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阶数下降、Hecke 下降,以及对称立方超几何系数的模 p^4 超同余

数论 2026-05-07 v2

摘要

我们证明对称立方系数 An=(27)n[zn]2F1(1/3,1/3;1;z)3A_n=(-27)^n[z^n]\,_2F_1(1/3,1/3;1;z)^3 满足超同余 A(mp)A(m)modp4A(mp)\equiv A(m) \bmod p^4,对所有素数 p5p\geq 5 和所有 m1m\geq 1 成立。证明依赖于三个要素:(i)模识别 F(t(τ))=η(τ)9/η(3τ)3F(t(\tau))=\eta(\tau)^9/\eta(3\tau)^3,其中 t(τ)=η(3τ)12/η(τ)12t(\tau)=\eta(3\tau)^{12}/\eta(\tau)^{12},其对数导数是 Γ0(3)\Gamma_0(3) 上权 5 艾森斯坦级数 C(q)=3E5(χ0,χ3)C(q)=3E_5(\chi_0,\chi_3);(ii)CC 的系数满足精确同余 cmprcmpr1modp4rc_{mp^r}\equiv c_{mp^{r-1}} \bmod p^{4r},结合拉格朗日-伯曼提取;(iii)弱全纯形式上的 Hecke 下降,其中缺陷在 Γ0(3)\Gamma_0(3) 上权 5 形式、特征 χ3\chi_3 的二维空间中展开,由 CCtCtC 张成,通过尖点适配基处理,第二个尖点由 Fricke 对合 W3W_3 处理。作为独立结果,我们证明 Mao-Tian 三次递推在特化 (1/3,1/3,1)(1/3,1/3,1) 处从阶 3 下降到阶 2。

关键词

引用

@article{arxiv.2604.06238,
  title  = {Order drop, Hecke descent, and a mod $p^4$ supercongruence for symmetric-cube hypergeometric coefficients},
  author = {Alex Shvets},
  journal= {arXiv preprint arXiv:2604.06238},
  year   = {2026}
}

备注

25 pages. v2: substantially revised proof. The earlier three-layer truncation argument is replaced by a cusp-adapted expansion in the weight-5 modular forms space on $\Gamma_0(3)$ with character $\chi_3$, giving $F_r \equiv 0 \bmod p^4$ for all $r\geq 1$ uniformly. The order drop from 3 to 2 is now stated as an independent result and is not used in the proof of Theorem A