2. Der Diskontinuitätsbereich der Modulgruppe
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Die Größe
a + d — ]/(a + d) 1 — 4
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ist eine-Einheit des quadratischen Körpers von ]/(« -f- d) 2 — 4. Denn ist
s' die konjugierte, so ist s ■ s' = 1, und s ist eine ganze Zahl, da es der
ganzzahligen Gleichung:
£ 2 — (a + d) s -f 1 = 0 genügt.
Da s =j= + 1 ist, so sind die Potenzen von s alle voneinander ver
schieden und ergeben unendlich viele verschiedene Einheiten. Der Grad
von 8 ist unendlich.
Wir werden uns von nun an darauf beschränken, die Abbildung in
der oberen Halbebene zu betrachten. Die Verhältnisse in der unteren
Halbebene sind symmetrisch zur reellen Achse und werden durch Spie
gelung zu derselben erhalten. Der Untersuchung sei nicht nur ein S f
sondern eine der Gruppen (Sh”* des § 1 zugrunde gelegt.
1. Definition: Zwei Punkte z und z heißen ähnlich in hezmj auf
z ~z,
wenn es ein S von @ gibt, so daß:
z = Sz.
Diese Definition ist sinnlos, wenn aus ihr nicht folgende Eigen
schaften hervorgehen; Jeder Punkt ist sich selbst ähnlich; aus z ~ z
folgt z ~ z, und aus z ~ z, z ~ z folgt z ~ z. Das erste verlangt, daß
E in @ ist; das zweite, daß zu jedem S auch in @5 liege; das dritte,
daß ein 8, das aus zwei S von @ zusammengesetzt ist, wieder in ($ liege.
Dies sind aber nichts anderes, wie die Gruppeneigenschaften a), b), c)
von S. 1, die für © nach Voraussetzung erfüllt sind. Die Ähnlichkeit
ist die geometrische Auswertung des Gruppenbegriffes. Wir heben die
eine Eigenschaft besonders hervor:
3. Satz: Wenn zwei Punkte einem dritten ähnlich sind, so sind sie
untereinander ähnlich
2. Definition: Ein Bereich von Punkten mit der Eigenschaft, daß
jeder Punkt der Ebene einem und nur einem Punkt desselben ähnlich ist
in bezug auf die Gruppe Ob, heißt der Biskontinuitätsbereich von @.
Nach der Definition kann kein Punkt des D.-B. einem seiner anderen
Punkte ähnlich sein. Unsere Aufgabe wird es sein, den D.-B. für die
Modulgruppe und ihre Untergruppen anzugeben.
Hierzu greifen wir aus @ irgendein S heraus und betrachten seine
Potenzen S k , k = 0, + 1, + 2,.,., wo S° = E sei. Alle diese Substitu
tionen bilden eine Untergruppe Ob (8) (dieselbe besitzt keinen endlichen
Index). Welches ist der D.-B. von Ob(8)?