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Actions de correspondances de Hecke sur les lacets et les périodes des intégrales de Shimura itérées

Hecke Actions on Loops and Periods of Iterated Shimura Integrals

Richard HAIN with an appendix by Pham Huu TIEP
Actions de correspondances de Hecke sur les lacets et les périodes des intégrales de Shimura itérées
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  • Année : 2025
  • Fascicule : 6
  • Tome : 58
  • Format : Électronique
  • Langue de l'ouvrage :
    Anglais
  • Class. Math. : 14G35, 14F35, 11F32; 11F67, 20C08, 20C15, 20C33
  • Pages : 1479-1579
  • DOI : 10.24033/asens.2633

Nous montrons que les correspondances de Hecke classiques $T_N$ agissent sur le groupe abélien libre engendré par les classes de conjugaison du groupe modulaire $SL_2(Z)$ et les classes de conjugaison de sa complétion profinie. Nous montrons que cette action induit une action duale sur l'anneau des fonctions de classe d'une certaine complétion unipotente relative du groupe modulaire. Cet anneau contient toutes les intégrales itérées de formes modulaires qui sont constantes sur les classes de conjugaison. Il possède une structure de Hodge mixte naturelle et, après tensorisation avec $Ql$, une action naturelle du groupe de Galois absolu. Chaque correspondance de Hecke préserve cette structure de Hodge mixte et commute avec l'action du groupe de Galois absolu. Contrairement au cas classique, o\`u les correspondances de Hecke agissent sur les formes modulaires, l'algèbre engendrée par ces opérateurs de Hecke généralisés n'est pas commutative.

En annexe, Pham Tiep prouve que, pour tous les nombres premiers $p\ge 5$, tout caractère irréductible de $SL_2(Z/p^n)/(\pm id)$ apparaît dans son action par conjugaison sur l'algèbre de groupe de $SL_2(Z/p^n)$, un résultat utilisé dans le corps de l'article.

We show that the classical Hecke correspondences $T_N$ act on the free abelian group generated by the conjugacy classes of the modular group $SL_2(Z)$ and the conjugacy classes of its profinite completion. We show that this action induces a dual action on the ring of class functions of a certain relative unipotent completion of the modular group. This ring contains all iterated integrals of modular forms that are constant on conjugacy classes. It possesses a natural mixed Hodge structure and, after tensoring with $Ql$, a natural action of the absolute Galois group. Each Hecke correspondence preserves this mixed Hodge structure and commutes with the action of the absolute Galois group. Unlike in the classical case, where Hecke correspondences are acting on modular forms, the algebra generated by these generalized Hecke operators is not commutative.

In the appendix, Pham Tiep proves that, for all primes ${p\ge 5}$, every irreducible character of $SL_2(Z/p^n)/(\pm id)$ appears in its conjugation action on the group algebra of $SL_2(Z/p^n)$, a result needed in the body of the paper.

Hecke correspondence, iterated Shimura integral, modular form, relative unipotent completion, period, mixed Hodge structure, motive, conjugation representation
Hecke correspondence, iterated Shimura integral, modular form, relative unipotent completion, period, mixed Hodge structure, motive, conjugation representation

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