147
第 6 章 波包函数から
Schwartz-Harish-Chandra 函 数へ
6.1 設定
前章と同様に
P =M U ∈ Fとし、Π
2(M)内の
Xunit(M)軌道
Puを考える。σ
∈ Puの二つの実現
(σ, E), (σ, E)の間の
M同型
A : E →∼ Eを取れば、その双対同型
A∨ : E∨ ∼→E∨が定まる。このとき
M×M同型
A⊗(A∨)−1 :E⊗E∨ ∼→E⊗E∨は
Aの取 り方によらない標準同型である。同様に
IPG××PG(E⊗E∨)と
IPG××PG(E⊗E∨)も標準同型に なる。Φ が
σ∈Puに
IPG××PG(σ⊗σ∨)の元
Φσを対応させる函数と言うときには、ある開 コンパクト部分群
K ⊂Kがあって
Φは
σの各実現
(σ, E)に対して
IPG××PG(E⊗E∨)K×Kの元
ΦEを対応させるもので、二つの実現
(σ, E)と
(σ, E)に対して
ΦEと
ΦEが上の 標準同型で移りあうものを指す。χ
∈Xunit(M)に対して制限写像
resPK×K×P (σ⊗σ∨, χ⊗χ−1) :IPG××PG(Eχ⊗Eχ∨−1)−→∼ IKK×KP×KP(E⊗E∨)
を簡単のため
rσ,χと書く。これは等距線型同型であり、これを使って上のような
Φを
Φ : Pu → IKK×KP×KP(E ⊗E∨)K×Kと見ることにより、それが有理正則であることや滑ら か
(C∞級) であることが定義できる。 ここで
IKK×KP×KP(E ⊗E∨)K×Kは有限次元なの でその位相
Cベクトル空間としての位相は一意であることに注意しておく。滑らかな
Pu σ →Φσ ∈IPG××PG(σ⊗σ∨)たちの空間を
C∞(Pu, P)と書く。
rσ,χは同一視
C∞(Pu, P)Φ−→∼ [χ→rσ,χ(Φσχ)]∈
C∞(Xunit(M))⊗IKK×KP×KP(E⊗E∨)Stab(σ,X(M))
を与えることに注意する。ここで
χ∈Stab(σ, X(M))⊂Xunit(M)は
Xunit(M)には移動 で、I
KK×KP×KP(E⊗E∨)には
IKK×KP×KP(E⊗E∨) −−−→ IKK×KP×KP(E⊗E∨)
rσ,χ
rσ,χ IPG××PG(E⊗E∨) −−−−→標準同型 IPG××PG(Eχ⊗Eχ∨−1)
を可換にする同型で、対角に作用している。下の行の写像は上の標準同型である。実
Lie群の場合と異なり、一般にこの作用は非自明であることに注意せよ。
6.2 Eisenstein 函数の滑らかさ
補題
6.2.1. Φ∈C∞(Pu, P)とする。
(i)
任意の
g ∈Gに対して
Pu σ →EPG(Φσ)(g)∈Cは滑らか。
(ii) P1 = M1U1 ∈ F
と
m1 ∈ M1に対して
Pu σ → EPG(Φσ)P1(m1) ∈ Cおよび
Pu σ →EPG(Φσ)wP1(m1)∈C
はともに滑らか。
証明.
(i)Pu σ→ φσ ∈ IPG(σ), φ∨σ ∈ IPG(σ∨)を滑らかな函数として
Φ =φ⊗φ∨に対し て主張を確かめればよい。φ の右移動
σ →IPG(σ, g)φσも滑らかなので
g = 1としてよい。
EPG(φσ⊗φ∨σ)(1) =
Kφσ(k), φ∨σ(k)dk
の右辺の積分は広義一様絶対収束しているので、これも
σ ∈Puの滑らかな函数である。
(ii) (σ, E) ∈ Pu
を固定し、B
M許容表現
(σB, EB)を思い出す。その
BM反傾表現
(σ∨B, EB∨)を用いて
IPG××PG(EB⊗BM EB∨)が考えられる。C
∞(Pu, P)の元の
σの十分小さい 近傍
Uへの制限は
U σχ −→ϕ(χ)Φχ, ϕ∈C∞(Xunit(M)), Φ∈IPG××PG(EB⊗BM EB∨)
の形の函数の有限線型結合である。E
PG(•)P1, EPG(•)wP1の線型性から
Xunit(M)χ−→EPG(Φχ)P1(m1), EPG(Φχ)wP1(m1)∈C
が有理正則函数(特に滑らか)なことを見れば十分である。
まず
φ ∈ IPG(EB), φ∨ ∈ IPG(EB∨)の行列成分
G g → IPG(σB, g)φ, φ∨ ∈ BMが定 義され、それらの張る
BM加群
A(IPG(σB))が考えられる。また
Eisenstein写像
EPGも
EPG :IPG××PG(EB⊗BM EB∨)→ A(IPG(σB))なる
G×G×BM準同型を定める。定理
1.3.5は
BM許容表現に対しても成り立つ
(1.4参照) から、命題
1.5.2も
BM許容表現に拡張さ れる。特に十分大きい
t >1に対して
EPG(Φ)(a−1m1) =δP1(a−1m1)1/2EPG(Φ)P1(a−1m1), a∈A+P1(t), m1 ∈M1
で特徴づけられる
EPG(Φ)P1 :M1 → BMがある。しかも
a ∈ A+P1(t)と
χ ∈ X(M)に対 しては、
EPG(Φ)P1(a−1m1)χ =δP1(a−1m1)−1/2EPG(Φ)(a−1m1)χ EPG(Φ)
の定義積分は広義一様絶対収束するので
=δP1(a−1m1)−1/2EPG(Φχ)(a−1m1)
=EPG(Φχ)P1(a−1m1) (命題1.5.2
より)
が成り立つ。この両辺は
AM1有限だから、この等式は実は任意の
a ∈AM1で成立して おり
EPG(Φχ)P1(m1) =EPG(Φ)P1(m1)χ
6.2. Eisenstein
函数の滑らかさ
149である。右辺は
X(M)上の多項式函数
EPG(Φ)P1(m1) ∈ BMゆえ、E
PG(Φχ)P1(m1)も
χ∈Xunit(M)の有理正則函数。
次に
EPG(Φχ)wP1
を考える。4.1.5 と同様に中心指数を使って弱
Jacquet加群だけを切り 出す。E
:=Exp(IPG(σB)P1)と書けば、4.1.5 のように
E =
w∈P1WP
{(w(χµBM)|AM1)|χ∈ Exp(σw−1(P1)M)}
である。ν
∈ Eに対して、ν
∈ {(w(χµBM)|AM1)|χ∈ Exp(σw−1(P1)M)}となる
w∈ P1WPについての
GrwF•,P1内の広義
ν等型部分空間の長さの和を
n(ν)と書く。
Ew :={ν = (w(χµBM)|AM1)∈ E |Reχ= 0} E+ :={ν = (w(χµBM)|AM1)∈ E |Reχ= 0}
とおく。a
∈(A+P1)−1を固定すれば、判別式を考えて
Q(X)
ν∈Ew
(X−ν(a))n(ν)+R(X)
ν∈E+
(X−ν(a))n(ν)
が
b:=
ν∈Ew
ν∈E+
(ν(a)−ν(a))n(ν)n(ν)
に等しくなるような
Q(X),R(X)∈BM[X]が取れる。これを使って
S :=R(a)ν∈E+
(a−ν(a))n(ν)∈BM[AM1]
とおく。χ
∈Xunit(M)に対しては
µBM,χ =χはユニタリなので
3.3の記号で
Exp(IPG(σχ)wP1) ={νχ|ν ∈ Ew}, Exp(IPG(σχ)+P1) = {νχ|ν ∈ E+}である。ν
∈ Exp(IPG(σχ)P1)に対して
nχ(ν) :=
ν∈E νχ=ν
n(ν)
は
νの広義等型部分空間の長さの総和だから
IPG(σχ)P1(Sχ)φ= 0 φ∈IPG(Eχ)+P
1
のとき
bχ·φ φ∈IPG(Eχ)wP1
のとき
である。a
∈ (A+P1)−1としたので
|νχ(a)| = 1, ∀ν ∈ Ewかつ
|νχ(a)| = 1, ∀ν ∈ E+とな るから、X
unit(M)上至る所で
bχ = 0である。よって
χ∈Xunit(M)上で
b−1Sは有理正 則で、
IPG(σχ)P1(b−χ1Sχ)φ = 0 φ∈IPG(Eχ)+P
1
のとき
φ φ∈IPG(Eχ)wP1
のとき
が成り立つ。特に
EPG(Φχ)wP1(m1) =b−χ1R(Sχ)EPG(Φχ)P1(m1)も
χ∈Xunit(M)の有理正則
函数である。
補題
6.2.2. Φ∈C∞(Pu, P)に対して
C >0があって
|EPG(Φσ)(g)| ≤CΞ(g), σ ∈Pu, g∈ G.
証明
. Xunit(M)従って
Puはコンパクトゆえ、その上の滑らかな函数
Φは定数函数で抑 えられる。よって
(σ, E)∈ Puを止め、φ
∈ IKKP(E), φ∨ ∈ IKKP(E∨)に対して
C > 0が あって
|IPG(σχ, g)φ[χ], φ∨[χ−1]| ≤CΞ(g), χ∈Xunit(M)
となることを見ればよい。定義から
IPG(σχ, g)φ[χ],φ∨[χ−1]=
Kφ[χ](kg), φ∨[χ−1](k)dk
=
K
χδP1/2(mP(kg))σ(mP(kg))φ(kP(kg)), φ∨(k)dk
である。ここで有限族
{vi}mi=1 ∈E,{vj∨}nj=1 ∈E∨と
K上の局所定数函数
{ci}mi=1,{c∨j}nj=1があって
φ(k) = m
i=1
ci(k)vi, φ∨(k) = n
j=1
c∨j(k)v∨j, k ∈K
と書ける。これを代入して系
3.4.2から
C >0があって
|σ(mP(kg))φ(kP(kg)), φ∨(k)| ≤ m
i=1
n j=1
|ci(kP(kg))c∨j(k)σ(mP(kg))vi, v∨j|
= m
i=1
n j=1
|ci(kP(kg))c∨j(k)| · |fvi,v∨
j(mP(kg))|
≤CΞM(mP(kg)), ∀k∈K, g ∈G.
最後に補題
2.1.6を用いて
|IPG(σχ, g)φ[χ], φ∨[χ−1]| ≤C
K
δP1/2(mP(kg))ΞM(mP(kg))dk=CΞ(g)
を得る。
P =M U ∈ F
とそれに含まれる
P0 ∈ P(M0)および
δ >0に対して
DPP0(δ) :={m∈M−P0| −α(H0(m))≥δ|H0(m)|, ∀α∈∆P0\∆PM 0 }
とおく。
補題
6.2.3. P1 =M1U1 ⊃ P0 =M0U0, ∈ Fと
δ >0を取る。このとき
Φ ∈C∞(Pu, P) (P ⊃P0とは限らない
)に対して
>0, C >0があって
|EPG(Φσ)+P1(m)| ≤CΞM1(m)e−|H0(m)|, ∀σ∈Pu, m∈DPP01(δ).
6.2. Eisenstein
函数の滑らかさ
151証明.
IPG(σ)の中心指標はユニタリゆえ
EPG(Φσ)+G = 0だから
P1 Gだとしてよい。補 題
6.2.1と同様に、(σ, E)
∈Puを固定し
Φ∈IPG××PG(EB⊗BM EB∨)に対して
|EPG(Φχ)+P
1(m)|, χ∈Xunit(M)
を評価すればよい。
主張
6.2.3.1. t >0, C1 >0, d ∈Nがあって
|EPG(Φχ)+P1(m)| ≤C1ΞM1(m)(1 + logm)d (6.1)
が
α(H0(m))≤ −t, ∀α∈∆P0\∆PM10
なる任意の
m ∈M−P0, χ∈Xunit(M)に対して成り 立つ。
証明.
1.4で
BM許容表現に拡張された命題
1.5.2により、t >
0を十分大きく取れば、主 張の条件を満たす
m∈M−P0に対して
|EPG(Φχ)P1(m)|=δP1(m)−1/2|EPG(Φχ)(m)|, χ∈X(M)
が成り立つ。補題
6.2.2から
C2 >0が取れて、χ
∈Xunit(M)のときこの右辺は
C2Ξ(m)δP1(m)−1/2で抑えられる。ところが補題
2.1.1 (ii)から
C,C3 >0,d∈Nがあって
Ξ(m)δP1(m)−1/2 ≤CδP0(m)1/2(1 + logm)dδP1(m)−1/2=CδPM1
0 (m)1/2(1 + logm)d
≤C3ΞM1(m)(1 + logm)d
である。結局
|EPG(Φχ)P1(m)| ≤C2C3ΞM1(m)(1 + logm)d (†)
が主張の条件を満たす
m ∈M−P0に対して成り立つ。
一方で補題
6.2.1 (ii)の後半の証明の構成から、
a∈(A+P1)−1と
BMの元の有限族
{bi}ni=0があって
EPG(Φχ)wP1(m1) = n
i=0
bi(χ)EPG(Φχ)P1(aim1), χ∈Xunit(M), m1 ∈ M1
である。b
iたちはコンパクト集合
Xunit(M)上有界だから、m
→EPG(Φχ)P1(aim)たちに
(†)の評価をすれば、ある
C>0に対して
|EPG(Φχ)wP1(m)| ≤CΞM1(m)(1 + logm)d (‡)
なる評価が得られる。(
†)と
(‡)の差を取ることで
EPG(Φχ)+P1(m)についての主張が従
う。
さて補題
6.2.1の証明の記号に戻って
χ ∈X(M)に対して
rχ(X) :=ν∈E+
(X−νχ(a))n(ν) = N
i=0
ri,χXN−i
により
r(X)∈ BM[X]とその係数たち
ri ∈BMを定める。χ
∈Xunit(M)ならば
|νχ(a)|は
χによらず、ν
∈ E+から
0<|νχ(a)|<1である。従って必要なら
aをそのべき乗で 置き換えて
|νχ(a)|を十分小さくすることで、1
≤i≤Nに対して
|ri,χ|=|
A⊂E+
|A|=i
(−1)i
ν∈A
νχ(a)| ≤2−iN−1
が成り立つようにできる。このとき
C4 >0があって
|EPG(Φχ)+P
1(anm)| ≤C42−nΞM1(m)(1 + logm)d (6.2)
が
α(H0(m))≤ −t,∀α ∈∆P0 \∆PM10
を満たす任意の
m∈M−P0, χ∈Xunit(M),n ∈Nに 対して成り立つことを示そう。
実際、E
+ = ∅なら
EPG(Φχ)+P1 = 0
ゆえ、E
+は空でないすなわち
N ≥ 1としてよい。
n
についての帰納法による。n < N のときは主張
6.2.3.1から
|EPG(Φχ)+P
1(anm)| ≤C1ΞM1(anm)(1 + loganm)d.
ここで
1 + loganm ≤1 + logan+ logm ≤(1 + logan)(1 + logm) ΞM1(anm) =IM1
P0M1(111M0, anm)φ0, φ0an∈A=M1 IM1
P0M1(111M0, m)φ0, φ0
=ΞM1(m)
ゆえ、C
4 :=C1sup{2n(1 + logan)d|0≤ n≤N −1}とすれば
|EPG(Φχ)+P1(anm)| ≤C1ΞM1(m)(1 + logm)d(1 + logan)d
≤C42−nΞM1(m)(1 + logm)d.
次に
n ≥Nであるとする。n(ν) の定義から
IPG(σχ)+P1(rχ(a)) = 0
ゆえ
Ni=0
ri,χEPG(Φχ)+P1(an−im) = N
i=0
ri,χR(aN−i)EPG(Φχ)+P1(an−Nm)
=R(rχ(a))EPG(Φχ)+P
1(an−Nm) = 0.
6.2. Eisenstein
函数の滑らかさ
153 r0,χ = 1であるから、帰納法の仮定により
|EPG(Φχ)+P1(anm)|=− N
i=1
ri,χEPG(Φχ)+P1(an−im)
≤ N
i=1
|ri,χ| · |EPG(Φχ)+P1(an−im)|
≤ N
i=1
2−iN−1·C42i−nΞM1(m)(1 + logm)d
=C42−nΞM1(m)(1 + logm)d
となって
(6.2)が得られる。
さて補題を証明しよう。D
PP01(δ)の部分集合
D:={m∈DPP10(δ)| |H0(m)|>2δ−1sup
α∈∆P0\∆
PM1 0
−α(H0(a)) +t }
を考える。m
∈Dに対して
n := inf
α∈∆P0\∆
P M1 0
t−δ|H0(m)| α(H0(a))
とおけば、α
∈∆P0 \∆PM10
に対して
α(H0(ma−n)) =α(H0(m))−nα(H0(a))≤α(H0(m)) +δ|H0(m)| −t ≤ −t
である。従って
ma−nは
(6.2)の条件を満たすから
|EPG(Φχ)+P
1(m)| ≤ C42−nΞM1(ma−n)(1 + logma−n)d, χ∈Xunit(M)
が成り立つ。ここで
logma−n ≤logm+nloga
≤1 + logm+ loga(δ|H0(m)| −t)
−α(H0(a))
補題
1.1.7から
C5 >0があって
≤C5(1 +|H0(m)|) + logaδ
−α(H0(a))(1 +|H0(m)|)
≤C6(1 +|H0(m)|)
が
m∈Dによらない
C6 >0に対して成り立つ。また
r:=−(2α(H0(a)))−1δとして
n >δ|H0(m)| −t−α(H0(a)) −1 = δ
−α(H0(a))
|H0(m)| −δ−1(t−α(H0(a)))
m∈D
から
δ−1(t−α(H0(a)))<|H0(m)|/2なので
> δ
−2α(H0(a))|H0(m)|=r|H0(m)|
である。これらを代入して
m∈Dでは
|EPG(Φχ)+P
1(m)| ≤C4C6d2−nΞM1(m)(1 +|H0(m)|)d
≤C4C6d2−r|H0(m)|(1 +|H0(m)|)dΞM1(m)
であることがわかる。さらに
< rlog 2と取れば、C
7 >0で
2−rx(1 +x)d=e−rxlog 2(1 +x)d< C7e−x, x∈R>0
なるものがあるから、
|EPG(Φχ)+P
1(m)| ≤C4C6dC7e−|H0(m)|ΞM1(m), m∈D
が成り立つ。一方で
DPP1
0(δ)\D={m∈DPP1
0(δ)| |H0(m)| ≤2δ−1
sup
α∈∆P0\∆
P M1 0
−α(H0(a)) +t }
はコンパクトゆえ、上の
>0に対して
C8 >0があって、
|EPG(Φχ)+P
1(m)| ≤C8e−|H0(a)|ΞM1(m), m∈DPP1
0(δ)\D
が成り立つ。結局
C := sup(C4C6dC7, C8)として補題を得る。
6.3 波包函数
コンパクト多様体上の滑らかな函数の空間
C∞(Xunit(M))に通常の
Schwartz位相を入 れる。
(σ, E)∈Puを取る。各開コンパクト部分群
K ⊂ Kに対して
IKK×KP×KP(E⊗E∨)K×Kは有限次元ゆえ、
C∞(Pu, P)K×K
C∞(Xunit(M))⊗IKK×KP×KP(E⊗E∨)K×K
Stab(σ,X(M))
(6.3)
にも位相が定まる。最後に
C∞(Pu, P) = lim−→K C∞(Pu, P)K×K
には上の位相的帰納極限としての位相を入れる。
同型
Xunit(M)/Stab(σ, X(M))χ→∼ σχ ∈Puにより、X
unit(M)上に
1.1.5で止めて おいた測度の商測度として
Pu上の測度
dσが定まる。
Φ∈C∞(Pu, P)の波包函数
(wave packet)を
fΦ(g) :=
u
µ(σ)EPG(Φσ)(g)dσ
と定義する。
6.3.
波包函数
155命題
6.3.1. C∞(Pu, P)Φ→fΦ ∈ C(G)は定義可能な連続写像。
証明
. C(G)の位相的帰納極限としての定義から、各開コンパクト部分群
K ⊂ Kに対 して
C∞(Pu, P)K×K Φ−→fΦ∈ C(G//K)
が定義可能な連続写像であることを見ればよい。
(σ, E)∈Puを固定すれば
IPG××PG(EB⊗BMEB∨)K×K
は
BM加群として有限生成ゆえ、その有限生成系
Fが取れる。C
∞(Pu, P)K×Kの元は各点の十分小さな近傍上では
σχ−→
Φ∈
ϕΦ(χ)bΦ(χ)Φχ, ∃ϕΦ ∈C∞(Xunit(M)), bΦ ∈BM
と書ける。ϕ
ΦbΦを
ϕΦと置き直せば
σχ −→Φ∈
ϕΦ(χ)Φχ, ϕΦ ∈C∞(Xunit(M))
となるが、X
unit(M)はコンパクトだからこの表示が
Xunit(M)全体上で成り立つとして よい。よって結局
C∞(Xunit(M))ϕ −→fϕ,Φ ∈ C(G//K) fϕ,Φ(g) :=
Xunit(M)
µ(σχ)ϕ(χ)EPG(Φχ)(g)dχ
が定義可能な連続写像であることを示せばよい。X
unit(M)上の微分作用素の有限族全体 の集合を
DMと書こう。C
∞(Xunit(M))上の位相は
D∈ DMを添字とするセミノルム
νM(D, ϕ) := sup{dϕ(χ)|d∈D, χ∈Xunit(M)}
の族から定まる
Fr´echet位相であったから、結局
(1) fϕ,Φ ∈ C(G//K).
(2) r >0
に対して
D∈ DMがあって
νr(fϕ,Φ)≤νM(D, ϕ),∀ϕ∈ C∞(Xunit(M)).を示せばよい。
m ∈M0
に対して
s(m) := supα∈∆P0 |α(H0(m))|
と書くことにし、J
⊂∆P0に対して
M−P0(J) := m∈M−P0
(i) α(H0(m)) =−s(m), ∀α ∈J
(ii) 0≥α(H0(m))>−s(m), ∀α∈∆P0 \J
とおく。f
∈Calg(G), r∈R, J ⊂∆P0に対して
νr,J(f) :=m∈M−P0(J)
|f(m)|Ξ(m)−1(1 + logm)r