Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску

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] =CDel node.pngCDel 3.pngCDel node.pngCDel 3.png...CDel 3.pngCDel node.pngCDel 3.pngCDel node.png; симметрическая группа порядка n !
  • G (2, 1, n ) имеет тип B n = [3,3, ..., 3,4] =CDel node.pngCDel 3.pngCDel node.pngCDel 3.png...CDel 3.pngCDel node.pngCDel 4.pngCDel node.png; гипероктаэдральной группа 2 - го порядка п п !
  • G (2, 2, n ) имеет тип D n = [3,3, ..., 3 1,1 ] =CDel node.pngCDel 3.pngCDel node.pngCDel 3.png...CDel 3.pngCDel node.pngCDel split1.pngCDel nodes.png, 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 ] =CDel branch.pngCDel labelp.png(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.

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 [],CDel pnode.png) определяется матрицей 1 × 1 .

Дано: .

Ссылки [ править ]

  1. ^ Лерер и Тейлор, теорема 1.27.
  2. ^ Лерер и Тейлор, стр. 271.
  3. ^ Лерер и Тейлор, раздел 2.2.
  4. ^ Лерер и Тейлор, пример 2.11.
  5. ^ 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]
  6. ^ Кокстер, HSM ; Регулярные комплексные многогранники , Cambridge University Press, 1974.
  7. ^ 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