Эллиптическая функция Вейерштрасса

редактировать
«P-функция» перенаправляется сюда. Для функции фазового пространства, представляющей квантовое состояние, см. P-представление Глаубера – Сударшана.

В математике, в Вейерштрасса эллиптических функций являются эллиптическими функциями, которые принимают особенно простую форму. Они названы в честь Карла Вейерштрасса. Этот класс функций также называют ℘-функциями, и они обычно обозначаются символом ℘, уникально причудливым скриптом p. Они играют важную роль в теории эллиптических функций. ℘-функция вместе с ее производной может использоваться для параметризации эллиптических кривых, и они генерируют поле эллиптических функций относительно заданной решетки периодов.

Символ функции P Вейерштрасса

Символ Вейерштрасса -функции {\ displaystyle \ wp}

Модель Вейерштрасса -функции {\ displaystyle \ wp}
СОДЕРЖАНИЕ
  • 1 Определение
  • 2 Мотивация
  • 3 свойства
  • 4 расширение Лорана
  • 5 Дифференциальное уравнение
  • 6 инвариантов
  • 7 Модульный дискриминант
  • 8 Константы e 1, e 2 и e 3
  • 9 Связь с эллиптическими кривыми
  • 10 теорем сложения
  • 11 Связь с эллиптическими функциями Якоби
  • 12 Типографика
  • 13 См. Также
  • 14 Сноски
  • 15 Ссылки
  • 16 Внешние ссылки
Определение
Визуализация -функции с инвариантами и в которой белый соответствует полюсу, черной к нулю. {\ displaystyle \ wp} грамм 2 знак равно 1 + я {\ displaystyle g_ {2} = 1 + i} грамм 3 знак равно 2 - 3 я {\ displaystyle g_ {3} = 2-3i}

Пусть будет два комплексных числа, которые линейно независимы над и пусть будет решетка, порожденная этими числами. Тогда -функция определяется следующим образом: ω 1 , ω 2 C {\ displaystyle \ omega _ {1}, \ omega _ {2} \ in \ mathbb {C}} р {\ Displaystyle \ mathbb {R}} Λ знак равно Z ω 1 + Z ω 2 знак равно { м ω 1 + п ω 2 : м , п Z } {\ displaystyle \ Lambda: = \ mathbb {Z} \ omega _ {1} + \ mathbb {Z} \ omega _ {2}: = \ {m \ omega _ {1} + n \ omega _ {2}: м, п \ дюйм \ mathbb {Z} \}} {\ displaystyle \ wp}

( z , ω 1 , ω 2 ) знак равно ( z , Λ ) знак равно 1 z 2 + λ Λ { 0 } ( 1 ( z - λ ) 2 - 1 λ 2 ) . {\ displaystyle \ wp (z, \ omega _ {1}, \ omega _ {2}): = \ wp (z, \ Lambda): = {\ frac {1} {z ^ {2}}} + \ сумма _ {\ lambda \ in \ Lambda \ smallsetminus \ {0 \}} \ left ({\ frac {1} {(z- \ lambda) ^ {2}}} - {\ frac {1} {\ lambda ^ {2}}} \ right).}

Этот ряд сходится локально равномерно абсолютно в. Часто а не только пишется. C Λ {\ Displaystyle \ mathbb {C} \ smallsetminus \ Lambda} ( z , ω 1 , ω 2 ) {\ Displaystyle \ WP (г, \ омега _ {1}, \ омега _ {2})} ( z ) {\ Displaystyle \ WP (г)}

Функция Вейерштрасса построена точно таким образом, что в каждой точке решетки имеет полюс второго порядка. {\ displaystyle \ wp}

Поскольку одна сумма не сходится, необходимо добавить член. λ Λ ( z - λ ) - 2 {\ textstyle \ sum _ {\ lambda \ in \ Lambda} (z- \ lambda) ^ {- 2}} - λ - 2 {\ textstyle - \ lambda ^ {- 2}}

Принято использовать и в верхней полуплоскости в качестве образующих решетки. Деление на отображает решетку изоморфно на решетку с. Поскольку может быть заменено на, без потери общности мы можем предположить, а затем определить. 1 {\ displaystyle 1} τ {\ Displaystyle \ тау} ЧАС знак равно { z C : Я ( z ) gt; 0 } {\ displaystyle {H}: = \ {z \ in \ mathbb {C}: \ operatorname {Im} (z)gt; 0 \}} ω 1 {\ textstyle \ omega _ {1}} Z ω 1 + Z ω 2 {\ Displaystyle \ mathbb {Z} \ omega _ {1} + \ mathbb {Z} \ omega _ {2}} Z + Z τ {\ Displaystyle \ mathbb {Z} + \ mathbb {Z} \ tau} τ знак равно ω 2 ω 1 {\ textstyle \ tau = {\ tfrac {\ omega _ {2}} {\ omega _ {1}}}} - τ {\ displaystyle - \ tau} τ {\ Displaystyle \ тау} τ ЧАС {\ displaystyle \ tau \ in \ mathbb {H}} ( z , τ ) знак равно ( z , 1 , τ ) {\ Displaystyle \ wp (z, \ тау): = \ wp (z, 1, \ тау)}

Мотивация

Кубика вида, где - комплексные числа с, не может быть рационально параметризована. Тем не менее, все еще хочется найти способ параметризации. C грамм 2 , грамм 3 C знак равно { ( Икс , у ) C 2 : у 2 знак равно 4 Икс 3 - грамм 2 Икс + грамм 3 } {\ displaystyle C_ {g_ {2}, g_ {3}} ^ {\ mathbb {C}} = \ {(x, y) \ in \ mathbb {C} ^ {2}: y ^ {2} = 4x ^ {3} -g_ {2} x + g_ {3} \}} грамм 2 , грамм 3 C {\ displaystyle g_ {2}, g_ {3} \ in \ mathbb {C}} грамм 2 3 - 27 грамм 3 2 0 {\ displaystyle g_ {2} ^ {3} -27g_ {3} ^ {2} \ neq 0}

Для квадрики, единичного круга, существует (нерациональная) параметризация с использованием функции синуса и ее производной функции косинуса: K знак равно { ( Икс , у ) р 2 : Икс 2 + у 2 знак равно 1 } {\ displaystyle K = \ left \ {(x, y) \ in \ mathbb {R} ^ {2}: x ^ {2} + y ^ {2} = 1 \ right \}}

ψ : р / 2 π Z K , т ( грех т , потому что т ) {\ displaystyle \ psi: \ mathbb {R} / 2 \ pi \ mathbb {Z} \ to K, \ quad t \ mapsto (\ sin t, \ cos t)}.

Из-за периодичности синуса и косинуса в качестве домена выбрана функция, поэтому функция является биективной. р / 2 π Z {\ Displaystyle \ mathbb {R} / 2 \ pi \ mathbb {Z}}

Аналогичным образом можно получить параметризацию с помощью двоякопериодической -функции (см. Раздел «Связь с эллиптическими кривыми»). Эта параметризация имеет область, топологически эквивалентную тору. C грамм 2 , грамм 3 C {\ displaystyle C_ {g_ {2}, g_ {3}} ^ {\ mathbb {C}}} {\ displaystyle \ wp} C / Λ {\ Displaystyle \ mathbb {C} / \ Lambda}

Есть еще одна аналогия с тригонометрическими функциями. Рассмотрим интегральную функцию

а ( Икс ) знак равно 0 Икс d у 1 - у 2 {\ displaystyle a (x) = \ int _ {0} ^ {x} {\ frac {dy} {\ sqrt {1-y ^ {2}}}}}.

Его можно упростить, заменив и: у знак равно грех т {\ Displaystyle у = \ грех т} s знак равно Arcsin Икс {\ displaystyle s = \ arcsin x}

а ( Икс ) знак равно 0 s d т знак равно s знак равно Arcsin Икс {\ Displaystyle а (х) = \ int _ {0} ^ {s} dt = s = \ arcsin x}.

Это значит. Таким образом, синусоидальная функция является обратной функцией интегральной функции. а - 1 ( Икс ) знак равно грех Икс {\ Displaystyle а ^ {- 1} (х) = \ грех х}

Эллиптические функции также являются функциями, обратными интегральным функциям, а именно эллиптическим интегралам. В частности, -функция получается следующим образом: {\ displaystyle \ wp}

Позволять

ты ( z ) знак равно - z d s 4 s 3 - грамм 2 s - грамм 3 {\ displaystyle u (z) = - \ int _ {z} ^ {\ infty} {\ frac {ds} {\ sqrt {4s ^ {3} -g_ {2} s-g_ {3}}}}}.

Затем его можно продолжить на комплексную плоскость, и это расширение будет равно -функции. ты - 1 {\ displaystyle u ^ {- 1}} {\ displaystyle \ wp}

Характеристики
  • ℘ - четная функция. Это означает для всех, что можно увидеть следующим образом: ( z ) знак равно ( - z ) {\ Displaystyle \ WP (Z) = \ WP (-z)} z C Λ {\ Displaystyle г \ в \ mathbb {C} \ smallsetminus \ Lambda}
( - z ) знак равно 1 ( - z ) 2 + λ Λ { 0 } ( 1 ( - z - λ ) 2 - 1 λ 2 ) знак равно 1 z 2 + λ Λ { 0 } ( 1 ( z + λ ) 2 - 1 λ 2 ) знак равно 1 z 2 + λ Λ { 0 } ( 1 ( z - λ ) 2 - 1 λ 2 ) знак равно ( z ) . {\ displaystyle {\ begin {align} \ wp (-z) amp; = {\ frac {1} {(- z) ^ {2}}} + \ sum _ {\ lambda \ in \ Lambda \ smallsetminus \ {0 \}} \ left ({\ frac {1} {(- z- \ lambda) ^ {2}}} - {\ frac {1} {\ lambda ^ {2}}} \ right) \\ [4pt] amp; = {\ frac {1} {z ^ {2}}} + \ sum _ {\ lambda \ in \ Lambda \ smallsetminus \ {0 \}} \ left ({\ frac {1} {(z + \ lambda) ^ {2}}} - {\ frac {1} {\ lambda ^ {2}}} \ right) \\ [4pt] amp; = {\ frac {1} {z ^ {2}}} + \ sum _ {\ lambda \ in \ Lambda \ smallsetminus \ {0 \}} \ left ({\ frac {1} {(z- \ lambda) ^ {2}}} - {\ frac {1} {\ lambda ^ {2 }}} \ right) = \ wp (z). \ end {align}}}

Второе последнее равенство выполняется, потому что. Поскольку сумма абсолютно сходится, эта перестановка не меняет предела. { - λ : λ Λ } знак равно Λ {\ displaystyle \ {- \ lambda: \ lambda \ in \ Lambda \} = \ Lambda}

  • ℘ мероморфен, и его производная
( z ) знак равно - 2 λ Λ 1 ( z - λ ) 3 . {\ displaystyle \ wp '(z) = - 2 \ sum _ {\ lambda \ in \ Lambda} {\ frac {1} {(z- \ lambda) ^ {3}}}.}
  • {\ displaystyle \ wp}и двоякопериодичны с периодами und. Это означает: {\ displaystyle \ wp '} ω 1 {\ displaystyle \ omega _ {1}} ω 2 {\ displaystyle \ omega _ {2}}
( z + ω 1 ) знак равно ( z ) знак равно ( z + ω 2 ) ,   а также ( z + ω 1 ) знак равно ( z ) знак равно ( z + ω 2 ) . {\ displaystyle {\ begin {align} \ wp (z + \ omega _ {1}) amp; = \ wp (z) = \ wp (z + \ omega _ {2}), \ {\ textrm {и}} \\ [3mu] \ wp '(z + \ omega _ {1}) amp; = \ wp' (z) = \ wp '(z + \ omega _ {2}). \ End {align}}}

Отсюда следует и для всех. Функции, которые являются мероморфными и двоякопериодическими, также называются эллиптическими функциями. ( z + λ ) знак равно ( z ) {\ Displaystyle \ WP (Z + \ лямбда) = \ WP (Z)} ( z + λ ) знак равно ( z ) {\ Displaystyle \ wp '(z + \ лямбда) = \ wp' (z)} λ Λ {\ displaystyle \ lambda \ in \ Lambda}

Расширение Лорана

Пусть. Тогда для в -функции имеет следующее разложение в ряд Лорана р знак равно мин { | λ | : 0 λ Λ } {\ displaystyle r: = \ min \ {{| \ lambda} |: 0 \ neq \ lambda \ in \ Lambda \}} 0 lt; | z | lt; р {\ Displaystyle 0 lt;| г | lt;г} {\ displaystyle \ wp}

( z ) знак равно 1 z 2 + п знак равно 1 ( 2 п + 1 ) грамм 2 п + 2 z 2 п {\ displaystyle \ wp (z) = {\ frac {1} {z ^ {2}}} + \ sum _ {n = 1} ^ {\ infty} (2n + 1) G_ {2n + 2} z ^ {2n}}

куда

грамм п знак равно 0 λ Λ λ - п {\ Displaystyle G_ {п} = \ сумма _ {0 \ neq \ lambda \ in \ Lambda} \ lambda ^ {- n}} ибо это так называемые ряды Эйзенштейна. п 3 {\ Displaystyle п \ geq 3}
Дифференциальное уравнение

Установите и. Тогда -функция удовлетворяет дифференциальному уравнению грамм 2 знак равно 60 грамм 4 {\ displaystyle g_ {2} = 60 ГБ_ {4}} грамм 3 знак равно 140 грамм 6 {\ displaystyle g_ {3} = 140G_ {6}} {\ displaystyle \ wp}

2 ( z ) знак равно 4 3 ( z ) - грамм 2 ( z ) - грамм 3 {\ Displaystyle \ wp '^ {2} (z) = 4 \ wp ^ {3} (z) -g_ {2} \ wp (z) -g_ {3}}.

Это соотношение может быть проверено путем формирования линейной комбинации степеней и исключения полюса в точке. Это дает целую эллиптическую функцию, которая должна быть постоянной по теореме Лиувилля. {\ displaystyle \ wp} {\ displaystyle \ wp '} z знак равно 0 {\ displaystyle z = 0}

Инварианты
Действительная часть инварианта g 3 как функция номера q на единичном круге. Мнимая часть инварианта g 3 как функция номера q на единичном круге.

Коэффициенты вышеуказанного дифференциального уравнения g 2 и g 3 известны как инварианты. Поскольку они зависят от решетки, их можно рассматривать как функции в и. Λ {\ displaystyle \ Lambda} ω 1 {\ displaystyle \ omega _ {1}} ω 2 {\ displaystyle \ omega _ {2}}

Разложение в ряд предполагает, что g 2 и g 3 являются однородными функциями степени −4 и −6. То есть

грамм 2 ( λ ω 1 , λ ω 2 ) знак равно λ - 4 грамм 2 ( ω 1 , ω 2 ) {\ displaystyle g_ {2} (\ lambda \ omega _ {1}, \ lambda \ omega _ {2}) = \ lambda ^ {- 4} g_ {2} (\ omega _ {1}, \ omega _ { 2})}
грамм 3 ( λ ω 1 , λ ω 2 ) знак равно λ - 6 грамм 3 ( ω 1 , ω 2 ) {\ displaystyle g_ {3} (\ lambda \ omega _ {1}, \ lambda \ omega _ {2}) = \ lambda ^ {- 6} g_ {3} (\ omega _ {1}, \ omega _ { 2})}для. λ 0 {\ displaystyle \ lambda \ neq 0}

Если и выбраны таким образом, что g 2 и g 3 можно интерпретировать как функции в верхней полуплоскости. ω 1 {\ displaystyle \ omega _ {1}} ω 2 {\ displaystyle \ omega _ {2}} Я ( ω 2 ω 1 ) gt; 0 {\ displaystyle \ operatorname {Im} \ left ({\ tfrac {\ omega _ {2}} {\ omega _ {1}}} \ right)gt; 0} ЧАС знак равно { z C : Я ( z ) gt; 0 } {\ displaystyle \ mathbb {H}: = \ {z \ in \ mathbb {C}: \ operatorname {Im} (z)gt; 0 \}}

Пусть. Надо: τ знак равно ω 2 ω 1 {\ displaystyle \ tau = {\ tfrac {\ omega _ {2}} {\ omega _ {1}}}}

грамм 2 ( 1 , τ ) знак равно ω 1 4 грамм 2 ( ω 1 , ω 2 ) {\ displaystyle g_ {2} (1, \ tau) = \ omega _ {1} ^ {4} g_ {2} (\ omega _ {1}, \ omega _ {2})},
грамм 3 ( 1 , τ ) знак равно ω 1 6 грамм 3 ( ω 1 , ω 2 ) {\ displaystyle g_ {3} (1, \ tau) = \ omega _ {1} ^ {6} g_ {3} (\ omega _ {1}, \ omega _ {2})}.

Это означает, что g 2 и g 3 масштабируются только таким образом. Установленный

грамм 2 ( τ ) знак равно грамм 2 ( 1 , τ ) {\ displaystyle g_ {2} (\ tau): = g_ {2} (1, \ tau)},. грамм 3 ( τ ) знак равно грамм 3 ( 1 , τ ) {\ displaystyle g_ {3} (\ tau): = g_ {3} (1, \ tau)}

В качестве функций используются так называемые модульные формы. τ ЧАС {\ displaystyle \ tau \ in \ mathbb {H}} грамм 2 , грамм 3 {\ displaystyle g_ {2}, g_ {3}}

Ряд Фурье для и приведены следующим образом: грамм 2 {\ displaystyle g_ {2}} грамм 3 {\ displaystyle g_ {3}}

грамм 2 ( τ ) знак равно 4 3 π 4 [ 1 + 240 k знак равно 1 σ 3 ( k ) q 2 k ] {\ displaystyle g_ {2} (\ tau) = {\ frac {4} {3}} \ pi ^ {4} \ left [1 + 240 \ sum _ {k = 1} ^ {\ infty} \ sigma _ {3} (k) q ^ {2k} \ right]}
грамм 3 ( τ ) знак равно 8 27 π 6 [ 1 - 504 k знак равно 1 σ 5 ( k ) q 2 k ] {\ displaystyle g_ {3} (\ tau) = {\ frac {8} {27}} \ pi ^ {6} \ left [1-504 \ sum _ {k = 1} ^ {\ infty} \ sigma _ {5} (k) q ^ {2k} \ right]}

куда

σ а ( k ) знак равно d k d α {\ displaystyle \ sigma _ {a} (k): = \ sum _ {d \ mid {k}} d ^ {\ alpha}}

- функция делителя и. q знак равно е я π τ {\ Displaystyle д: = е ^ {я \ пи \ тау}}

Модульный дискриминант
Действительная часть дискриминанта как функция номера q на единичном диске.

Модульное дискриминант Δ определяется как дискриминант многочлена в правой части приведенного выше дифференциального уравнения:

Δ знак равно грамм 2 3 - 27 грамм 3 2 . {\ displaystyle \ Delta = g_ {2} ^ {3} -27g_ {3} ^ {2}. \,}

Дискриминант представляет собой модульную форму веса 12. То есть под действием модулярной группы он преобразуется как

Δ ( а τ + б c τ + d ) знак равно ( c τ + d ) 12 Δ ( τ ) {\ Displaystyle \ Delta \ left ({\ frac {a \ tau + b} {c \ tau + d}} \ right) = \ left (c \ tau + d \ right) ^ {12} \ Delta (\ tau)}

где с ad  -  bc = 1. а , б , d , c Z {\ displaystyle a, b, d, c \ in \ mathbb {Z}}

Обратите внимание, где находится эта функция Дедекинда. Δ знак равно ( 2 π ) 12 η 24 {\ Displaystyle \ Delta = (2 \ pi) ^ {12} \ eta ^ {24}} η {\ displaystyle \ eta}

Для коэффициентов Фурье см тау-функцию Рамануджана. Δ {\ displaystyle \ Delta}

Константы e 1, e 2 и e 3

е 1 {\ displaystyle e_ {1}}, и обычно используются для обозначения значений -функции на полупериодах. е 2 {\ displaystyle e_ {2}} е 3 {\ displaystyle e_ {3}} {\ displaystyle \ wp}

е 1 ( ω 1 2 ) {\ Displaystyle е_ {1} \ Equiv \ wp \ left ({\ frac {\ omega _ {1}} {2}} \ right)}
е 2 ( ω 2 2 ) {\ Displaystyle е_ {2} \ Equiv \ WP \ left ({\ frac {\ omega _ {2}} {2}} \ right)}
е 3 ( ω 1 + ω 2 2 ) {\ Displaystyle е_ {3} \ Equiv \ WP \ left ({\ frac {\ omega _ {1} + \ omega _ {2}} {2}} \ right)}

Они попарно различны и зависят только от решетки, а не от ее образующих. Λ {\ displaystyle \ Lambda}

е 1 {\ displaystyle e_ {1}}, и являются корнями кубического многочлена и связаны уравнением: е 2 {\ displaystyle e_ {2}} е 3 {\ displaystyle e_ {3}} 4 ( z ) 3 - грамм 2 ( z ) - грамм 3 {\ Displaystyle 4 \ WP (г) ^ {3} -g_ {2} \ WP (г) -g_ {3}}

е 1 + е 2 + е 3 знак равно 0 {\ displaystyle e_ {1} + e_ {2} + e_ {3} = 0}.

Поскольку эти корни различны, дискриминант не обращается в нуль в верхней полуплоскости. Теперь мы можем переписать дифференциальное уравнение: Δ {\ displaystyle \ Delta}

2 ( z ) знак равно 4 ( ( z ) - е 1 ) ( ( z ) - е 2 ) ( ( z ) - е 3 ) {\ Displaystyle \ wp '^ {2} (z) = 4 (\ wp (z) -e_ {1}) (\ wp (z) -e_ {2}) (\ wp (z) -e_ {3})}.

Это означает, что полупериоды равны нулю. {\ displaystyle \ wp '}

Инварианты и можно выразить через эти константы следующим образом: грамм 2 {\ displaystyle g_ {2}} грамм 3 {\ displaystyle g_ {3}}

грамм 2 знак равно - 4 ( е 1 е 2 + е 1 е 3 + е 2 е 3 ) {\ displaystyle g_ {2} = - 4 (e_ {1} e_ {2} + e_ {1} e_ {3} + e_ {2} e_ {3})}
грамм 3 знак равно 4 е 1 е 2 е 3 {\ displaystyle g_ {3} = 4e_ {1} e_ {2} e_ {3}}
Связь с эллиптическими кривыми

Рассмотрим проективную кубическую кривую

C ¯ грамм 2 , грамм 3 C знак равно { ( Икс , у ) C 2 : у 2 знак равно 4 Икс 3 - грамм 2 Икс + грамм 3 } { } п C 2 {\ displaystyle {\ bar {C}} _ ​​{g_ {2}, g_ {3}} ^ {\ mathbb {C}} = \ {(x, y) \ in \ mathbb {C} ^ {2}: y ^ {2} = 4x ^ {3} -g_ {2} x + g_ {3} \} \ cup \ {\ infty \} \ subset \ mathbb {P} _ {\ mathbb {C}} ^ {2 }}.

Для этой кубики, также называемой кубикой Вейерштрасса, не существует рациональной параметризации, если. В этом случае ее еще называют эллиптической кривой. Тем не менее, существует параметризация, в которой используется -функция и ее производная: Δ 0 {\ displaystyle \ Delta \ neq 0} {\ displaystyle \ wp} {\ displaystyle \ wp '}

φ : C / Λ C ¯ грамм 2 , грамм 3 C , z ¯ { ( ( z ) , ( z ) , 1 ) z ¯ 0 z ¯ знак равно 0 {\ displaystyle \ varphi: \ mathbb {C} / \ Lambda \ to {\ bar {C}} _ ​​{g_ {2}, g_ {3}} ^ {\ mathbb {C}}, \ quad {\ bar { z}} \ mapsto {\ begin {cases} (\ wp (z), \ wp '(z), 1) amp; {\ bar {z}} \ neq 0 \\\ infty \ quad amp; {\ bar {z }} = 0 \ end {case}}}

Теперь карта является биективен и параметризует эллиптической кривой. φ {\ displaystyle \ varphi} C ¯ грамм 2 , грамм 3 C {\ displaystyle {\ bar {C}} _ ​​{g_ {2}, g_ {3}} ^ {\ mathbb {C}}}

C / Λ {\ Displaystyle \ mathbb {C} / \ Lambda}является абелевой группой и топологическим пространством, наделенным фактор-топологией.

Можно показать, что каждая кубика Вейерштрасса задана таким образом. То есть для каждой пары с существует решетка такая, что грамм 2 , грамм 3 C {\ displaystyle g_ {2}, g_ {3} \ in \ mathbb {C}} Δ знак равно грамм 2 3 - 27 грамм 3 2 0 {\ displaystyle \ Delta = g_ {2} ^ {3} -27g_ {3} ^ {2} \ neq 0} Z ω 1 + Z ω 2 {\ Displaystyle \ mathbb {Z} \ omega _ {1} + \ mathbb {Z} \ omega _ {2}}

грамм 2 знак равно грамм 2 ( ω 1 , ω 2 ) {\ displaystyle g_ {2} = g_ {2} (\ omega _ {1}, \ omega _ {2})}и. грамм 3 знак равно грамм 3 ( ω 1 , ω 2 ) {\ displaystyle g_ {3} = g_ {3} (\ omega _ {1}, \ omega _ {2})}

Утверждение о том, что эллиптические кривые можно параметризовать, известно как теорема модульности. Это важная теорема теории чисел. Это было частью доказательства Эндрю Уайлса (1995) Великой теоремы Ферма. Q {\ displaystyle \ mathbb {Q}} Q {\ displaystyle \ mathbb {Q}}

Теоремы сложения

Давай, так что. Тогда есть: z , ш C {\ displaystyle z, w \ in \ mathbb {C}} z , ш , z + ш , z - ш Λ {\ displaystyle z, w, z + w, zw \ notin \ Lambda}

( z + ш ) знак равно 1 4 [ ( z ) - ( ш ) ( z ) - ( ш ) ] 2 - ( z ) - ( ш ) {\ displaystyle \ wp (z + w) = {\ frac {1} {4}} \ left [{\ frac {\ wp '(z) - \ wp' (w)} {\ wp (z) - \ wp (w)}} \ right] ^ {2} - \ wp (z) - \ wp (w)}.

А также формула дублирования:

( 2 z ) знак равно 1 4 [ ( z ) ( z ) ] 2 - 2 ( z ) {\ displaystyle \ wp (2z) = {\ frac {1} {4}} \ left [{\ frac {\ wp '' (z)} {\ wp '(z)}} \ right] ^ {2} -2 \ wp (z)}.

Эти формулы также имеют геометрическую интерпретацию, если посмотреть на эллиптическую кривую вместе с отображением, как в предыдущем разделе. C ¯ грамм 2 , грамм 3 C {\ displaystyle {\ bar {C}} _ ​​{g_ {2}, g_ {3}} ^ {\ mathbb {C}}} φ : C / Λ C ¯ грамм 2 , грамм 3 C {\ displaystyle {\ varphi}: \ mathbb {C} / \ Lambda \ to {\ bar {C}} _ ​​{g_ {2}, g_ {3}} ^ {\ mathbb {C}}}

Групповая структура переводится в кривую и может быть там геометрически интерпретирована: ( C / Λ , + ) {\ Displaystyle (\ mathbb {C} / \ Lambda, +)} C ¯ грамм 2 , грамм 3 C {\ displaystyle {\ bar {C}} _ ​​{g_ {2}, g_ {3}} ^ {\ mathbb {C}}}

Сумма трех попарно различных точек равна нулю тогда и только тогда, когда они лежат на одной прямой в. а , б , c C ¯ грамм 2 , грамм 3 C {\ displaystyle a, b, c \ in {\ bar {C}} _ ​​{g_ {2}, g_ {3}} ^ {\ mathbb {C}}} п C 2 {\ Displaystyle \ mathbb {P} _ {\ mathbb {C}} ^ {2}}

Это эквивалентно:

Det ( 1 ( ты + v ) - ( ты + v ) 1 ( v ) ( v ) 1 ( ты ) ( ты ) ) знак равно 0 {\ displaystyle \ det \ left ({\ begin {array} {rrr} 1 amp; \ wp (u + v) amp; - \ wp '(u + v) \\ 1 amp; \ wp (v) amp; \ wp' (v) \\ 1 amp; \ wp (u) amp; \ wp '(u) \\\ end {array}} \ right) = 0},

где, и. ( ты ) знак равно а {\ Displaystyle \ WP (и) = а} ( v ) знак равно б {\ Displaystyle \ WP (v) = Ь} ты , v Λ {\ displaystyle u, v \ notin \ Lambda}

Связь с эллиптическими функциями Якоби

Для численной работы часто удобно вычислять эллиптическую функцию Вейерштрасса в терминах эллиптических функций Якоби.

Основные отношения:

( z ) знак равно е 3 + е 1 - е 3 sn 2 ш знак равно е 2 + ( е 1 - е 3 ) дн 2 ш sn 2 ш знак равно е 1 + ( е 1 - е 3 ) сп 2 ш sn 2 ш {\ displaystyle \ wp (z) = e_ {3} + {\ frac {e_ {1} -e_ {3}} {\ operatorname {sn} ^ {2} w}} = e_ {2} + (e_ { 1} -e_ {3}) {\ frac {\ operatorname {dn} ^ {2} w} {\ operatorname {sn} ^ {2} w}} = e_ {1} + (e_ {1} -e_ { 3}) {\ frac {\ operatorname {cn} ^ {2} w} {\ operatorname {sn} ^ {2} w}}}

где и - три корня, описанные выше, и где модуль k функций Якоби равен е 1 , е 2 {\ displaystyle e_ {1}, e_ {2}} е 3 {\ displaystyle e_ {3}}

k знак равно е 2 - е 3 е 1 - е 3 {\ displaystyle k = {\ sqrt {\ frac {e_ {2} -e_ {3}} {e_ {1} -e_ {3}}}}}

и их аргумент w равен

ш знак равно z е 1 - е 3 . {\ displaystyle w = z {\ sqrt {e_ {1} -e_ {3}}}.}
Типография

Эллиптическая функция Вейерштрасса обычно записывается довольно специальной строчной буквой ℘.

В вычислительной технике буква ℘ используется как \wpв TeX. В Unicode точка код U + 2118 ℘ SCRIPT КАПИТАЛ Р (HTML  amp;#8472;  amp;weierp;, amp;wp;), с более правильным псевдонимом Вейерштрасса эллиптической функции. В HTML это может быть экранировано как amp;weierp;.

Информация о персонаже
Предварительный просмотр
Юникод имя SCRIPT CAPITAL P / ЭЛЛИПТИЧЕСКАЯ ФУНКЦИЯ WEIERSTRASS
Кодировки десятичный шестнадцатеричный
Юникод 8472 U + 2118
UTF-8 226 132 152 E2 84 98
Ссылка на числовые символы amp; # 8472; amp; # x2118;
Ссылка на именованный символ amp; weierp ;, amp; wp;
Смотрите также
Сноски
использованная литература
внешние ссылки
Последняя правка сделана 2023-04-01 02:27:25
Содержание доступно по лицензии CC BY-SA 3.0 (если не указано иное).
Обратная связь: support@alphapedia.ru
Соглашение
О проекте