二次型的自守L函数的特殊值在BSD猜想的算术几何解释
我们考虑一个二次型 \(Q(x,y) = ax^2 + bxy + cy^2\),其判别式为 \(D = b^2 - 4ac < 0\)。这个二次型可以关联到一个模形式,通常是一个权为1的尖形式(如果Q是本原的)。这个模形式f(z)有一个对应的L函数,L(f, s)。这个L函数在s=1处的特殊值,即L(f, 1),蕴含着深刻的算术信息。
这个L函数也可以解释为某个椭圆曲线E(通过某种构造,如志村簇,与模形式f对应)的Hasse-Weil L函数L(E, s)。BSD猜想断言,椭圆曲线E的有理点群(Mordell-Weil群)的秩,等于L(E, s)在s=1处的零点阶数。更精确地,它给出了L(E, s)在s=1处的泰勒展开的首项系数与E的算术不变量(如Sha群的大小、实周期、Tamagawa数等)的关系。
对于一个由二次型Q(或更一般地,由一组二次型)生成的模形式f,其L函数L(f, s)在s=1处的特殊值L(f, 1)可以通过一个周期积分来计算。具体地,这个积分是f(z)沿着某个与二次型Q的类群相关的循环(在模曲线上)的积分。这个周期积分的值正比于L(f, 1)。
在BSD猜想的框架下,这个由二次型周期计算得到的L(f, 1)值,如果非零,则表明对应的椭圆曲线E的秩为0。并且,L(f, 1)的精确值(经过适当的归一化后)应该等于椭圆曲线E的算术不变量(如Sha群的阶、实周期等)的乘积。这提供了一个从二次型的经典理论(周期积分)直接洞察椭圆曲线深刻算术性质(如BSD猜想)的桥梁。
因此,二次型的自守L函数的特殊值,在BSD猜想的算术几何解释中,扮演了一个连接经典数论(二次型、模形式)和现代算术几何(椭圆曲线、L函数特殊值公式)的关键角色。