古典的な群は、有限次元ベクトル空間上の非退化形式の自己同型群として最も自然に記述される。 [ 14 ] [ 15 ]
させてV {\displaystyle V} 上の有限次元ベクトル空間である R {\displaystyle \mathbb {R} } またはC {\displaystyle \mathbb {C} } 双線形 形式V {\displaystyle V} 地図です
φ : V × V → F {\displaystyle \varphi \colon V\times V\to F} それは各変数に関して線形です。複素ベクトル空間上の半双線形形式 は写像です。
φ : V × V → C {\displaystyle \varphi \colon V\times V\to \mathbb {C} } これは、最初の変数に関して共役線形であり、2番目の変数に関して線形である。[ 16 ]
四元数ベクトル空間の場合、通常は右辺で作業します H {\displaystyle \mathbb {H} } -ベクトル空間。その設定では、関連する形式は、第1変数に関して共役線形であり、第2変数に関して線形である第4元数エルミート形式または第4元数歪エルミート形式である。[ 17 ]
もしφ {\displaystyle \varphi } は非退化形式ですV {\displaystyle V} その自己同型群は
オート ( φ ) = { g ∈ GL ( V ) ∣ φ ( g v 、 g w ) = φ ( v 、 w ) すべての人々のために v 、 w ∈ V } 。 {\displaystyle \operatorname {Aut} (\varphi )=\{g\in \operatorname {GL} (V)\mid \varphi (gv,gw)=\varphi (v,w){\text{ for all }}v,w\in V\}.} 基準を選択した後、φ {\displaystyle \varphi } グラム行列で表されますΦ {\displaystyle \Phi } 、 そしてオート ( φ ) {\displaystyle \operatorname {Aut} (\varphi )} いずれかの式で定義される行列群になる
g T Φ g = Φ 、 g * Φ g = Φ 、 {\displaystyle g^{\mathrm {T} }\Phi g=\Phi ,\qquad g^{*}\Phi g=\Phi ,} に応じてφ {\displaystyle \varphi } 双線形または半双線形である。[ 18 ]
リー代数オート ( φ ) {\displaystyle \operatorname {Aut} (\varphi )} は
1 u t ( φ ) = { X ∈ 終わり ( V ) ∣ φ ( X v 、 w ) + φ ( v 、 X w ) = 0 すべての人々のために v 、 w ∈ V } 、 {\displaystyle {\mathfrak {aut}}(\varphi )=\{X\in \operatorname {End} (V)\mid \varphi (Xv,w)+\varphi (v,Xw)=0{\text{ for all }}v,w\in V\},} または、行列形式では、
X T Φ + Φ X = 0 、 X * Φ + Φ X = 0. {\displaystyle X^{\mathrm {T} }\Phi +\Phi X=0,\qquad X^{*}\Phi +\Phi X=0.} [ 19 ]
双線形形式φ {\displaystyle \varphi } は:
対称の 場合φ ( v 、 w ) = φ ( w 、 v ) {\displaystyle \varphi (v,w)=\varphi (w,v)} ;交互 (または歪対称)チャー F ≠ 2 {\displaystyle \operatorname {char} F\neq 2} ) もしφ ( v 、 v ) = 0 {\displaystyle \varphi (v,v)=0} すべての人々のためにv {\displaystyle v} 同様にφ ( v 、 w ) = − φ ( w 、 v ) {\displaystyle \varphi (v,w)=-\varphi (w,v)} [ 20 ] 両線形の形状h {\displaystyle h} は:
エルミート h ( v 、 w ) = h ( w 、 v ) ¯ {\displaystyle h(v,w)={\overline {h(w,v)}}} ;歪エルミート の場合h ( v 、 w ) = − h ( w 、 v ) ¯ {\displaystyle h(v,w)=-{\overline {h(w,v)}}} [ 21 ] 以上R {\displaystyle \mathbb {R} } 非退化対称双線形形式は、その符号によって分類される。( p 、 q ) {\displaystyle (p,q)} 。 以上C {\displaystyle \mathbb {C} } 与えられた次元の非退化対称双線形形式はすべて同値である。非退化交代形式は偶数次元でのみ存在し、両方の次元で存在する。R {\displaystyle \mathbb {R} } そしてC {\displaystyle \mathbb {C} } これらの形式はすべて同等である。[ 22 ]
複素ベクトル空間では、歪エルミート形式に私 {\displaystyle i} はエルミート形式を生成するため、無害な慣習の変更を除いて、2 つのケースは同じ等長群につながります。[ 23 ] 一方、四元数ベクトル空間では、非ゼロの双線形形式は存在しないため、エルミートおよび歪エルミートのケースのみが発生します。[ 24 ]
直交群 させてφ {\displaystyle \varphi } 非退化対称双線形形式である。
以上R {\displaystyle \mathbb {R} } 基準として選択できるのは、
φ ( x 、 y ) = x T 私 p 、 q y 、 私 p 、 q = 診断 ( 私 p 、 − 私 q ) 、 {\displaystyle \varphi (x,y)=x^{\mathrm {T} }I_{p,q}y,\qquad I_{p,q}=\operatorname {diag} (I_{p},-I_{q}),} どこp + q = n {\displaystyle p+q=n} その自己同型群は不定直交群である。
O ( p 、 q ) = { g ∈ G L n ( R ) ∣ g T 私 p 、 q g = 私 p 、 q } 。 {\displaystyle \mathrm {O} (p,q)=\{g\in \mathrm {GL} _{n}(\mathbb {R} )\mid g^{\mathrm {T} }I_{p,q}g=I_{p,q}\}.} 決定要因のサブグループ1 {\displaystyle 1} は特別な直交群 です
S O ( p 、 q ) = O ( p 、 q ) ∩ S L n ( R ) 。 {\displaystyle \mathrm {SO} (p,q)=\mathrm {O} (p,q)\cap \mathrm {SL} _{n}(\mathbb {R} ).} [ 25 ] いつq = 0 {\displaystyle q=0} これはコンパクト直交群ですO ( n ) {\displaystyle \mathrm {O} (n)} 決定要因付き1 {\displaystyle 1} サブグループS O ( n ) {\displaystyle \mathrm {SO} (n)} [ 26 ]
以上C {\displaystyle \mathbb {C} } 非退化対称双線形形式はすべて標準形式と等価である
φ ( x 、 y ) = x T y 。 {\displaystyle \varphi (x,y)=x^{\mathrm {T} }y.} その自己同型群は複素直交群である。
O ( n 、 C ) = { g ∈ G L n ( C ) ∣ g T g = 私 n } 、 {\displaystyle \mathrm {O} (n,\mathbb {C} )=\{g\in \mathrm {GL} _{n}(\mathbb {C} )\mid g^{\mathrm {T} }g=I_{n}\},} 行列式付き-1 {\displaystyle 1} サブグループS O ( n 、 C ) {\displaystyle \mathrm {SO} (n,\mathbb {C} )} [ 27 ]
対応するリー代数は次のとおりです。
o ( p 、 q ) = { X ∈ M n ( R ) ∣ X T 私 p 、 q + 私 p 、 q X = 0 } 、 {\displaystyle {\mathfrak {o}}(p,q)=\{X\in M_{n}(\mathbb {R} )\mid X^{\mathrm {T} }I_{p,q}+I_{p,q}X=0\},} o ( n 、 C ) = s o ( n 、 C ) = { X ∈ M n ( C ) ∣ X T + X = 0 } 。 {\displaystyle {\mathfrak {o}}(n,\mathbb {C} )={\mathfrak {so}}(n,\mathbb {C} )=\{X\in M_{n}(\mathbb {C} )\mid X^{\mathrm {T} }+X=0\}.} [ 28 ] もし
g = ( A B C D ) {\displaystyle g={\begin{pmatrix}A&B\\C&D\end{pmatrix}}} ブロックサイズ付きp × p {\displaystyle p\times p} 、p × q {\displaystyle p\times q} 、q × p {\displaystyle q\times p} 、 そしてq × q {\displaystyle q\times q} すると、定義関係はO ( p 、 q ) {\displaystyle \mathrm {O} (p,q)} と同等
A T A − C T C = 私 p 、 D T D − B T B = 私 q 、 A T B = C T D 。 {\displaystyle A^{\mathrm {T} }A-C^{\mathrm {T} }C=I_{p},\qquad D^{\mathrm {T} }D-B^{\mathrm {T} }B=I_{q},\qquad A^{\mathrm {T} }B=C^{\mathrm {T} }D.} 書き込み
X = ( P Q R S ) 、 {\displaystyle X={\begin{pmatrix}P&Q\\R&S\end{pmatrix}},} ブロック形式が得られる
o ( p 、 q ) = { ( P Q Q T S ) | P T = − P 、 S T = − S } 。 {\displaystyle {\mathfrak {o}}(p,q)=\left\{{\begin{pmatrix}P&Q\\Q^{\mathrm {T} }&S\end{pmatrix}}\;|\;P^{\mathrm {T} }=-P,\ S^{\mathrm {T} }=-S\right\}.} したがってs o ( n 、 C ) {\displaystyle {\mathfrak {so}}(n,\mathbb {C} )} は複素歪対称の空間であるn × n {\displaystyle n\times n} 行列。
単一群 させてh {\displaystyle h} 複素ベクトル空間上の非退化エルミート形式であるV {\displaystyle V} 寸法n {\displaystyle n} 基準として選択できるのは、
h ( z 、 w ) = z * 私 p 、 q w 、 私 p 、 q = 診断 ( 私 p 、 − 私 q ) 、 {\displaystyle h(z,w)=z^{*}I_{p,q}w,\qquad I_{p,q}=\operatorname {diag} (I_{p},-I_{q}),} どこp + q = n {\displaystyle p+q=n} [ 31 ]
その自己同型群はユニタリ群である
U ( p 、 q ) = { g ∈ G L n ( C ) ∣ g * 私 p 、 q g = 私 p 、 q } 。 {\displaystyle \mathrm {U} (p,q)=\{g\in \mathrm {GL} _{n}(\mathbb {C} )\mid g^{*}I_{p,q}g=I_{p,q}\}.} 決定要因のサブグループ1 {\displaystyle 1} 特別な単一群
S U ( p 、 q ) = U ( p 、 q ) ∩ S L n ( C ) 。 {\displaystyle \mathrm {SU} (p,q)=\mathrm {U} (p,q)\cap \mathrm {SL} _{n}(\mathbb {C} ).} [ 32 ] いつq = 0 {\displaystyle q=0} これはコンパクトユニタリ群ですU ( n ) {\displaystyle \mathrm {U} (n)} 決定要因付き1 {\displaystyle 1} サブグループS U ( n ) {\displaystyle \mathrm {SU} (n)} [ 33 ]
そのリー代数は
u ( p 、 q ) = { X ∈ M n ( C ) ∣ X * 私 p 、 q + 私 p 、 q X = 0 } 。 {\displaystyle {\mathfrak {u}}(p,q)=\{X\in M_{n}(\mathbb {C} )\mid X^{*}I_{p,q}+I_{p,q}X=0\}.} [ 34 ] もし
g = ( A B C D ) 、 {\displaystyle g={\begin{pmatrix}A&B\\C&D\end{pmatrix}},} すると定義関係は以下と同等になる
A * A − C * C = 私 p 、 D * D − B * B = 私 q 、 A * B = C * D 。 {\displaystyle A^{*}A-C^{*}C=I_{p},\qquad D^{*}D-B^{*}B=I_{q},\qquad A^{*}B=C^{*}D.} ブロック形式で、
u ( p 、 q ) = { ( P Q Q * R ) | P * = − P 、 R * = − R } 。 {\displaystyle {\mathfrak {u}}(p,q)=\left\{{\begin{pmatrix}P&Q\\Q^{*}&R\end{pmatrix}}\;|\;P^{*}=-P,\ R^{*}=-R\right\}.} 特殊ユニタリリー代数はトレースレス部分代数である
s u ( p 、 q ) = { X ∈ u ( p 、 q ) ∣ tr ( X ) = 0 } 。 {\displaystyle {\mathfrak {su}}(p,q)=\{X\in {\mathfrak {u}}(p,q)\mid \operatorname {tr} (X)=0\}.}
四元基 四元数古典群の場合、識別するのが便利である
H = C ⊕ j C {\displaystyle \mathbb {H} =\mathbb {C} \oplus j\mathbb {C} } そして四元数を表すα + j β {\displaystyle \alpha +j\beta } 複素行列による
( α − β ¯ β α ¯ ) 。 {\displaystyle {\begin{pmatrix}\alpha &-{\overline {\beta }}\\[2pt]\beta &{\overline {\alpha }}\end{pmatrix}}.} これは埋め込みにも適用されます
M n ( H ) ↪ M 2 n ( C ) 、 X + j Y ↦ ( X − Y ¯ Y X ¯ ) 。 {\displaystyle M_{n}(\mathbb {H} )\hookrightarrow M_{2n}(\mathbb {C} ),\qquad X+jY\mapsto {\begin{pmatrix}X&-{\overline {Y}}\\Y&{\overline {X}}\end{pmatrix}}.} [ 35 ]
GL( n , H ) および SL( n , H )グループG L ( n 、 H ) {\displaystyle \mathrm {GL} (n,\mathbb {H} )} 右ベクトル空間の可逆四元数線形自己準同型写像から構成されるH n {\displaystyle \mathbb {H} ^{n}} 上記の複素埋め込みにより、それは実リー部分群として実現される。G L ( 2 n 、 C ) {\displaystyle \mathrm {GL} (2n,\mathbb {C} )} 形式の行列から構成される
( A − B ¯ B A ¯ ) 、 A 、 B ∈ M n ( C ) 。 {\displaystyle {\begin{pmatrix}A&-{\overline {B}}\\B&{\overline {A}}\end{pmatrix}},\qquad A,B\in M_{n}(\mathbb {C} ).} [ 36 ] したがって、そのリー代数は
g l ( n 、 H ) = { ( A − B ¯ B A ¯ ) | A 、 B ∈ M n ( C ) } 。 {\displaystyle {\mathfrak {gl}}(n,\mathbb {H} )=\left\{{\begin{pmatrix}A&-{\overline {B}}\\B&{\overline {A}}\end{pmatrix}}\;|\;A,B\in M_{n}(\mathbb {C} )\right\}.} 対応する実形式S L ( 2 n 、 C ) {\displaystyle \mathrm {SL} (2n,\mathbb {C} )} と表記されるS U * ( 2 n ) {\displaystyle \mathrm {SU} ^{*}(2n)} 、リー群としては、伝統的に表記される群と同型である。S L ( n 、 H ) {\displaystyle \mathrm {SL} (n,\mathbb {H} )} 、そしてはのサブグループであるG L ( n 、 H ) {\displaystyle \mathrm {GL} (n,\mathbb {H} )} 縮小ノルム 1の要素の。 [ 37 ]
そのリー代数は
s l ( n 、 H ) ≅ s u * ( 2 n ) = { ( A − B ¯ B A ¯ ) | 再 tr ( A ) = 0 } 。 {\displaystyle {\mathfrak {sl}}(n,\mathbb {H} )\cong {\mathfrak {su}}^{*}(2n)=\left\{{\begin{pmatrix}A&-{\overline {B}}\\B&{\overline {A}}\end{pmatrix}}\;|\;\operatorname {Re} \operatorname {tr} (A)=0\right\}.}
Sp( p , q )させてV = H p + q {\displaystyle V=\mathbb {H} ^{p+q}} そして
B ( w 、 z ) = w * 私 p 、 q z 、 私 p 、 q = 診断 ( 私 p 、 − 私 q ) 、 {\displaystyle B(w,z)=w^{*}I_{p,q}z,\qquad I_{p,q}=\operatorname {diag} (I_{p},-I_{q}),} は非退化四元数エルミート形式である。その等長変換群は四元数ユニタリ群である。
S p ( p 、 q ) = { g ∈ G L ( p + q 、 H ) ∣ g * 私 p 、 q g = 私 p 、 q } 。 {\displaystyle \mathrm {Sp} (p,q)=\{g\in \mathrm {GL} (p+q,\mathbb {H} )\mid g^{*}I_{p,q}g=I_{p,q}\}.} [ 38 ] いつq = 0 {\displaystyle q=0} これは通常、コンパクトグループとして記述されます。S p ( n ) {\displaystyle \mathrm {Sp} (n)} [ 39 ]
サブグループとして見なされるG L ( 2 n 、 C ) {\displaystyle \mathrm {GL} (2n,\mathbb {C} )} グループS p ( p 、 q ) {\displaystyle \mathrm {Sp} (p,q)} 複雑なエルミート形式の署名を保持する( 2 p 、 2 q ) {\displaystyle (2p,2q)} そして非退化複素交代形式である。[ 40 ] そのリー代数は
s p ( p 、 q ) = { X ∈ M p + q ( H ) ∣ X * 私 p 、 q + 私 p 、 q X = 0 } 。 {\displaystyle {\mathfrak {sp}}(p,q)=\{X\in M_{p+q}(\mathbb {H} )\mid X^{*}I_{p,q}+I_{p,q}X=0\}.} [ 41 ] もし
g = ( A B C D ) {\displaystyle g={\begin{pmatrix}A&B\\C&D\end{pmatrix}}} 四元数ブロックの場合、定義関係は以下と同等である。
A * A − C * C = 私 p 、 D * D − B * B = 私 q 、 A * B = C * D 。 {\displaystyle A^{*}A-C^{*}C=I_{p},\qquad D^{*}D-B^{*}B=I_{q},\qquad A^{*}B=C^{*}D.} ブロック形式で、
s p ( p 、 q ) = { ( P Q Q * R ) | P * = − P 、 R * = − R } 。 {\displaystyle {\mathfrak {sp}}(p,q)=\left\{{\begin{pmatrix}P&Q\\Q^{*}&R\end{pmatrix}}\;|\;P^{*}=-P,\ R^{*}=-R\right\}.}
SO * (2n)させてV = H n {\displaystyle V=\mathbb {H} ^{n}} そして、四元数の歪エルミート形式を考える。
C ( x 、 y ) = x * j y 。 {\displaystyle C(x,y)=x^{*}jy.} その等長変換群は実リー群である。
S O * ( 2 n ) 、 {\displaystyle \mathrm {SO} ^{*}(2n),} これは実際の形のS O ( 2 n 、 C ) {\displaystyle \mathrm {SO} (2n,\mathbb {C} )} [ 42 ]
同様に、
J n = ( 0 私 n − 私 n 0 ) 、 {\displaystyle J_{n}={\begin{pmatrix}0&I_{n}\\-I_{n}&0\end{pmatrix}},} それからS O * ( 2 n ) {\displaystyle \mathrm {SO} ^{*}(2n)} サブグループとして実現される可能性がある
S O * ( 2 n ) = { g ∈ S O ( 2 n 、 C ) ∣ θ ( g ) = g } 、 {\displaystyle \mathrm {SO} ^{*}(2n)=\{g\in \mathrm {SO} (2n,\mathbb {C} )\mid \theta (g)=g\},} どこθ ( g ) = − J n g ¯ J n {\displaystyle \theta (g)=-J_{n}{\overline {g}}J_{n}} この実形式を定義するのは対合である。[ 43 ]
そのリー代数は次のように表される。s o * ( 2 n ) {\displaystyle {\mathfrak {so}}^{*}(2n)} [ 44 ]
標準的な複素数実現S O * ( 2 n ) {\displaystyle \mathrm {SO} ^{*}(2n)} は、G L ( 2 n 、 C ) {\displaystyle \mathrm {GL} (2n,\mathbb {C} )} グラム行列を用いた対称双線形形式の両方を保持する
S = ( 0 私 n 私 n 0 ) {\displaystyle S={\begin{pmatrix}0&I_{n}\\I_{n}&0\end{pmatrix}}} グラム行列を用いたエルミート形式
H = ( 私 n 0 0 − 私 n ) 。 {\displaystyle H={\begin{pmatrix}I_{n}&0\\0&-I_{n}\end{pmatrix}}.} 同様に、
S O * ( 2 n ) = { g ∈ G L ( 2 n 、 C ) ∣ g T S g = S 、 g * H g = H } 。 {\displaystyle \mathrm {SO} ^{*}(2n)=\{g\in \mathrm {GL} (2n,\mathbb {C} )\mid g^{\mathrm {T} }Sg=S,\ g^{*}Hg=H\}.} そのリー代数は
s o * ( 2 n ) = { ( A B − B ¯ A ¯ ) | A * = − A 、 B T = − B } 。 {\displaystyle {\mathfrak {so}}^{*}(2n)=\left\{{\begin{pmatrix}A&B\\-{\overline {B}}&{\overline {A}}\end{pmatrix}}\;|\;A^{*}=-A,\ B^{\mathrm {T} }=-B\right\}.}
任意の体上の古典群 野原を越えてk {\displaystyle k} 古典群とは、有限次元ベクトル空間の線形自己同型群であり、追加の構造を保持しないか、非退化交代形式、二次形式、またはエルミート形式を保持する群である。[ 5 ] [ 10 ] R {\displaystyle \mathbb {R} } そしてC {\displaystyle \mathbb {C} } これらは馴染みのある古典的なリー群を復元し、有限体上ではそれらの有理点群は有限古典群を与える。[ 6 ]
他の古典的な群は、非退化形式の自己同型群として現れる。[ 5 ] [ 12 ]
もしω {\displaystyle \omega } は非退化交代双線形形式であるV {\displaystyle V} その等長変換群はシンプレクティック群である。
S p ( V 、 ω ) = { g ∈ G L ( V ) ∣ ω ( g v 、 g w ) = ω ( v 、 w ) ∀ v 、 w ∈ V } 。 {\displaystyle \mathrm {Sp} (V,\omega )=\{g\in \mathrm {GL} (V)\mid \omega (gv,gw)=\omega (v,w)\ \forall v,w\in V\}.} のために薄暗い V = 2 n {\displaystyle \dim V=2n} これは、S p 2 n ( k ) {\displaystyle \mathrm {Sp} _{2n}(k)} 基準を選択した後。
もしq {\displaystyle q} は非退化二次形式であるV {\displaystyle V} その等長変換群は直交群である
O ( V 、 q ) = { g ∈ G L ( V ) ∣ q ( g v ) = q ( v ) ∀ v ∈ V } 。 {\displaystyle \mathrm {O} (V,q)=\{g\in \mathrm {GL} (V)\mid q(gv)=q(v)\ \forall v\in V\}.} いつチャー ( k ) ≠ 2 {\displaystyle \operatorname {char} (k)\neq 2} これは、関連する対称双線形形式を保存する群と同等である。標数 2では、直交群は依然として二次形式から定義されるが、関連する双線形形式との関係はより微妙である。[ 12 ] 一般的な体上の直交群については、部分群も考慮されることが多い。Ω ( V 、 q ) {\displaystyle \Omega (V,q)} 等方性の場合、特性が 2 でない場合、それはスピノルノルム の核、つまり からの準同型として記述できます。S O ( V 、 q ) {\displaystyle \mathrm {SO} (V,q)} (またはより一般的には、適切なインデックス2サブグループから)O ( V 、 q ) {\displaystyle \mathrm {O} (V,q)} ) にk × / ( k × ) 2 {\displaystyle k^{\times }/(k^{\times })^{2}} 有限古典群の理論では、単純群はしばしばP Ω ( V 、 q ) {\displaystyle \mathrm {P} \Omega (V,q)} それよりもP S O ( V 、 q ) {\displaystyle \mathrm {PSO} (V,q)} [ 45 ]
もしK / k {\displaystyle K/k} は二次体拡張 であり、より一般的にはK {\displaystyle K} 反転機能を備えていますσ {\displaystyle \sigma } 、 そしてh {\displaystyle h} 非退化σ {\displaystyle \sigma } 有限次元上のエルミート形式K {\displaystyle K} -ベクトル空間V {\displaystyle V} その等長変換群はユニタリ群である。
U ( V 、 h ) = { g ∈ G L K ( V ) ∣ h ( g v 、 g w ) = h ( v 、 w ) ∀ v 、 w ∈ V } 。 {\displaystyle \mathrm {U} (V,h)=\{g\in \mathrm {GL} _{K}(V)\mid h(gv,gw)=h(v,w)\ \forall v,w\in V\}.} その派生部分群は特殊ユニタリ群である。 S U ( V 、 h ) {\displaystyle \mathrm {SU} (V,h)} [ 12 ]
対応する類似度 グループも存在するG S p {\displaystyle \mathrm {GSp} } 、G O {\displaystyle \mathrm {GO} } 、 そしてG U {\displaystyle \mathrm {GU} } 要素はスカラー倍を除いて関連する形式を保持する。射影バージョンは中心で商をとることによって得られる。[ 4 ]
対合を持つ中心単純代数からの古典群 前節では、体上のベクトル空間に付随する古典群と、二次体拡大に付随するユニタリ群について説明した。これは、分裂古典群と通常のユニタリ群を説明するものであるが、四元数族は含まない。R {\displaystyle \mathbb {R} } 、 以来H {\displaystyle \mathbb {H} } これは分割単純代数ではありません。残りの古典群を扱うには、体上のベクトル空間を、対合 を持つ中心単純代数 上の加群に置き換えます。代数が上の行列代数である場合、前の節の古典群の通常の構成が再現されます。k {\displaystyle k} または、ユニタリの場合、二次体拡張上でk {\displaystyle k} [ 46 ] [ 47 ]
有限体上のこの中心単純代数の仕組みは、通常の行列群以外の古典群を生成することはありません。なぜなら、有限体上のすべての中心単純代数は分裂するからです。したがって、有限古典群は対合を持つ代数の言語で記述できますが、その枠組みでは真に分裂しない例は現れません。
対合を伴う代数の完全な理論では、直交の場合にも二次対 を使用します。この追加の形式は、特性 2 を扱う場合にのみ必要です。[ 46 ] 以下、k {\displaystyle k} は、2とは異なる特性を持つフィールドです。
( A , τ )に付随するグループ任意の中心単純代数A {\displaystyle A} 私たちは書く
GL 1 ( A ) = A × {\displaystyle \operatorname {GL} _{1}(A)=A^{\times }} 可逆要素のグループについては、
SL 1 ( A ) = カー ( Nrd : A × → k × ) {\displaystyle \operatorname {SL} _{1}(A)=\ker(\operatorname {Nrd} \colon A^{\times }\to k^{\times })} 縮小ノルム の核に対して。これらは、タイプの内部形式を与える。A {\displaystyle A} [ 49 ]
もし( A 、 τ ) {\displaystyle (A,\tau )} 最初の種類であれば、
イソ ( A 、 τ ) = { 1 ∈ A × ∣ τ ( 1 ) 1 = 1 } {\displaystyle \operatorname {Iso} (A,\tau )=\{a\in A^{\times }\mid \tau (a)a=1\}} は等長変換 のグループであり、
シム ( A 、 τ ) = { 1 ∈ A × ∣ τ ( 1 ) 1 ∈ k × } {\displaystyle \operatorname {Sim} (A,\tau )=\{a\in A^{\times }\mid \tau (a)a\in k^{\times }\}} は相似 のグループです。スカラーμ ( 1 ) = τ ( 1 ) 1 {\displaystyle \mu (a)=\tau (a)a} これは相似の乗数と呼ばれる。[ 48 ] (より一般的には、まずこれらを関連する群スキーム によって定義することができる。[ 48 ] )
種類に応じてτ {\displaystyle \tau } 私たちは次のように書きます。
O ( A 、 τ ) = イソ ( A 、 τ ) {\displaystyle \mathrm {O} (A,\tau )=\operatorname {Iso} (A,\tau )} 、G O ( A 、 τ ) = シム ( A 、 τ ) {\displaystyle \mathrm {GO} (A,\tau )=\operatorname {Sim} (A,\tau )} 、 そしてP G O ( A 、 τ ) = オート ( A 、 τ ) {\displaystyle \mathrm {PGO} (A,\tau )=\operatorname {Aut} (A,\tau )} 直交の場合;S p ( A 、 τ ) = イソ ( A 、 τ ) {\displaystyle \mathrm {Sp} (A,\tau )=\operatorname {Iso} (A,\tau )} 、G S p ( A 、 τ ) = シム ( A 、 τ ) {\displaystyle \mathrm {GSp} (A,\tau )=\operatorname {Sim} (A,\tau )} 、 そしてP G S p ( A 、 τ ) = オート ( A 、 τ ) {\displaystyle \mathrm {PGSp} (A,\tau )=\operatorname {Aut} (A,\tau )} シンプレクティックの場合。[ 48 ] もし( B 、 τ ) {\displaystyle (B,\tau )} 中心が二次エタール代数であるユニタリであるK / k {\displaystyle K/k} 、 それから
U ( B 、 τ ) = { b ∈ B × ∣ τ ( b ) b = 1 } {\displaystyle \mathrm {U} (B,\tau )=\{b\in B^{\times }\mid \tau (b)b=1\}} 、G U ( B 、 τ ) = { b ∈ B × ∣ τ ( b ) b ∈ k × } {\displaystyle \mathrm {GU} (B,\tau )=\{b\in B^{\times }\mid \tau (b)b\in k^{\times }\}} 、そして
P G U ( B 、 τ ) = オート K ( B 、 τ ) 。 {\displaystyle \mathrm {PGU} (B,\tau )=\operatorname {Aut} _{K}(B,\tau ).} 縮小ノルムの核はU ( B 、 τ ) {\displaystyle \mathrm {U} (B,\tau )} と表記される
S U ( B 、 τ ) = カー ( Nrd : U ( B 、 τ ) → K × ) 、 {\displaystyle \mathrm {SU} (B,\tau )=\ker(\operatorname {Nrd} \colon \mathrm {U} (B,\tau )\to K^{\times }),} そして、ユニタリ型の半単純単連結群を与える。[ 48 ]
シンプレクティックな場合、S p ( A 、 τ ) {\displaystyle \mathrm {Sp} (A,\tau )} は単連結群であり、P G S p ( A 、 τ ) {\displaystyle \mathrm {PGSp} (A,\tau )} その随伴商。ユニタリな場合、S U ( B 、 τ ) {\displaystyle \mathrm {SU} (B,\tau )} は単純に連結された形式で、P G U ( B 、 τ ) {\displaystyle \mathrm {PGU} (B,\tau )} 対応する随伴形式。[ 48 ] [ 49 ]
分割構造物の復旧 先に述べた体値群は、代数を分割すると復元される。[ 48 ]
もしA = 終わり k ( V ) {\displaystyle A=\operatorname {End} _{k}(V)} そしてτ {\displaystyle \tau } は非退化交代双線形形式の随伴対合であるh {\displaystyle h} の上V {\displaystyle V} 、 それから
S p ( A 、 τ ) = S p ( V 、 h ) {\displaystyle \mathrm {Sp} (A,\tau )=\mathrm {Sp} (V,h)} 、そして、通常のシンプレクティック群が回復される。[ 48 ]
もしA = 終わり k ( V ) {\displaystyle A=\operatorname {End} _{k}(V)} そしてτ {\displaystyle \tau } これは非退化対称双線形形式の随伴対合であり、等価的には非退化二次形式の随伴対合である。q {\displaystyle q} 、 それから
O ( A 、 τ ) = O ( V 、 q ) {\displaystyle \mathrm {O} (A,\tau )=\mathrm {O} (V,q)} 、そして通常の直交群が回復される。[ 48 ]
もしK / k {\displaystyle K/k} は二次体拡張であり、B = 終わり K ( V ) {\displaystyle B=\operatorname {End} _{K}(V)} 、 そしてτ {\displaystyle \tau } は、非退化エルミート形式に随伴する。K {\displaystyle K} -空間V {\displaystyle V} 、 それから
U ( B 、 τ ) = U ( V 、 h ) {\displaystyle \mathrm {U} (B,\tau )=\mathrm {U} (V,h)} そして
S U ( B 、 τ ) = S U ( V 、 h ) {\displaystyle \mathrm {SU} (B,\tau )=\mathrm {SU} (V,h)} 、こうして、通常のユニタリ群と特殊ユニタリ群が復元される。[ 48 ]
タイプの内部形態に関する分割記述もあるA {\displaystyle A} 二次エタール代数が分割されている場合、
K ≅ k × k 、 {\displaystyle K\cong k\times k,} それからB {\displaystyle B} は同型であるA × A o p {\displaystyle A\times A^{\mathrm {op} }} 交換反転を伴う。その場合
U ( B 、 τ ) ≅ GL 1 ( A ) 、 S U ( B 、 τ ) ≅ SL 1 ( A ) 、 P G U ( B 、 τ ) ≅ P G L 1 ( A ) 。 {\displaystyle \mathrm {U} (B,\tau )\cong \operatorname {GL} _{1}(A),\qquad \mathrm {SU} (B,\tau )\cong \operatorname {SL} _{1}(A),\qquad \mathrm {PGU} (B,\tau )\cong \mathrm {PGL} _{1}(A).} したがって、同じ形式主義には型の内形式と外形式の両方が含まれる。A {\displaystyle A} [ 48 ]
直交型とクリフォード代数 直交側では、群の構造は関連するクリフォード代数 によって支配される。直交対合の場合( A 、 τ ) {\displaystyle (A,\tau )} 判別式とクリフォード代数があり、偶数次では偶数クリフォード代数の中心が通常の類似物を決定する。+ {\displaystyle +} 成分であり、対応する単連結カバーはスピン群 である。分割の場合、これは通常の群を回復する。
P G O + ( V 、 q ) {\displaystyle \mathrm {PGO} ^{+}(V,q)} そして
S p 私 n ( V 、 q ) {\displaystyle \mathrm {Spin} (V,q)} [ 50 ] 実数(および局所数 )古典群の分類では、直交データには代数と直交の両方の知識が必要となる。A {\displaystyle A} そして対合。(そして、単連結群が必要な場合は、対応するクリフォード代数。)特性が異なる2 {\displaystyle 2} これは、二次形式から偶数クリフォード代数とスピン群への通常の移行を支配する。[ 50 ]
注記 ↑ ロスマン 2002 ↑ グッドマン& ウォラック 2009 1 2 3 4 Humphreys, James E. (1975).線形代数群 . Springer-Verlag. 1 2 3 4 5 6 Springer, Tonny A. (1998). 線形代数群 (第 2 版). Birkhäuser. 1 2 3 Taylor, Donald E. (1992). The Geometry of the Classical Groups . Heldermann Verlag. 1 2 3 Humphreys, James E. (2006). Modular Representations of Finite Groups of Lie Type . Cambridge University Press. ↑ ワイル 1939 ↑ Wybourne, BG (1974). Classical Groups for Physicists , Wiley-Interscience. ISBN 0471965057 。 ↑ グッドマン& ウォラック 2009 1 2 ジャン・デュドネ (1971)。 古典的な集団 。スプリンガー・フェルラーク。 ↑ ロスマン 2002 1 2 3 4 5 Knus, Max-Albert (1991). Quadratic and Hermitian Forms over Rings . Springer-Verlag. ↑ グッドマン& ウォラック 2009 ↑ ロスマン 2002 pp. 91–107.↑ Goodman & Wallach 2009 pp. 1–16.↑ ロスマン 2002 pp. 91–93.↑ Goodman & Wallach 2009 pp. 9–11.↑ ロスマン 2002 pp. 92–93.↑ ロスマン 2002 pp. 91–93.↑ ロスマン 2002 pp. 104–107.↑ Goodman & Wallach 2009 pp. 9–11.↑ ロスマン 2002 pp. 104–107.↑ Goodman & Wallach 2009 p. 84.↑ Goodman & Wallach 2009 p. 84.↑ ロスマン 2002 pp. 106–109.↑ ロスマン 2002 pp. 106–109.↑ ロスマン 2002 pp. 110–111.↑ ロスマン 2002 pp. 108–111.↑ ロスマン 2002 pp. 109–110.↑ ロスマン 2002 pp. 109–110.↑ ロスマン 2002 pp. 111–113.↑ ロスマン 2002 pp. 111–113.↑ ロスマン 2002 pp. 111–113.↑ ロスマン 2002 pp. 111–113.↑ ロスマン 2002 pp. 94–95.↑ ロスマン 2002 pp. 94–95.↑ Goodman & Wallach 2009 pp. 7–9, 84–86.↑ Goodman & Wallach 2009 pp. 9–10.↑ Goodman & Wallach 2009 p. 84.↑ Goodman & Wallach 2009 pp. 10–11.↑ Goodman & Wallach 2009 pp. 15–16.↑ Goodman & Wallach 2009 pp. 10–11.↑ Goodman & Wallach 2009 pp. 10–11.↑ Goodman & Wallach 2009 pp. 16–17.↑ 「直交群」 。 数学百科事典 。 1 2 Knus, Max-Albert ; Merkurjev, Alexander ; Rost, Markus ; Tignol, Jean-Pierre (1998). The Book of Involutions . American Mathematical Society Colloquium Publications. Vol. 44. American Mathematical Society. ISBN 978-0-8218-0904-4 。↑ 「線形古典群」 。 数学百科事典 。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 Knus , Max-Albert; Merkurjev, Alexander; Rost, Markus; Tignol, Jean-Pierre (1998). 『 The Book of Involutions』 . American Mathematical Society Colloquium Publications. Vol. 44. American Mathematical Society. pp. 346–351 , 363–368 . ISBN 978-0-8218-0904-4 。1 2 3 4 5 6 7 8 Milne, James S. (2006). "代数群と算術群" (PDF) . §27、pp. 192–200 . 2026-03-29 に取得. 1 2 Knus, Max-Albert; Merkurjev, Alexander; Rost, Markus; Tignol, Jean-Pierre (1998). 『 The Book of Involutions』 . American Mathematical Society Colloquium Publications. Vol. 44. American Mathematical Society. pp. 187, 203–204 . ISBN 978-0-8218-0904-4 。1 2 3 4 グッドマン& ウォラック 2009 ↑ Milne, James S. (2006). "代数群と算術群" (PDF) . 命題 27.14 および定理 27.16、pp. 197–199 . 2026-03-29 に取得.
参考文献 E. Artin (1957)幾何代数 、第 III 章、IV および V 章(インターネット アーカイブ 経由)Jean Dieudonné (1955)、La géométrie des groupes classiques 、Ergebnisse der Mathematik und ihrer Grenzgebiete (NF)、Heft 5、Berlin、New York: Springer-Verlag 、ISBN 978-0-387-05391-2 MR 0072144 Goodman, Roe; Wallach, Nolan R. (2009), Symmetry, Representations, and Invariants , Graduate texts in mathematics, vol. 255, Springer-Verlag , ISBN 978-0-387-79851-6 Knapp, AW (2002).リー群入門を超えて . Progress in Mathematics. Vol. 120 (第2 版). ボストン・バーゼル・ベルリン: Birkhäuser. ISBN 0-8176-4259-5 。VL ポポフ (2001) [1994]、「古典群」、数学百科事典 、EMS Press ロスマン、ウルフ(2002)、『リー群 ― 線形群による入門』 、オックスフォード大学大学院数学テキスト、オックスフォード科学出版、ISBN 0-19-859683-9 ワイル、ヘルマン (1939)『古典群:その不変量と表現』 プリンストン大学出版局 、ISBN 978-0-691-05756-9 MR 0000255