Problèmes de type Linnik pour les fonctions L de formes automorphes, The Linnik-type problems for automorphic L-functions

De
Publié par

Sous la direction de Jie Wu, Jianya Liu
Thèse soutenue le 02 décembre 2008: Nancy 1
Cette thèse est consacrée à l’étude de la répartition des coefficients de fonctions L automorphes de GL(m) avec m = 2. D’une part, nous avons traité le premier changement de signes de ces coefficients, i.e. des problèmes de type Linnik, et obtenu des majorations du type polynômial. D’autre part, nous avons étudié les sommes longues et courtes des coefficients de fonctions L de GL(m) sur les nombres premiers pour tester leur décompensation, respectivement.
-Fonctions L
-Hypothèse de Riemann
-Formes automorphes
In the thesis we have studied the distribution of the coefficients of automorphic L-functions for GL(m) with m = 2. On the one hand, we have treated the first sign change of these coefficients, i.e. the Linnik-type problems, and obtained the polynomial-type estimates. On the other hand, we studied the long and short summations of coefficients of L-functions for GL(m) on the prime numbers to test their decompensation, respectively.
Source: http://www.theses.fr/2008NAN10070/document
Publié le : mercredi 26 octobre 2011
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UFR S.T.M.I.A.
École Doctorale IAE + M Na ney-Un ivers ité
Université Henri Poincaré - Nancy I 'il /Jf1r,''''.$rUÎ
Hr!ll'lrr pOrr.le.d'~ D.F.D.Mathématiques


THÈSE présentée par

Yan QU

pour l’obtention du

Doctorat de l’Université Henri Poincaré
Spécialité : Mathématiques




Problèmes de type Linnik
pour les fonctions L de formes automorphes




Soutenue publiquement le 2 Décembre 2008

Composition du jury :
Emmanuel KOWALSKI Rapporteur Professeur, ETH Zurich
Yuk-Kam LAU Examinateur Assistant Professeur, Université Hong Kong
Jianya LIU Co-directeur de Thèse Professeur, Université Shandong
Gérald TENENBAUM Président Professeur, Université Henri Poincaré
Jie WU Co-directeur de Thèse CR au CNRS, HDR, Université Henri Poincaré


Institut Élie Cartan Nancy CNRS UMR 9973
Faculté des Sciences – B. P. 239 – 54506 Vandœvre-lès-Nancy CEDEX








Je tiens à remercier chaleureusement toutes les personnes qui m'apportent leur aide, leur
soutien, et leur encouragements.

Je voudrais exprimer ma profonde gratitude à mes deux directeurs de thèse, Jianya Liu et
Jie Wu, pour leur investissement inestimable.

Je suis très reconnaissante à Professeur Gérald Tenenbaum qui a accepté de présider mon
jury de thèse. Je souhaite remercier Professeur Emmanuel Kowalski qui m'a fait l'honneur
d'être rapporteur de ma thèse et de participer à ce jury, me sacrifiant ainsi un temps que je
sais précieux. Je souhaite remercier également Professeur Kai-Man Tsang qui a bien
voulu accepter la charge de rapporteur. Même un grand merci à Professeur Yuk-Kam Lau
pour sa participation à ce jury et ses nombreuses suggestions.

Je profite de cet instant pour remercier tous mes chers collègues, tous les membres de
l'équipe de théorie des nombres de Gérald Tenenbaum, toute la faculté de l'IECN, en
particulier Anne de Roton qui n'a pas épargné son temps pour m'aider. Je ne peux que
leur offrir ma très vive gratitude.

Je voudrais remercier aussi l’Ambassade de France en Chine pour m’offrir cette chance
très importante.

Last but not least, I wish to cherish the chance to thank my two supervisors again, if only
I could find words to express myself exactly. What’s more, I couldn’t forget the valuable
memory of my staying in Nancy, I couldn’t forget those smiling faces saying “bon
courage” to me, I couldn’t forget the warmest “gros bisou” Anne has given to me in my
defense…. It is from them that I see the splendid sunlight in Nancy’s cold winter time.
























À mes parents. Table des matières
1 Introduction 5
1.1 Le problème original de Linnik . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5
1.2 Un problème de type Linnik pour les formes modulaires classiques 6
1.3 Un problème de type Linnik pour les formes de Maass . . . . . . . 8
1.4 Un problème de type Linnik pour les fonctions L automorphes . . 9
1.5 Théorème automorphe des nombres premiers et un problème de
type Linnik . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12
1.6 Théorème de densité normale de Selberg pour les fonctions L au-
tomorphes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16
2 Formes modulaires classiques et un problème de type Linnik 19
2.1 Formes modulaires classiques . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19
2.2 Fonctions L automorphes classiques . . . . . . . . . . . . . . . . . 22
2.3 Changements infinis de signe des coefficients de Fourier . . . . . . 24
2.4 Un problème de type Linnik : le premier changement de signe des
coefficients de Fourier . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25
2.4.1 Le problème original de Linnik . . . . . . . . . . . . . . . . 25
12 TABLE DES MATIÈRES
2.4.2 Un problème de type Linnik et un résultat classique de Siegel 26
2.4.3 Développements récents et commentaires . . . . . . . . . . 27
3 Un problème de type Linnik pour les formes de Maass 31
3.1 La théorie spectrale des formes de Maass . . . . . . . . . . . . . . 31
3.1.1 La décomposition spectrale : préliminaires . . . . . . . . . 31
3.1.2 Le spectre discret . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33
3.1.3 L’involution antiholomorphe . . . . . . . . . . . . . . . . . 34
3.1.4 Le spectre continu . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35
3.1.5 La décomposition spectrale : conclusion . . . . . . . . . . . 36
3.2 Théorie de Hecke pour les formes de Maass . . . . . . . . . . . . . 36
3.3 Fonctions L automorphes des formes de Maass . . . . . . . . . . . 39
3.4 Les changements infinis de signe des coefficients de Fourier des
formes de Maass . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41
3.5 Un problème de type Linnik pour les formes de Maass . . . . . . . 42
4 Un problème de type Linnik pour les fonctions L automorphes 47
4.1 Fonctions L automorphes : concepts et propriétés . . . . . . . . . 47
4.2 Trois conjectures dans la théorie de fonctions L automorphes . . . 50
4.3 Fonctions L de Hecke comme fonctions L automorphes . . . . . . 52
4.4 Fonctions L de Rankin-Selberg . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 53
4.5 Coefficients des fonctions L et des fonctions L de Rankin-Selberg . 55
4.6 Changements de signe de (n) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 61
4.7 Un problème de type Linnik pour les fonctions L automorphes . . 61TABLE DES MATIÈRES 3
5 ThéorèmedesnombrespremierspourlesfonctionsLautomorphes 65
5.1 Théorème automorphe des nombres premiers . . . . . . . . . . . . 65
5.2 Lemmes auxiliaires . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 68
5.3 Une formule explicite . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 71
5.4 Preuve d’un résultat de type probabiliste . . . . . . . . . . . . . . 76
5.5 Valeur moyenne et estimations Oméga pour (x;) . . . . . . . . 79
15.6 Un problème de type Linnik pourfa (n) ( n)g . . . . . . . . . 81 n=1
6 Théorème de la densité normale de Selberg pour les fonctions L
automorphes 83
6.1 Théorème de la densité normale de Selberg . . . . . . . . . . . . . 83
6.2 Théorème de la densité normale de Selberg pour les fonctions L
automorphes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 84
6.3 Preuve du théorème . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 86
Bibliographie 91
Remerciements 97

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