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规范模微分方程解的非模性的一个代数证明

An Algebraic Proof of the Non-Modularity of Solutions to the Canonical Modular Differential Equation

Yuichi Sakai, Hiroyuki Tsutsumi

arXiv 2610.05668首次发表:更新:

发表机构

Kurume Institute of Technology; Osaka University of Health and Sport Science(久留米工业大学; 大阪健康运动科学大学)

机构由 AI 辅助整理,请以论文原文为准。

AI 中文总结

本文用代数方法(基于主同余子群连接矩阵与伽罗瓦理论)证明Kaneko-Zagier微分方程在特定权重下无模形式解,并完整分类了解空间的维数。

AI 中文摘要

本文给出了权重$k$的Kaneko-Zagier微分方程存在模形式解的条件的一个代数证明。与先前依赖$SL_2(\mathbb{Z})$的表示论方法不同,我们的方法利用主同余子群$\Gamma(N)$的连接矩阵。通过从表示矩阵的交换子推导出同时三角化的条件,并应用伽罗瓦理论,我们证明了当分数$(k+1)/6 = n/m$的分母$m$满足$m=1$或$m \ge 7$时,$\Gamma(N)$的关联二维表示是不可约的。因此,我们确定了不存在模形式解的权重,并获得了此类解空间的维数的完整分类。

英文摘要

In this paper, we provide an algebraic proof of the condition for the existence of modular form solutions to the Kaneko-Zagier differential equation of weight $k$. Unlike previous representation-theoretic approaches relying on $SL_2(\mathbb{Z})$, our method employs the connection matrices of the principal congruence subgroup $Γ(N)$. By deriving a condition for simultaneous triangularizability from the commutators of the representation matrices and applying Galois theory, we prove that the associated two-dimensional representation of $Γ(N)$ is irreducible when the denominator $m$ of the fraction $(k+1)/6 = n/m$ satisfies $m=1$ or $m \ge 7$. Consequently, we identify the weights that admit no modular form solutions and obtain a complete classification of the dimensions of the spaces of such solutions.

论文原文

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