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解法:维亚佐夫斯卡用模形式解决8维与24维球堆积问题

第 3/9 步:为何取等号迫使 ff 与 f^\hat f 恰好在 E8E_8 上为零
通俗地说

泊松求和是一个神奇的技巧,能把 ff 在某个格上的点集求和转化为 f^\hat f 在相关格上的求和;把它用到 E8E_8 堆积的球心上,就把科恩–埃尔基斯比值 f(0)/f^(0)f(0)/\hat f(0) 从下方钉在具体的数 24=162^4=16 上,这个数正是缩放后 E8E_8 格基本胞体积的倒数。因此要证明 E8E_8 最优,只需——而且严格来说也必须——构造一个在该恒等式中取等号的检验函数,这就迫使 ff 在格中球体相接触的每一处为零,f^\hat f 在相应的对偶模式上也为零。

∑ℓ∈12Λ8f(ℓ)=24∑ℓ∈2Λ8f^(ℓ)  ⟹  f(0)f^(0)≥24\sum_{\ell\in\frac{1}{\sqrt2}\Lambda_8} f(\ell) = 2^4 \sum_{\ell\in\sqrt2\Lambda_8} \hat f(\ell) \;\Longrightarrow\; \frac{f(0)}{\hat f(0)} \ge 2^4
详细分析

泊松求和公式把一个函数在某个格上的求和,与其傅里叶变换在对偶格上的求和联系起来;对 E8E_8 格堆积 12Λ8\tfrac{1}{\sqrt2}\Lambda_8 而言,这给出 ∑ℓ∈12Λ8f(ℓ)=24∑ℓ∈2Λ8f^(ℓ)\sum_{\ell\in\frac{1}{\sqrt2}\Lambda_8} f(\ell) = 2^4 \sum_{\ell\in\sqrt2\Lambda_8} \hat f(\ell)。结合符号条件——球外 f≤0f\le 0,处处 f^≥0\hat f \ge 0——左边至多为 f(0)f(0)(只有原点项可能为正),右边至少为 24f^(0)2^4 \hat f(0)(只有原点项是保证的,其余各项都 ≥0\ge 0),这就迫使 f(0)/f^(0)≥24f(0)/\hat f(0) \ge 2^4,恰好重现了 E8E_8 密度的科恩–埃尔基斯界。

要在整个链条中取到等号——这是真正证明 E8E_8 最优而不仅仅是给出界的唯一方式——需要对每一个满足 ℓ∈12Λ8\ell \in \tfrac{1}{\sqrt2}\Lambda_8 的非零向量都有 f(ℓ)=0f(\ell)=0(即每一个其他堆积向量),并对每一个满足 ℓ∈2Λ8\ell \in \sqrt2\Lambda_8 的非零向量都有 f^(ℓ)=0\hat f(\ell) = 0。由于 E8E_8 的向量按长度 2n\sqrt{2n} 分层,这意味着 ff 与 f^\hat f 必须各自在每一个这样的层半径处,以一个非常特定的双重零点阶消失;构造这样一对函数正是接下来两步要解决的分析问题。

本步骤中的术语
泊松求和公式
一个恒等式,把一个函数在某格所有点上的求和,重写为其傅里叶变换在对偶格所有点上的求和,使得对 f^\hat f 的一个符号条件能够控制一个原本难以直接界定的求和。
本步骤用到的知识