李型群 典型群 酉群

典型群

[一般线性群], [正交矩阵], [李群], [反對稱矩陣], [行列式], [辛群], [辛矩陣], [正规矩阵], [广义正交群], [极分解], [正交群], [酉群], [表示论], [SL₂(ℝ)], [庞加莱半平面模型], [克利福德代数], [特殊酉群], [射影线性群], [PSL(2,7)], [李型群]

數學中,典型群(classical group)指與歐幾里得空間對稱性密切相關的四類李群。所謂「古典」的使用取決於當下語境,有一定的靈活性。這個用法可能源於赫爾曼·外爾在1939年發表的專著《古典群:它們的不變量和表式》。在菲利克斯·克萊因愛爾蘭根綱領觀點下,也許反映了它們和“經典”幾何(classical geometry)的關系。

古典群是最被深入研究的線性李群,多數的古典群在古典物理與近代物理皆有應用。例如, 對應到歐幾里得空間的旋轉,是古典物理中許多對稱性的基礎;勞侖茲群 描述了狹義相對論中時空的對稱性。其他還有特殊么正群 量子色動力學、以及扭對稱群 量子力學中皆有廣泛應用。

有時在緊群的限制下討論古典群,這樣容易處理它們的表示論代數拓撲。但是這把一般線性群排除在外,當前都認為一般線性群是最古典的群[1]

和典型李群相對的是例外李群,具有一樣的抽象性質,但不屬於同一類。

和双线性形式的关系

典型李群共同的特点是它们都与某个特定的双线性半双线性形式的等距同构群密切联系。这四类用邓肯图标记( ),可以描述为:

为了某些特定的目的,去掉行列式为 的条件考虑酉群和(不连通)正交群也是自然的。表中所列即为所谓连通紧实形式群;在复数域中有相应的类比,以及多种非紧形式,例如,和紧正交群一起可考虑不定正交群。这些群相应的李代数称为「典型李代数」。

一般域或环上的典型群

在代数中,通常會考虑任意環 上的典型群,给出特别值得关注的矩阵群。当矩阵群的系数环是实数或复数域时,这些群就是上述的典型李群。

当系数环是有限域时,典型群李型群。这些群在有限单群的分类中扮演着重要的角色。在群論中,许多线性群有一个「特殊的」子群,常常由行列式为 的元素组成,大部分有一个伴随的「投影」群,它们是除掉該群中心商群

“一般”一词在群的名称前面通常表示这个群可以用常数乘以某个形式,而不是保持不变。下标 经常表示群作用的模之维数。特别注意:这种记法和 Dynkin 图中的 (为秩)可能冲突。

一般与特殊线性群

一般线性群 是某个的自同构群。有子群特殊线性群 ,以及商群射影一般线性群 和射影特殊线性群 。当 的時候, 上的射影特殊线性群 单群

酉群

酉群 U__n(R) 是保持某个模的半双线性形式的群。有子群特殊酉群 SU__n(R),以及他们的商群射影酉群 PU__n(R) = U__n(R)/Z(U__n(R)) 与射影特殊酉群 PSU__n(R) = SU__n(R)/Z(SU__n(R))。

辛群

辛群 Sp_2_n(R) 保持一个模的斜对称形式。它有一个商群射影辛群 PSp_2_n(R)。将模的斜对称形式乘以一个可逆纯量的所有自同构组成一般辛群 GSp_2_n(R) 。除了 n=1 且域的阶数为 2 或 3 这两个例外,域 R 上射影辛群 PSp_2_n(R) 是单群。

正交群

正交群 O__n(R) 保持一个模的非退化二次型。有子群特殊正交群 SO__n(R),以及商群射影正交群 PO__n(R) 与射影特殊正交群。在特征为 2 时,行列式总是 1,故特殊正交群常定义为 [Dickson 不变量]为 1 的元素。

有一个没有名字的群,经常记为 Ωn(R),由所有 [Spinor 模]为 1 的正交群中元素组成。相应的子群商群SΩn(R),PΩn(R),PSΩn(R)(对实数域上正定二次型,群 Ω 就是正交群,但一般要比正交群小)。Ωn(R) 也有一个二重覆盖群,称为 [Spin 群] Spin__n(R)。一般正交群由在二次型上的作用为乘以一个可逆纯量的自同构组成。

參見

注释

  1. [1] 就歷史來說,在克萊因時代,最明顯的例子是覆射影線性群,因為它是當時居統治地位的幾何觀念的複射影空間的對稱群。向量空間後來才出現(事實上作為抽象的代數概念由外爾引入),引起對它們的對稱群一般線性群的關注。在朗蘭茲綱領的發展中,一般線性群成為最簡單和普遍的主要情形。

李型群

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[群], [域 (数学)], [一般线性群], [有限域], [李代數], [可解群], [单群], [旋量群], [正交群], [典型群], [酉群], [舒尔引理], [表示论], [SL₂(ℝ)], [交错群], [克利福德代数], [基灵型], [域扩张], [平展上同调], [PSL(2,7)]

在数学中,特别是在群论中,李型群这一短语通常指的是与在有限域中取值的约化线性代数群的有理点群密切相关的有限群李型群这一短语并没有一个被广泛接受的精确定义[原文注 1],但李型有限单群的重要集合却有一个精确的定义,它们构成了有限单群中的大部分群。

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群论
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基本概念 子群 · 正规子群 · 商群 · 群同態 · 像 · (半)直积 · 直和 单群 · 有限群 · 无限群 · 拓扑群 · 群概形 · 循環群 · 冪零群 · 可解群 · 圈積离散群 有限單群分類 循環群 Zn 交错群 An 李型群 散在群 马蒂厄群 M11..12,M22..24 康威群 Co1..3 扬科群 J1..4 费歇尔群 F22..24 子怪兽群 B 怪兽群 M 其他有限群 对称群, Sn 二面体群, Dn 无限群 整数, Z 模群, PSL(2,Z) 和 SL(2,Z) 连续群 李群 一般线性群 GL(n) 特殊线性群 SL(n) 正交群 O(n) 特殊正交群 SO(n) 酉群 U(n) 特殊酉群 SU(n) 辛群 Sp(n) G2 F4 E6 E7 E8 勞侖茲群 庞加莱群 无限维群 共形群 微分同胚群 环路群 量子群 O(∞) SU(∞) Sp(∞) 代数群 椭圆曲线 线性代数群(英语:Linear algebraic group) 阿贝尔簇(英语:Abelian variety)

[]提示:此条目页的主题不是 李群

之所以称为李型群,是因为它们与(无限)李群关系密切,因为一个紧李群可以看作是实数场上的一个约化线性代数群的一些有理点。Dieudonné (1971)和Carter (1989)李型群的标准参考文献。

简介 典型群

主条目:典型群

-- 见本页面上面章节 典型群 这概念跟 Classical group - Wikiwand 是一回事? 经典群? 古典群?
这个问题最早的解决方案来自Jordan (1870)对有限域和其他上所谓的“经典群”的定义和详细研究。雷奥那德·尤金·迪克逊让·迪厄多内研究了这些群。埃米尔·阿廷研究了这些群的阶,试图借此分类重合的情况。

粗略地说,典型群就是特殊线性群正交群辛群酉群。更细致地说,其实还包括它们的换位子群和中心商群(即一个群对其中心商群)。其中后者即为所谓的射影线性群,而这种群可以在有限域(或者任何其他域)上构造,方法与在实数域上构造的方式大致相同。这样构造出来的群对应谢瓦莱群和斯坦伯格群中的 An , Bn , Cn , Dn , 2An 和 2Dn

谢瓦莱群

谢瓦莱群可以认为是有限域上的李群。代数群理论和 Chevalley (1955)关于李代数的工作阐明了与之相关的理论,借此“谢瓦莱群”的概念得以独立。谢瓦莱为所有的复单李代数(英语:Simple Lie algebra)(或者更确切地说是它们的泛包络代数)构造了对应的谢瓦莱基(英语:Chevalley basis)(一种具有整性的基底)[译者注 1]。而谢瓦莱基可以用于在整数环上构造相应的代数群,特别地,谢瓦莱基也可以在有限域中取值。对于李代数 An , Bn , Cn , Dn ,这会给出众所周知的典型群,但这样的构造还能给出与例外李代数E6 , E7, E8 , F4 和 G2 有关的群。其中 G2 型的群(有时称为迪克森群)和 E6 型的群在此之前已由Dickson (1905)和Dickson (1901)构造。

斯坦伯格群

主条目:3D4(英语:3D4)和2E6(英语:2E6 (mathematics)

谢瓦莱的构造没有给出全部的典型群:它不包括酉群和非分裂正交群(英语:split orthogonal group)(non-split orthogonal groups)。Steinberg (1959)找到了谢瓦莱的构造的一个改进,这个改进的方法构造出了上述的群,以及两族新的群:3D4和2E6。其中2E6也由Tits (1958)从另一个角度发现。这个构造将酉群的常规构造从一般线性群中推广出来。

酉群的构造方式如下:复数域上的一般线性群具有通过反转An的登金图(英语:Dynkin diagram)(相当于对元素取其转置的逆)得到的图自同构,以及通过取共轭得到的域自同构,而这两者是可交换的。这两个自同构的乘积的的不动点构成的群即为酉群

同样的,许多的谢瓦莱群有着由登金图的自同构(英语:Dynkin diagram#Automorphisms)给出的图自同构,以及由有限域的自同构给出的域自同构。用与酉群类似的方法,斯坦伯格通过取域自同构和图自同构之积的不动点构造出了几族群。 分别是:

  • 酉群 2An , 来源于An的2阶自同构;
  • 正交群 2Dn , 来源于Dn的2阶自同构;
  • 新的系列 2E6(英语:2E6 (mathematics)) , 来源于E6的2阶自同构;
  • 新的系列 3D4(英语:3D4) , 来源于D4的3阶自同构。

3D4 型的群在实数域上没有相似物,这是由于复数不存在3阶自同构。[[需要解释]] D4 的对称性中同样出现了三重性(英语:triality)。

铃木-李群

主条目:铃木群(英语:Suzuki groups)和李群(一种李型单群)(英语:Ree group

Suzuki (1960)(铃木通夫(英语:Michio Suzuki (mathematician)))找到了一个的由无穷个群组成的新的群的系列。这个新的群列乍看上去与已知的代数群没有什么关联。Ree (1960, 1961)(李林学(英语:Rimhak Ree))已经知道代数群B2 有一个“额外的”2阶自同构, 其平方即为弗罗贝尼乌斯自同态。他发现如果一个特征为2的有限域也有一个自同构,其平方为弗罗贝尼乌斯映射,那么就可以通过与斯坦伯格的构造相似的方法构造出铃木群。而一个域具有符合上述条件的自同构,当且仅当其阶为 22n+1,与之对应的群即为铃木群
  • 2B2(22n+1) = Suz(22n+1).

(群 Suz(2) 不是单群,因而严格地说不算是铃木群。它是阶为20的弗罗贝尼乌斯群(英语:Frobenius group))

李林学进而构造出了两个新的单群族:

  • 2F4(22n+1) 和 2G2(32n+1)。
这主要依靠了这一个事实: F4 和 G2 各有一个阶分别为2和3的额外的自同构。(粗略地说,如果有限域的特征为 p,那么当讨论登金图的图自同构时,可以忽略 p 重边的箭头,即认为 p 重边其是无方向的。)2F4 型群中最小的一个2F4(2) 并不是单群,但是其指数为2的中心化子群则是单群,称为蒂茨群(英语:Tits group(以数学家雅克·蒂茨的名字命名)。 2G2 型群中最小的一个 2G2(3) 也不是单群,但其有一个指数为3的单子群,域A 1(8) 同构。在有限单群分类中,李群[译者注 2] 2G2(32n+1) 是最难明确其结构的一部分。这些群在第一个现代散在单群的发现中也起到作用。它们有着 Z/2Z × PSL(2, q) 型的对合中心化子(其中 q = 3n ),正是通过研究具有类似于 Z/2Z × PSL(2, 5) 型的对合中心化子的群,扬科找到了散在单群 _J_1

铃木群是仅有的阶不能被3整除非对称有限单群,其阶为 22(2n+1)(22(2n+1) + 1)(2(2n+1) − 1)。

与有限单群的联系

仅次于循环群对称群交错群,有限李型群是数学家很早就在研究的一种群。在19世纪30年代,埃瓦里斯特·伽罗瓦就通过素数域上的射影一般线性群构造出了 PSL(2, p) 。对有限李型群的系统性研究始于卡米尔·若尔当的定理,即射影一般线性群 PSL(2, p) 在 q ≠ 2, 3 时是单群。将该定理推广到高次的射影群上,我们便得到一个重要的有限单群(英语:List of finite simple groups)族 PSL(n, q)。至于其他的典型群,则是由迪克逊在20世纪初研究的。在20世纪50年代谢瓦莱意识到,许多与半单李代数有关的理论,经过恰当的重新阐述后,都可以类比到任意的域K上的代数群上,进而导出现在所谓的"谢瓦莱群"的构造。此外,与紧李单群的情况类似,这样的构造对应得到的群,作为抽象群,几乎是单的("蒂茨单性定理")。尽管自19世纪以来,人们已经认识到有其他的有限单群存在(例如马蒂厄群),然而有一种信念在逐渐形成,那就是:几乎所有的有限单群,都可以被解释为对谢瓦莱的构造的适当延伸,以及循环群和交错群。此外,上述中的例外,即所谓散在单群(英语:Sporadic group)(有限单群分类#散在群),与有限李型单群有许多共同点;特别地,它们可以根据它们的蒂茨几何(英语:Building (mathematics))来构造和刻画。 -- List of finite simple groups - 维基百科

这个信念如今化为了一个定理——有限单群分类定理。通过观察有限单群的列表,我们可以发现,李型单群是除循环群,交错群,蒂茨群(英语:Tits group)和散在单群外仅有的单群。

较小的李型群

一般而言,与单连通的单代数群的自同态相关的的有限群都是单群的泛中心扩张(universal central extension),所以其既是完满群,也有平凡的舒尔乘子(英语:Schur multiplier)。然而这些群列中最小的几个群可能并不是完满的,或者有大于"预期"的舒尔乘子。

不完满的情况包括:

  • A1(2) = SL(2, 2) 可解,阶为6 (实为3次对称群)
  • A1(3) = PSL(2, 3) 可解, 阶为12 (实为4次交错群)
  • 2A2(4) 可解
  • B2(2) 不完满 ,但是其与6次对称群同构,所以其有指数为2,阶为360,且单的换位子群
  • 2B2(2) = Suz(2) 可解,阶为20(实为一个弗罗贝尼乌斯群)
  • 2F4(2) 不完满,但其换位子群指数为2且为单群(蒂茨群(英语:Tits group))。
  • G2(2) 不完满, 但其指数为2,阶为6048的换位子群为单群。
  • 2G2(3) 不完满, 但其指数为3,阶为504的换位子群为单群。

完满但是舒尔乘子大于预期的情况包括:

  • A1(4) 的舒尔乘子有额外的Z/2Z, 所以其舒尔乘子阶为2而不是1。
  • A1(9) 的舒尔乘子有额外的Z/3Z, 所以其舒尔乘子阶为6而不是2。
  • A2(2) 的舒尔乘子有额外的Z/2Z, 所以其舒尔乘子阶为2而不是1。
  • A2(4) 的舒尔乘子有额外的Z/4Z × Z/4Z, 所以其舒尔乘子阶为48而不是3。
  • A3(2) 的舒尔乘子有额外的Z/2Z, 所以其舒尔乘子阶为2为而不是1。
  • B3(2) = C3(2) 的舒尔乘子有额外的Z/2Z, 所以其舒尔乘子阶为2 而不是1。
  • B3(3) 的舒尔乘子有额外的Z/3Z, 所以其舒尔乘子阶为6而不是2。
  • D4(2) 的舒尔乘子有额外的Z/2Z × Z/2Z, 所以其舒尔乘子阶为4而不是1。
  • F4(2) 的舒尔乘子有额外的Z/2Z, 所以其舒尔乘子阶为2而不是1。
  • G2(3) 的舒尔乘子有额外的Z/3Z, 所以其舒尔乘子阶为3而不是1。
  • G2(4) 的舒尔乘子有额外的Z/2Z, 所以其舒尔乘子阶为2而不是1。
  • 2A3(4) 的舒尔乘子有额外的Z/2Z, 所以其舒尔乘子阶为2而不是1。
  • 2A3(9) 的舒尔乘子有额外的Z/3Z × Z/3Z, 所以其舒尔乘子阶为36而不是4。
  • 2A5(4) 的舒尔乘子有额外的Z/2Z × Z/2Z, 所以其舒尔乘子阶为12而不是3。
  • 2E6(4) 的舒尔乘子有额外的Z/2Z × Z/2Z, 所以其舒尔乘子阶为12而不是3。
  • 2B2(8) 的舒尔乘子有额外的Z/2Z × Z/2Z, 所以其舒尔乘子阶为4而不是1。

在较小的李型群(和交错群)中存在着不少令人困惑的“偶然”同构。例如 SL(2, 4), PSL(2, 5) 和5次交错群都是同构的。

对于这些异常的完整列表参见有限单群列表(英语:List of finite simple groups)。这其中的许多特殊性质与散在单群有关。 -- List of finite simple groups - 维基百科

交错群有时表现得像是在一元域(英语:field with one element)上的李型群。一些较小的交错群也有着额外的性质:一般情况下交错群的外自同构群的阶为2,然而六次交错群有着4阶的自同构群(英语:Automorphisms of the symmetric and alternating groups)(交错群#自同构群)。交错群的舒尔乘子的阶通常为2,但6次和7次交错群则有6阶的舒尔乘子

符号问题

有限李型群没有一套标准的符号,并且现在的文献中已经有了一箩筐的符号系统,它们互不相容且容易混淆。

  • 单群 PSL(n, q) ,与群 PSL(n, Fq) —— 即代数群 PSL(n) 在 Fq 中取值得到的群,通常是不一样的。问题在于,对于两个代数群之间的满射(例如 SL(n) → PSL(n) ),其诱导出的,两个代数群在(非代数闭)域上取值对应得到的群之间的映射,不一定是满的。这样的问题也存在于其他在有限域中取值的代数群中。
  • An−1 型群有时表示为 PSL(n, q)(射影特殊线性群)或 L(n, q)。
  • Cn 型群有时表示为 Sp(2n, q)(辛群),或(极易混淆地)表示为 Sp(n, q)。
  • Dn 型群(“正交群”)的符号格外容易混淆。其使用的符号包括 O(n, q) , O−(n, q) , PSO(n, q) 和 Ωn(q),然而有关的约定实在太多,导致如果没有明确的说明,就很难准确地指出这些符号到底对应哪个群。而这一切的根源就在于,这种单群即不是正交群 O ,也不是射影特殊正交群(英语:projective special orthogonal group) PSO(射影特殊正交群),而是 PSO 的子群[原文注 2],因此其没有经典的符号。一个极其讨人厌的陷阱就是,一部分作者,比如ATLAS(英语:ATLAS of Finite Groups), 不是用O(n, q) 表示正交群,而是用来表示对应的单群。让·迪厄多内引入了 Ω , PΩ ,然而当 n ≤ 4 时他所定义的群并不是单的,所以这些符号也被用于指代另一些稍有不同的群,在 n ≥ 5 时这两种指代方式是一致的,但在低维时则不然。[原文注 2]
  • 对于斯坦伯格群,一部分作者使用符号 2An(q_2)(以此类推),而另一部分使用 2A_n(q)。其背后的问题在于,构造这个群的过程用到了两个域:一个阶为 q_2 的域,和其阶为 _q 的稳定子域。关于到底哪一个域应该出现在符号中,不同的人有不同的看法。 “2An(q_2)”的逻辑性和一致性更强,而“2A_n(q)”则更常见,也更符合代数群的惯例。
  • 还有一点,不同的作者常常有分歧,那就是:诸如 An(q) 这样的符号是简单地指向代数群,还是指与其相关的单群。举个例子,An(q) 既可以指特殊线性群 SL(n+1, q) ,也可以指射影特殊线性群 PSL(n+1, q) ,因此 2A2(4) 可以指代四个不同的群,这取决于作者。

脚注

  • 原文注
    1. [[原 1]] mathoverflow - Definition of “finite group of Lie type”?
    2. [[原 2]] ATLAS(英语:ATLAS of Finite Groups), p. xi
  • 译者注
    1. [[译 1]] 原文为“a sort of integral form but over finite fields”,然而谢瓦莱基与有限域并无直接关联(其本身就是复单李代数的嘉当-外尔基的特例),疑为笔误,故修改。
    2. [[译 2]] 此处的“李群”不是指“Lie group”,而是指以加拿大籍韩裔数学家Rimhak Ree(李林學)的名字命名的“Ree group”。

酉群

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[四元數], [自旋], [薛定谔方程], [泡利矩陣], [拉格朗日量], [希格斯机制], [特征值和特征向量], [哈密頓-雅可比方程式], [包立方程式], [克罗内克积], [連續性方程式], [极分解], [正交群], [富比尼–施图迪度量], [特殊酉群], [逆威沙特分佈], [格罗斯–皮塔耶夫斯基方程], [剪切小波], [最佳投影方程], [標準模型的數學表述]

酉群,又叫幺正群,是李群的一种。在群论中, 酉群(unitary group)是 酉矩阵组成的,群乘法是矩阵乘法酉群记作 ,是一般线性群 的一个子群

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群论
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基本概念 子群 · 正规子群 · 商群 · 群同態 · 像 · (半)直积 · 直和 单群 · 有限群 · 无限群 · 拓扑群 · 群概形 · 循環群 · 冪零群 · 可解群 · 圈積离散群 有限單群分類 循環群 Zn 交错群 An 李型群 散在群 马蒂厄群 M11..12,M22..24 康威群 Co1..3 扬科群 J1..4 费歇尔群 F22..24 子怪兽群 B 怪兽群 M 其他有限群 对称群, Sn 二面体群, Dn 无限群 整数, Z 模群, PSL(2,Z) 和 SL(2,Z) 连续群 李群 一般线性群 GL(n) 特殊线性群 SL(n) 正交群 O(n) 特殊正交群 SO(n) 酉群 U(n) 特殊酉群 SU(n) 辛群 Sp(n) G2 F4 E6 E7 E8 勞侖茲群 庞加莱群 无限维群 共形群 微分同胚群 环路群 量子群 O(∞) SU(∞) Sp(∞) 代数群 椭圆曲线 线性代数群(英语:Linear algebraic group) 阿贝尔簇(英语:Abelian variety)

| * [查]

在最简单情形 ,群 相当于圆群,由所有绝对值为1的复数在乘法下组成的群。所有酉群都包含一个这样的子群

酉群 是一个 维实李群李代数由所有复 斜埃尔米特矩阵组成,李括号交换子

一般酉群(也称为酉相似群)由所有复矩阵 使得 恒同矩阵非零复数倍,这就是酉群与恒同矩阵的正数倍的乘积。

性质

因为酉矩阵的行列式是模长1复数,行列式给出了一个群同态

这个同态的是行列式为单位的酉矩阵集合,这个子群称为特殊酉群,记作 。我们有李群的短正合列

这个短正合列分裂,故 可以写成 半直积。这里 中由 形式的矩阵组成的子群

酉群 非交换的。 中心是数量矩阵 ,这里 。这由舒尔引理得来。这样中心同构于 。因为 的中心是一个1维阿贝尔正规子群酉群不是半单的。

拓扑

酉群 作为 的子集赋予相对拓扑 是所有 复矩阵集合,本身同构于 欧几里得空间

作为一个拓扑空间, 连通空间。因为 的一个有界闭子集,然后海涅-博雷尔定理可知紧性。欲证 是连通的,回忆到任何酉矩阵 能被另一个酉矩阵 对角化。任何对角酉矩阵的对角线上都是绝对值为1的复数。从而我们可以写成

中从单位到 的一条道路

给出。

酉群不是单连通的;对所有 基本群是无限循环群

第一个酉群U(1)是一个拓扑圆周,熟知其有同构于 的基本群,包含映射 上是同构(其是斯蒂弗尔流形)。

行列式映射 诱导了基本群的同构,分裂映射 诱导其逆。

相关的群

三选二性质

酉群正交群辛群与复数群的3重交集

从而一个酉结构可以视为一个正交结构、复结构与辛结构,他们要求是“一致的”(意思是说:复结构与辛形式使用同样的 ,且 是正交的;取定一个 将所有群写成矩阵群便确保了一致性)。

事实上,它是这三个中任何两个的交集;从而一个一致的正交与复结构导致了一个辛结构,如此等等[1][2]

在方程的层次上,这可以由下面看出

  • 正交

任何两个方程蕴含第三个。

在形式的层次上,这可从埃尔米特形式分解为实部与虚部看出: 实部是对称的(或正交),虚部是斜正交(辛)——他们由复结构联系(这便是一致性)。在一个殆凯勒流形上,可以将这个分解写成 ,这里 是埃尔米特形式, 黎曼度量殆复结构,而 是殆辛结构。

李群的观点来看,这可部分地解释如下: 极大紧子群,而 的极大紧子群。从而交集 是这些群的极大紧子群,即 。从这个观点来看,意料之外的是交集

特殊酉群与射影酉群

[Thumb image]

主条目:射影酉群

就像正交群有子群特殊正交群商群射影正交群 ,以及商群射影特殊正交群;酉群也有关联的特殊酉群 ,射影酉群 ,以及射影特殊酉群 。他们的关系如左所示的交换图表;特别地,两个射影群相等:

上面对经典酉群成立(复数上),对有限域,可以类似地得到特殊酉群与射影酉群,但是一般地

G-结构:殆埃米尔特

用[G-结构]的语言来说,一个具有 -结构的流形是一个殆埃米尔特流形。

推广

李群的观点来看,典型酉群是斯坦伯格群 的实形式,后者是由一般线性群的“图表自同构”(翻转丹金图形(英语:Dynkin diagram ,对应于转置逆)与扩张 的域同构(即共轭)的复合得到的代数群。两个自同构都是代数群的自同构,阶数为2,可交换,酉群作为代数群是乘积自同构的不动点。典型酉群是这个群的实形式,对应于标准埃尔米特形式 ,它是正定的。

这可从几个方面推广:

  • 推广到其它埃尔米特形式得到了不定酉群
  • 域扩张可用任何2阶可分代数取代,最特别地是一个2阶有限域扩张;
  • 推广到其它图表得出李型群,即其它斯坦伯格群 (以及 )Suzuki-Ree群
  • 考虑一个推广的酉群作为代数群,可取它的点在不同的代数上。

不定形式

类似于不定正交群,给定一个不必正定(但一般取为非退化)的埃尔米特形式,考虑保持这个形式的变换,我们可以定义不定酉群。这里我们在复向量空间上考虑问题。

给定复向量空间 上的一个埃尔米特形式 酉群 是保持这个形式的变换群:变换 使得 ,对所有 。写成矩阵,设这个形式用矩阵 表示,这便是说

就像实数上的对称形式,埃尔米特形式由符号确定,所有都是酉合同于对角线上 个元素为1, 对角矩阵。非退化假设等价于 。在一组标准基下,这代表二次形式:

作为对称形式是:

得出的群记为

有限群

个元素的有限域 上,有一个惟一的2阶扩张域 ,带有2阶自同构 弗罗贝尼乌斯自同构 次幂)。这使得我们可以定义 上一个向量空间 上的埃尔米特形式,是一个 -双线性映射 使得 以及 。另外,有限域上向量空间的所有非退化埃尔米特形式都酉合同与用恒同矩阵表示的标准形式。这便是说,任何埃尔米特形式酉等价于

这里 表示 -维空间 的某个特定 -基下的坐标(Grove 2002,Thm. 10.3)。
从而我们对扩张 可以定义一个(惟一的) 酉群,记作 (取决于作者的习惯)。酉群中矩阵的行列式为1的子群称为特殊酉群,记作 。为方便起见,本文使用 写法。 中心的阶数为 由为酉数量矩阵组成,这便是所有矩阵 ,这里 。特殊酉群的中心的阶数为 ,由那些阶数整除 的酉数量矩阵组成。酉群除以中心的商称为射影酉群 ,特殊酉群除以中心是射影特殊酉群 。在大多数情形( ), 完全群 是有限单群Grove 2002,Thm. 11.22 and 11.26)。

2阶可分代数

更一般地,给定一个域 与一个2阶可分 -代数 (可能是一个域扩张但也未必),我们可以定义关于这个扩张的酉群

首先,存在 的惟一 -自同构 是一个对合且恰好不动元为 当且仅当 )3(#cite_note-3)。这是复共轭与2阶有限域扩张共轭的推广,从而我们可以在它上面的定义埃尔米特形式与酉群

代数群

定义酉群的方程是一些 上的多项式方程(但不是在 上):对标准形式 ,这些方程由矩阵 给出,这里 共轭转置。给定另外一个形式,它们是 。从而酉群一个代数群,它在一个 -代数 上的点由

给出。

对域扩张 与标准(正定)埃尔米特形式,这得出了具有实点与复点的代数群:

分类空间

关于U(n)的分类空间在条目U(n)的分类空间中描述。

参考文献

  1. [[1]] 弗拉基米尔·阿诺尔德《经典力学中的数学方法(Mathematical Methods of Classical Mechanics)》讨论了这个问题。

  2. [[2]] symplectic. [2008-11-24]. (原始内容存档于2011-11-08).

  3. [[3]] Milne, Algebraic Groups and Arithmetic Groups页面存档备份,存于互联网档案馆), p. 103

  • Grove, Larry C., Classical groups and geometric algebra, Graduate Studies in Mathematics 39, Providence, R.I.: 美国数学学会, 2002, [ISBN 978-0-8218-2019-3], MR1859189