В математике , А комплекс группа отражений является конечной группой , действующей на конечномерном комплексном векторном пространстве , который генерируется сложными отражениями : нетривиальные элементы , которые крепят сложную гиперплоскость точечно.
Сложные группы отражений возникают при изучении теории инвариантов из колец многочленов . В середине 20 века они были полностью классифицированы в работах Шепарда и Тодда. Частные случаи включают симметрическую группу перестановок, группы диэдра и, в более общем смысле, все конечные действительные группы отражений ( группы Кокстера или группы Вейля , включая группы симметрии правильных многогранников ).
Определение [ править ]
(Комплексное) отражение r (иногда также называемое псевдоотражением или унитарным отражением ) конечномерного комплексного векторного пространства V - это элемент конечного порядка, который поточечно фиксирует комплексную гиперплоскость, то есть неподвижное пространство имеет коразмерность 1.
( Конечная ) комплексная группа отражений - это конечная подгруппа , порожденная отражениями.
Свойства [ править ]
Любая реальная группа отражения становится сложной группой отражений , если мы продолжим скаляры от R до C . В частности, все группы Кокстера или группы Вейля дают примеры сложных групп отражений.
Сложная группа отражений W является неприводимым , если только Ш -инвариантного собственного подпространства соответствующего векторного пространства происхождение. В этом случае размерность векторного пространства называется ранг из W .
Число Кокстера неприводимой комплексной группы отражений W ранга определяется как где где обозначает множество отражений и обозначает набор отражающих гиперплоскостей. В случае вещественных групп отражений это определение сводится к обычному определению числа Кокстера для конечных систем Кокстера.
Классификация [ править ]
Любая комплексная группа отражений является продуктом неприводимых комплексных групп отражений, действующих на сумме соответствующих векторных пространств. [1] Итак, достаточно классифицировать неприводимые комплексные группы отражений.
Неприводимые сложные группы отражений были классифицированы Г. С. Шепардом и Дж. А. Тоддом ( 1954 ). Они доказали , что каждый неприводимая принадлежала к бесконечному семейству G ( т , р , п ) в зависимости от 3 положительных целочисленных параметров (с р разделяющих м ) или были одним из 34 исключительных случаев, которые они пронумерованы от 4 до 37. [2] The группа G ( m , 1, n ) - обобщенная симметрическая группа ; эквивалентно, это сплетение симметрической группы Sym ( n) циклической группой порядка m . В качестве группы матриц ее элементы могут быть реализованы в виде мономиальных матриц , ненулевые элементы которых являются корнями m- й степени из единицы .
Группа G ( m , p , n ) является подгруппой индекса p в G ( m , 1, n ). G ( м , р , п ) имеет порядок т п п ! / Р . В виде матриц это может быть реализовано как подмножество, в котором произведение ненулевых элементов является корнем ( m / p ) -й степени из единицы (а не просто корнем m- й степени). Алгебраически G ( m , p , n) является полупрямым произведением абелевой группы порядка m n / p на симметрическую группу Sym ( n ); элементы абелевой группы имеют вид ( θ a 1 , θ a 2 , ..., θ a n ), где θ - примитивный корень m- й степени из единицы и ∑ a i ≡ 0 mod p , а Sym ( п ) действует перестановками координат. [3]
Группа G ( m , p , n ) действует на C n неприводимо, за исключением случаев m = 1, n > 1 (симметрическая группа) и G (2, 2, 2) ( четырехгруппа Клейна ). В этих случаях C n разбивается как сумма неприводимых представлений размерностей 1 и n - 1.
Частные случаи G ( m , p , n ) [ править ]
Группы Кокстера [ править ]
Когда m = 2, представление, описанное в предыдущем разделе, состоит из матриц с действительными элементами, и, следовательно, в этих случаях G ( m , p , n ) является конечной группой Кокстера. В частности: [4]
- G (1, 1, n ) имеет тип A n −1 = [3,3, ..., 3,3] =...; симметрическая группа порядка n !
- G (2, 1, n ) имеет тип B n = [3,3, ..., 3,4] =...; гипероктаэдральной группа 2 - го порядка п п !
- G (2, 2, n ) имеет тип D n = [3,3, ..., 3 1,1 ] =..., заказываем 2 n n ! / 2.
Кроме того, когда m = p и n = 2, группа G ( p , p , 2) является диэдральной группой порядка 2 p ; как группа Кокстера, тип I 2 ( p ) = [ p ] =(и группа Вейля G 2 при p = 6).
Другие частные случаи и совпадения [ править ]
Единственные случаи, когда две группы G ( m , p , n ) изоморфны как комплексные группы отражений [ требуется пояснение ], - это то, что G ( ma , pa , 1) изоморфна G ( mb , pb , 1) для любых натуральных чисел a , b (и обе изоморфны циклической группе порядка m / p ). Однако есть и другие случаи, когда две такие группы изоморфны как абстрактные группы.
Группы G (3, 3, 2) и G (1, 1, 3) изоморфны симметрической группе Sym (3). Группы G (2, 2, 3) и G (1, 1, 4) изоморфны симметрической группе Sym (4). И G (2, 1, 2), и G (4, 4, 2) изоморфны группе диэдра порядка 8. А группы G (2 p , p , 1) циклические порядка 2, как и G ( 1, 1, 2).
Список неприводимых сложных групп отражений [ править ]
В первых трех строках этого списка есть несколько дубликатов; подробности см. в предыдущем разделе.
- ST - число Шепарда – Тодда группы отражений.
- Ранг - это размерность комплексного векторного пространства, в котором действует группа.
- Структура описывает структуру группы. Символ * обозначает центральное произведение двух групп. Для ранга 2 фактор по (циклическому) центру - это группа вращений тетраэдра, октаэдра или икосаэдра ( T = Alt (4), O = Sym (4), I = Alt (5), порядков 12 , 24, 60), как указано в таблице. Обозначение 2 1 + 4 см. В дополнительной специальной группе .
- Порядок - это количество элементов в группе.
- Reflections описывает количество отражений: 2 6 4 12 означает, что имеется 6 отражений 2-го порядка и 12 4-го порядка.
- Степени задают степени фундаментальных инвариантов кольца полиномиальных инвариантов. Например, инварианты группы номер 4 образуют кольцо многочленов с двумя образующими степеней 4 и 6.
ST | Классифицировать | Структура и названия | Имена Кокстера | Приказ | Размышления | Градусы | Codegrees |
---|---|---|---|---|---|---|---|
1 | п −1 | Симметричная группа G (1,1, n ) = Sym ( n ) | п ! | 2 п ( п - 1) / 2 | 2, 3, ..., п | 0,1, ..., п - 2 | |
2 | п | G ( m , p , n ) m > 1, n > 1, p | m ( G (2,2,2) приводима) | m n n ! / p | 2 mn ( n −1) / 2 , d n φ ( d ) ( d | m / p , d > 1) | м , 2 м , .., ( n - 1) м ; млн / п | 0, m , ..., ( n - 1) m, если p < m ; 0, m , ..., ( n - 2) m , ( n - 1) m - n, если p = m | |
2 | 2 | G ( p , 1,2) p > 1, | p [4] 2 или | 2 п 2 | 2 p , d 2φ ( d ) ( d | p , d > 1) | p ; 2p | 0, п |
2 | 2 | Группа диэдра G ( p , p , 2) p > 2 | [ p ] или | 2 шт. | 2 шт. | 2, стр | 0, стр-2 |
3 | 1 | Циклическая группа G ( p , 1,1) = Z p | p [] или | п | d φ ( d ) ( d | p , d > 1) | п | 0 |
4 | 2 | W (L 2 ), Z 2 . Т | 3 [3] 3 или , ⟨2,3,3⟩ | 24 | 3 8 | 4,6 | 0,2 |
5 | 2 | Z 6 . Т | 3 [4] 3 или | 72 | 3 16 | 6,12 | 0,6 |
6 | 2 | Я 4 . Т | 3 [6] 2 или | 48 | 2 6 3 8 | 4,12 | 0,8 |
7 | 2 | Z 12 . Т | ‹3,3,3› 2 или ⟨2,3,3⟩ 6 | 144 | 2 6 3 16 | 12,12 | 0,12 |
8 | 2 | Я 4 . О | 4 [3] 4 или | 96 | 2 6 4 12 | 8,12 | 0,4 |
9 | 2 | Z 8 . О | 4 [6] 2 или или ⟨2,3,4⟩ 4 | 192 | 2 18 4 12 | 8,24 | 0,16 |
10 | 2 | Z 12 . О | 4 [4] 3 или | 288 | 2 6 3 16 4 12 | 12,24 | 0,12 |
11 | 2 | Z 24 . О | ⟨2,3,4⟩ 12 | 576 | 2 18 3 16 4 12 | 24,24 | 0,24 |
12 | 2 | Z 2 . O = GL 2 ( F 3 ) | ⟨2,3,4⟩ | 48 | 2 12 | 6,8 | 0,10 |
13 | 2 | Я 4 . О | ⟨2,3,4⟩ 2 | 96 | 2 18 | 8,12 | 0,16 |
14 | 2 | Z 6 . О | 3 [8] 2 или | 144 | 2 12 3 16 | 6,24 | 0,18 |
15 | 2 | Z 12 . О | ⟨2,3,4⟩ 6 | 288 | 2 18 3 16 | 12,24 | 0,24 |
16 | 2 | Z 10 . I , ⟨2,3,5⟩ × Z 5 | 5 [3] 5 или | 600 | 5 48 | 20,30 | 0,10 |
17 | 2 | Z 20 . я | 5 [6] 2 или | 1200 | 2 30 5 48 | 20,60 | 0,40 |
18 | 2 | Z 30 . я | 5 [4] 3 или | 1800 | 3 40 5 48 | 30,60 | 0,30 |
19 | 2 | Z 60 . я | ⟨2,3,5⟩ 30 | 3600 | 2 30 3 40 5 48 | 60,60 | 0,60 |
20 | 2 | Z 6 . я | 3 [5] 3 или | 360 | 3 40 | 12,30 | 0,18 |
21 год | 2 | Z 12 . я | 3 [10] 2 или | 720 | 2 30 3 40 | 12,60 | 0,48 |
22 | 2 | Я 4 . я | ⟨2,3,5⟩ 2 | 240 | 2 30 | 12,20 | 0,28 |
23 | 3 | W (H 3 ) = Z 2 × PSL 2 (5) | [5,3], | 120 | 2 15 | 2,6,10 | 0,4,8 |
24 | 3 | W (J 3 (4)) = Z 2 × PSL 2 (7), Клейн | [1 1 1 4 ] 4 , | 336 | 2 21 | 4,6,14 | 0,8,10 |
25 | 3 | W (L 3 ) = W (P 3 ) = 3 1 + 2. SL 2 (3) Гессен | 3 [3] 3 [3] 3, | 648 | 3 24 | 6,9,12 | 0,3,6 |
26 | 3 | W (M 3 ) = Z 2 × 3 1 + 2 .SL 2 (3) Гессен | 2 [4] 3 [3] 3, | 1296 | 2 9 3 24 | 6,12,18 | 0,6,12 |
27 | 3 | W (J 3 (5)) = Z 2 × ( Z 3 .Alt (6)), Валентинер | [1 1 1 5 ] 4 , [1 1 1 4 ] 5 , | 2160 | 2 45 | 6,12,30 | 0,18,24 |
28 год | 4 | W (F 4 ) = (SL 2 (3) * SL 2 (3)). ( Z 2 × Z 2 ) | [3,4,3], | 1152 | 2 12 + 12 | 2,6,8,12 | 0,4,6,10 |
29 | 4 | W (N 4 ) = ( Z 4 * 2 1 + 4 ) .Sym (5) | [1 1 2] 4 , | 7680 | 2 40 | 4,8,12,20 | 0,8,12,16 |
30 | 4 | W (H 4 ) = (SL 2 (5) * SL 2 (5)). Z 2 | [5,3,3], | 14400 | 2 60 | 2,12,20,30 | 0,10,18,28 |
31 год | 4 | W (EN 4 ) = W (O 4 ) = ( Z 4 * 2 1 + 4 ) .Sp 4 (2) | 46080 | 2 60 | 8,12,20,24 | 0,12,16,28 | |
32 | 4 | W (L 4 ) = Z 3 × Sp 4 (3) | 3 [3] 3 [3] 3 [3] 3, | 155520 | 3 80 | 12,18,24,30 | 0,6,12,18 |
33 | 5 | W (K 5 ) = Z 2 × Ω 5 (3) = Z 2 × PSp 4 (3) = Z 2 × PSU 4 (2) | [1 2 2] 3 , | 51840 | 2 45 | 4,6,10,12,18 | 0,6,8,12,14 |
34 | 6 | W (K 6 ) = Z 3 Ом- 6(3). Z 2 , группа Митчелла | [1 2 3] 3 , | 39191040 | 2 126 | 6,12,18,24,30,42 | 0,12,18,24,30,36 |
35 год | 6 | W (E 6 ) = SO 5 (3) = O- 6(2) = PSp 4 (3). Z 2 = PSU 4 (2). Z 2 | [3 2,2,1 ], | 51840 | 2 36 | 2,5,6,8,9,12 | 0,3,4,6,7,10 |
36 | 7 | W (E 7 ) = Z 2 × Sp 6 (2) | [3 3,2,1 ], | 2903040 | 2 63 | 2,6,8,10,12,14,18 | 0,4,6,8,10,12,16 |
37 | 8 | W (E 8 ) = Z 2 .O+ 8(2) | [3 4,2,1 ], | 696729600 | 2 120 | 2,8,12,14,18,20,24,30 | 0,6,10,12,16,18,22,28 |
Для получения дополнительной информации, в том числе диаграмм, презентаций и кодовых диаграмм сложных групп отражений, см. Таблицы в (Michel Broué, Gunter Malle & Raphaël Rouquier 1998 ).
Градусы [ править ]
Шепард и Тодд доказали, что конечная группа, действующая в комплексном векторном пространстве, является комплексной группой отражений тогда и только тогда, когда ее кольцо инвариантов является кольцом многочленов ( теорема Шевалле – Шепарда – Тодда ). Поскольку это ранг группы отражений, степени образующих кольца инвариантов называются степенями W и перечислены в столбце выше, озаглавленном «Степени». Они также показали, что многие другие инварианты группы определяются степенями следующим образом:
- Центр неприводимой группы отражений является циклическим, порядка, равного наибольшему общему делителю степеней.
- Порядок сложной группы отражений является произведением ее степеней.
- Количество отражений - это сумма степеней минус ранг.
- Неприводимая комплексная группа отражений получается из реальной группы отражений тогда и только тогда, когда она имеет инвариант степени 2.
- Степени d i удовлетворяют формуле
Codegrees [ править ]
Для того, чтобы быть рангом группы отражений, кодовые деревья W могут быть определены как
- Для реальной группы отражений кодовые степени - это степени минус 2.
- Количество отражающих гиперплоскостей - это сумма кодовых степеней плюс ранг.
Хорошо сгенерированные сложные группы отражения [ править ]
По определению, каждая комплексная группа отражений порождается своими отражениями. Однако набор отражений не является минимальным порождающим множеством, и каждая неприводимая комплексная группа отражений ранга n имеет минимальный порождающий набор, состоящий из n или n + 1 отражений. В первом случае группа называется хорошо порожденной .
Свойство быть хорошо сформированным равносильно условию для всех . Так, например, из классификации можно сделать вывод, что группа G ( m , p , n ) хорошо порождена тогда и только тогда, когда p = 1 или m .
Для неприводимых хорошо сформированных комплексных групп отражений, то число Кокстера ч определен выше составляет наибольшую степень, . Приводимая комплексная группа отражений называется хорошо порожденной, если она является продуктом неприводимых хорошо порожденных комплексных групп отражений. Каждая конечная действительная группа отражений хорошо порождена.
Группы шепардов [ править ]
Хорошо сгенерированные сложные группы отражений включают подмножество, называемое группами Шепарда . Эти группы являются группами симметрии правильных комплексных многогранников . В частности, к ним относятся группы симметрии правильных вещественных многогранников. Группы Шепарда можно охарактеризовать как комплексные группы отражений, допускающие "Кокстеровское" представление с линейной диаграммой. То есть с группой Шепарда связаны положительные целые числа p 1 ,…, p n и q 1 ,…, q n - 1 такие, что существует порождающий набор s 1 ,…, s n, удовлетворяющий соотношениям
- для i = 1,…, n ,
- если ,
и
- где продукты на обеих сторонах имеют q i членов для i = 1,…, n - 1 .
Эта информация иногда собирается в символе типа Кокстера p 1 [ q 1 ] p 2 [ q 2 ]… [ q n - 1 ] p n , как показано в таблице выше.
Среди групп бесконечного семейства G ( m , p , n ) группы Шепарда - это те, в которых p = 1 . Есть также 18 исключительных групп Шепардов, три из которых настоящие. [5] [6]
Матрицы Картана [ править ]
Расширенная матрица Картана определяет унитарную группу. Группы Шепарда группы ранга n имеют n образующих. Обычные матрицы Картана имеют диагональные элементы 2, а унитарные отражения не имеют этого ограничения. [7] Например, группа ранга 1 порядка p (с символами p [],) определяется матрицей 1 × 1 .
Дано: .
Группа | Картан | Группа | Картан | ||
---|---|---|---|---|---|
2 [] | 3 [] | ||||
4 [] | 5 [] |
Группа | Картан | Группа | Картан | ||||
---|---|---|---|---|---|---|---|
G 4 | 3 [3] 3 | G 5 | 3 [4] 3 | ||||
G 6 | 2 [6] 3 | G 8 | 4 [3] 4 | ||||
G 9 | 2 [6] 4 | G 10 | 3 [4] 4 | ||||
G 14 | 3 [8] 2 | G 16 | 5 [3] 5 | ||||
G 17 | 2 [6] 5 | G 18 | 3 [4] 5 | ||||
G 20 | 3 [5] 3 | G 21 | 2 [10] 3 |
Группа | Картан | Группа | Картан | ||||
---|---|---|---|---|---|---|---|
G 22 | <5,3,2> 2 | G 23 | [5,3] | ||||
G 24 | [1 1 1 4 ] 4 | G 25 | 3 [3] 3 [3] 3 | ||||
G 26 | 3 [3] 3 [4] 2 | G 27 | [1 1 1 5 ] 4 |
Группа | Картан | Группа | Картан | ||||
---|---|---|---|---|---|---|---|
G 28 | [3,4,3] | G 29 | [1 1 2] 4 | ||||
G 30 | [5,3,3] | G 32 | 3 [3] 3 [3] 3 |
Группа | Картан | Группа | Картан | ||||
---|---|---|---|---|---|---|---|
G 31 | O 4 | G 33 | [1 2 2] 3 |
Ссылки [ править ]
- ^ Лерер и Тейлор, теорема 1.27.
- ^ Лерер и Тейлор, стр. 271.
- ^ Лерер и Тейлор, раздел 2.2.
- ^ Лерер и Тейлор, пример 2.11.
- ^ Питер Орлик , Виктор Райнер, Энн В. Шеплер. Знаковое изображение для групп Шепарда . Mathematische Annalen . Март 2002 г., том 322, выпуск 3, стр. 477–492. DOI: 10.1007 / s002080200001 [1]
- ^ Кокстер, HSM ; Регулярные комплексные многогранники , Cambridge University Press, 1974.
- ^ Унитарные группы отражения, стр.91-93
- Бруэ, Мишель ; Малле, Гюнтер; Rouquier, Raphaël (1995), "О комплексных группах отражений и связанных с ними группах кос", Представления групп (Banff, AB, 1994) (PDF) , CMS Conf. Proc., 16 , Провиденс, Род-Айленд: Американское математическое общество , стр. 1–13, MR 1357192
- Бруэ, Мишель ; Малле, Гюнтер; Рукье, Рафаэль (1998), "Комплексные группы отражений, группы кос, алгебры Гекке", Journal für die reine und angewandte Mathematik , 500 : 127–190, CiteSeerX 10.1.1.128.2907 , doi : 10.1515 / crll.1998.064 , ISSN 0075 -4102 , Руководство по ремонту 1637497
- Делинь, Пьер (1972), "Les immeubles де Groupes де локоны обобщающий", Inventiones Mathematicae , 17 (4): 273-302, Bibcode : 1972InMat..17..273D , DOI : 10.1007 / BF01406236 , ISSN 0020-9910 , Руководство по ремонту 0422673
- Хиллер, Ховард Геометрия групп Кокстера. Research Notes in Mathematics, 54. Pitman (Advanced Publishing Program), Бостон, Массачусетс-Лондон, 1982. iv + 213 стр. ISBN 0-273-08517-4 *
- Лерер, Густав I .; Тейлор, Дональд Э. (2009), Унитарные группы отражения , Серия лекций Австралийского математического общества, 20 , Cambridge University Press , ISBN 978-0-521-74989-3, Руководство по ремонту 2542964
- Шепард, GC; Тодд, JA (1954), "Конечные группы унитарным отражения" , Canadian Journal математики , Канадское математическое общество, 6 : 274-304, DOI : 10,4153 / CJM-1954-028-3 , ISSN 0008-414X , MR 0059914
- Кокстер , Конечные группы, порожденные унитарными отражениями , 1966, 4. Графическая запись , таблица n-мерных групп, порожденных n унитарными отражениями. стр. 422–423
Внешние ссылки [ править ]
- Страница системы вычислительной алгебры MAGMA