Sdružené zastoupení - Adjoint representation

v matematika, adjunkční reprezentace (nebo adjunkční akce) a Lež skupina G je způsob reprezentace prvků skupiny jako lineární transformace skupiny Lež algebra, považováno za a vektorový prostor. Například pokud G je , Lieova skupina skutečných n-podle-n invertibilní matice, pak adjunktní reprezentace je skupinový homomorfismus, který vysílá invertible n-podle-n matice k endomorfismu vektorového prostoru všech lineárních transformací definován: .

Pro každou skupinu Lie je to přirozené zastoupení se získá linearizací (tj rozdíl z) akce z G na sobě časování. Adjunkční reprezentaci lze definovat pro lineární algebraické skupiny přes svévolné pole.

Definice

Nechat G být Lež skupina a nechte

být mapováním G ↦ ΨG, s Aut (G) automorfická skupina z G a ΨG: GG dané vnitřní automorfismus (časování)

Toto Ψ je Homomorfismus skupiny lži.

Pro každého G v G, definovat InzerátG být derivát z ΨG v původu:

kde d je rozdíl a je tečný prostor na počátku E (E být prvkem identity skupiny G). Od té doby je automorfismus Lieových skupin, AdG je autorfismus lži algebry; tj. invertibilní lineární transformace z pro sebe, která zachovává Ležící závorka. Navíc od té doby je skupinový homomorfismus, také je to skupinový homomorfismus.[1] Proto je mapa

je skupinové zastoupení volal adjunkční reprezentace z G.

Li G je ponořená Lie podskupina obecné lineární skupiny (nazývá se imerzně lineární Lieova skupina), pak Lieova algebra sestává z matic a exponenciální mapa je exponenciální matice pro matice X s normami malého operátora. Tedy pro G v G a malé X v , přičemž derivát na t = 0, jeden dostane:

kde vpravo máme produkty matic. Li je uzavřená podskupina (tj. G je maticová Lieova skupina), pak tento vzorec platí pro všechny G v G a všechno X v .

Stručně řečeno, adjunktní reprezentace je izotropní reprezentace spojené s konjugační akcí G kolem prvku identity G.

Derivát reklamy

Jeden může vždy projít ze zastoupení skupiny Lie G do a reprezentace jeho Lieovy algebry převzetím derivátu v identitě.

Vezmeme si derivát adjungované mapy

u prvku identity dává adjunkční reprezentace lži algebry z G:

kde je Lieova algebra které lze identifikovat s derivační algebra z . Jeden to může ukázat

pro všechny , kde je pravá strana dána (indukována) znakem Ležácká závorka vektorových polí. Vskutku,[2] připomenout, prohlížení jako Lieova algebra levého invariantního vektorového pole G, držák zapnutý je uveden jako:[3] pro vektorová pole invariantní vlevo X, Y,

kde označuje tok generováno uživatelem X. Jak se ukazuje, , zhruba proto, že obě strany uspokojují stejnou ODR definující tok. To znamená kde označuje správné násobení pomocí . Na druhou stranu od té doby tím, že řetězové pravidlo,

tak jako Y je invariantní vlevo. Proto,

,

což bylo potřeba ukázat.

Tím pádem, se shoduje se stejným definovaným v § Sdružené znázornění Lieovy algebry níže. Reklama a reklama souvisí prostřednictvím exponenciální mapa: Konkrétně Adexp (X) = exp (reklamaX) pro všechny X v algebře Lie.[4] Je to důsledek obecného výsledku týkajícího se Lieovy skupiny a Lieových algebrických homomorfismů prostřednictvím exponenciální mapy.[5]

Li G je ponořená lineární Lieova skupina, pak se výše uvedený výpočet zjednodušuje: skutečně, jak bylo uvedeno dříve, a tedy s ,

.

Vezmeme-li si derivát tohoto na , my máme:

.

Obecný případ lze také odvodit z lineárního případu: ve skutečnosti být ponořená lineární Lieova skupina se stejnou Lieovou algebrou jako algebra G. Pak derivát Ad v prvku identity pro G a to pro G' shodovat se; tedy bez ztráty obecnosti, G lze předpokládat, že jsou G'.

Velká a malá písmena se v literatuře hojně používají. Tedy například vektor X v algebře generuje a vektorové pole X ve skupině G. Podobně i adjungovaná mapa inzerátXy = [X,y] vektorů v je homomorfní[je zapotřebí objasnění ] do Derivát lži LXY = [X,Y] vektorových polí ve skupině G považováno za potrubí.

Dále viz derivát exponenciální mapy.

Adjoint reprezentace Lieovy algebry

Nechat být ležovou algebrou nad nějakým polem. Vzhledem k prvku X lže algebry , jeden definuje adjoint akci X na jako mapa

pro všechny y v . Říká se tomu adjungovaný endomorfismus nebo adjunkční akce. ( je také často označován jako .) Protože závorka je bilineární, určuje to lineární mapování

dána X ↦ reklamaX. Do konce, závorka je podle definice dána komutátorem dvou operátorů:

kde označuje složení lineárních map. Pomocí výše uvedené definice závorky je Jacobi identita

má formu

kde X, y, a z jsou libovolné prvky .

To říká poslední identita inzerát je homomorfismus lži algebry; tj. lineární mapování, které bere závorky na závorky. Proto, inzerát je reprezentace Lieovy algebry a nazývá se adjunkční reprezentace algebry .

Li je konečně-dimenzionální, pak Konec je izomorfní s , Lieova algebra obecná lineární skupina vektorového prostoru a pokud je zvolen základ pro to, složení odpovídá násobení matic.

Ve více modulově teoretickém jazyce to říká konstrukce je modul sám o sobě.

Jádro inzerát je centrum z (to je jen přeformulování definice). Na druhou stranu pro každý prvek z v , lineární mapování poslouchá Leibnizův zákon:

pro všechny X a y v algebře (přepracování Jacobiho identity). To znamená, adz je derivace a obraz pod reklamou je subalgebra Der, prostor všech odvozenin z .

Když je Lieova algebra skupiny Lie G, inzerát je rozdíl Inzerát na prvku identity G (vidět # Derivát reklamy výše).

K dispozici je následující vzorec podobný Leibnizův vzorec: pro skaláry a Lieovy algebry ,

.

Strukturní konstanty

Explicitní maticové prvky adjunktové reprezentace jsou dány znakem strukturní konstanty algebry. To znamená, že {ei} být sada základní vektory pro algebru, s

Pak maticové prvky pro reklamuEijsou dány

Tedy například adjunktní reprezentace su (2) je určujícím zástupcem takže (3).

Příklady

  • Li G je abelian dimenze n, adjunkční reprezentace G je triviální n-dimenzionální reprezentace.
  • Li G je matice Lieova skupina (tj. uzavřená podskupina GL (n, ℂ)), pak je jeho Lieova algebra algebrou n×n matice s komutátorem pro Lieovu závorku (tj. subalgebra o ). V tomto případě je adjointová mapa dána AdG(X) = gxg−1.
  • Li G je SL (2, R) (skutečné matice 2 × 2 s určující 1), Lieova algebra z G se skládá ze skutečných matic 2 × 2 s stopa 0. Reprezentace je ekvivalentní reprezentaci dané akcí G lineární substitucí v prostoru binárního (tj. 2 proměnné) kvadratické formy.

Vlastnosti

Následující tabulka shrnuje vlastnosti různých map uvedených v definici

Homomorfismus skupiny lži:
Automorfismus skupiny lži:
Homomorfismus skupiny lži:
Lie Algebra Automorfismus:
  • je lineární
Homomorfismus lže algebry:
  • je lineární
Derivace algebry lži:
  • je lineární

The obraz z G pod adjoint reprezentace je označena Ad (G). Li G je připojeno, jádro adjunktní reprezentace se shoduje s jádrem Ψ, což je právě centrum z G. Proto adjunktní reprezentace spojené Lieovy skupiny G je věřící kdyby a jen kdyby G je bez centra. Obecněji, pokud G není připojen, pak jádrem adjointové mapy je centralizátor z složka identity G0 z G. Podle první věta o izomorfismu my máme

Vzhledem k tomu, že konečná trojrozměrná skutečná algebra leží tím, že Lieova třetí věta, existuje propojená Lieova skupina jehož Lieova algebra je obrazem adjunkční reprezentace (tj., .) Říká se tomu adjunkční skupina z .

Teď když je Lieova algebra propojené Lieovy skupiny G, pak je obraz adjunkční reprezentace G: .

Kořeny polojednoduché Lieovy skupiny

Li G je polojednoduchý, nenulová závaží adjunktního reprezentačního formuláře a kořenový systém.[6] (Obecně je třeba před pokračováním složit komplexizaci Lieovy algebry.) Chcete-li zjistit, jak to funguje, zvažte případ G = SL (n, R). Můžeme vzít skupinu diagonálních matic diag (t1, ..., tn) jako naše maximální torus T. Konjugace prvkem T posílá

Tím pádem, T působí triviálně na diagonální část Lieovy algebry G a s vlastními vektory titj−1 na různých off-diagonálních záznamech. Kořeny G jsou váhy diag (t1, ..., tn) → titj−1. To odpovídá standardnímu popisu kořenového systému G = SLn(R) jako sada vektorů formuláře EiEj.

Příklad SL (2, R)

Při výpočtu kořenového systému pro jeden z nejjednodušších případů Lieových skupin se skupina SL (2, R) dvourozměrných matic s determinantem 1 se skládá ze sady matic ve tvaru:

s A, b, C, d skutečné a inzerát − před naším letopočtem = 1.

Maximální kompaktní připojená abelianská podskupina Lie nebo maximální torus T, je dáno podmnožinou všech matic formuláře

s . Lieova algebra maximálního torusu je Cartanova subalgebra skládající se z matic

Pokud spojíme prvek SL (2, R) prvkem maximálního torusu, který získáme

Matice

jsou pak „vlastní vektory“ operace konjugace s vlastními hodnotami . Funkce Λ, která dává je multiplikativní charakter nebo homomorfismus z torusu skupiny k podkladovému poli R. Funkce λ poskytující θ je váha Lie Algebry s váhovým prostorem daným rozpětím matic.

Je uspokojivé ukázat multiplikativitu postavy a linearitu váhy. Dále lze dokázat, že rozdíl Λ lze použít k vytvoření váhy. Vzdělávací je také zvážit případ SL (3, R).

Varianty a analogy

Podobu adjunktu lze také definovat pro algebraické skupiny přes jakékoli pole.[je zapotřebí objasnění ]

The společná reprezentace je zastoupení přísad adjunktního vyjádření. Alexandre Kirillov poznamenal, že obíhat libovolného vektoru v co-adjoint reprezentaci je a symplektické potrubí. Podle filozofie v teorie reprezentace známý jako orbitální metoda (viz také Vzorec Kirillovova znaku ), neredukovatelné reprezentace Lieovy skupiny G by měl být nějakým způsobem indexován svými obousměrnými oběžnými drahami. Tento vztah je nejbližší v případě nilpotentní Lie skupiny.

Poznámky

  1. ^ Opravdu, tím řetězové pravidlo,
  2. ^ Kobayashi – Nomizu, strana 41
  3. ^ Kobayashi – Nomizu, Návrh 1.9.
  4. ^ Hall 2015 Návrh 3.35
  5. ^ Hall 2015 Věta 3.28
  6. ^ Hall 2015 Oddíl 7.3

Reference

  • Fulton, William; Harris, Joe (1991). Teorie reprezentace. První kurz. Postgraduální texty z matematiky, Čtení z matematiky. 129. New York: Springer-Verlag. doi:10.1007/978-1-4612-0979-9. ISBN  978-0-387-97495-8. PAN  1153249. OCLC  246650103.
  • Kobayashi, Shoshichi; Nomizu, Katsumi (1996). Základy diferenciální geometrie, sv. 1 (New ed.). Wiley-Interscience. ISBN  978-0-471-15733-5.
  • Hall, Brian C. (2015), Lie Groups, Lie Algebras, and Reprezentations: An Elementary Introduction, Postgraduální texty z matematiky, 222 (2. vyd.), Springer, ISBN  978-3319134666.