超几何Picard-Fuchs方程的推导

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双周期椭圆函数的应用通常需要计算复平面中周期矩形的尺寸(参见相关链接)。一种方法是基于这样一个事实,即实周期能量函数和复周期能量函数也是Picard–Fuchs方程的解[1]。本演示给出了四个示例,其中一个简单的代数算法推导出Picard–Fuchs方程可以以超几何形式书写(参见详细信息)。这个二阶常微分方程的解在高斯超几何函数方面是众所周知的绘制复曲面能面的横截面可以描述能量反转对称性。真实周期和复杂周期之间存在相同的对称性。

贡献者:布拉德·克莱 (2018年5月)
开放内容授权于抄送BY-NC-SA


快照


细节

我们的快速认证算法皮卡德福斯使用改编自另一个最近的帐户[2]的递归过程。我们通过列出衍生物

,

,

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和识别功能,导致被积函数发散.其思想是减少,删除的所有权限。在源代码中,函数HermiteReduce公司 递归地完成此任务并返回简化形式

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,

所有这些函数依赖于变量导数计算结合了链式法则和哈密尔顿方程,同时计算模量。简化算法很好地划分为不同的子过程,我们通过计算空值来验证这些子过程。

一旦我们知道了约化,就很容易在的系数

.

精确微分在一个周期内的完全积分中消失,最后剩下Picard–Fuchs方程,

每一个Picard–Fuchs方程都可以写成以下形式

,

带有签名,如椭圆函数的Ramanujan理论[4,5]。这个微分方程的解为

.

第二个解是通过能量反演得到的令人惊讶的是,真实的时期确定复杂周期时间维度的缩放。通常情况下,这不会发生,您可能会发现,将这些算法应用于其他哈密顿曲面。该算法还导致了六方双阱Picard–Fuchs方程的简明推导[5,6]。它还将生成A295870和A300058的证书[7,8]。

工具书类

[1] M.Kontsevich和D.Zagier,“时期”,in数学无限:2001年及以后(B.Engquist和W.Schmid编辑),纽约:施普林格出版社,2001年,第771-808页。www.mathes.ed.ac.uk/~aar/papers/kontzagi.pdf.

[2] P.Lairez,“有理积分的计算周期”计算数学,852016年,第1719–1752页。doi:10.1090/com/3054.

[3] B.C.Berndt,“在拉马努扬的超几何级数、椭圆函数和q个的,“2000年特别功能:当前前景和未来方向(J.Bustoz、M.E.H.Ismail和S.K.Suslov编辑),《多德雷赫特:施普林格》,2001年,第61-85页。doi:10.1007/978-94-010-0818-13.

[4] L.C.Shen,“关于与3、4和6次切比雪夫多项式相关的三个微分方程,”数学学报,33(1) ,2017年,第21–36页。doi:10.1007/s10114-016-6180-1.

[5] M.Kreshchuk和T.Gulden。“经典和量子物理中的Picard–Fuchs方程:应用于高阶WKB方法。”arxiv.org/abs/1803.07566.

[6] N.J.A.Sloane和B.Klee。整数序列在线百科全书“G.f.满足:120*(1-216*x)*A(x)+(1-3*(1-316*x)^2)*A'(x)-(1-216*x)*(2-216*x)x*A'’(x)=0,A(0)=1。”oeis.org/A303790.

[7] N.J.A.Sloane和B.Klee。整数序列在线百科全书“a(n)=二项式(3n,n)*CQC(n),其中CQC(n)=A005721(n)=A005190(2n)是中心四次多项式系数。”oeis.org/A295870.

[8] N.J.A.Sloane和B.Klee。整数序列在线百科全书“a(n)=二项式(3*n,n)/(2*Pi)*积分{x=0..2*Pi}(12*cos^2(x)*sin(x)+20*sin^3(x))^(2*n)dx。”oeis.org/A300058.



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