J değişmez - J-invariant

Klein's j- karmaşık düzlemde değişken

İçinde matematik, Felix Klein 's jdeğişken veya j işlevi, bir işlevi olarak kabul edilir karmaşık değişken  τ, bir modüler işlev sıfır ağırlık SL (2, Z) üzerinde tanımlanmış üst yarı düzlem nın-nin Karışık sayılar. Bu benzersiz işlevdir. holomorf basit bir direkten uzakta sivri uç öyle ki

${ displaystyle j sol (e ^ {2 pi i / 3} sağ) = 0, dört j (i) = 1728 = 12 ^ {3}.}$

Rasyonel fonksiyonlar nın-nin j modülerdir ve aslında tüm modüler işlevleri verir. Klasik olarak j-değişken bir parametreleştirme olarak çalışıldı eliptik eğriler bitmiş Cama aynı zamanda simetrileriyle şaşırtıcı bağlantıları vardır. Canavar grubu (bu bağlantıya canavarca kaçak içki ).

Tanım

Gerçek kısmı j-bir fonksiyon olarak değişmez Hayır ben q ünite diskinde

Aşaması j-nome'un bir fonksiyonu olarak değişmez q ünite diskinde

j-invariant, üzerinde bir fonksiyon olarak tanımlanabilir üst yarı düzlem H = {τ ∈ C, Ben (τ) > 0},

${ displaystyle j ( tau) = 1728 { frac {g_ {2} ( tau) ^ {3}} {g_ {2} ( tau) ^ {3} -27g_ {3} ( tau) ^ {2}}} = 1728 { frac {g_ {2} ( tau) ^ {3}} { Delta ( tau)}}}$

nerede:

${ displaystyle g_ {2} ( tau) = 60 toplamı _ {(m, n) neq (0,0)} sol (m + n tau sağ) ^ {- 4}}$

${ displaystyle g_ {3} ( tau) = 140 toplamı _ {(m, n) neq (0,0)} sol (m + n tau sağ) ^ {- 6}}$

${ displaystyle Delta ( tau) = g_ {2} ( tau) ^ {3} -27g_ {3} ( tau) ^ {2}}$ ( modüler ayrımcı )

Bu, her birini görüntüleyerek motive edilebilir. τ eliptik eğrilerin bir izomorfizm sınıfını temsil ettiği gibi. Her eliptik eğri E bitmiş C karmaşık bir simittir ve bu nedenle 2. derece kafes ile tanımlanabilir; yani iki boyutlu bir kafes C. Bu kafes döndürülebilir ve ölçeklenebilir (izomorfizm sınıfını koruyan işlemler), böylece 1 ve τ ∈ H. Bu kafes eliptik eğriye karşılık gelir ${ displaystyle y ^ {2} = 4x ^ {3} -g_ {2} ( tau) x-g_ {3} ( tau)}$ (görmek Weierstrass eliptik fonksiyonları ).

Bunu not et j her yerde tanımlanır H modüler ayırıcı sıfır olmadığı için. Bunun nedeni, farklı köklere sahip olan karşılık gelen kübik polinomdur.

Temel bölge

Üst yarı düzlemde hareket eden modüler grubun temel alanı.

Gösterilebilir ki Δ bir modüler form on iki ağırlık ve g₂ üçüncü gücü de on iki olacak şekilde dört ağırlıktan biri. Böylece bölümleri ve dolayısıyla j, sıfır ağırlıklı modüler bir fonksiyondur, özellikle holomorfik bir fonksiyondur H → C eylemi altında değişmez SL (2, Z). Merkezine göre bölümleme {± I} verir modüler grup ile özdeşleştirebileceğimiz projektif özel doğrusal grup PSL (2, Z).

Bu gruba ait uygun bir dönüşüm seçimi ile,

${ displaystyle tau mapsto { frac {a tau + b} {c tau + d}}, qquad ad-bc = 1,}$

azaltabiliriz τ için aynı değeri veren bir değere jve uzanmak temel bölge için jiçin değerlerden oluşan τ koşulları tatmin etmek

${ displaystyle { begin {align} | tau | & geq 1 - { tfrac {1} {2}} & <{ mathfrak {R}} ( tau) leq { tfrac {1 } {2}} - { tfrac {1} {2}} & <{ mathfrak {R}} ( tau) <0 Rightarrow | tau |> 1 end {hizalı}}}$

İşlev j(τ) bu bölgeyle sınırlandırıldığında, yine de Karışık sayılar C tam olarak bir kez. Başka bir deyişle, her biri için c içinde Ctemel bölgede benzersiz bir τ vardır öyle ki c = j(τ). Böylece, j temel bölgeyi tüm karmaşık düzleme eşleme özelliğine sahiptir.

Ek olarak iki değer τ, τ '∈H iff aynı eliptik eğriyi üretir τ = T (τ ') bazı T ∈ PSL (2, Z). Bunun anlamı j eliptik eğriler setinden bir eşleştirme sağlar C karmaşık düzleme.^[1]

Riemann yüzeyi olarak, temel bölgenin cinsi vardır 0ve her (birinci seviye) modüler işlev bir rasyonel fonksiyon içinde j; ve tersine, her rasyonel işlev j modüler bir işlevdir. Başka bir deyişle, modüler işlevlerin alanı C(j).

Sınıf alanı teorisi ve j

jDeğişmezin birçok dikkate değer özelliği vardır:

• Eğer τ herhangi bir CM noktasıdır, yani hayali bir ikinci dereceden alan pozitif hayali kısım ile (böylece j tanımlanır), ardından j(τ) bir cebirsel tamsayı.^[2] Bu özel değerlere tekil modüller.
• Alan uzantısı Q[j(τ), τ]/Q(τ) değişmeli, yani değişmeli Galois grubu.
• İzin Vermek Λ Kafes olmak C tarafından oluşturuldu {1, τ}. Tüm öğelerin Q(τ) hangi düzeltme Λ çarpma altında birimleri olan bir halka oluştururlar. sipariş. Jeneratörlü diğer kafesler {1, τ ′}, aynı sırayla benzer şekilde ilişkilendirilmiş cebirsel eşlenikler j(τ ′) nın-nin j(τ) bitmiş Q(τ). Dahil edilmeye göre sıralanır, benzersiz maksimum sıra Q(τ) cebirsel tamsayıların halkasıdır Q(τ)ve değerleri τ ilişkili düzen olarak sahip olmak çerçevesiz uzantılar nın-nin Q(τ).

Bu klasik sonuçlar, teorisinin başlangıç ​​noktasıdır. karmaşık çarpma.

Aşkınlık özellikleri

1937'de Theodor Schneider yukarıda belirtilen sonucu, eğer τ üst yarı düzlemde ikinci dereceden irrasyonel bir sayıdır j(τ) cebirsel bir tamsayıdır. Buna ek olarak, eğer τ bir cebirsel sayı ama o zaman hayali ikinci dereceden değil j(τ) aşkındır.

j işlev, çok sayıda başka aşkın özelliğe sahiptir. Kurt Mahler Yu tarafından sonuçların bir sonucu olarak kanıtlanmış olsa da, genellikle Mahler'in varsayımı olarak anılan belirli bir aşkınlık sonucunu varsaydı. V. Nesterenko ve Patrice Phillipon 1990'larda. Mahler'in varsayımı şuydu: τ o zamanlar üst yarı düzlemdeydi e^2πiτ ve j(τ) ikisi de asla aynı anda cebirsel değildir. Daha güçlü sonuçlar artık biliniyor, örneğin e^2πiτ cebirseldir, bu durumda aşağıdaki üç sayı cebirsel olarak bağımsızdır ve bu nedenle en az ikisi aşkındır:

${ displaystyle j ( tau), { frac {j ^ { prime} ( tau)} { pi}}, { frac {j ^ { prime prime} ( tau)} { pi ^ {2}}}}$

qgenişleme ve kaçak içki

Bazı dikkate değer özellikleri j Onunla yapmak zorunda q-genişleme (Fourier serisi genişleme) olarak yazılır Laurent serisi açısından q = e^2πiτ (karesi Hayır ben ) başlar:

${ displaystyle j ( tau) = q ^ {- 1} + 744 + 196884q + 21493760q ^ {2} + 864299970q ^ {3} + 20245856256q ^ {4} + cdots}$

Bunu not et j var basit kutup zirvede, yani onun q-expansion'ın aşağıda şartları yok q⁻¹.

Tüm Fourier katsayıları tamsayılardır, bu da birkaç neredeyse tam sayılar özellikle Ramanujan sabiti:

${ displaystyle e ^ { pi { sqrt {163}}} yaklaşık 640320 ^ {3} +744}$.

asimptotik formül katsayısı için qⁿ tarafından verilir

${ displaystyle { frac {e ^ {4 pi { sqrt {n}}}} {{ sqrt {2}} , n ^ {3/4}}}}$,

tarafından kanıtlanabileceği gibi Hardy-Littlewood daire yöntemi.^[3][4]

Ay ışığı

Daha dikkat çekici bir şekilde, pozitif üsler için Fourier katsayıları q sonsuz boyutlu bir parçanın derecelendirilmiş kısmının boyutlarıdır dereceli cebir Temsili canavar grubu aradı kaçak içki modülü - özellikle katsayısı qⁿ notun boyutu-n kaçak içki modülünün bir parçası, ilk örnek, Griess cebiri terime karşılık gelen 196.884 boyutuna sahip olan 196884q. Bu şaşırtıcı gözlem, ilk olarak John McKay başlangıç ​​noktasıydı kaçak içki teorisi.

Moonshine varsayımının incelenmesi John Horton Conway ve Simon P. Norton genus-zero modüler fonksiyonlara bakmak için. Forma sahip olmaları normalleştirilirse

${ displaystyle q ^ {- 1} + {O} (q)}$

sonra John G. Thompson (bazı sonlu seviyelerde) bu tür fonksiyonların yalnızca sınırlı sayıda olduğunu gösterdi ve Chris J. Cummins daha sonra bunların tam olarak 6486'sı olduğunu gösterdi, bunlardan 616'sının integral katsayıları var.^[5]

Alternatif ifadeler

Sahibiz

${ displaystyle j ( tau) = { frac {256 sol (1-x sağ) ^ {3}} {x ^ {2}}}}$

nerede x = λ(1 − λ) ve λ ... modüler lambda işlevi

${ displaystyle lambda ( tau) = { frac { theta _ {2} ^ {4} (0, tau)} { theta _ {3} ^ {4} (0, tau)}} = k ^ {2} ( tau)}$

oranı Jacobi teta fonksiyonları θ_mve eliptik modülün karesidir k(τ).^[6] Değeri j ne zaman değişmez λ altı değerden herhangi biriyle değiştirilir çapraz oran:^[7]

${ displaystyle sol lbrace { lambda, { frac {1} {1- lambda}}, { frac { lambda -1} { lambda}}, { frac {1} { lambda} }, { frac { lambda} { lambda -1}}, 1- lambda} right rbrace}$

Dallanma noktaları j adresinde {0, 1, ∞}, Böylece j bir Belyi işlevi.^[8]

Teta fonksiyonları cinsinden ifadeler

Tanımla Hayır ben q = e^πiτ ve Jacobi teta işlevi,

${ displaystyle vartheta (0; tau) = vartheta _ {00} (0; tau) = 1 + 2 toplamı _ {n = 1} ^ { infty} sol (e ^ { pi i tau} sağ) ^ {n ^ {2}} = toplam _ {n = - infty} ^ { infty} q ^ {n ^ {2}}}$

hangisinden türetilebilir yardımcı teta fonksiyonları. İzin Vermek,

${ displaystyle { begin {align} a & = theta _ {2} (0; q) = vartheta _ {10} (0; tau) b & = theta _ {3} (0; q) = vartheta _ {00} (0; tau) c & = theta _ {4} (0; q) = vartheta _ {01} (0; tau) end {hizalı}}}$

nerede θ_m ve ϑ_n alternatif gösterimlerdir ve a⁴ − b⁴ + c⁴ = 0. Sonra,

${ displaystyle { begin {align} g_ {2} ( tau) & = { tfrac {2} {3}} pi ^ {4} left (a ^ {8} + b ^ {8} + c ^ {8} right) g_ {3} ( tau) & = { tfrac {4} {27}} pi ^ {6} { sqrt { frac { left (a ^ {8 } + b ^ {8} + c ^ {8} sağ) ^ {3} -54 left (abc sağ) ^ {8}} {2}}} Delta & = g_ {2} ^ {3} -27g_ {3} ^ {2} = 4096 pi ^ {12} left ({ tfrac {1} {2}} abc right) ^ {8} = 4096 pi ^ {12} eta ( tau) ^ {24} end {hizalı}}}$

için Weierstrass değişmezleri g₂, g₃, ve Dedekind eta işlevi η(τ). Sonra ifade edebiliriz j(τ) hızlı bir şekilde hesaplanabilen bir biçimde.

${ displaystyle j ( tau) = 1728 { frac {g_ {2} ^ {3}} {g_ {2} ^ {3} -27g_ {3} ^ {2}}} = 32 { frac { sol (a ^ {8} + b ^ {8} + c ^ {8} sağ) ^ {3}} { left (abc sağ) ^ {8}}}}$

Cebirsel tanım

Şimdiye kadar düşünüyoruz j karmaşık bir değişkenin fonksiyonu olarak. Bununla birlikte, eliptik eğrilerin izomorfizm sınıfları için bir değişmez olarak, tamamen cebirsel olarak tanımlanabilir.^[9] İzin Vermek

${ displaystyle y ^ {2} + a_ {1} xy + a_ {3} y = x ^ {3} + a_ {2} x ^ {2} + a_ {4} x + a_ {6}}$

herhangi bir alan üzerinde düzlemsel bir eliptik eğri olabilir. Ardından, yukarıdaki denklemi standart forma getirmek için ardışık dönüşümler yapabiliriz. y² = 4x³ − g₂x − g₃ (Bu dönüşümün yalnızca alanın karakteristiği 2 veya 3'e eşit olmadığında yapılabileceğini unutmayın). Ortaya çıkan katsayılar:

${ displaystyle { begin {align} b_ {2} & = a_ {1} ^ {2} + 4a_ {2}, quad & b_ {4} & = a_ {1} a_ {3} + 2a_ {4} , b_ {6} & = a_ {3} ^ {2} + 4a_ {6}, quad & b_ {8} & = a_ {1} ^ {2} a_ {6} -a_ {1} a_ { 3} a_ {4} + a_ {2} a_ {3} ^ {2} + 4a_ {2} a_ {6} -a_ {4} ^ {2}, c_ {4} & = b_ {2} ^ {2} -24b_ {4}, quad & c_ {6} & = - b_ {2} ^ {3} + 36b_ {2} b_ {4} -216b_ {6}, end {hizalı}}}$

nerede g₂ = c₄ ve g₃ = c₆. Bizde de var ayrımcı

${ displaystyle Delta = -b_ {2} ^ {2} b_ {8} + 9b_ {2} b_ {4} b_ {6} -8b_ {4} ^ {3} -27b_ {6} ^ {2} .}$

j- eliptik eğri için değişmeyen artık şu şekilde tanımlanabilir:

${ displaystyle j = { frac {c_ {4} ^ {3}} { Delta}}}$

Eğrinin tanımlandığı alanın 2 veya 3'ten farklı bir karakteristiğe sahip olması durumunda, bu şuna eşittir:

${ displaystyle j = 1728 { frac {c_ {4} ^ {3}} {c_ {4} ^ {3} -c_ {6} ^ {2}}}.}$

Ters fonksiyon

ters fonksiyon of j-invariant şu terimlerle ifade edilebilir: hipergeometrik fonksiyon ₂F₁ (ayrıca makaleye bakın Picard-Fuchs denklemi ). Açıkça, bir sayı verildiğinde Ndenklemi çözmek için j(τ) = N için τ en az dört yolla yapılabilir.

Yöntem 1: Çözme sekstik içinde λ,

${ displaystyle j ( tau) = { frac {256 { bigl (} 1- lambda (1- lambda) { bigr)} ^ {3}} {{ bigl (} lambda (1- lambda) { bigr)} ^ {2}}} = { frac {256 left (1-x right) ^ {3}} {x ^ {2}}}}$

nerede x = λ(1 − λ), ve λ ... modüler lambda işlevi böylece sekstik, kübik olarak çözülebilir x. Sonra,

${ displaystyle tau = i { frac {{} _ {2} F_ {1} sol ({ tfrac {1} {2}}, { tfrac {1} {2}}, 1; 1 - lambda right)} {{} _ {2} F_ {1} left ({ tfrac {1} {2}}, { tfrac {1} {2}}, 1; lambda sağ) }}}$

altı değerden herhangi biri için λ.

Yöntem 2: Çözme çeyreklik içinde γ,

${ displaystyle j ( tau) = { frac {27 sol (1 + 8 gama sağ) ^ {3}} { gama sol (1- gama sağ) ^ {3}}}}$

sonra dördünden herhangi biri için kökler,

${ displaystyle tau = { frac {i} { sqrt {3}}} { frac {{} _ {2} F_ {1} sol ({ tfrac {1} {3}}, { tfrac {2} {3}}, 1; 1- gamma right)} {{} _ {2} F_ {1} left ({ tfrac {1} {3}}, { tfrac {2} {3}}, 1; gamma sağ)}}}$

Yöntem 3: Çözme kübik içinde β,

${ displaystyle j ( tau) = { frac {64 sol (1 + 3 beta sağ) ^ {3}} { beta sol (1- beta sağ) ^ {2}}}}$

sonra üç kökten herhangi biri için,

${ displaystyle tau = { frac {i} { sqrt {2}}} { frac {{} _ {2} F_ {1} sol ({ tfrac {1} {4}}, { tfrac {3} {4}}, 1; 1- beta right)} {{} _ {2} F_ {1} left ({ tfrac {1} {4}}, { tfrac {3} {4}}, 1; beta sağ)}}}$

Yöntem 4: Çözme ikinci dereceden içinde α,

${ displaystyle j ( tau) = { frac {1728} {4 alpha (1- alpha)}}}$

sonra,

${ displaystyle tau = i { frac {{} _ {2} F_ {1} sol ({ tfrac {1} {6}}, { tfrac {5} {6}}, 1; 1 - alpha right)} {{} _ {2} F_ {1} left ({ tfrac {1} {6}}, { tfrac {5} {6}}, 1; alpha sağ) }}}$

Bir kök verir τve diğeri verir −1/τama o zamandan beri j(τ) = j(−1/τ)hangisi fark etmez α seçilmiş. Son üç yöntem şurada bulunabilir: Ramanujan teorisi eliptik fonksiyonlar alternatif üslere.

Oranları sınırsız hale gelse bile, eliptik fonksiyon periyotlarının yüksek hassasiyetli hesaplamalarında uygulanan ters çevirme. İlgili bir sonuç, değerlerinin ikinci dereceden radikalleri aracılığıyla ifade edilebilirliğidir. j büyüklükleri 2'nin katları olan hayali eksenin noktalarında (böylece izin verir pusula ve cetvel yapıları ). İkinci sonuç, modüler denklem Seviye 2 kübiktir.

Pi formülleri

Chudnovsky kardeşler 1987'de bulundu,^[10]

${ displaystyle { frac {1} { pi}} = { frac {12} {640320 ^ {3/2}}} sum _ {k = 0} ^ { infty} { frac {(6k )! (163 cdot 3344418k + 13591409)} {(3k)! Left (k! Right) ^ {3} left (-640320 sağ) ^ {3k}}}}$

gerçeğini kullanan

${ displaystyle j left ({ frac {1 + { sqrt {-163}}} {2}} sağ) = - 640320 ^ {3}.}$

Benzer formüller için bkz. Ramanujan – Sato serisi.

Özel değerler

jDeğişken, ekranın "köşesinde" kaybolur temel alan -de

${ displaystyle quad J sol ({ tfrac {1 + { sqrt {3}} i} {2}} sağ) = 0}$

İşte alternatif gösterim açısından verilen birkaç özel değer. J(τ) ≡ 1/1728 j(τ) (sadece ilk dördü iyi bilinmektedir):

${ displaystyle { başlar {hizalı} J (i) & = J sol ({ tfrac {1 + i} {2}} sağ) = 1 J sol ({ sqrt {2}} i right) & = left ({ tfrac {5} {3}} sağ) ^ {3} J (2i) & = left ({ tfrac {11} {2}} sağ) ^ {3} J left (2 { sqrt {2}} i right) & = { tfrac {125} {216}} left (19 + 13 { sqrt {2}} sağ) ^ {3} J (4i) & = { tfrac {1} {64}} left (724 + 513 { sqrt {2}} right) ^ {3} J left ({ tfrac {1 + 2i} {2}} right) & = { tfrac {1} {64}} left (724-513 { sqrt {2}} right) ^ {3} J left ( { tfrac {1 + 2 { sqrt {2}} i} {3}} right) & = { tfrac {125} {216}} left (19-13 { sqrt {2}} right ) ^ {3} J (3i) & = { tfrac {1} {27}} left (2 + { sqrt {3}} right) ^ {2} left (21 + 20 { sqrt {3}} right) ^ {3} J left (2 { sqrt {3}} i right) & = { tfrac {125} {16}} left (30 + 17 { sqrt {3}} sağ) ^ {3} J left ({ tfrac {1 + 7 { sqrt {3}} i} {2}} sağ) & = - { tfrac {64000} {7}} left (651 + 142 { sqrt {21}} right) ^ {3} J left ({ tfrac {1 + 3 { sqrt {11}} i} {10}} right) & = { tfrac {64} {27}} left (23-4 { sqrt {33}} right) ^ {2} left (-77 + 15 { sqrt {33}} sağ) ^ {3} J left ({ sqrt {21}} i right) & = { tfrac {1} {32}} left (5 + 3 { sqrt {3}} right ) ^ {2} left (3 + { sq rt {7}} sağ) ^ {2} left (65 + 34 { sqrt {3}} + 26 { sqrt {7}} + 15 { sqrt {21}} right) ^ {3} J left ({ tfrac {{ sqrt {30}} i} {1}} right) & = { tfrac {1} {16}} left (10 + 7 { sqrt {2} } +4 { sqrt {5}} + 3 { sqrt {10}} right) ^ {4} left (55 + 30 { sqrt {2}} + 12 { sqrt {5}} + 10 { sqrt {10}} sağ) ^ {3} J left ({ tfrac {{ sqrt {30}} i} {2}} sağ) & = { tfrac {1} {16 }} left (10 + 7 { sqrt {2}} - 4 { sqrt {5}} - 3 { sqrt {10}} right) ^ {4} left (55 + 30 { sqrt { 2}} - 12 { sqrt {5}} - 10 { sqrt {10}} right) ^ {3} J left ({ tfrac {{ sqrt {30}} i} {5} } sağ) & = { tfrac {1} {16}} left (10-7 { sqrt {2}} + 4 { sqrt {5}} - 3 { sqrt {10}} right) ^ {4} left (55-30 { sqrt {2}} + 12 { sqrt {5}} - 10 { sqrt {10}} right) ^ {3} J left ({ tfrac {{ sqrt {30}} i} {10}} right) & = { tfrac {1} {16}} left (10-7 { sqrt {2}} - 4 { sqrt {5 }} + 3 { sqrt {10}} right) ^ {4} left (55-30 { sqrt {2}} - 12 { sqrt {5}} + 10 { sqrt {10}} sağ) ^ {3} J left ({ tfrac {1 + { sqrt {31}} i} {2}} right) & = left (1- left (1 + { frac { sqrt {19}} {2}} left ({ sqrt { tfrac {13 - { sqrt {93}}} {13 + { sqrt {93}}}}} cdot { sqrt [{ 3}] { tfrac {{ sqrt {31}} + { sqrt {2 7}}} {{ sqrt {31}} - { sqrt {27}}}}} + { sqrt { tfrac {13 + { sqrt {93}}} {13 - { sqrt {93} }}}} cdot { sqrt [{3}] { tfrac {{ sqrt {31}} - { sqrt {27}}} {{ sqrt {31}} + { sqrt {27}} }}} sağ) sağ) ^ {2} sağ) ^ {3} J ({ sqrt {70}} i) & = left (1 + { tfrac {9} {4}} left (303 + 220 { sqrt {2}} + 139 { sqrt {5}} + 96 { sqrt {10}} right) ^ {2} right) ^ {3} J (7i ) & = left (1 + { tfrac {9} {4}} { sqrt {21 + 8 { sqrt {7}}}} left (30 + 11 { sqrt {7}} + left (6 + { sqrt {7}} right) { sqrt {21 + 8 { sqrt {7}}}} right) ^ {2} right) ^ {3} J (8i) & = left (1 + { tfrac {9} {4}} { sqrt [{4}] {2}} left (1 + { sqrt {2}} right) left (123 + 104 { sqrt [{4}] {2}} + 88 { sqrt {2}} + 73 { sqrt [{4}] {8}} right) ^ {2} right) ^ {3} J (10i) & = left (1 + { tfrac {9} {8}} left (2402 + 1607 { sqrt [{4}] {5}} + 1074 { sqrt [{4}] { 25}} + 719 { sqrt [{4}] {125}} sağ) ^ {2} sağ) ^ {3} J left ({ tfrac {5i} {2}} sağ) & = left (1 + { tfrac {9} {8}} left (2402-1607 { sqrt [{4}] {5}} + 1074 { sqrt [{4}] {25}} - 719 { sqrt [{4}] {125}} right) ^ {2} right) ^ {3} J (2 { sqrt {58}} i) & = left (1 + { tfrac {9} {256}} left (1 + { sqrt {2}} right) ^ {5} left (5 + { sqrt {29}} rig ht) ^ {5} left (793 + 907 { sqrt {2}} + 237 { sqrt {29}} + 103 { sqrt {58}} right) ^ {2} right) ^ {3 } J left ({ tfrac {1 + { sqrt {1435}} i} {2}} right) & = left (1-9 left (9892538 + 4424079 { sqrt {5}} +1544955 { sqrt {41}} + 690925 { sqrt {205}} right) ^ {2} right) ^ {3} J left ({ tfrac {1 + { sqrt {1555} } i} {2}} right) & = left (1-9 left (22297077 + 9971556 { sqrt {5}} + left (3571365 + 1597163 { sqrt {5}} right) { sqrt { tfrac {31 + 21 { sqrt {5}}} {2}}} right) ^ {2} right) ^ {3} end {hizalı}}}$

Eliptik eğrilerin diğer alanlara göre sınıflandırılamaması

${ displaystyle j}$-variant, karmaşık sayılar üzerinde yalnızca eliptik eğrilerin izomorfizm sınıflarına duyarlıdır veya daha genel olarak, bir cebirsel olarak kapalı alan. Diğer alanların üzerinde, eliptik eğrilerin örnekleri vardır. ${ displaystyle j}$-variant aynıdır, ancak izomorfik değildir. Örneğin, izin ver ${ displaystyle E_ {1}, E_ {2}}$ polinomlarla ilişkili eliptik eğriler olabilir

${ displaystyle { begin {align} E_ {1}: & { text {}} y ^ {2} = x ^ {3} -25x E_ {2}: & { text {}} y ^ {2} = x ^ {3} -4x end {hizalı}}}$

her ikisi de ${ displaystyle j}$değişken ${ displaystyle 1728}$. Ardından, akılcı noktaları ${ displaystyle E_ {2}}$ olarak hesaplanabilir

${ displaystyle E_ {2} ( mathbb {Q}) = { infty, (2,0), (- 2,0), (0,0) }}$

dan beri

${ displaystyle { başlar {hizalı} x ^ {3} -4x & = x (x ^ {2} -4) & = x (x-2) (x + 2) uç {hizalı}}}$

ve için ${ displaystyle y neq 0}$sadece irrasyonel noktalar var

${ displaystyle (x ^ {3} -4x-a ^ {2}, a)}$

için ${ displaystyle a in mathbb {Q}}$. Bu, kullanılarak gösterilebilir Cardano'nun formülü. Diğer taraftan, ${ displaystyle E_ {1} ( mathbb {Q})}$ puan kümesini içerir

${ displaystyle {n (-4,6): n in mathbb {Z} } alt küme E_ {1} ( mathbb {Q})}$

Denkleminden beri ${ displaystyle E_ {1}}$ denklemi verir

${ displaystyle 36n ^ {2} = - 64n ^ {3} + 100n}$

İçin ${ displaystyle n = 0}$ çözüm var ${ displaystyle (0,0)}$öyleyse varsayalım ${ displaystyle n neq 0}$. Daha sonra denklemi bölerek ${ displaystyle 4n}$ verir

${ displaystyle 9n = -16n ^ {2} +25}$

ikinci dereceden denklem olarak yeniden yazılabilir

${ displaystyle 16n ^ {2} + 9n-25 = 0}$

İkinci dereceden formülü kullanarak bu,

${ displaystyle { frac {-9 pm { sqrt {81-4 cdot 16 cdot (-25)}}} {2 cdot 16}} = { frac {-9 pm 41} {32 }}}$

dolayısıyla rasyonel bir sayıdır. Şimdi, bu eğrilerin bittiği düşünülürse ${ displaystyle mathbb {Q} ({ sqrt {10}})}$bir izomorfizm var ${ displaystyle E_ {1} ( mathbb {Q} ({ sqrt {10}})) cong E_ {2} ( mathbb {Q} ({ sqrt {10}})}}$ gönderme

${ displaystyle (x, y) mapsto ( mu ^ {2} x, mu ^ {3} y) { text {nerede}} mu = { frac { sqrt {10}} {2} }}$

Referanslar

• Apostol, Tom M. (1976), Sayı Teorisinde Modüler fonksiyonlar ve Dirichlet SerisiMatematik Yüksek Lisans Metinleri, 41, New York: Springer-Verlag, BAY  0422157. Okunabilir bir giriş ve çeşitli ilginç kimlikler sağlar.
  • Apostol, Tom M. (1990), Sayı Teorisinde Modüler fonksiyonlar ve Dirichlet SerisiMatematik Yüksek Lisans Metinleri, 41 (2. baskı), doi:10.1007/978-1-4612-0999-7, ISBN  978-0-387-97127-8, BAY  1027834
• Berndt, Bruce C.; Chan, Heng Huat (1999), "Ramanujan ve modüler j-değişmez" (PDF), Kanada Matematik Bülteni, 42 (4): 427–440, doi:10.4153 / CMB-1999-050-1, BAY  1727340, dan arşivlendi orijinal (PDF) 2007-09-29 tarihinde. Hipergeometrik seri olarak tersi de dahil olmak üzere çeşitli ilginç cebirsel kimlikler sağlar.
• Cox, David A. (1989), X ^ 2 + ny ^ 2 Formunun Asalları: Fermat, Sınıf Alan Teorisi ve Karmaşık Çarpma, New York: Wiley-Interscience Yayını, John Wiley & Sons Inc., BAY  1028322 J-değişmezi tanıtır ve ilgili sınıf alanı teorisini tartışır.
• Conway, John Horton; Norton, Simon (1979), "Korkunç ay ışığı", Londra Matematik Derneği Bülteni, 11 (3): 308–339, doi:10.1112 / blms / 11.3.308, BAY  0554399. 175 cins sıfır modüler işlevin bir listesini içerir.
• Rankin, Robert A. (1977), Modüler formlar ve işlevler, Cambridge: Cambridge University Press, ISBN  978-0-521-21212-0, BAY  0498390. Modüler formlar bağlamında kısa bir inceleme sağlar.
• Schneider, Theodor (1937), "Arithmetische Untersuchungen elliptischer Integrale", Matematik. Annalen, 113: 1–13, doi:10.1007 / BF01571618, BAY  1513075, S2CID  121073687.