Тета-функция Рамануджана обобщает тета-функции Якоби, не разрушая основные их свойства. В частности, тройное произведение Якоби принимает особенно элегантный вид, когда записывается в терминах тета-функции Рамануджана. Функция носит имя Сриниваса Рамануджана Айенгора .
Определение
Тета-функция Рамануджана определяется как
f
(
a
,
b
)
=
∑
n
=
−
∞
∞
a
n
(
n
+
1
)
/
2
b
n
(
n
−
1
)
/
2
{\displaystyle f(a,b)=\sum _{n=-\infty }^{\infty }a^{n(n+1)/2}\;b^{n(n-1)/2}}
для |ab | < 1. Тождество тройного произведения Якоби тогда принимает вид
f
(
a
,
b
)
=
(
−
a
;
a
b
)
∞
(
−
b
;
a
b
)
∞
(
a
b
;
a
b
)
∞
.
{\displaystyle f(a,b)=(-a;ab)_{\infty }\;(-b;ab)_{\infty }\;(ab;ab)_{\infty }.}
Здесь выражение
(
a
;
q
)
n
{\displaystyle (a;q)_{n}}
означает q-символ Похгаммера . Тождества, вытекающие из этого
f
(
q
,
q
)
=
∑
n
=
−
∞
∞
q
n
2
=
(
−
q
;
q
2
)
∞
2
(
q
2
;
q
2
)
∞
{\displaystyle f(q,q)=\sum _{n=-\infty }^{\infty }q^{n^{2}}={(-q;q^{2})_{\infty }^{2}(q^{2};q^{2})_{\infty }}}
f
(
q
,
q
3
)
=
∑
n
=
0
∞
q
n
(
n
+
1
)
/
2
=
(
q
2
;
q
2
)
∞
(
−
q
;
q
)
∞
{\displaystyle f(q,q^{3})=\sum _{n=0}^{\infty }q^{n(n+1)/2}={(q^{2};q^{2})_{\infty }}{(-q;q)_{\infty }}}
f
(
−
q
,
−
q
2
)
=
∑
n
=
−
∞
∞
(
−
1
)
n
q
n
(
3
n
−
1
)
/
2
=
(
q
;
q
)
∞
{\displaystyle f(-q,-q^{2})=\sum _{n=-\infty }^{\infty }(-1)^{n}q^{n(3n-1)/2}=(q;q)_{\infty }}
Последнее тождество является функцией Эйлера [англ.] , которая тесно связана с эта-функцией Дедекинда [англ.] . Тета-функция Якоби может быть записана в терминах тета-функции Рамануджана:
ϑ
(
w
,
q
)
=
f
(
q
w
2
,
q
w
−
2
)
{\displaystyle \vartheta (w,q)=f(qw^{2},qw^{-2})}
Приложение в теории струн
Тета-функция Рамануджана используется для определения критических размерностей в теории бозонных струн , теории суперструн и М-теории .
Примечания
Литература
Bailey W. N. Generalized Hypergeometric Series. — Cambridge: Cambridge University Press, 1935. — Т. 32. — (Cambridge Tracts in Mathematics and Mathematical Physics).
Basic Hypergeometric Series. — 2nd. — Cambridge: Cambridge University Press, 2004. — Т. 96. — (Encyclopedia of Mathematics and Its Applications). — ISBN 0-521-83357-4 .
Hazewinkel, Michiel, ed. (2001), "Ramanujan function" , Encyclopedia of Mathematics , Springer , ISBN 978-1-55608-010-4
Michio Kaku. Hyperspace: A Scientific Odyssey Through Parallel Universes, Time Warps, and the Tenth Dimension. — Oxford: Oxford University Press, 1994. — ISBN 0-19-286189-1 .
Weisstein, Eric W. Ramanujan Theta Functions (англ.) на сайте Wolfram MathWorld .