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第 6 章 波包函数から

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(1)

147

6 章 波包函数から

Schwartz-Harish-Chandra 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

A

の取 り方によらない標準同型である。同様に

IPG××PG(E⊗E)

IPG××PG(E⊗E)

も標準同型に なる。Φ が

σ∈Pu

IPG××PG⊗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

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)

(σ, E)

に対して

ΦE

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, χ⊗χ1) :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

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)

たちの空間を

C(Pu, P)

と書く。

rσ,χ

は同一視

C(Pu, P)Φ−→→rσ,χσχ)]

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)

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。

(2)

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 →EPGσ)(g)C

は滑らか。

(ii) P1 = M1U1 ∈ F

m1 M1

に対して

Pu σ EPGσ)P1(m1) C

および

Pu σ →EPGσ)wP

1(m1)C

はともに滑らか。

証明.

(i)Pu σ→ φσ IPG(σ), φσ IPG)

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。

EPGσ⊗φσ)(1) =

Kφσ(k), φσ(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

B, EB)

を思い出す。その

BM

反傾表現

B, EB)

を用いて

IPG××PG(EBBM 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(EBBM 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−→EPGχ)P1(m1), EPGχ)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 → IPGB, g)φ, φ BM

が定 義され、それらの張る

BM

加群

A(IPGB))

が考えられる。また

Eisenstein

写像

EPG

EPG :IPG××PG(EBBM EB)→ A(IPGB))

なる

G×G×BM

準同型を定める。定理

1.3.5

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

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)(a1m1) =δP1(a1m1)1/2EPG(Φ)P1(a1m1), 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)

χ X(M)

に対 しては、

EPG(Φ)P1(a1m1)χP1(a1m1)1/2EPG(Φ)(a1m1)χ EPG(Φ)

の定義積分は広義一様絶対収束するので

P1(a1m1)1/2EPGχ)(a1m1)

=EPGχ)P1(a1m1) (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

EPGχ)P1(m1) =EPG(Φ)P1(m1)χ

(3)

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

PGχ)P1(m1)

χ∈Xunit(M)

の有理正則函数。

次に

EPGχ)wP

1

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(IPGB)P1)

と書けば、4.1.5 のように

E =

wP1WP

{(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 := = (w(χµBM)|AM1)∈ E |Reχ= 0} E+ := = (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)

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

はユニタリなので

3.3

の記号で

Exp(IPGχ)wP1) =χ ∈ Ew}, Exp(IPGχ)+P1) = χ ∈ E+}

である。ν

∈ Exp(IPGχ)P1)

に対して

nχ(ν) :=

ν∈E νχ

n(ν)

ν

の広義等型部分空間の長さの総和だから

IPGχ)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

χ(a)| = 1, ∀ν ∈ Ew

かつ

χ(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

b1S

は有理正 則で、

IPGχ)P1(bχ1Sχ)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

EPGχ)wP1(m1) =bχ1R(Sχ)EPGχ)P1(m1)

χ∈Xunit(M)

の有理正則

函数である。

(4)

補題

6.2.2. Φ∈C(Pu, P)

に対して

C >0

があって

|EPGσ)(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

|IPGχ, g)φ[χ], φ1]| ≤CΞ(g), χ∈Xunit(M)

となることを見ればよい。定義から

IPGχ, g)φ[χ],φ1]=

Kφ[χ](kg), φ1](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

K

上の局所定数函数

{ci}mi=1,{cj}nj=1

があって

φ(k) = m

i=1

ci(k)vi, φ(k) = n

j=1

cj(k)vj, 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))cj(k)σ(mP(kg))vi, vj|

= m

i=1

n j=1

|ci(kP(kg))cj(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

|IPGχ, g)φ[χ], φ1]| ≤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

DPP

0(δ) :={m∈MP0| −α(H0(m))≥δ|H0(m)|, ∀α∈P0\PM 0 }

とおく。

補題

6.2.3. P1 =M1U1 P0 =M0U0, ∈ F

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

|EPGσ)+P1(m)| ≤CΞM1(m)e|H0(m)|, ∀σ∈Pu, m∈DPP01(δ).

(5)

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

EPGσ)+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(EBBM EB)

に対して

|EPGχ)+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

|EPGχ)+P1(m)| ≤C1ΞM1(m)(1 + logm)d (6.1)

α(H0(m))≤ −t, ∀α∈P0\PM1

0

なる任意の

m MP0, χ∈Xunit(M)

に対して成り 立つ。

証明.

1.4

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∈MP0

に対して

|EPGχ)P1(m)|=δP1(m)1/2|EPGχ)(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

|EPGχ)P1(m)| ≤C2C3ΞM1(m)(1 + logm)d ()

が主張の条件を満たす

m MP0

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

BM

の元の有限族

{bi}ni=0

があって

EPGχ)wP1(m1) = n

i=0

bi(χ)EPGχ)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

→EPGχ)P1(aim)

たちに

()

の評価をすれば、ある

C>0

に対して

|EPGχ)wP1(m)| ≤CΞM1(m)(1 + logm)d ()

なる評価が得られる。(

)

()

の差を取ることで

EPGχ)+P1(m)

についての主張が従

う。

(6)

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,χXNi

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

χ(a)|

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

χ(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

νA

νχ(a)| ≤2iN1

が成り立つようにできる。このとき

C4 >0

があって

|EPGχ)+P

1(anm)| ≤C42nΞM1(m)(1 + logm)d (6.2)

α(H0(m))≤ −t,∀α P0 \PM1

0

を満たす任意の

m∈MP0, χ∈Xunit(M),n N

に 対して成り立つことを示そう。

実際、E

+ =

なら

EPGχ)+P

1 = 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

|EPGχ)+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

M1(m)

ゆえ、C

4 :=C1sup{2n(1 + logan)d|0 n≤N 1}

とすれば

|EPGχ)+P1(anm)| ≤C1ΞM1(m)(1 + logm)d(1 + logan)d

≤C42nΞM1(m)(1 + logm)d.

次に

n ≥N

であるとする。n(ν) の定義から

IPGχ)+P

1(rχ(a)) = 0

ゆえ

N

i=0

ri,χEPGχ)+P1(anim) = N

i=0

ri,χR(aNi)EPGχ)+P1(anNm)

=R(rχ(a))EPGχ)+P

1(anNm) = 0.

(7)

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

|EPGχ)+P1(anm)|= N

i=1

ri,χEPGχ)+P1(anim)

N

i=1

|ri,χ| · |EPGχ)+P1(anim)|

N

i=1

2iN1·C42inΞM1(m)(1 + logm)d

=C42nΞM1(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)|>1

sup

αP0\

PM1 0

−α(H0(a)) +t }

を考える。m

∈D

に対して

n := inf

αP0\

P M1 0

t−δ|H0(m)| α(H0(a))

とおけば、α

P0 \PM1

0

に対して

α(H0(man)) =α(H0(m))−nα(H0(a))≤α(H0(m)) +δ|H0(m)| −t ≤ −t

である。従って

man

(6.2)

の条件を満たすから

|EPGχ)+P

1(m)| ≤ C42nΞM1(man)(1 + logman)d, χ∈Xunit(M)

が成り立つ。ここで

logmanlogm+nloga

1 + logm+ loga|H0(m)| −t)

−α(H0(a))

補題

1.1.7

から

C5 >0

があって

≤C5(1 +|H0(m)|) + log

−α(H0(a))(1 +|H0(m)|)

≤C6(1 +|H0(m)|)

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)| −δ1(t−α(H0(a)))

(8)

m∈D

から

δ1(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

|EPGχ)+P

1(m)| ≤C4C6d2nΞM1(m)(1 +|H0(m)|)d

≤C4C6d2r|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

2rx(1 +x)d=erxlog 2(1 +x)d< C7ex, x∈R>0

なるものがあるから、

|EPGχ)+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)| ≤1

sup

αP0\

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、

|EPGχ)+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

が定まる。

Φ∈C(Pu, P)

の波包函数

(wave packet)

fΦ(g) :=

u

µ(σ)EPGσ)(g)

と定義する。

(9)

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(EBBM

EB)K×K

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

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)EPGχ)(g)

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) := supαP

0 |α(H0(m))|

と書くことにし、J

P0

に対して

MP0(J) := m∈MP0

(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∈MP0(J)

|f(m)|Ξ(m)1(1 + logm)r

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