尖形式Hecke特征值的解析密度估计

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对全纯尖点模形式,其傅立叶展开后的系数与Hecke算子作用在该模形式上的特征值密切相关,对模形式Hecke特征值符号及大小的研究一直以来都是解析数论的一个热门话题.对权为k∈2N+,级数为N∈N+的全纯尖点模形式f(z)=(?)λf(n)n(k-1)/2e2πinz,在2009年刘旭金和吴杰通过构造一类特殊集合的方法,证明了[4]存在常数x0(f)>0,当x≥x0(f)时,正值或负值的λf(n)的个数(?).即在整数范围内,集合{n|λf(n)(?)0}有正密度,其比例系数与模形式f有关.最近Chiriac利用刘旭金和吴杰的方法,并结合了 Sato-Tate猜想结果,在对两个不同全纯尖点模形式f和g的Hecke特征值作比较时,也得出了类似的估计结果,即在整数范围内,集合{n|λf(n)<λg(n)}有正密度,其中λg(n)是模形式g正规化的第n个傅立叶系数.上述关于某一类Hecke特征值个数的估计本质上是对集合自然密度的估计,另外解析密度(也称Dirichlet密度)是针对素数集合的另一种密度估计,在估计对象为素数集合时相比于自然密度有一定的优越性.在2017年,Chiriac在[1]中提出了问题:是否存在两个不同的全纯尖点模形式f和g,使得λf(p)<λg(p)对任意素数p成立?同时在该文章中他证明了对任意两个不同的全纯尖点模形式f和g,素数集合{p|λf(p)<λg(p)}的解析密度不小于1/16,这说明该问题所述情况不存在.另外,因为f和g的选取是任意的,所以由对称性可知集合{p|λf(p)>λg(p)}的解析密度也不小于1/16.因此对两个不同的全纯尖点模形式f和g,集合{p|λf(p)=λg(p)}的解析密度小于等于7/8.除此之外,Chiriac还利用同样的方法在f和g没有复乘,即不存在一个Dirichlet特征Φ使得f=Φ(?)g时,证明了集合{p|λf2(p)<λg2(p)}的解析密度不小于1/16,这相当于是对两个模形式Hecke特征值的绝对值做出了比较.本文借助对称幂L-函数,Rankin-Selberg L-函数以及尖点自守表示的性质,并利用Chiriac在[1]中的主要估计方法,证明了对两个不同的全纯尖点模形式f和g,在一定限制条件下,素数集合{p|λf(p)+mλg(p)+n<0}的解析密度不小于1+m2-2n(1+|m|)/4(2+2|m|-n)(1+|m|).另外当m≥0时,素数集合{p|λf2(p)+mλg2(p)+n<0}的解析密度不小于-2m2-6m-2-3n-3mn/4(1+m)(-n).而当m<0时,素数集合(p|λf2(p)+mλg2(p)+n<0}的解析密度不小于2m2-2m-2-3n+mn/4(-4m-n)(-m+1).
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