикову за неоценимую помощь в работе.

Работа выполнена при частичной финансовой поддержке Российского фонда фундаментальных исследований (грант 05-01-00672).

ДОБРОВОЛЬСКИИ

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Коробов Н.М. Теоретико-числовые методы в приближенном анализе. 2-е изд. М.: МЦНМО, 2004.

2. Чудаков Н.Г. Введение в теорию Z-функций Дирихле. М.: Гостехиздат, 1947.

Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.

Показать целиком