المرجع الالكتروني للمعلوماتية
المرجع الألكتروني للمعلوماتية

الرياضيات
عدد المواضيع في هذا القسم 9761 موضوعاً
تاريخ الرياضيات
الرياضيات المتقطعة
الجبر
الهندسة
المعادلات التفاضلية و التكاملية
التحليل
علماء الرياضيات

Untitled Document
أبحث عن شيء أخر

الصفات المورفولوجية المميزة لأهم أجناس القراد اللين
17-9-2021
نشأة و تطور دعوى الإلغاء
1-9-2020
كيفية تنفيذ الري بالتنقيط تحت السطحي
19-7-2016
تأسيس الشركة المحدودة في القانون اليمني
6-10-2017
محبة امير المؤمنين (عليه السلام)
30-01-2015
الساميون

Eisenstein Series  
  
1476   06:08 مساءً   date: 22-12-2019
Author : Bump, D
Book or Source : Automorphic Forms and Representations. Cambridge, England: Cambridge University Press
Page and Part : ...


Read More
Date: 22-10-2019 672
Date: 7-10-2020 664
Date: 24-10-2019 572

Eisenstein Series

 

An Eisenstein series with half-period ratio tau and index r is defined by

 

(1)

where the sum  excludes m=n=0I[tau]>0, and r>2 is an integer (Apostol 1997, p. 12).

The Eisenstein series satisfies the remarkable property

 G_(2r)((atau+b)/(ctau+d))=(ctau+d)^(2r)G_(2r)(tau)

(2)

if the matrix [a b; c d] is in the special linear group SL_n(Z) (Serre 1973, pp. 79 and 83). Therefore, G_(2r) is a modular form of weight 2r (Serre 1973, p. 83).

Furthermore, each Eisenstein series is expressible as a polynomial of the elliptic invariants g_2 and g_3 of the Weierstrass elliptic function with positive rational coefficients (Apostol 1997).

The Eisenstein series satisfy

(3)

where zeta(z) is the Riemann zeta function and sigma_k(n) is the divisor function (Apostol 1997, pp. 24 and 69). Writing the nome q as

(4)

where K(k) is a complete elliptic integral of the first kind, k is the elliptic modulus, and defining

 E_(2k)(q)=(G_(2k)(tau))/(2zeta(2k)),

(5)

we have

E_(2n)(q) =

(6)

=

(7)

where

c_(2n) =

(8)

=

(9)

= -(4n)/(B_(2n)),

(10)

where B_n is a Bernoulli number. For n=1, 2, ..., the first few values of c_(2n) are -24, 240, -504, 480, -264, 65520/691, ... (OEIS A006863 and A001067).

The first few values of E_(2n)(q) are therefore

E_2(q) = 1-24sum_(k=1)^(infty)sigma_1(k)q^(2k)

(11)

E_4(q) = 1+240sum_(k=1)^(infty)sigma_3(k)q^(2k)

(12)

E_6(q) = 1-504sum_(k=1)^(infty)sigma_5(k)q^(2k)

(13)

E_8(q) = 1+480sum_(k=1)^(infty)sigma_7(k)q^(2k)

(14)

E_(10)(q) = 1-264sum_(k=1)^(infty)sigma_9(k)q^(2k)

(15)

E_(12)(q) = 1+(65520)/(691)sum_(k=1)^(infty)sigma_(11)(k)q^(2k)

(16)

E_(14)(q) = 1-24sum_(k=1)^(infty)sigma_(13)(k)q^(2k),

(17)

(Apostol 1997, p. 139). Ramanujan used the notations P(z)=E_2(sqrt(z))Q(z)=E_4(sqrt(z)), and R(z)=E_6(sqrt(z)), and these functions satisfy the system of differential equations

thetaP = 1/(12)(P^2-Q)

(18)

thetaQ = 1/3(PQ-R)

(19)

thetaR = 1/2(PR-Q^2)

(20)

(Nesterenko 1999), where theta=zd/dz is the differential operator.

E_(2n)(q) can also be expressed in terms of complete elliptic integrals of the first kind K(k) as

E_4(q) =

(21)

E_6(q) =

(22)

(Ramanujan 1913-1914), where k is the elliptic modulus. Ramanujan used the notation M(q) and N(q) to refer to E_4(q) and E_6(q), respectively.

Pretty formulas are given by

E_4(q) = 1/2[theta_2^8(q)+theta_3^8(q)+theta_4^8(q)]

(23)

E_8(q) = 1/2[theta_2^(16)(q)+theta_3^(16)(q)+theta_4^(16)(q)],

(24)

where theta_n(q)=theta_n(0,q) is a Jacobi theta function.

The following table gives the first few Eisenstein series E_n(q) for even n.

n OEIS lattice E_n(q)
2 A006352   1-24q^2-72q^4-96q^6-168q^8-...
4 A004009 E_8 1+240q^2+2160q^4+6720q^6+...
6 A013973   1-504q^2-16632q^4-122976q^6-...
8 A008410 E_8 direct sum E_8 1+480q^2+61920q^4+1050240q^6+...
10 A013974   1-264q^2-135432q^4-5196576q^6-...

The notation L(q) is sometimes used to refer to the closely related function

L(q) = 1+24sum_(k=1)^(infty)sigma_1^((o))(n)(-1)^kq^k

(25)

= 1-24sum_(k=1)^(infty)((2k-1)q^(2k-1))/(1+q^(2k-1))

(26)

= theta_4^4(q)-theta_2^4(q)

(27)

= [(2K(k))/pi]^2(1-2k^2)

(28)

= 1-24q+24q^2-96q^3+...

(29)

(OEIS A103640), where theta_i(q) is a Jacobi elliptic function and

 sigma_1^((o))(n)=sum_(d|n; d odd)d

(30)

is the odd divisor function (Ramanujan 2000, p. 32).


REFERENCES:

Apostol, T. M. "The Eisenstein Series and the Invariants g_2 and g_3" and "The Eisenstein Series G_2(tau)." §1.9 and 3.10 in Modular Functions and Dirichlet Series in Number Theory, 2nd ed. New York: Springer-Verlag, pp. 12-13 and 69-71, 1997.

Borcherds, R. E. "Automorphic Forms on O_(s+2,2)(R)^+ and Generalized Kac-Moody Algebras." In Proc. Internat. Congr. Math., Vol. 2. pp. 744-752, 1994.

Borwein, J. M. and Borwein, P. B. "Class Number Three Ramanujan Type Series for 1/pi." J. Comput. Appl. Math. 46, 281-290, 1993.

Bump, D. Automorphic Forms and Representations. Cambridge, England: Cambridge University Press, p. 29, 1997.

Conway, J. H. and Sloane, N. J. A. Sphere Packings, Lattices, and Groups, 2nd ed. New York: Springer-Verlag, pp. 119 and 123, 1993.

Coxeter, H. S. M. "Integral Cayley Numbers."The Beauty of Geometry: Twelve Essays. New York: Dover, pp. 20-39, 1999.

Gunning, R. C. Lectures on Modular Forms. Princeton, NJ: Princeton Univ. Press, p. 53, 1962.

Hardy, G. H. Ramanujan: Twelve Lectures on Subjects Suggested by His Life and Work, 3rd ed. New York: Chelsea, p. 166, 1999.

Milne, S. C. "Hankel Determinants of Eisenstein Series." 13 Sep 2000. http://arxiv.org/abs/math.NT/0009130.

Nesterenko, Yu. V. A Course on Algebraic Independence: Lectures at IHP 1999. Unpublished manuscript. 1999.

Ramanujan, S. "Modular Equations and Approximations to pi." Quart. J. Pure Appl. Math. 45, 350-372, 1913-1914.

Ramanujan, S. Collected Papers of Srinivasa Ramanujan (Ed. G. H. Hardy, P. V. S. Aiyar, and B. M. Wilson). Providence, RI: Amer. Math. Soc., 2000.

Serre, J.-P. A Course in Arithmetic. New York: Springer-Verlag, 1973.

Shimura, G. Euler Products and Eisenstein Series. Providence, RI: Amer. Math. Soc., 1997.

Sloane, N. J. A. Sequences A001067, A004009/M5416, A006863/M5150, A008410, A013973, A013974, and A103640 in "The On-Line Encyclopedia of Integer Sequences."




الجبر أحد الفروع الرئيسية في الرياضيات، حيث إن التمكن من الرياضيات يعتمد على الفهم السليم للجبر. ويستخدم المهندسون والعلماء الجبر يومياً، وتعول المشاريع التجارية والصناعية على الجبر لحل الكثير من المعضلات التي تتعرض لها. ونظراً لأهمية الجبر في الحياة العصرية فإنه يدرّس في المدارس والجامعات في جميع أنحاء العالم. ويُعجب الكثير من الدارسين للجبر بقدرته وفائدته الكبيرتين، إذ باستخدام الجبر يمكن للمرء أن يحل كثيرًا من المسائل التي يتعذر حلها باستخدام الحساب فقط.وجاء اسمه من كتاب عالم الرياضيات والفلك والرحالة محمد بن موسى الخورازمي.


يعتبر علم المثلثات Trigonometry علماً عربياً ، فرياضيو العرب فضلوا علم المثلثات عن علم الفلك كأنهما علمين متداخلين ، ونظموه تنظيماً فيه لكثير من الدقة ، وقد كان اليونان يستعملون وتر CORDE ضعف القوسي قياس الزوايا ، فاستعاض رياضيو العرب عن الوتر بالجيب SINUS فأنت هذه الاستعاضة إلى تسهيل كثير من الاعمال الرياضية.

تعتبر المعادلات التفاضلية خير وسيلة لوصف معظم المـسائل الهندسـية والرياضـية والعلمية على حد سواء، إذ يتضح ذلك جليا في وصف عمليات انتقال الحرارة، جريان الموائـع، الحركة الموجية، الدوائر الإلكترونية فضلاً عن استخدامها في مسائل الهياكل الإنشائية والوصف الرياضي للتفاعلات الكيميائية.
ففي في الرياضيات, يطلق اسم المعادلات التفاضلية على المعادلات التي تحوي مشتقات و تفاضلات لبعض الدوال الرياضية و تظهر فيها بشكل متغيرات المعادلة . و يكون الهدف من حل هذه المعادلات هو إيجاد هذه الدوال الرياضية التي تحقق مشتقات هذه المعادلات.