Komplexní reflexní skupina - Complex reflection group
v matematika, a komplexní reflexní skupina je konečná skupina působící na a konečně-dimenzionální komplex vektorový prostor který je generován komplexní odrazy: netriviální prvky, které opravují komplex nadrovina bodově.
Při studiu projektu vznikají složité reflexní skupiny invariantní teorie z polynomiální kroužky. V polovině 20. století byly zcela klasifikovány v dílech Shepharda a Todda. Zvláštní případy zahrnují symetrická skupina permutací, dihedrální skupiny a obecněji všechny konečné reálné reflexní skupiny (dále jen Skupiny coxeterů nebo Weylovy skupiny, včetně skupin symetrie pravidelný mnohostěn ).
Definice
(Složitá) reflexe r (někdy také nazývané pseudo reflexe nebo jednotný odraz) konečného trojrozměrného komplexního vektorového prostoru PROTI je prvek konečného řádu, který fixuje složitou nadrovinu bodově, tj pevný prostor má kodimenzionální 1.
A (konečný) komplexní reflexní skupina je konečná podskupina který je generován odrazy.
Vlastnosti
Jakákoli skutečná reflexní skupina se stane komplexní reflexní skupinou, pokud z ní rozšiřujeme skaláry R na C. Zejména všechny Skupiny coxeterů nebo Weylovy skupiny uveďte příklady komplexních reflexních skupin.
Složitá reflexní skupina Ž je neredukovatelné pokud jediný Ž-invariant vlastní podprostor příslušného vektorového prostoru je počátek. V tomto případě se dimenze vektorového prostoru nazývá hodnost z Ž.
The Číslo coxeteru neredukovatelné komplexní reflexní skupiny Ž hodnosti je definován jako kde označuje množinu odrazů a označuje sadu odrážejících hyperplánů. V případě skutečných odrazových skupin se tato definice redukuje na obvyklou definici Coxeterova čísla pro konečné Coxeterovy systémy.
Klasifikace
Jakákoli komplexní reflexní skupina je produktem neredukovatelných komplexních reflexních skupin, které působí na součet odpovídajících vektorových prostorů.[1] Stačí tedy klasifikovat neredukovatelné komplexní reflexní skupiny.
Neredukovatelné komplexní reflexní skupiny byly klasifikovány podle G. C. Shephard a J. A. Todd (1954 ). Dokázali, že každý neredukovatelný člověk patří do nekonečné rodiny G(m, p, n) v závislosti na 3 kladných celočíselných parametrech (s p dělení m) nebo byl jedním z 34 výjimečných případů, kterých bylo číslováno od 4 do 37.[2] Skupina G(m, 1, n) je zobecněná symetrická skupina; ekvivalentně je to produkt věnce symetrické skupiny Sym (n) cyklickou skupinou objednávky m. Jako maticová skupina mohou být její prvky realizovány jako monomiální matice jejichž nenulové prvky jsou mth kořeny jednoty.
Skupina G(m, p, n) je index-p podskupina G(m, 1, n). G(m, p, n) je v pořádku mnn!/p. Jako matice to lze realizovat jako podmnožinu, ve které je produkt nenulových položek (m/p) th kořen jednoty (spíše než jen mth root). Algebraicky, G(m, p, n) je polopřímý produkt abelianské skupiny řádu mn/p symetrickou skupinou Sym (n); prvky abelianské skupiny mají tvar (θA1, θA2, ..., θAn), kde θ je primitivní mth kořen jednoty a ∑Ai ≡ 0 mod pa Sym (n) jedná permutací souřadnic.[3]
Skupina G(m,p,n) jedná neredukovatelně Cn kromě případů m = 1, n > 1 (symetrická skupina) a G(2, 2, 2) ( Kleinova čtyřčlenná skupina ). V těchto případech Cn rozdělí se jako součet neredukovatelných reprezentací dimenzí 1 a n − 1.
Zvláštní případy G(m, p, n)
Skupiny coxeterů
Když m = 2, reprezentace popsaná v předchozí části se skládá z matic se skutečnými položkami, a tedy v těchto případech G(m,p,n) je konečná skupina Coxeter. Zejména:[4]
- G(1, 1, n) má typ An−1 = [3,3,...,3,3] = ...; symetrická skupina řádu n!
- G(2, 1, n) má typ Bn = [3,3,...,3,4] = ...; the hyperoktaedrická skupina objednávky 2nn!
- G(2, 2, n) má typ Dn = [3,3,...,31,1] = ..., objednávka 2nn!/2.
Kromě toho, když m = p a n = 2, skupina G(p, p, 2) je dihedrální skupina objednávky 2p; jako skupina Coxeter zadejte Já2(p) = [p] = (a skupina Weyl G2 když p = 6).
Další zvláštní případy a náhody
Jediné případy, kdy jsou dvě skupiny G(m, p, n) jsou izomorfní jako komplexní reflexní skupiny[je zapotřebí objasnění ] to je G(ma, pa, 1) je izomorfní s G(mb, str, 1) pro všechna kladná celá čísla A, b (a oba jsou izomorfní s cyklická skupina řádu m/p). Existují však i další případy, kdy dvě takové skupiny jsou izomorfní jako abstraktní skupiny.
Skupiny G(3, 3, 2) a G(1, 1, 3) jsou izomorfní se symetrickou skupinou Sym (3). Skupiny G(2, 2, 3) a G(1, 1, 4) jsou izomorfní se symetrickou skupinou Sym (4). Oba G(2, 1, 2) a G(4, 4, 2) jsou izomorfní s dihedrální skupina řádu 8. A skupiny G(2p, p, 1) jsou cyklické řádu 2, jak jsou G(1, 1, 2).
Seznam neredukovatelných komplexních reflexních skupin
V prvních 3 řádcích tohoto seznamu je několik duplikátů; viz předchozí část pro podrobnosti.
- SVATÝ je číslo Shephard – Todd skupiny reflexe.
- Hodnost je rozměr komplexního vektorového prostoru, na který skupina působí.
- Struktura popisuje strukturu skupiny. Symbol * znamená a ústředním produktem dvou skupin. Pro pozici 2 je podíl (cyklickým) středem skupina rotací čtyřstěnu, osmistěnu nebo dvacetistěnu (T = Alt (4), Ó = Sym (4), Já = Alt (5), objednávky 12, 24, 60), jak je uvedeno v tabulce. Pro zápis 21+4viz zvláštní skupina.
- Objednat je počet prvků skupiny.
- Úvahy popisuje počet odrazů: 26412 znamená, že existuje 6 odrazů řádu 2 a 12 řádu 4.
- Stupně udává stupně základních invariantů kruhu polynomiálních invariantů. Například invarianty skupiny číslo 4 tvoří polynomiální kruh se 2 generátory stupňů 4 a 6.
SVATÝ | Hodnost | Struktura a jména | Jména coxeterů | Objednat | Úvahy | Stupně | Kodexy |
---|---|---|---|---|---|---|---|
1 | n−1 | Symetrická skupina G(1,1,n) = Sym (n) | n! | 2n(n − 1)/2 | 2, 3, ...,n | 0,1,...,n − 2 | |
2 | n | G(m,p,n) m > 1, n > 1, p|m (G(2,2,2) je redukovatelný) | mnn!/p | 2mn(n−1)/2,dnφ (d) (d|m/p, d > 1) | m,2m,..,(n − 1)m; mn/p | 0,m,..., (n − 1)m -li p < m; 0,m,...,(n − 2)m, (n − 1)m − n -li p = m | |
2 | 2 | G(p,1,2) p > 1, | p [4] 2 nebo | 2p2 | 2p,d2φ (d) (d|p, d > 1) | p; 2 s | 0,p |
2 | 2 | Vzepětí skupina G(p,p,2) p > 2 | [p] nebo | 2p | 2p | 2,p | 0,p-2 |
3 | 1 | Cyklická skupina G(p,1,1) = Zp | [p]+ nebo | p | dφ (d) (d|p, d > 1) | p | 0 |
4 | 2 | W (L.2), Z2.T | 3 [3] 3 nebo , ⟨2,3,3⟩ | 24 | 38 | 4,6 | 0,2 |
5 | 2 | Z6.T | 3 [4] 3 nebo | 72 | 316 | 6,12 | 0,6 |
6 | 2 | Z4.T | 3 [6] 2 nebo | 48 | 2638 | 4,12 | 0,8 |
7 | 2 | Z12.T | ‹3,3,3›2 nebo ⟨2,3,3⟩6 | 144 | 26316 | 12,12 | 0,12 |
8 | 2 | Z4.Ó | 4 [3] 4 nebo | 96 | 26412 | 8,12 | 0,4 |
9 | 2 | Z8.Ó | 4 [6] 2 nebo nebo ⟨2,3,4⟩4 | 192 | 218412 | 8,24 | 0,16 |
10 | 2 | Z12.Ó | 4 [4] 3 nebo | 288 | 26316412 | 12,24 | 0,12 |
11 | 2 | Z24.Ó | ⟨2,3,4⟩12 | 576 | 218316412 | 24,24 | 0,24 |
12 | 2 | Z2.Ó= GL2(F3) | ⟨2,3,4⟩ | 48 | 212 | 6,8 | 0,10 |
13 | 2 | Z4.Ó | ⟨2,3,4⟩2 | 96 | 218 | 8,12 | 0,16 |
14 | 2 | Z6.Ó | 3 [8] 2 nebo | 144 | 212316 | 6,24 | 0,18 |
15 | 2 | Z12.Ó | ⟨2,3,4⟩6 | 288 | 218316 | 12,24 | 0,24 |
16 | 2 | Z10.Já, ⟨2,3,5⟩ ×Z5 | 5 [3] 5 nebo | 600 | 548 | 20,30 | 0,10 |
17 | 2 | Z20.Já | 5 [6] 2 nebo | 1200 | 230548 | 20,60 | 0,40 |
18 | 2 | Z30.Já | 5 [4] 3 nebo | 1800 | 340548 | 30,60 | 0,30 |
19 | 2 | Z60.Já | ⟨2,3,5⟩30 | 3600 | 230340548 | 60,60 | 0,60 |
20 | 2 | Z6.Já | 3 [5] 3 nebo | 360 | 340 | 12,30 | 0,18 |
21 | 2 | Z12.Já | 3 [10] 2 nebo | 720 | 230340 | 12,60 | 0,48 |
22 | 2 | Z4.Já | ⟨2,3,5⟩2 | 240 | 230 | 12,20 | 0,28 |
23 | 3 | W (v3) = Z2 × PSL2(5) | [5,3], | 120 | 215 | 2,6,10 | 0,4,8 |
24 | 3 | W (J.3(4)) = Z2 × PSL2(7), Klein | [1 1 14]4, | 336 | 221 | 4,6,14 | 0,8,10 |
25 | 3 | W (L.3) = W (str3) = 31+2.SL2(3) Hesián | 3[3]3[3]3, | 648 | 324 | 6,9,12 | 0,3,6 |
26 | 3 | W (M3) =Z2 ×31+2.SL2(3) Hesián | 2[4]3[3]3, | 1296 | 29 324 | 6,12,18 | 0,6,12 |
27 | 3 | W (J.3(5)) = Z2 ×(Z3Alt (6)), Valentiner | [1 1 15]4, [1 1 14]5, | 2160 | 245 | 6,12,30 | 0,18,24 |
28 | 4 | W (Ž4) = (SL2(3) * SL2(3)).(Z2 × Z2) | [3,4,3], | 1152 | 212+12 | 2,6,8,12 | 0,4,6,10 |
29 | 4 | W (č4) = (Z4*21 + 4). Sym (5) | [1 1 2]4, | 7680 | 240 | 4,8,12,20 | 0,8,12,16 |
30 | 4 | W (v4) = (SL2(5) * SL2(5)).Z2 | [5,3,3], | 14400 | 260 | 2,12,20,30 | 0,10,18,28 |
31 | 4 | W (EN4) = W (O.4) = (Z4*21 + 4). Sp4(2) | 46080 | 260 | 8,12,20,24 | 0,12,16,28 | |
32 | 4 | W (L.4) = Z3 × Sp4(3) | 3[3]3[3]3[3]3, | 155520 | 380 | 12,18,24,30 | 0,6,12,18 |
33 | 5 | W (K.5) = Z2 × Ω5(3) = Z2 × PSp4(3)= Z2 × napájecí zdroj4(2) | [1 2 2]3, | 51840 | 245 | 4,6,10,12,18 | 0,6,8,12,14 |
34 | 6 | W (K.6)= Z3.Ω− 6(3).Z2, Mitchellova skupina | [1 2 3]3, | 39191040 | 2126 | 6,12,18,24,30,42 | 0,12,18,24,30,36 |
35 | 6 | MY6) = SO5(3) = O.− 6(2) = PSp4(3).Z2 = PSU4(2).Z2 | [32,2,1], | 51840 | 236 | 2,5,6,8,9,12 | 0,3,4,6,7,10 |
36 | 7 | MY7) = Z2 × Sp6(2) | [33,2,1], | 2903040 | 263 | 2,6,8,10,12,14,18 | 0,4,6,8,10,12,16 |
37 | 8 | MY8)= Z2.Ó+ 8(2) | [34,2,1], | 696729600 | 2120 | 2,8,12,14,18,20,24,30 | 0,6,10,12,16,18,22,28 |
Další informace, včetně diagramů, prezentací a kodexů komplexních reflexních skupin, najdete v tabulkách v (Michel Broué, Gunter Malle & Raphaël Rouquier1998 ).
Stupně
Shephard a Todd dokázali, že konečná skupina působící na složitý vektorový prostor je komplexní reflexní skupinou právě tehdy, pokud je jejím prstenem invariants polynomický prsten (Chevalley – Shephard – Toddova věta ). Pro být hodnost reflexní skupiny, stupně generátorů prstenu invarianty se volá stupně W a jsou uvedeny ve sloupci nad záhlavím „stupňů“. Rovněž ukázali, že mnoho dalších invariantů skupiny je určeno následujícími stupni:
- Střed neredukovatelné odrazové skupiny je cyklický řádu rovného největšímu společnému děliteli stupňů.
- Pořadí komplexní reflexní skupiny je součinem jejích stupňů.
- Počet odrazů je součtem stupňů minus hodnost.
- Neredukovatelná komplexní reflexní skupina pochází ze skutečné reflexní skupiny právě tehdy, má-li invariant stupně 2.
- Stupně di uspokojit vzorec
Kodexy
Pro být hodnost reflexní skupiny, kodexy W lze definovat pomocí
- Pro skutečnou reflexní skupinu jsou kódové řády stupně minus 2.
- Počet reflexních hyperplánů je součtem kódových řádků plus hodnosti.
Dobře generované komplexní reflexní skupiny
Podle definice je každá komplexní reflexní skupina generována svými odrazy. Sada odrazů není minimální generující množina a každá neredukovatelná komplexní reflexní skupina má hodnost n má minimální generující sadu skládající se z obou n nebo n + 1 odrazy. V prvním případě se o skupině říká, že je dobře vygenerovaný.
Vlastnost dobře generovaného je ekvivalentní podmínce pro všechny . Například lze číst z klasifikace skupiny G(m, p, n) je dobře vygenerovaný právě tehdy p = 1 nebo m.
U neredukovatelných dobře generovaných komplexních reflexních skupin platí Číslo coxeteru h výše definované se rovná největšímu stupni, . O redukovatelné komplexní reflexní skupině se říká, že je dobře generována, pokud je produktem neredukovatelných dobře generovaných komplexních reflexních skupin. Každá konečná skupina skutečných odrazů je dobře vygenerována.
Shephardovy skupiny
Dobře generované komplexní reflexní skupiny zahrnují podmnožinu nazvanou Shephardovy skupiny. Tyto skupiny jsou skupinami symetrie pravidelné složité polytopy. Zejména zahrnují skupiny symetrie pravidelných reálných mnohostěnů. Shephardovy skupiny lze charakterizovat jako složité reflexní skupiny, které připouštějí „coxeterovskou“ prezentaci s lineárním diagramem. To znamená, že skupina Shephard má přidružená pozitivní celá čísla p1, …, pn a q1, …, qn − 1 taková, že existuje generující množina s1, …, sn uspokojení vztahů
- pro i = 1, …, n,
- -li ,
a
- kde mají výrobky na obou stranách qi podmínky, pro i = 1, …, n − 1.
Tyto informace se někdy shromažďují v symbolu typu Coxeter p1[q1]p2[q2] … [qn − 1]pn, jak je vidět v tabulce výše.
Mezi skupinami v nekonečné rodině G(m, p, n), Shephardovy skupiny jsou ty, ve kterých p = 1. Existuje také 18 výjimečných skupin Shephardů, z nichž tři jsou skutečné.[5][6]
Cartanové matice
Prodloužený Kartanová matice definuje skupinu Unitary. Shephardovy skupiny hodnosti n skupina má n generátory.
Obyčejné kartanovy matice mají diagonální prvky 2, zatímco jednotné odrazy toto omezení nemají.[7]
Například skupina s hodnocením 1, p [], , je definována maticí 1 × 1 [1-].
Dané: .
Skupina | Cartan | Skupina | Cartan | ||
---|---|---|---|---|---|
2[] | 3[] | ||||
4[] | 5[] |
Skupina | Cartan | Skupina | Cartan | ||||
---|---|---|---|---|---|---|---|
G4 | 3[3]3 | G5 | 3[4]3 | ||||
G6 | 2[6]3 | G8 | 4[3]4 | ||||
G9 | 2[6]4 | G10 | 3[4]4 | ||||
G14 | 3[8]2 | G16 | 5[3]5 | ||||
G17 | 2[6]5 | G18 | 3[4]5 | ||||
G20 | 3[5]3 | G21 | 2[10]3 |
Skupina | Cartan | Skupina | Cartan | ||||
---|---|---|---|---|---|---|---|
G22 | <5,3,2>2 | G23 | [5,3] |