数学において、単位ジョルダン代数の突然変異(ホモトープとも呼ばれる)は、ジョルダン代数の与えられた元によって定義される新しいジョルダン代数である。突然変異が単位を持つのは、与えられた元が可逆な場合のみであり、その場合、突然変異は真突然変異または同位体と呼ばれる。突然変異は、マックス・ケッチャーがチューブ型のエルミート対称空間と有界対称領域へのジョルダン代数的アプローチにおいて初めて導入した。突然変異の関数的特性により、有限次元複素半単純ジョルダン代数のコンパクト化として、対応するコンパクト型のエルミート対称空間を明示的に構築できる。コンパクト化の自己同型群は複素部分群、つまりその最大コンパクト部分群の複素化になる。どちらの群も、コンパクト化に対して推移的に作用する。この理論は、ジョルダン対またはジョルダン三重システムの理論を使用して、すべてのエルミート対称空間をカバーするように拡張されている。ケーチャーは、ジョルダン代数の周期 2 自己同型に関連付けられたジョルダン対のみが必要であるという事実を利用して、より一般的なケースの結果をジョルダン代数の場合から直接得ました。
定義
Aを、標数≠2の体k上の単位ジョルダン代数とする。[1] A上のaに対して、A上のジョルダン乗算演算子を次のように 定義する。
そして、二次表現 Q ( a )は
満足できる
基本的なアイデンティティ
交換またはホモトピー恒等式
どこ
特にaまたはbが逆数である場合、
したがって、演算QとRおよび単位元を持つAは、二次ジョルダン代数を定義します。ここで、二次ジョルダン代数は、特別な元 1 を持つベクトル空間Aと、 A の二次写像 ( a ↦ Q ( a ) ) で構成され、次の条件を満たします。
- Q (1) = id
- Q ( Q ( a ) b ) = Q ( a ) Q ( b ) Q ( a )(「基本同一性」)
- Q ( a ) R ( b , a ) = R ( a , b ) Q ( a )(「交換またはホモトピー恒等式」)、ただしR ( a , b ) c = ( Q ( a + c ) − Q ( a ) − Q ( c )) b
ジョーダン三重積は次のように定義される。
となることによって
公式もある
Aのyに対して、突然変異A yはベクトル空間Aに定義され、乗算は
Q ( y )が可逆である場合、相互は適切な突然変異または同位体と呼ばれます。
二次ジョルダン代数
Aを特性≠2の体k上の2次ジョルダン代数とする。Jacobson(1969)に従って、線型ジョルダン代数構造をAに関連付けることができ、L ( a )がジョルダン乗法である場合、 2次構造はQ ( a ) = 2 L ( a ) 2 − L ( a2 )で与えられる。
まず、公理Q ( a ) R ( b , a ) = R ( a , b ) Q ( a )は次のように強化される。
実際、cに適用すると、最初の2つの項は
bとcを入れ替えると
さて
上記の恒等式で bをaに、aを1に置き換えると、
特に
ジョーダン積は次のように与えられる。
となることによって
上記の式は、1が恒等式であることを示しています。2をa ∘ a = Q ( a )1で定義すると、検証する必要がある残りの条件は、ジョルダン恒等式だけです。
基本的なアイデンティティにおいて
a をa + t 1に置き換え、 b = 1 に設定し、両辺の t 2の係数を比較します。
2番目の公理で b = 1とすると、
したがって、L ( a )はL ( a2 )と可換でなければならない。
逆数
A を特性 ≠ 2 の体k上の単位ジョルダン代数とする。単位ジョルダン代数Aの元aは、 ab = 1 かつa 2 b = aとなる元bが存在するとき可逆であるという。[2]
プロパティ。[3]
- a が逆行列を持つのは、 Q ( a ) b = aかつQ ( a ) b 2 =1となるような元bが存在する場合のみです 。この場合、ab = 1かつa 2 b = aです。
ab = 1かつa 2 b = aならば 、Q ( a ) b = 2 a ( ab ) − ( a 2 ) b = a となる。ジョルダン恒等式[ L ( x ), L ( x 2 )] = 0 は、x をx + tyに置き換え、 tの係数を取ることで分極化できる。これにより、
x = aまたはbかつy = bまたはaとすると、L ( a 2 ) はL ( b )と可換であり、L ( b 2 )はL ( a )と可換であることがわかります。したがって、( b 2 )( a 2 ) = 1です。 L ( b )を適用すると、b 2 a = bとなります。したがって、Q ( a ) b 2 = 1です。逆に、 Q ( a ) b = a かつ Q ( a ) b 2 = 1 の場合、 2番目の関係により、 Q ( a ) Q ( b ) 2 Q ( a ) = I となります。したがって、 Q ( a )とQ ( b )は両方とも可逆です。 最初の関係により、 Q ( a ) Q ( b ) Q ( a ) = Q ( a )となるため、 Q ( a )とQ ( b )は互いの逆になります。L ( b ) はQ ( b )と可換であるため、その逆Q ( a )とも可換です。同様にL ( a )はQ ( b )と可換です。つまり ( a 2 ) b = L ( b ) a 2 = Q ( a ) b = aかつab = L ( b ) Q ( a ) b = Q です。( a ) Q ( b )1= 1 です。
- a が 可逆であるためには、 Q ( a ) が A上の一対一を定義する必要 があります。その場合、a −1 = Q ( a ) −1 aです。この場合、Q ( a ) −1 = Q ( a −1 )です。
実際、aが逆であれば、上記はQ ( a )が逆Q ( b )で逆であることを意味します。任意の逆b はQ ( a ) b = a を満たすので、b = Q ( a ) −1 aです。逆に、Q ( a )が逆であれば、b = Q ( a ) −1 aとします。すると Q ( a ) b = aです。すると基本的な恒等式は、Q ( b )とQ ( a )が互いの逆であるので、Q ( a ) b 2 = Q ( a ) Q ( b )1=1 であることを意味します。
- 逆が存在する場合、それは一意です。 aが逆である場合、その逆は a −1で表されます。
これは式a −1 = Q ( a ) −1 aから導かれます。
- a が 逆行列を持つのは、 1 がQ ( a )の像に含まれる場合のみです 。
Q ( a ) c = 1と仮定します。すると、基本恒等式によりQ ( a )は逆となり、したがってaも逆となります。
- Q ( a ) b が逆行列を持つのは、 aとbが逆行列を持つ場合のみであり 、その場合( Q ( a ) b ) −1 = Q ( a −1 ) b −1 となる。
これは、基本的な同一性と、 SとTが逆である場合に限りSTSが逆であるという事実から直接導かれる結果です。
- aが逆関数で ある場合、 Q ( a )L( a −1 )= L ( a )となる。
交換恒等式Q ( a ) R ( b , a ) = Q(Q ( a ) b , a )において、b = c 2 、c = a −1と設定します。すると Q ( a ) b = 1、Q (1, a ) = L ( a )となります。L ( a ) はL ( c 2 )と交換なので、R ( b , a ) = L ( c ) = L ( a −1 )となります。
- a が逆行列を持つのは、 ab = 1かつ[ L ( a ), L ( b )] = 0 ( aとb は「交換可能」)となる要素bが存在する場合のみです 。この場合、b = a −1です。
L ( a )とL ( b )が可換なら、ba = 1 はb ( a 2 ) = aを意味します。逆に、a が逆関数bと可逆であると仮定します。その場合、ab = 1 です。さらに、L ( b ) はQ ( b )と可換であり、したがってその逆関数 Q ( a )とも可換です。したがって、 L ( a ) = Q ( a ) L ( b )と可換です 。
- Aが k上で有限次元である 場合、要素aが逆であるのはk [ a ]上で逆である場合に限ります。この場合、a −1 はk [ a ]に存在します。
代数k [ a ] は可換かつ結合的であるため、b が逆数であればab =1かつa 2 b = aとなります。逆にQ ( a ) はk [ a ] を不変のままにします。したがって、 A上で全単射であれば、 Aでも全単射です。したがって、a −1 = Q ( a ) −1 a はk [ a ]に含まれます。
適切な突然変異の基本的性質
- 突然変異 A y は、 yが可逆な場合にのみ単位となり、 その場合単位はy −1で与えられます。
- 突然変異 A yは 、 yが可逆な場合、単位ジョルダン代数である。
- A y の二次表現はQ y ( x ) = Q ( x ) Q ( y )で与えられます 。
実際[4] 代数Ayにおける乗算は次のように表される 。
定義により可換である。従って、
と
eがa∘e = aを満たす場合、a =1 とすると
a = eをとる と、
したがって、L ( y ) とL ( e ) は可換である。したがって、y は可逆であり、e = y −1 である。
yの可逆集合 について
それから
さらに、
ついに
以来
したがって
したがって、( A , Q y , y −1 )は単位二次ジョルダン代数である。したがって、これは次式で表されるジョルダン乗算演算子M ( a )を 伴う線型ジョルダン代数に対応する。
これは、演算子L y ( a )がジョルダン恒等式を満たすことを示し、適切な突然変異または同位体A yは単位ジョルダン代数です。2 次ジョルダン代数との対応は、その 2 次表現がQ yによって与えられることを示しています。
非ユニタル突然変異
突然変異の定義は、非可逆元yにも適用される。AがRまたはC上の有限次元である場合、 Aの可逆元a は稠密である。なぜなら、可逆性は det Q ( a ) ≠ 0という条件と同等だからである。したがって、連続性により、適切な突然変異に対するジョルダン恒等式は、任意の突然変異に対するジョルダン恒等式を意味する。一般に、ジョルダン恒等式は、ジョルダン代数の 2 つの要素のみを含むため、ジョルダン代数に対するマクドナルドの定理から演繹できる。あるいは、ジョルダン恒等式は、単位二次代数内で突然変異を実現することによって演繹できる。[5]
Aのaに対して、 A 1 = A ⊕ k上の二次構造を次のように 定義する。
すると、 ( A 1 , Q 1 , 1)が単位二次ジョルダン代数であることが検証できる。これに対応する単位ジョルダン代数はA y をイデアルとして持ち、特にA y はジョルダン恒等式を満たす。単位二次ジョルダン代数の恒等式は、二次写像Q y ( a ) = Q ( a ) Q ( y )と平方写像 S y ( a ) = Q ( a ) yの次の互換性特性から得られる。
- R y ( a , a ) = L y ( S y ( a ))。
- [ Q y ( a ), L y ( a )] = 0 です。
- Q y ( a ) S y ( a ) = S y ( S y ( a ))。
- Q y ∘ S y = S y ∘ Q yです。
- Q y ( a ) Q y ( b ) S y ( a ) = S y ( Q y ( a ) b )。
- Q y ( Q y ( a ) b ) = Q y ( a ) Q y ( b ) Q y ( a )。
華の正体
Aを単位ジョルダン代数とする。a 、b、a – bが可逆であれば、Huaの恒等式が成り立つ:[6]
特にxと1 – xが逆数であるならば、1 – x −1も逆数で あり、
xの恒等式を証明するには、y = (1 – x ) −1と設定します。すると、L ( y ) = Q (1 – x ) −1 L (1 – x )となります。したがって、L ( y ) はL ( x )およびQ ( x )と可換です。Q ( y ) = Q (1 – x ) −1 であるため、 L ( x )およびQ ( x )とも可換です 。L ( x −1 ) = Q ( x ) −1 L ( x )であるため、L ( y )はL ( x −1 )およびQ ( x −1 )とも可換です。
したがって、( x −1 – 1) xy =(1 – x ) y = 1となります。さらに、(1 – x ) y = 1なので、 y – 1 = xyです。したがって、L ( xy ) はL ( x )と可換であり、したがってL ( x −1 – 1)となります。したがって、1 – x −1 には逆関数1 – y があります。
ここで、A a をaによって定義されるAの突然変異とします。A aの単位元はa −1です。さらに、 Aの可逆元c は、逆Q ( a ) −1 c −1によってA aでも可逆です。
A aにおいてx = Q ( a ) −1 bとします。これはAにおいて可逆であり、 a −1 – Q ( a ) −1 b = Q ( a ) −1 ( a – b )も同様です 。したがって、 A aにおけるxに対する Hua の恒等式の特別な場合により、
ベルグマン演算子
Aが単位ジョルダン代数である場合、ベルグマン作用素はAのa 、bに対して次のように定義される[7]。
が逆行列を持つ 場合
一方、bが逆行列を持つ 場合は
実際、aが逆であれ ば
- Q ( a ) Q ( a −1 − b ) = Q ( a )[ Q ( a −1 − 2 Q ( a −1 , b ) + Q ( b )]= I − 2 Q ( a )Q( a −1 , b ) + Q ( a ) Q ( b )= I − R ( a , b ) + Q ( a ) Q ( b )
bが逆関数である場合も同様です。
より一般的には、ベルグマン演算子は交換またはホモトピー恒等式のバージョンを満たします。
そして基本的なアイデンティティのバージョン:
さらに技術的な 3 番目の ID もあります。
準可逆性
Aを、標数≠2の体k上の有限次元単位ジョルダン代数とする。 [8] aとa −1 − bが可逆な ペア( a、b )に対して、
この場合、ベルグマン演算子B ( a , b ) = Q ( a ) Q ( a −1 − b )はA上の可逆演算子を定義し、
実際には
さらに、定義により、a −1 − b − cが逆であるのは、 ( a b ) −1 − cが逆である場合に限ります 。その場合、
確かに、
aが可逆であるという仮定は、 a b がベルグマン演算子B ( a , b )が可逆であると仮定してのみ定義できるため、不要となる。この場合、ペア( a , b )は準可逆であると言われる。その場合、a b は次式で定義される 。
B ( a , b )が逆行列を持つ場合、あるcに対してB ( a , b ) c = 1 が成り立ちます。基本的な恒等式は、 B ( a , b ) Q ( c ) B ( b , a ) = Iを意味します。したがって、有限次元性により、B ( b , a )は逆行列を持ちます。したがって、( a , b )が逆行列を持つのは、 ( b , a )が逆行列を持つ場合のみであり 、この場合、
実際には
- B ( a , b )( a + Q ( a ) b a ) = a − 2 R ( a , b ) a + Q ( a ) Q ( b ) a + Q ( a )( b − Q ( b ) a ) = a − Q ( a ) b、
したがって、両辺に B ( a , b ) −1を適用すると式が成り立ちます。
前述のように、( a , b + c )が準可逆なのは、 ( a b , c )が準可逆な場合のみであり、その場合
k = RまたはCの場合、これはaとa −1 − bが可逆である特別な場合からの連続性によって従います。一般に、証明にはベルクマン演算子の 4 つの恒等式が必要です。
実際、Qを恒等式B ( a , b ) a b = a − Q ( a ) bに適用すると、
最初の恒等式は、B ( a , b )とB ( b , a )を消去することで得られます。2番目の恒等式は、同様の消去で得られます。
- B ( a , b ) Q ( a b , c ) B ( b , a ) = Q ( B ( a , b ) a b , B ( a , b ) c ) = Q ( a − Q ( a ) b , B ( a , b ) c ) = B ( a , b )( Q ( a , c ) − R ( c , b ) Q ( a )) = ( Q ( a , c ) − Q ( a ) R ( b , c )) B ( b , a )。
3番目の恒等式は、2番目の恒等式を要素dに適用し、 cとdの役割を入れ替えることで得られます。4番目の恒等式は、
- B ( a、b ) B ( a 、 b、c ) = B ( a、b )( I − R ( a、b、c ) + Q ( a 、 b ) Q ( c )) = I − R ( a、b + c ) + Q ( a ) Q ( b + c ) = B ( a、b + c )。
実際、( a , b )が準可逆なのは、aが突然変異A bにおいて準可逆な場合のみです。この突然変異は必ずしも単位元ではないため、恒等式が随伴である場合、1 − a はA b ⊕ k 1において可逆になります。この条件は、突然変異やホモトープに言及せずに次のように表現できます。
- B ( a , b ) c = a − Q ( a ) bかつB ( a , b ) Q ( c ) b = Q ( a ) bとなるような元cが存在するときのみ、 ( a , b )は準逆可能である。この場合、c = a b。
実際、( a , b )が準可逆であれば、定義によりc = a b は最初の恒等式を満たします。 2 番目は、B ( a , b ) Q ( a b ) = Q ( a )であるため従います。 逆に、条件は A b ⊕ k 1 において1 + c が 1 − a の逆であることを意味していると述べています。一方、A bにおける x に対して、 ( 1 − a ) ∘ x = B ( a , b ) xです。したがって、B ( a , b )は可逆です。
同値関係
Aを特性≠2の体k上の有限次元単位ジョルダン代数とする。 [9] a iが可逆な 2つの対( a i , b i )は、 ( a 1 ) −1 − b 1 + b 2が可逆でa 2 = ( a 1 ) b 1 − b 2であるとき同値であると言われる。
これは同値関係である。なぜなら、aが反転可能であれば、 a 0 = aとなり、ペア( a , b )はそれ自身と同値となるからである。定義からa 1 = ( a 2 ) b 2 − b 1となるので、対称的である。推移的である。例えば、( a 3 , b 3 )が、 ( a 2 ) −1 − b 2 + b 3が反転可能で、a 3 = ( a 2 ) b 2 − b 3となる3番目のペアであるとする。上記から
は可逆であり、
準可逆性に関しては、この定義は、 aとa −1 − bが可逆であると仮定されない 場合に拡張できます。
2 つのペア( a i , b i )は、 ( a 1 , b 1 − b 2 )が準可逆で、a 2 = ( a 1 ) b 1 − b 2である場合に同値であるといわれます。k = RまたはCの場合、このより一般的な定義でも同値関係が与えられるという事実は、可逆の場合から連続性によって演繹できます。一般的なkの場合、直接検証することもできます。
- ( a ,0)は準可逆であり、a 0 = aであるため、関係は反射的です。
- a 1 = ( a 2 ) b 2 − b 1なので、この関係は対称的です。
- この関係は推移的である。( a 3 , b 3 )が( a 2 , b 2 − b 3 )と準可逆な3番目のペアであり、 a 3 = ( a 2 ) b 2 − b 3であると仮定する。この場合
- なので、( a 1 , b 1 − b 3 )は準逆行列を持ち、
( a , b )の同値類は( a : b )と表される。
構造グループ
A を有限次元複素半単純単位ジョルダン代数とする。Tが A上の作用素である場合、T t をトレース形式に関するその転置とする。したがって、 L ( a ) t = L ( a )、Q ( a ) t = Q ( a )、R ( a , b ) t = R ( b , a )、B ( a , b ) t = B ( b , a )である。Aの構造群はGL( A )内のgで構成され、
これらは群Γ( A )を形成する。 Aの自己同型群 Aut Aは、 L ( ga ) = gL ( a ) g −1かつg1 = 1となるような 可逆な複素線型作用素 gから構成される。自己同型g はトレース形式を保存するので、 g −1 = g tである。
- 構造群は転置g ↦ g tと随伴 g ↦ g * を取ることで閉じます。
- 構造群には自己同型群が含まれます。自己同型群は、構造群の 1 の安定子と同一視できます。
- aが逆関数である場合、Q ( a )は構造群に属します。
- g が構造群に属し、a が逆である場合、 gaも ( ga ) −1 = ( g t ) −1 a −1で逆可能である。
- 構造群Γ( A )はA内の可逆な元の集合に対して推移的に作用する。
- Γ( A )内のすべてのgは、 hが自己同型で可逆な場合、 g = h Q ( a )の形を持ちます。
複素ジョルダン代数A は、トレース形式が内積を定義する実ユークリッドジョルダン代数 Eの複素化です。 Aには関連する反転a ↦ a *があり、 A上に複素内積を生じます。ユニタリ構造群Γ u ( A ) は、ユニタリ演算子からなる Γ( A )の部分群であり、Γ u ( A ) = Γ( A ) ∩ U( A )です。 Γ u ( A )の恒等成分はKで表されます。これはU( A )の連結した閉部分群です。
- Γ u ( A )における1の安定因子はAut Eである。
- Γ u ( A ) のすべてのgはg = h Q ( u ) の形を持ち、h はAut Eに含まれ、u はAで逆数でu * = u −1です。
- Γ( A )はΓu ( A )の複素化である。
- Aの可逆な元uでu * = u −1となるもの の集合S は、 L ( u ) がuu * = 1 となる正規作用素となる u か、 E の何らかの a に対して exp ia という形式の u のいずれかとして同値に特徴付けることができる。特にSは連結である。
- Γ u ( A )の恒等成分はSに対して推移的に作用する。
- ジョルダンフレーム( e i )とA内のvが与えられたとき、Γ u ( A )の単位元に演算子uが存在し、 uv = Σ α i e i(α i ≥ 0)が成立する。vが逆関数である場合、 α i > 0である。
構造群Γ( A )はXに自然に作用する。[10] Γ( A )のgに対して、
このとき、( x , y ) が準可逆なのは、( gx ,( g t ) −1 y )が準可逆であり、
実際、gとQの共分散関係とその逆は、
xが可逆で密度によりどこでも可逆である場合。今度は、これは準逆に対する関係式を意味します。aが可逆である場合、 Q ( a ) は Γ( A ) に含まれ、 ( a , b ) が準可逆である場合、B ( a , b ) は Γ( A ) に含まれます。したがって、両方のタイプの演算子がXに作用します。
構造群の定義関係は、それがGL( A )の閉じた部分群であることを示しています。 Q ( e a ) = e 2 L ( a )なので、対応する複素リー代数は演算子L ( a )を含みます。交換子[ L ( a ), L ( b )]は、 Aの微分複素リー代数を張ります。演算子R ( a , b ) = [ L ( a ), L ( b )] + L ( ab )は、R ( a , b ) t = R ( b , a )および [ R ( a , b ), R ( c , d )] = R ( R ( a , b ) c , d ) − R ( c , R ( b , a ) d )を張り、満たします。
商空間の幾何学的性質
A を半単純、すなわちトレース形式 Tr L ( ab ) が非退化である有限次元複素単位ジョルダン代数とします。X を同値関係によるA × Aの商とします。 X b をクラス( a : b )のXの部分集合とします。写像φ b : X b → A , ( a : b ) ↦ aは単射です。 Xの部分集合U は、 U ∩ X bがすべてのbに対して開集合である場合に限り、開集合であると定義されます。
X は 複素多様体です 。
チャートφ b を含む地図帳の遷移マップは次のように表される。
であり、これらは単射かつ正則である。
派生語付き
これは、 φ b ( X b ∩ X c ∩ X d )上でφ dc ∘ φ cb = φ dbであるため、X上の複素多様体の構造を定義します。
X内の点の有限集合( a i : b i ) が与えられると、それらは共通のX bに含まれます。
実際、p i ( b ) = det B ( a i , b i − b )は、 p i ( b i ) = 1なので、すべて非自明です。したがって、すべてのiに対してp i ( b ) ≠ 0となるa bが存在し、これがまさに( a i : b i )がX bに含まれるための基準です。
X はコンパクトです。
Loos (1977)は、バーグマン演算子を使用して、Xと複素射影空間の閉じた滑らかな代数部分多様体との間の明示的な双正則同型を構築しました。[11]これは特に、Xがコンパクトであることを意味します。対称群を使用したコンパクト性のより直接的な証明があります。
Eのジョルダンフレーム( e i )が与えられたとき、 Aのすべてのaに対して、 U = Γ u ( A )にkが存在し、 a = k (Σ α i e i ) かつα i ≥ 0 ( aが可逆な場合はα i > 0 ) となる。実際、 ( a , b ) がXに含まれる場合、これは単位ジョルダン部分代数A e = ⊕ C e iのcとdを含むk ( c , d )に相当し、これはE e = ⊕ R e iの複素化である 。ZをA eに対して構築された複素多様体とする。 A e はCのコピーの直和であるため 、Z は各e iに対して 1 つのリーマン球面の積にすぎない。特に、 Z はコンパクトである。 ZからXへの自然な写像が存在し、これは連続している。Y をZの像とする。これはコンパクトであり、したがってY 0 = A e ⊂ A = X 0の閉包と一致します。集合U ⋅ Yは、コンパクト集合U × Yの連続像です。したがって、これはコンパクトです。一方、U ⋅ Y 0 = X 0であるため、 Xの稠密な部分集合が含まれており、したがってXと一致しなければなりません。したがって、Xはコンパクトです。
上記の議論は、Xのすべての ( a , b ) が、 cとdがA eに、kがΓ u ( A )に 該当するk ( c , d )と同値であることを示しています。 ZのXへのマッピングは、実際には埋め込みです。 これは、 ( x , y )がA eで準逆可能である場合のみ、それがAで準逆である結果です。 実際、B ( x , y ) がAに単射である場合、 A eへのその制限も単射です。 逆に、 A eの準逆の 2 つの方程式は、それがAの準逆でもあることを意味します。
メビウス変換
A を有限次元複素半単純単位ジョルダン代数とする。群 SL(2, C )はリーマン球面C ∪ {∞} (Cの一点コンパクト化)にメビウス変換として作用する。SL (2, C ) のg が行列
それから
SL(2, C )のこの作用は、Aとそのコンパクト化Xに一般化される。この作用を定義するには、SL(2, C )が下と上の単位三角行列と対角行列の3つの部分群によって生成されることに注意する。また、SL(2, C )は、下(または上)単位三角行列、対角行列、および行列によっても生成される。
行列Jはメビウス変換j ( z ) = − z −1に対応し、次のように書くことができる。
∞ を固定するメビウス変換は、上三角行列にすぎません。g が∞ を固定しない場合は、 ∞ を有限点aに送信します。ただし、g を上単三角行列と合成してa を0 に送信し、次にJと合成して 0 を無限大に送信できます。
Aの元aに対して、 SL(2, C ) におけるgの作用は同じ式で定義される。
これは、 γ a + δ1がAで可逆である場合に、C [ a ]の元を定義します。したがって、 gが上三角行列の場合、A上のどこでも作用が定義されます。一方、下三角行列の場合、 Xへの作用は簡単に定義できます。[12]
- 対角要素αとα −1 を持つ対角行列gに対して、g ( a , b ) = (α 2 a , α −2 b )はA 2上の明確に定義された正則作用であり、商Xに伝わります。X 0 = A上では、これはメビウス作用と一致します。
- 対角パラメータγを持つ下単三角行列に対して、g ( a , b )=( a , b −γ1)と定義する。これもA2上で正則であり、商Xに渡される。b =0かつγ ≠0のとき、
- γ a + 1が逆関数である場合、これはメビウス作用の拡張です。
- 非対角パラメータ β を持つ上単位三角行列の場合、 X 0 = ( A :0)への作用はg ( a ,0) = ( a + β1)によって定義されます。Loos (1977) は、これがA上の複素 1 パラメータフローを定義することを示しました。対応する正則複素ベクトル場はXに拡張されたため、コンパクト複素多様体Xへの作用は、関連する複素フローによって定義できます。より簡単な方法は、演算子J がユニタリ構造群との絡み合い関係を使用して直接実装できることに注目することです。
実際、 Aの可逆元上で、演算子j ( a ) = − a −1 はj ( ga ) = ( g t ) −1 j ( a )を満たします。j ∘ g = ( g t ) −1 ∘ jとなるようなX上の双正則同型j を定義するには、 Γ( A ) または Γ u ( A )の適切な軌道で( a : b )に対してこれらを定義すれば十分です。 一方、上で示したように、Eのジョルダン フレーム( e i )が与えられると、Aのすべてのaに対して、 U = Γ u ( A )のkが存在し、 a = k (Σ α i e i )かつα i ≥ 0となります。
結合可換代数A eにおけるjの計算は、直積なので簡単です。c = Σ α i e iおよびd = Σ β i e iに対して、 A e上のベルグマン作用素は、行列式det B ( c , d ) = Π(1 − α i β i ) 2を持ちます。特に、det B ( c , d − λ) ≠ 0は、ある λ ≠ 0 に対してです。したがって、( c , d )は( x ,λ)と同等です。μ = −λ −1とします。A上で、 aの稠密集合に対して、ペア( a ,λ)は、 bが逆である( b ,0)と同等です。すると、(− b −1 ,0)は(μ − μ 2 a ,μ)と同等になります。a ↦ μ − μ 2 aは正則なので、 j はXへの唯一の連続拡張を持ち、j ∘ g = ( g t ) −1 ∘ jとなる。ただしgはΓ( A )に属する。拡張は正則であり、 λ ≠ 0に対してμ = −λ −1 となる。
上単位三角行列に対応する正則変換は、それらが下単位三角行列のJによる共役であるという事実を使用して定義することができ、その作用はすでにわかっています。直接的な代数構成は、Dineen、Mackey、Mellon (1999) で示されています。
このSL(2, C )の作用は包含と互換性がある。より一般的には、e 1、...、e m がジョルダンフレームであれば、 A eへのSL(2, C ) mの作用があり、これはAに拡張される。c = Σ γ i e iかつb = Σ β i e iであれば、S ( c )とT ( b ) は、下側と上側の三角行列の積の作用を与える。a = Σ α i e iが可逆であれば、対応する対角行列の積はW = Q ( a )として作用する。[13]特に、対角行列は( C *) mとT mの作用を与える。
正則対称群
A を有限次元複素半単純単位ジョルダン代数とする。複素行列群Gのコンパクト複素多様体Xへの推移的正則作用が存在する。Koecher (1967) は、生成元と関係の観点から、SL(2, C )と同様にGを記述した。Gは、X 0 = Aに制限された正則ベクトル場の対応する有限次元リー代数に作用するため、Gは閉じた行列群として実現される。これは中心のないコンパクトリー群の複素化であり、したがって半単純代数群である。コンパクト群の単位元成分HはXに推移的に作用するため、X はコンパクト型のエルミート対称空間として識別できる。[14]
群G は、 X上の 3 種類の正則変換によって生成されます。
- Γ( A )の元Wに対応する演算子WはW ( a , b )=( Wa ,( Wt ) −1b )で与えられます。これらはすでに上で説明しました。X0 = Aの場合にはa↦Waで与えられます。
- 演算子S c はS c ( a , b ) = ( a , b + c )によって定義されます。これらは下側単三行列の類似物であり、与えられたパラメータ化でAの加法群と同型な部分群を形成します。これらはまたA 2に正則に作用し、その作用は商Xに伝わります。Aでは、( a , c )が準逆である場合、作用はa ↦ a cによって与えられます。
- SL(2, C )におけるJに対応する変換j 。これは、 Xに対するPSL(2, C ) = SL(2, C )/{±I }の作用の一部として上で構築されました。 Aの可逆な要素では、a ↦ − a −1によって与えられます。
演算子W は演算子群S c を正規化します。同様に、演算子j は構造群j ∘ W = ( W t ) −1 ∘ j を正規化します。演算子T c = j ∘ S − c ∘ jも、 Aの加法群に同型の正則変換群を形成します。これらはSL(2, C )の上部ユニトライアングル部分群を一般化します。この群は、構造群の演算子Wによって正規化されます。演算子T c は、 A に対してa ↦ a + cとして作用します。cがスカラーの場合、演算子S cとT c は、 SL(2, C )の下側と上側のユニトライアングル行列に対応する演算子と一致します。したがって、 j = S 1 ∘ T 1 ∘ S 1の関係があり、PSL(2, C )はGの部分群です。 Loos (1977)は、 X上の正則ベクトル場に関連付けられたフローの観点から演算子T cを定義し、Dineen、Mackey、Mellon (1999)は直接的な代数的記述を与えている。
G は Xに対して推移的に作用します 。
確かに、S b T a (0:0) = ( a : b )です。
G −1とG +1をそれぞれ対称性T cとS cによって形成される複素アーベル群とする。G 0 = Γ( A )とする。
Gの 2 つの式は、jで共役すると次のように等価になります。
可逆な場合、華の恒等式は書き換えられる。
さらに、j = S 1 ∘ T 1 ∘ S 1かつ S c = j ∘ T − c ∘ j。[15]
共変関係は、 Gの要素が集合 G 0 G 1、G 0 G 1 jG 1、G 0 G 1 jG 1 jG 1、G 0 G 1 jG 1 jG 1 jG 1に分類されることを示しています。... Gの最初の式は、 4番目以降の集合に新しい要素が現れないことが確立されると、従います。これには、 [16]を示すだけで十分です。
- j ∘ G 1 ∘ j ∘ G 1 ∘ j ⊆ G 0 G 1 ∘ j ∘ G 1 ∘ j ∘ G 1 .
の場合には、 jが3回以上出現する場合、その数は再帰的に2に減らすことができます。Aのa、bが与えられた場合、 c = a − λおよびd = b − λ −1が可逆となるようにλ ≠ 0 を選びます。すると
これはG 0 G 1 ∘ j ∘ G 1 ∘ j ∘ G 1に存在します。
- Gにおける(0:0) の安定子はG 0 G −1である。
S a T b (0:0) = (0:0)ならばb = 0であることを確認しれば十分です。 そうであれば( b :0) = (0: − a ) = (0:0)なのでb = 0です。
交流関係
Gは G ±1によって生成されます 。
可逆な場合、華の恒等式は書き換えられる。
j = S 1 ∘ T 1 ∘ S 1なので、演算子Q ( a )はG ±1によって生成される群に属する。[17]
準可逆なペア(a、b)に対しては、 「交換関係」が存在する[18]
- S b T a = T a b B ( a、b ) −1 S b a。
この恒等式は、 B ( a , b )がG ±1によって生成される群に含まれることを示しています。逆をとると、恒等式T a S b = S b a B ( a , b ) T a bと同等になります。
交換関係を証明するには、 ( a + c , b )が準逆であるX内の点の稠密集合( c :0)に適用したときに有効であることを確認するだけで十分です。次に、次の恒等式に帰着します。
実際、( a , b ) が準可逆であれば、( c , b a )が準可逆である場合に限り、( a + c , b )も準可逆です。これは、 ( x , y ) が準可逆である場合に限り、( y , x )が準可逆であるためです。さらに、この場合、上記の式が成り立ちます。
証明には、さらに 2 つの ID が必要です。
最初の等式は、転置を適用することで前の等式から導かれます。2番目の等式については、転置があるため、最初の等式を証明すれば十分です。等式B ( a , b ) R ( a b , c ) = R ( a , c ) − Q ( a ) Q ( b , c )にc = b − Q ( b ) aを設定すると、次の式が得られます 。
- B ( a , b ) R ( a b , b − Q ( b ) c ) = B ( a , b ) R ( a , b )、
したがって、 B ( a , b )を消去することで恒等式が成立します。
この式を証明するには、関係式( a + c ) b = B ( a , c ) −1 ( a + c − Q ( a + c ) b ) とa b + B ( a , b ) −1 c ( b a ) = B ( a + c , b ) −1 ( B ( c , b a ) ( a − Q ( a ) b ) + c − Q ( c ) b a )が次のことを証明すれば十分であることを示しています。
- a + c − Q ( a + c ) b = B ( c , b a ) ( a − Q ( a ) b ) + c − Q ( c ) b a。
確かに、B ( c , b a ) ( a − Q ( a ) b ) + c − Q ( c ) b a = a + c − Q ( a ) b + 2 R ( c , b a )( a − Q ( a ) b ) − Q ( c )[ b a − Q ( b a )( a − Q ( a ) b )]です。一方、 2 R ( c , b a )( a − Q ( a ) b ) = 2 R ( c , a − Q ( a ) b ) b a = R ( a , b ) c = 2 Q ( a , c ) bであり、b a − Q ( b a )( a − Q ( a ) b ) = b a − Q ( b ) B ( a , b ) −1 ( a − Q ( a ) b ) = b a − Q ( b ) a b = b です。つまり、B ( c , b a ) ( a − Q ( a ) b ) + c − Q ( c ) b a = a + c − Q ( a ) b − 2 Q (a , c ) b − Q ( c ) b = a + c − Q ( a + c ) bです。
ここでΩ = G +1 G 0 G −1とおく。すると交換関係は、S b T aがΩに属するのは( a , b )が準逆である場合に限ること、gがΩに属するのはg (0:0)がX 0に属する場合に限ることを示している。[19]
実際、 S b T a がΩ内にある場合、( a , b ) は( x ,0)と同等であるため、これは準可逆ペアです。その逆は交換関係から導かれます。明らかに、Ω(0:0) = G 1 (0:0) = X 0です。その逆は、G = G −1 G 1 G 0 G −1と、 S b T aがΩ内にあるという基準から導かれます。
正則ベクトル場のリー代数
コンパクトな複素多様体X は、空間A上でモデル化される。遷移写像の導関数は、正則遷移関数 F bc : X b ∩ X c → GL( A )を通じて接バンドルを記述する。これらはF bc ( a , b ) = B ( a , b − c )で与えられるため、対応する主ファイバーバンドルの構造群は、 Aの構造群Γ( A )に簡約される。[20]ファイバーAを持つ対応する正則ベクトルバンドルは、複素多様体Xの接バンドルである。その正則切断は、 X上の正則ベクトル場である。それらは、 Xの既知の正則対称性の自然随伴作用に対して不変でなければならないという事実を使用して直接決定することができる。それらは、有限次元の複素半単純リー代数を形成する。これらのベクトル場のX 0への制限は明示的に記述することができる。この記述の直接的な帰結は、リー代数が3次であることと、 Koecher (1967)とLoos (1979)の生成元と関係によって記述されたXの正則対称性の群が、 Xの双正則同型群と一致する複素線型半単純代数群であるということです。
Xの正則自己同型の 3 つの部分群のリー代数は、X上の正則ベクトル場の線型空間を生じ、したがってX 0 = Aです。
- 構造群Γ( A )は、演算子R ( x , y )によって張られるリー代数を持ちます。これらは、A上の線型ベクトル場a ↦ R ( x , y ) aの複素リー代数を定義します。
- 変換演算子はAに対してT c ( a ) = a + cとして作用します。対応する 1 パラメータ サブグループはT tcで与えられ、定数ベクトル場 a ↦ cに対応します。これらはA上のベクトル場の アーベル リー代数を与えます。
- X上の演算子S c はS c ( a , b ) = ( a , b − c )によって定義されます。対応する 1 パラメータ群S tc はA上の2 次ベクトル場a ↦ Q ( a ) cを定義します。これらはA上のベクトル場の アーベルリー代数を与えます。
させて
そして、i ≠ −1, 0, 1に対して定義すると、複素リー代数が形成され、
これは3次リー代数の構造を与える。 の元(a,T,b)に対して、リー括弧は次のように与えられる。
Xのメビウス変換の群PSL(2, C )はリー代数を正規化する。ワイル群の元Jに対応する変換j ( z ) = − z −1は、次式で与えられる 逆自己同型σを誘導する。
より一般的には、メビウス変換の作用
明示的に記述することができる。生成子の観点から見ると、対角行列は次のように動作する。
上側単位三角行列は次のように作用する。
下側の単位三角行列は次のように作用する。
これは行列表記で次のように一様に書くことができる。
特に、|α| = 1の場合でも、次数はSL(2, C )の対角部分群の作用に対応するため、 Tのコピーになります。
殺害形態は次のように表される。
ここでβ( T 1 , T 2 )は対称双線型形式で、次のように定義される。
双線形形式( a , b )はトレース形式( a , b )=TrL ( ab )に対応する。
より一般的には、群Gの生成元は自己同型として次のよう に作用する。
Killing 形式は 上で非退化です 。
キリング形式の非退化性は明示的な式から直接わかります。カルタンの基準により、は半単純です。次のセクションでは、群G は、自明な中心を持つ連結コンパクト リー群Hの複素化として実現されるため、半単純です。これにより、半単純性を直接検証できます。群H はXに対して推移的にも作用します。
は、 X上のすべての正則ベクトル場のリー代数です。
がX上の正則ベクトル場をすべて網羅していることを証明するために、群T が正則ベクトル場に対して作用することに注意する。そのようなベクトル場をX 0 = Aに制限すると、 AからAへの正則写像が得られる。 0 の周りのべき級数展開は、次数m ≥ 0の同次部分の収束和である。 Tの作用は 、次数mの部分をα 2 m − 2でスケーリングする。 Tに関してフーリエ係数を取ると、次数mの部分も正則ベクトル場になる。Jによる共役はT上の逆を与えるので、可能な次数は 0、1、2 のみであることがわかる。次数0は定数体で説明される。Jによる共役は次数 0 と次数2を交換するので、これらすべての正則ベクトル場は で説明される。 Jによる共役は別のそのような写像N を与える。さらに、e tM ( a ,0,0)= ( e tM a ,0,0)である。しかし、
U t = e tM、V t = e tBと設定します。すると
したがって、U t はすべてのtに対してΓ( A )に含まれ、したがってM はに含まれることになります。したがって、 は まさにX上の正則ベクトル場の空間です。
コンパクトな実体
G のアクションは忠実 です。
g = WT x S y T z がに自明に作用する と仮定する。すると、S y T z は部分代数(0,0, A )を不変にしなければならない。したがって、S y もそうでなければならない。これにより、 y = 0となり、 g = WT x + zとなる。しかし、T x+z は部分代数( A ,0,0)を不変にしなければならないので、x + z = 0かつg = Wとなる。Wが自明に作用する場合、W = Iとなる。[21]
したがって、グループG はGL 内のそのイメージと同一視できます。
A = E + iEをユークリッドジョルダン代数 Eの複素化とする。a = x + iyに対して、a * = x − iy とする。E上のトレース形式はA上の複素内積を定義し、したがって随伴演算を定義する。ユニタリ構造群Γ u ( A )は、 Γ( A )内のgのうちU ( A )内にあるもの、すなわちgg *= g * g = Iを満たすものから構成される。これはU ( A )の閉部分群である。そのリー代数は 内の歪随伴元から構成される。によって 上の共役線型反転θを定義する。
これはリー代数の周期2の共役線型自己同型である。これはGの自己同型を誘導し、生成元上では次のように与えられる。
H をGにおけるθの不動点部分群とする。を におけるθの不動点部分代数とする。 ( a , b ) = −B( a ,θ( b ))により上のセスク線形形式を定義する。これは 上の複素内積を定義し、これは 上の実内積に制限される。両方ともHによって保存される。K をΓ u ( A )の恒等成分とする。これはH内にある。K e = T m をEのジョルダン フレームに関連付けられた対角トーラスとする。SL (2, C ) mの作用はθと互換性があり、これはユニモジュラ行列を に送る。特に、これはSU(2) mのHへの準同型を与える。
SU(2)のあらゆる行列Mは積として表すことができる。
真ん中の因子は、Jで共役することで得られるSU(2)の別の最大トーラスを与えます。a = Σ α i e iで |α i | = 1 の場合、Q ( a ) は対角トーラスT = T mの作用を与え、 K ⊆ Hの元に対応します 。元J はSU(2) mにあり、その像はHにあるメビウス変換jです。したがって、S = j ∘ T ∘ j はHの別のトーラスであり、T ∘ S ∘ T はSU(2) mの像と一致します。
H は Xに対して推移的に作用する 。(0:0)の安定群はKである。さらにH = KSKなので、H は上のユニタリ群の連結閉部分群となる。そのリー代数は である。
A eに対応するコンパクト複素多様体に対してZ = SU(2) m (0:0)であるため、 Y = T S (0:0)となり、YはZの像である。一方、X = KYであるため、 X = KTS (0:0) = KS (0:0)となる。一方、 Hにおける(0:0)の安定化因子はKであり、 θによるG 0 G −1の不動点部分群はKである。したがって、H = KSKである。特に、KとSはどちらもコンパクトかつ連結であるため、H はコンパクトかつ連結である。 Uの閉部分群であるため、リー群である。 Kを含むため、そのリー代数にはT * = − Tとなる演算子(0, T ,0)が含まれる。 SU(2) mの像を含むため、 A eにaとなる元( a ,0, a *) が含まれる。A = KA eかつ( k t ) −1 ( a *) = ( ka )*なので、 Hのリー代数はAのすべてのaに対して( a ,0, a *)を含むことになります。したがって、 が含まれます。
これらは等しい。なぜなら、 のすべての歪随伴微分は内部微分だからである。実際、H は正規化し、共役による作用は忠実なので、 の微分からなるリー代数へのの写像は忠実である。特に は自明な中心を持つ。 が に等しいことを示すには、が と一致することを示せば十分である。 上の微分は、によって与えられる内積からキリング形式を引いたものに対して歪随伴である。 −Tr D 1 D 2によって与えられる上の不変内積を取る。 がに対して不変なので、その直交補集合も に対して不変である。 これらは両方とも におけるイデアルなので、それらの間のリー括弧は消えなければならない。しかし、 の直交補集合におけるどの微分も に対して 0 のリー括弧を持つことになるので、 はゼロでなければならない。したがって はHのリー代数である。(これは次元数からも導かれる。dim X = dim H − dim Kであるからである。)
G は 上の一般線型群の閉部分群に同型です 。
WとS yの作用に関する上記の式は、 G 0 G −1の像がGL で閉じていること を示しています。H はXに推移的に作用し、 Gにおける(0:0)の安定化因子はG 0 G −1であるため、 G = HG 0 G −1となります。 Hのコンパクト性とG 0 G −1の閉性は、 GがGLで閉じていることを意味します。
G は リー代数を持つ連結な複素リー群である 。これはHの複素化である。
G はGL の閉部分群な ので実リー群です。G にはi = 0または±1であるG i が含まれるので、そのリー代数は を含みます。は の複素化な、そのすべての導出が内部的であり、自明な中心を持つのと同様に。G のリー代数はを正規化し、 oは を中心化する唯一の要素なので、コンパクトなケースと同様に、G のリー代数はでなければなりません。(これは次元数からもわかります。なぜならdim X = dim G − dim G 0 G −1だからです。) 複素部分空間なので、 Gは複素リー群です。G は連結集合H × G 0 G −1の連続像なので連結です。は の複素化な、 G はHの複素化です。
非コンパクトな実数形式
Aのaに対して、スペクトルノルム || a || は、 a = u Σ α i e iかつα i ≥ 0かつuがKのとき、最大 α iであると定義されます。これは選択に依存せず、A上のノルムを定義します。Dを|| a || < 1であるaの集合とし、 H * をD を自身に乗せたGの閉部分群の恒等成分とします。これはK 、 PSU(1,1)のメビウス変換、およびジョルダンフレームに対応するSU(1,1) mの像によって生成されます。τ を次式で定義される の共役線形周期 2 自己同型とします。
を τ の不動点代数とする。これはH *のリー代数である。これは不動点部分群H *を持つGの周期 2 自己同型を誘導する。群H * はDに推移的に作用する。0 の安定子はKである。[22]
非コンパクトな実半単純リー群H *は、開いた軌道DでXに作用します。SU (1,1)のリーマン球面への作用と同様に、有限個の軌道しか持ちません。この軌道構造は、ジョルダン代数Aが単純なときに明示的に記述できます。X 0 ( r , s )を、要素a = u Σ α i a iで構成されるAの部分 集合とし、 α iのうちちょうどrが1 未満で、ちょうどsが 1 より大きいものとします。したがって、0 ≤ r + s ≤ mです。これらの集合は、H *の軌道X ( r , s )とX 0の交差です。 r + s = mとなる軌道は開いています。唯一のコンパクトな軌道X ( 0,0 )が存在します。X ( p , q )がX ( r , s )の閉包に含まれるのは、 p ≤ rかつq ≤ sの場合のみである。特にS はあらゆる軌道の閉包に含まれる。[23]
反転を伴うジョルダン代数
前述の理論は、チューブ型の既約エルミート対称空間を単位ジョルダン代数で記述している。Loos (1977) では、一般的なエルミート対称空間は、上記の理論をジョルダン対に体系的に拡張することで記述されている。しかし、 Koecher (1969) の展開では、チューブ型でない既約エルミート対称空間は、単純なユークリッドジョルダン代数の周期 2 自己同型で記述されている。実際、任意の周期 2 自己同型はジョルダン対を定義しており、Loos (1977) のジョルダン対に関する一般的な結果は、その設定に特化することができる。
τ を、複素化Aを持つ単純ユークリッドジョルダン代数Eの周期 2 自己同型とする。τの ±1 固有空間への対応する分解E = E + ⊕ E −およびA = A + ⊕ A −が存在する。V ≡ A τ = A −とする。τは、V上のトレース形式が内積を定義するという追加条件を満たすものと仮定する。V内のaについて、Q τ ( a )をQ ( a )のVへの制限として定義する。V 2内のペア( a , b )について、 B τ ( a , b )およびR τ ( a , b )をB ( a , b )および R ( a , b )のVへの制限として定義する。すると、すべての演算子Q τ ( a )およびR τ ( a , b )の下で不変な部分空間が(0)およびVである場合に限り、 V は単純である。
Aにおける準可逆性の条件は、 B τ ( a , b )が可逆である場合に限り、B ( a , b )が可逆であることを示しています。準逆a b は、 AとVのどちらで計算しても同じです。同値類の空間X τは、ペアV 2上で定義できます。これはXの閉じた部分空間なのでコンパクトです。また、 V をモデルにした複素多様体の構造も持っています。構造群Γ( V )はQ τに関して定義でき、部分群として単位元成分K τを持つユニタリ構造群Γ u ( V ) = Γ( V ) ∩ U( V )を持っています。群K τ は、 Kにおける τ の不動点部分群の単位元成分です。G τ を、G τ ,0のW 、 Γ( V )の恒等成分、およびS aからなるアーベル群 G τ,−1と、 Vのaとbを含むT bからなるG τ,+1によって生成されるX τの双正則同型群とする。これは、安定因子G τ,0 G τ,−1および G τ = G τ,0 G τ,−1 G τ,+1 G τ,−1とともにX τに推移的に作用する。X τ上の正則ベクトル場のリー代数は、3次リー代数である。
Vに制限すると、成分は前と同じようにVへの定数関数、演算子R τ ( a , b )、演算子Q τ ( a )によって生成されます。リー括弧は前とまったく同じ式で与えられます。
E τとVのスペクトル分解は、三等元、つまりe 3 = eとなる元e を使用して行われます。この場合、f = e 2 はE +のべき等元です。ピアス分解E = E 0 ( f ) ⊕ Eがあります。1/2 ( f ) ⊕ E 1 ( f )をL ( f )の固有空間に。演算子L ( e )と L ( f )交換可能であるため、 L ( e ) は上記の固有空間を不変のままにします。実際、 L ( e ) 2 はE 0 ( f )では 0 として、 Eでは 1/4として作用します。1/2 ( f )と 1 をE 1 ( f )。これにより、ピアス分解E τ = E τ,0 ( f ) ⊕ E τ, が誘導されます。1/2 ( f ) ⊕ E τ,1 ( f )。部分空間E τ,1 ( f ) は、変異ジョルダン積x ∘ y = { x , e , y } の下で単位fを持つユークリッドジョルダン代数になります。
2 つの三等元e 1とe 2は、aとb がe 1とe 2のべき乗であるときすべての演算子[ L ( a ), L ( b )] = 0であり、対応するべき等元 f 1 と f 2 が直交する場合、直交しているといいます。この場合、 e 1とe 2 は可換結合代数を生成し、( e 1 e 2 , e 1 e 2 ) =( f 1 , f 2 ) =0 であるため、 e 1 e 2 = 0です。aがE τ 内にあるものとします。Fをaの奇数べき乗で張られる有限次元の実数部分空間とします。 aの奇数べき乗であるx、yを持つ可換自己随伴演算子L ( x ) L ( y )はFに作用するため、正規直交基底e iによって同時に対角化できます。( e i ) 3 はe iの正の倍数なので、必要に応じて再スケーリングすると、e i を三等元として選択できます。これらは、構築によって直交ファミリを形成します。a はF内にあるため、 α i が実数であるa = Σ α i e iと書くことができます。これらは、 aの固有値(τ に関して) と呼ばれます。F内のその他の三等元e は、 ε i = 0, ±1であるa = Σ ε i e i の形をとるため、e i は、 F内の最小三等元となります。
E τの直交三元系の最大の族は、ジョルダンフレームと呼ばれます。三元系は必然的に最小です。すべてのジョルダンフレームは、E τの階数と呼ばれる同じ数の元を持ちます。任意の 2 つのフレームは、トレース形式を保存するE τの構造群の部分群の元によって関連付けられます。与えられたジョルダンフレーム( e i )に対して、 Vの任意の元aは、 a = u Σ α i e iの形式で記述できます。ここで、 α i ≥ 0で、 u はK τの演算子です。 aのスペクトルノルムは|| a || = sup α iで定義され、選択とは無関係です。その平方はQ τ ( a )の演算子ノルムに等しくなります。したがって、V は開単位球D τを持つ複素ノルム空間になります。
Eのxに対して、演算子Q ( x ) は自己随伴であるため、ノルム || Q ( x ) n || = || Q ( x ) || nとなることに注意してください。Q ( x ) n = Q ( x n )であるため、 || x n || = || x || nとなります。特に、Aのx = Σ α i e iのスペクトルノルムは、 x 2 = Σ (α i ) 2 f iのスペクトルノルムの平方根です。したがって、xのスペクトルノルムは、 Aで計算してもA τで計算しても同じになります。K τ は両方のノルムを保存するため、 A τのスペクトルノルムは、Aのスペクトルノルムを制限することによって得られます。
ジョルダンフレームe 1 , ..., e mについて、V e = ⊕ C e iとする。 V eに対するSL(2, C ) mの作用があり、これはVにまで及ぶ。c = Σ γ i e iかつb = Σ β i e iならば、S ( c )およびT ( b )は、下側および上側の三角行列の積の作用を与える。a = Σ α i e iかつα i ≠ 0ならば、対応する対角行列の積はW = B τ ( a , e − a )として作用する(e = Σ e i )。[24]特に、対角行列は( C *) mおよびT mの作用を与える。
自己同型 τ がない場合と同様に、G τの自己同型 θ が存在します。同じ議論から、不動点部分群H τ はK τとSU(2) mの像によって生成されることがわかります。これはコンパクト連結リー群です。これはX τに推移的に作用します。 (0:0)の安定子はK τです。したがって、X τ = H τ / K τはコンパクト型のエルミート対称空間です。
H τ * を、 D τ を自身に乗せたG τの閉部分群の恒等成分とする。これはK τと、ジョルダンフレームに対応するSU(1,1) mの像によって生成される。ρ を、次式で定義される の共役線型周期 2 自己同型とする。
ρ の不動点代数を とする。これはH τ *のリー代数である。これは不動点部分群H τ *を持つGの周期 2 自己同型を誘導する。群H τ * はD τに推移的に作用する。0 の安定子はK τ *である。[25] H τ */ K τはH τ / K τの非コンパクト型双対のエルミート対称空間である。
非コンパクト型のエルミート対称空間は、Cの上半平面に類似した、無限の実現を持ちます。 PSL(2, C )のケーリー変換とその逆に対応するメビウス変換は、単位円板と上半平面を交換したリーマン球面の双正則写像を与えます。 エルミート対称空間がチューブ型の場合、同じメビウス変換は、Aの円板D をチューブ領域T = E + iCに写像します。ここで、C はユークリッドジョルダン代数Eの正方形の開いた自己双対凸錐です。
チューブ型でないエルミート対称空間では、 Xに対するPSL(2, C )の作用はないので、類似のケイリー変換は存在しない。その場合、任意の最大三等辺三角形e = Σ ε i e i in E τに対して部分ケイリー変換を定義できる。これは、 A τ = A τ,1 ( f ) ⊕ A τの円板D τを取る。 1/2 ( f ) を第二種の シーゲル領域へ
この場合、E τ,1 ( f )はユークリッドジョルダン代数であり、E τ上には対称的なE τ,1 ( f )値双線型形式が存在する。1/2 ( f )で、対応する二次形式q はその正の錐C τで値を取る。シーゲル領域は( x + iy , u + iv )、 y − q ( u ) − q ( v ) はC τに含まれる上の二次形式q は、1/2 ( f )とE τ,1 ( f )上の二乗演算はx ↦ Q τ ( x ) eで与えられる 。正の円錐C τ はQ τ ( x )が可逆なxに対応する。[26]
例
複素化Aを持つ単純ユークリッドジョルダン代数Eに対して、コンパクト型エルミート対称空間Xはカルタン分類を用いて以下のように明示的に記述できる。[27]
タイプI n。 A は、 n × n複素行列M n ( C )のジョルダン代数であり、演算子はジョルダン積x ∘ y = です。1/2 ( xy + yx )。これは、自己随伴n × n複素行列のユークリッド ジョルダン代数E = H n ( C )の複素化です。この場合、 G = PSL(2 n , C )は、 g ( z ) = ( az + b )( cz + d ) −1としてAに作用します。実際、これは、演算子W、 S c、およびT bに対応する対角、上側、および下側の三角行列に対して直接検証できます。サブセットΩ は、 dが行列gに対応します。実際、 C nからC 2 n = C n ⊕ C nへの線型写像の空間を考えます。これは、 M n ( C )内のT iとのペア ( T 1 | T 2 )、ターゲット空間に作用するGL(2 n , C )のモジュールです、ソース空間への作用によって誘導されるGL( n , C )の作用もあります。 単射写像の空間U は不変であり、 GL( n , C ) はそれに自由に作用します。 商は、 C 2 nのn次元部分空間からなるグラスマン多様体Mです。 ( a , b )を単射写像 ( a | I − b t a ) に送ることで、 A 2のMへの写像を定義します。 この写像は、 MへのXの同型を誘導します。
実際、V をC n ⊕ C nのn次元部分空間とします。これが一般位置にある場合、つまり、 V とその直交補空間が C n ⊕ (0)および (0) ⊕ C nと自明に交差する場合、これは可逆演算子Tのグラフです。したがって、この像は ( a | I − b t a )に対応し、a = Iおよびb t = I − Tとなります。
反対に、 Vとその直交補集合U は直交和V = V 1 ⊕ V 2 , U = U 1 ⊕ U 2と書くことができます。ここで、V 1とU 1 はC n ⊕ (0)との交点であり、V 2とU 2 は(0) ⊕ C nとの交点です。するとdim V 1 = dim U 2かつdim V 2 = dim U 1です。さらに、C n ⊕ (0) = V 1 ⊕ U 1かつ (0) ⊕ C n = V 2 ⊕ U 2です。部分空間V は( e | I − e )のペアに対応します。ここでeはC n ⊕ (0)のV 1への直交射影です。したがって、a = eかつb = Iです。
一般的なケースは、これら 2 つのケースの直和です。V は直交和V = V 0 ⊕ V 1 ⊕ V 2として表すことができます。ここで、V 1とV 2はC n ⊕ (0)と (0) ⊕ C nとの共通部分であり、V 0 はVにおけるそれらの直交補集合です。同様に、 Vの直交補集合UはU = U 0 ⊕ U 1 ⊕ U 2と表すことができます。したがって、C n ⊕ (0) = V 1 ⊕ U 1 ⊕ W 1および(0) ⊕ C n = V 2 ⊕ U 2 ⊕ W 2であり、ここでW i は直交補集合です。直和( V 1 ⊕ U 1 ) ⊕ ( V 2 ⊕ U 2 ) ⊆ C n ⊕ C n は第 2 種であり、第 1 種の直交補数です。
構造群の写像W はGL( n , C )のhに対応し、W ( a ) = hah tです。 M上の対応する写像は、 ( x | y ) を ( hx | ( h t ) −1 y ) に送ります。同様に、 S cに対応する写像は( x | y ) を ( x | y + c )に送り、 T bに対応する写像は( x | y ) を ( x + b | y ) に送り、 Jに対応する写像は( x | y ) を ( y | − x )に送ります。したがって、 gに対応する写像は( x | y ) を ( ax + by | cx + dy )に送ります。一方、y が可逆である場合、 ( x | y ) は ( xy −1 | I )に等しく、ここから分数線形変換の式が成り立ちます。
タイプIII n . A は、 n × n対称複素行列S n ( C )のジョルダン代数であり、演算子ジョルダン積x ∘ y = 1/2 ( xy + yx )。これは、 n × n対称実数行列のユークリッドジョルダン代数E = H n ( R )の複素化です。 C 2 n = C n ⊕ C n上で、 ω( x 1 ⊕ y 1 , x 2 ⊕ y 2 ) = x 1 • y 2 − y 1 • x 2により、非退化交代双線形形式を定義します。行列表記では、
Sp(2n, C )を複素シンプレクティック群、すなわちGL(2n, C )のωを保存する部分群とします。これはgから成り、 gJg t = Jであり、 g ↦ g tに関して閉じています。Sp (2n, C )に属する場合、
それは中心{± I } を持ちます。この場合、G = Sp(2 n , C )/{± I } は、Aに対してg ( z ) = ( az + b )( cz + d ) −1として作用します。確かに、これは、演算子W、S c、およびT bに対応する対角、上側、および下側の三角行列に対して直接検証できます。サブセットΩ は、 dが可逆な行列gに対応します。実際に、 C nからC 2 n = C n ⊕ C nへの線型写像の空間を考えます。これは、 M n ( C )内のT iとのペア ( T 1 | T 2 )によって記述されます。これは、ターゲット空間に作用するSp(2 n , C )のモジュールです。ソース空間への作用によって誘導されるGL( n , C )の作用もあります。等方像を持つ、すなわち像上で ω が消える、入射写像Uの空間は不変である。さらに、 GL( n , C ) はそれに自由に作用する。商はC 2 nのn次元ラグランジアン部分空間からなるシンプレクティックグラスマン多様体 M である。 ( a , b )を入射写像 ( a | I − ba ) に送ることで、A 2のMへの写像を定義する。この写像は、 M上へのXの同型性を誘導する。
実際、V をC n ⊕ C nのn次元ラグランジアン部分空間とします。U をV を補完するラグランジアン部分空間とします。 これらが一般的な位置にある場合、つまり C n ⊕ (0)および (0) ⊕ C nと自明に交差する場合、V はT t = Tである可逆演算子Tのグラフです。 したがって、この像は ( a | I − ba )に対応し、 a = Iおよびb = I − Tとなります。
反対に、 VとU は直和V = V 1 ⊕ V 2、U = U 1 ⊕ U 2と書くことができます。ここで、V 1とU 1 はC n ⊕ (0)との交点であり、V 2とU 2は(0) ⊕ C nとの交点です。このとき、dim V 1 = dim U 2かつdim V 2 = dim U 1です。さらに、C n ⊕ (0) = V 1 ⊕ U 1かつ (0) ⊕ C n = V 2 ⊕ U 2です。部分空間V は( e | I − e )のペアに対応します。ここで、 e はC n ⊕ (0)のV 1への射影です。 ( C n ⊕ (0) , (0) ⊕ C n )のペアはω に関して双対であり、それらの間の同一視によりC n上の標準対称双線型形式が誘導されることに注意してください。特に、 V 1はU 2と同一視され、V 2はU 1と同一視されます。さらに、V 1とU 1は ( C n ⊕ (0) )上の対称双線型形式に関して直交します。したがって、冪等性e はe t = e を満たします。したがって、a = eおよびb = I はAにあり、V は( a | I − ba )の像です。
一般的な場合は、これら 2 つの場合の直和です。V は直和V = V 0 ⊕ V 1 ⊕ V 2と書くことができます。ここで、V 1とV 2はC n ⊕ (0)と (0) ⊕ C nとの共通部分であり、V 0はVの補集合です。同様に、U はU = U 0 ⊕ U 1 ⊕ U 2と書くことができます。したがって、C n ⊕ (0) = V 1 ⊕ U 1 ⊕ W 1および(0) ⊕ C n = V 2 ⊕ U 2 ⊕ W 2であり、ここでW i は補集合です。直和( V 1 ⊕ U 1 ) ⊕ ( V 2 ⊕ U 2 ) ⊆ C n ⊕ C n は第 2 種です。これは第 1 種の補集合を持ちます。
構造群の写像W はGL( n , C )のhに対応し、W ( a ) = hah tです。 M上の対応する写像は、 ( x | y ) を ( hx | ( h t ) −1 y ) に送ります。同様に、 S cに対応する写像は( x | y ) を ( x | y + c )に送り、 T bに対応する写像は( x | y ) を ( x + b | y ) に送り、 Jに対応する写像は( x | y ) を ( y | − x )に送ります。したがって、 gに対応する写像は( x | y ) を ( ax + by | cx + dy )に送ります。一方、y が可逆である場合、 ( x | y ) は ( xy −1 | I )に等しく、ここから分数線形変換の式が成り立ちます。
タイプ II 2n。 A は、2 n × 2 nの歪対称複素行列A n ( C )とジョルダン積x ∘ y = − のジョルダン代数です。1/2 ( x J y + y J x )で、単位は で与えられます。これは、四元数の要素を持つ自己随伴n × n行列のユークリッドジョルダン代数E = H n ( H )の複素化です。これは Loos (1977) と Koecher (1969) で説明されています。
タイプ IV n。Aは、ジョルダン積( x ,α) ∘ ( y ,β) = (β x + α y ,αβ + x • y )を持つジョルダン代数C n ⊕ Cです。これは、同じ式で定義されるが実係数を持つ階数 2 のユークリッド ジョルダン代数の複素化です。これは Loos (1977) で説明されています。
タイプ VI.複素化されたアルバート代数。これは Faulkner (1972)、Loos (1978)、Drucker (1981) で議論されています。
周期2の自己同型性を持つ単純ユークリッドジョルダン代数Eのコンパクト型エルミート対称空間Xは、カルタンの分類を用いて次のように明示的に記述できる。[28]
I p,q型。F をR上の q × p 行列でp ≠ qの空間とします。これは、 p対角要素が 1、 qが -1 である対角行列で共役することによって与えられるE = H p + q ( R )の自己同型に対応します。一般性を失うことなく、p はqより大きくすることができます。構造は三重積xy t zによって与えられます。空間X は、 C p + q = C p ⊕ C qのp次元部分空間のグラスマン多様体と同一視できます。これは、最後のp − q座標に 0 を追加することで、C 2 p = C p ⊕ C pに自然に埋め込まれます。 C 2 pの任意のp次元部分空間は [ I − y t x | x ]の形式で表すことができるため、 C p + qにある部分空間についても同じことが言えます。xの最後のp − q行は必ず消え、 yの 最後のp − q行がゼロに設定されて もマッピングは変化しません。したがって、同様の表現がマッピングにも当てはまりますが、今度はq行p列の行列になります。p = qの場合とまったく同じように、分数線形変換によるGL( p + q , C )の作用があることがわかります。[29]
タイプII n Fは、実対称m行m列行列の空間です。√ -1の係数を取り除いた後、これはE = H n ( C ) 上の複素共役によって与えられる周期2の自己同型に対応します。
タイプ V. F は、1 行 2 列の行列とみなされる、ケーリー数の 2 つのコピーの直和です。これは、E = H 3 ( O ) の任意の最小冪等元によって定義される標準的な周期 2 の自己同型に対応します。
参照
注記
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