Eisensteinreihen (nach dem deutschen Mathematiker Gotthold Eisenstein) sind verschiedene Reihen aus der Theorie der Modulformen bzw. automorphen Formen.
Inhaltsverzeichnis
1Holomorphe Eisensteinreihen
1.1Eisensteinreihen auf dem Raum der Gitter
1.2Eisensteinreihen auf der oberen Halbebene
1.3Fourierentwicklung
1.4Bezug zu elliptischen Funktionen
2Literatur
3Einzelnachweise
Holomorphe Eisensteinreihen
Eisensteinreihen auf dem Raum der Gitter
Seien zwei komplexe Zahlen mit . Das von und erzeugte Gitter ist
.
Die Eisensteinreihe vom Gewicht zum Gitter in ist die unendliche Reihe der Form
.
Diese Reihen sind absolut konvergent für ; für ungerades ist .
Eisensteinreihen auf der oberen Halbebene
Die Untersuchung der Eisensteinreihen lässt sich oBdA auf Gitter der Form mit beschränken, denn für ein Gitter mit Basis gilt stets:
,
und da die Basis so gewählt werden kann, dass gilt, kann man die Eisensteinreihen jedes Gitters berechnen, sobald man sie für diejenigen mit Basis kennt. Für letztere schreibt man auch abkürzend:
.
Man kann die Eisensteinreihe also als eine Funktion auf der oberen Halbebene auffassen.
Eisenstein-Reihen sind holomorph in der oberen Halbebene und in der Spitze ().
Die Eisensteinreihe ist eine Modulform vom Gewicht zur Gruppe , das heißt für mit gilt
Für sind die Polynome mit rationalen Koeffizienten in und , d. h. , es gilt die Rekursionsformel:
Speziell für ergibt sich hieraus und durch einen Koeffizientenvergleich der Fourierentwicklungen (siehe unten) die bemerkenswerte zahlentheoretische Hurwitz-Identität (nach Adolf Hurwitz):
,
dabei ist die Teilerfunktion
die Summe der -ten Potenzen der Teiler von . Diese Formel lässt sich aber auch elementar (das heißt nicht funktionentheoretisch) beweisen.
Da in der Spitze für alle gilt, dass , folgt aus der Rekursionsformel, dass für alle gilt: