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En el crecimiento de la función theta de Jacobi

Por lo tanto, me encontré con este ejercicio de Stein y Shakarchi. CA, capítulo 5:

Mostrar si $\tau$ se fija con parte imaginaria positiva, entonces el theta de Jacobi función $$\theta(z | r) = \sum_{n=-\infty}^{\infty}{ e^{\pi i n^{2} \tau} e^{2\pi i n z} }$ $ es del orden de (crecimiento) $2$ como una función de z

Dan este Consejo: $-n^{2}t + 2n|z| \leq - n^{2}t /2$ cuando $t > 0$ y $n \geq 4 |z|/t$, pero no entiendo como usarlo.

Cualquier ayuda es bien recibida //or cualquier referencia por supuesto.

¡Gracias!

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John Kramlich Puntos 286

Ok, puede, después de algunos cálculos que ver el valor absoluto de la suma es menor o igual a $$\sum_{n=-\infty}^\infty e^{\pi(-tn^2 + 2n|z|)}$$ donde $t = im(\tau) >0.$

La parte de la suma donde $n<0$ menos de lo que algunos finito constante dependiendo únicamente de la $\tau,$ así que sólo tiene que preocuparse de $n>0.$ (Esto usted necesita para probar.)

Ok, entonces, dividir esa suma en dos partes:

Deje $N$ ser el menor entero mayor que $4|z|/t$ (donde $t = im(\tau) >0.$)

Si $n\geq N$ tenemos $nt/4 > |z|.$ Esto implica que el $-tn^2 + 2n|z| \leq -n^2t/2.$

El uso de este en la segunda suma, $N...\infty$ y el uso de algunas otras estimaciones en la primera parte.

Edit: Continuación:

En primer lugar, usted debe ver que $$\sum_{n=-\infty}^0 e^{\pi (tn^2 + 2n|z|)} \leq \sum_{n=-\infty}^0 e^{-\pi t n^2} $$ y esto claramente converge a algo que solo depende de $\tau.$ (El exponente desviará a $-\infty$ rápidamente, de modo que la suma debe converger.)

Ahora, si $n\geq N$

$$\sum_{n=N}^\infty e^{\pi(-tn^2 + 2n|z|)}\leq \sum_{n=N}^\infty e^{\pi(-n^2 t/2)} $$ que converge a un número finito independiente de $z$.

Ahora, usted sólo tiene que hacer algo acerca de la última parte: $$\sum_{n=0}^{N-1} e^{\pi(-tn^2 + 2n|z|)}$$

(Sugerencia: use$N-1< 4|z|/t$, lo que sigue a partir de las condiciones anteriores).

Edit: Continuación:

Ok, elija $r \in \mathbb{R}$, de modo que $\theta(r,\tau) \neq 0.$ Por cuasi-periodicidad, tenemos que para enteros $m$ que $$\theta(r+m\tau,\tau) = e^{-i\pi m^2\tau - 2im \pi r}\theta(r,\tau)$$ así que tomando valores absolutos en cada lado, vemos que $$|\theta(r+m\tau,\tau)| = e^{t\pi m^2}|\theta(r,\tau)|$$ donde $t = im(\tau)>0.$ Por lo tanto, $$\lim_{m \rightarrow \infty} \frac{|\theta(r+m\tau,\tau)|}{e^{t\pi m^2}} = |\theta(r,\tau)| > 0.$$ Por lo tanto, el orden es al menos 2.

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