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Estimations de densité automorphe et exposants d'approximation optimaux

Automorphic density estimates and optimal approximation exponents

Mikolaj FRĄCZYK, Alexander GORODNIK, Amos NEVO
Estimations de densité automorphe et exposants d'approximation optimaux
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  • Année : 2026
  • Fascicule : 4
  • Tome : 59
  • Format : Électronique
  • Langue de l'ouvrage :
    Anglais
  • Class. Math. : 11F72; 11F70, 37A44, 22E46, 11R45, 11J83
  • Pages : 1011 - 1052
  • DOI : 10.24033/asens.2653

Le présent article est consacré à l'établissement d'un exposant d'approximation optimal pour l'action d'un réseau irréductible cocompact  d'un groupe produit sur ses facteurs propres. Auparavant, des exposants d'approximation optimaux pour les actions de réseaux sur des espaces homogènes avaient été établis sous l'hypothèse que la restriction de la représentation automorphe au groupe stabilisateur est convenablement tempérée. Toutefois, pour les réseaux irréductibles dans les groupes algébriques semi-simples, soit cette propriété n'est pas vérifiée, soit elle équivaut à un cas particulier de la conjecture de Ramanujan-Petersson-Selberg. L'hypothèse de densité de Sarnak et ses variantes, bornant les multiplicités des représentations irréductibles intervenant dans la décomposition de la représentation automorphe, peuvent être considérées comme un affaiblissement de la propriété de tempérance. Une forme raffinée de cette hypothèse a récemment été établie pour des réseaux de congruence arithmétiques, cocompacts et irréductibles provenant d'algèbres de quaternions. Nous utilisons ce résultat afin d'établir -- inconditionnellement -- un exposant d'approximation optimal pour les actions de ces réseaux sur les espaces symétriques associés. Nous donnons également un critère spectral général pour l'optimalité de l'exposant d'approximation pour des réseaux cocompacts irréductibles dans un produit de paires de Gelfand arbitraires. Nos méthodes reposent sur l'utilisation des bornes de multiplicité dans la formule de pré-trace, l'établissement d'estimations raffinées des transformées sphériques, et une analyse spectrale élaborée bornant les normes de Hilbert-Schmidt d'opérateurs de convolution géométrique soigneusement équilibrés.

The present paper is devoted to establishing an optimal  approximation exponent for the action of an irreducible uniform lattice subgroup of a product group on its proper factors. Previously optimal approximation exponents for lattice actions on homogeneous spaces were established under the assumption that the restriction of the automorphic representation to the stability group is suitably tempered. However, for irreducible lattices in semisimple algebraic groups, either this property does not hold or it amounts to an instance of the Ramanujan-Petersson-Selberg conjecture. Sarnak's Density Hypothesis and its variants bounding the multiplicities of irreducible representations occurring in the decomposition of the automorphic representation can be viewed as a weakening of the temperedness property. A refined form of this hypothesis has recently been established for  uniform irreducible arithmetic congruence lattices arising from quaternion algebras. We employ this result in order to establish, unconditionally,  an optimal approximation exponent for the actions of these lattices on the associated symmetric spaces. We also give a general spectral criterion for the optimality of the approximation exponent for  irreducible uniform lattices in a product of arbitrary Gelfand pairs. Our methods involve utilizing the multiplicity bounds in the pre-trace formula, establishing refined estimates of the spherical transforms, and carrying out an elaborate spectral analysis that bounds the Hilbert-Schmidt norms of carefully balanced geometric convolution operators. 

Groupes semi-simples, sous-groupes arithmétiques cocompacts, approximation diophantienne, représentation automorphe
Semisimple groups, arithmetic lattice subgroups, Diophantine approximation, automorphic representation

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