楕円関数・モジュラー形式の問題
を格子( 上一次独立な 2 つの複素数で 上生成される加法部分群)とする。整数 に対して とおき、不変量を , で定める。 に関するワイエルシュトラスの ℘ 関数 の におけるローラン展開が であったとする。このとき、判別式 の値を求めよ。
この問題で使うもの
- ワイエルシュトラスの ℘ 関数と不変量 g₂, g₃(説明と入口の問題)
この問題を解けるようになるまで(59 技能)
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右端(太枠)がこの問題で使う技能です。左へドラッグすると、さらに前の前提をさかのぼれます。技能を押すと、そこまでの道筋が光ります。
一覧で見る(前提が先)
- 分数のたし算・ひき算
- 小数の四則計算
- 正負の数の加法・減法
- 分数のかけ算・わり算
- 四則の混じった計算の順序
- 正負の数の乗除・累乗と四則混合
- 分配法則を使った計算のくふう
- 文字式の計算(同類項・分配法則)
- 乗法公式による展開
- 因数分解
- 3 次式までの展開と因数分解
- 微分係数と導関数の定義
- 多項式の微分
- 小数と分数のまじった計算
- 逆算(□ を求める)
- 1 次方程式の解き方
- 比例・反比例の式とグラフ
- 約数の見つけ方
- 素因数分解と約数の個数
- 平方根の意味と根号の簡単化
- 関数 の式と変域
- 平方完成と 2 次関数のグラフ
- 2 次不等式
- 剰余の定理・因数定理と高次方程式
- 増減表と極値
- 等間隔にならんだ数の和
- 等差・等比数列の和と Σ
- 数列の極限
- 関数の極限
- 関数の連続性と中間値の定理
- 平均値の定理
- 積と商の微分
- 第 2 次導関数とグラフの凹凸
- 合成関数の微分
- 円の周の長さと面積
- おうぎ形の弧の長さと面積
- 弧の長さからおうぎ形の中心角と面積を求める
- 三角形・四角形の面積
- 三平方の定理
- 特別な直角三角形の辺の比
- 弧度法と単位円による三角関数
- の極限
- 加法定理と 2 倍角・半角・積和の公式
- 三角関数の導関数
- 根号の乗除と加減
- 指数の拡張と指数関数
- 対数の定義と性質
- 自然対数の底
- 指数関数・対数関数の導関数
- 増減・凹凸・漸近線とグラフ
- テイラー展開
- 無限等比級数と無限級数
- べき級数と収束半径
- 多項式の不定積分
- 基本的な関数の不定積分
- 分数関数の積分(部分分数分解)
- ローラン展開
- 孤立特異点の分類
- ワイエルシュトラスの ℘ 関数と不変量 g₂, g₃
ヒント
行き詰まったら、上から順に 1 つずつ開いてください。
ヒント 1
技能「ワイエルシュトラスの ℘ 関数と不変量 g₂, g₃」のローラン展開 を使い、与えられた係数と比べましょう。
ヒント 2
の係数は 、 の係数は です。, を代入すると、それぞれ , になります。
ヒント 3
, から が決まります。あとは に代入するだけです。
答えと解説
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解説を読む
方針. ℘ 関数のローラン展開の係数はアイゼンシュタイン級数で表されるので、与えられた係数から 、さらに を読み取る。
ステップ 1: ローラン展開の公式. で
が成り立つ( を について和をとると、 と が打ち消し合って奇数次の項が消える)。
ステップ 2: で書き直す. , より
よって
ステップ 3: 係数を比較する. 与えられた展開と比べて
ステップ 4: 判別式.
( なので、 は重根をもたず、微分方程式 の右辺として矛盾はない。)
したがって答えは である。
別解
ワイエルシュトラスの ℘ 関数のローラン展開は、 が小さいとき より、奇数次の項は格子の対称性 で消えて となる。したがって の係数は 、 の係数は である。
与えられた展開と比べて より 、 より 。よって 、。
判別式は 。
確かめ: のとき展開係数は 、 となり、問題の展開と一致する。また なので、この に対応する格子が存在し、矛盾はない。