§ 7. Các biểu diễn bất khả quy của các nhóm Lie compact liên thông
Ta giữ lại các ký hiệu của §6. Một biểu diễn của G là một đồng cấu liên tục (do đó giải tích) từ G vào một nhóm , trong đó V là một không gian vectơ phức hữu hạn chiều. Mọi biểu diễn của G đều nửa đơn (§1, no. 1).
Chọn một phòng C của §5, no. 2), và đặt .
1. Các đặc trưng trội
Ký hiệu là tập hợp các phần tử của X(T) sao cho với mọi , nghĩa là, sao cho dạng tuyến tính biến phòng C của thành .
Trang bị cho X(T) cấu trúc nhóm có thứ tự mà các phần tử dương là các phần tử của ; đặt và . Các phần tử của được gọi là các nghiệm dương, các phần tử của được gọi là các nghiệm âm; mỗi nghiệm hoặc là dương hoặc là âm (Chap. VI, §1, no. 6, Định lý 3). Một nghiệm dương không phải là tổng của hai nghiệm dương được gọi là đơn; mọi nghiệm dương là tổng của các nghiệm đơn (loc. cit.); các nghiệm đơn tạo thành một cơ sở của nhóm con của X(T) sinh bởi các nghiệm, một nhóm con có thể được đồng nhất với (§4, no. 4); các phép phản xạ đối với các nghiệm đơn sinh ra nhóm Weyl (Chap. VI, §1, no. 5, Định lý 2).
Bổ đề 1 01FZ
Cho là một phần tử của X(T). Các điều kiện sau là tương đương:
(i) (resp. ) với mọi sao cho ;
(ii) với mọi sao cho là một tổ hợp tuyến tính với các hệ số dương (resp. các hệ số dương không phải tất cả đều bằng không) của các nghiệm đơn;
(iii) (resp. ) với mọi nghiệm dương ;
(iv) (resp. ) với mọi nghiệm đơn .
Sự tương đương của (iii) và (iv) là ngay lập tức. Vì tập hợp các có thể được đồng nhất với hệ nghiệm nghịch đảo của §4, no. 5), sự tương đương của (i) và (iii) suy ra từ Chap. VI, §1, no. 6, Mệnh đề 18 và Hệ quả. Hàm ý (ii) (i) là tầm thường, và hàm ý đối suy ra từ loc. cit.
Ký hiệu là tập hợp các phần tử của X(T) sao cho với mọi nghiệm dương . Các phần tử của được gọi là trội. Chúng tạo thành một miền cơ bản cho phép toán của W trên X(T) (Chap. VI, §1, no. 10). Ta có .
Nếu G đơn liên, với mỗi nghiệm đơn tồn tại một phần tử của X(T) sao cho với mỗi nghiệm đơn , nghĩa là, với mỗi nghiệm đơn ; các được gọi là các trọng số trội cơ bản; chúng tạo thành một cơ sở của nhóm giao hoán X(T) và của nửa nhóm giao hoán ; chính xác hơn, mỗi phần tử của X(T) có thể được viết dưới dạng .
Ký hiệu là phần tử của sao cho
Ta có với mọi nghiệm đơn (Chap. VI, §1, no. 10, Mệnh đề 29). Nếu G đơn liên, là tổng của các trọng số trội cơ bản.
2. Trọng số cao nhất của một biểu diễn bất khả quy
Gắn với mọi biểu diễn đồng cấu từ đại số Lie -Lie vào End(V) mở rộng biểu diễn tuyến tính của trên không gian vectơ thực nền của V (Chap. III, §3, no. 11). Theo Mệnh đề 7 của §4, no. 3, ánh xạ từ X(T) vào Hom cảm sinh một song ánh từ tập hợp các trọng số của tương đối với T vào tập hợp các trọng số của tương đối với đại số con Cartan của .
Bổ đề 2 01G0
Cho là một biểu diễn tuyến tính của đại số Lie phức trên một không gian vectơ phức hữu hạn chiều V. Tồn tại một biểu diễn của G trên V sao cho khi và chỉ khi là nửa đơn và các trọng số của trên V thuộc .
Nếu tồn tại một biểu diễn của G sao cho , thì là nửa đơn vì G liên thông và là nửa đơn (Chap. III, §6, no. 5, Hệ quả 2 của Mệnh đề 13), và các trọng số của trên V thuộc ảnh của . Do đó, điều kiện là cần thiết; ta sẽ chứng minh rằng nó là đủ. Nếu là nửa đơn, V là tổng trực tiếp của các , trong đó thuộc tập hợp các trọng số của trên V (Chap. VII, §2, no. 4, Hệ quả 3 của Định lý 2); nếu tất cả các trọng số thuộc ảnh của , thì tồn tại một biểu diễn của T trên V sao cho thực vậy, chỉ cần đặt với và . Bổ đề được suy ra từ Mệnh đề 8 của §2, no. 6.
Định lý 1 01G1
a) Cho là một biểu diễn bất khả quy của G. Khi đó tập hợp các trọng số của (tương đối với T) có một phần tử lớn nhất , là trội, và không gian có chiều 1.
b) Hai biểu diễn bất khả quy của G là tương đương khi và chỉ khi các trọng số cao nhất của chúng bằng nhau.
c) Với mọi phần tử trội của X(T), tồn tại một biểu diễn bất khả quy của G có trọng số cao nhất .
Theo Bổ đề 2, các lớp tương đương của các biểu diễn bất khả quy của G tương ứng song ánh với các lớp của các biểu diễn bất khả quy hữu hạn chiều của có các trọng số thuộc .
Ký hiệu là tâm và là đại số Lie dẫn xuất của , sao cho . Với mọi dạng song tuyến tính trên , ký hiệu là môđun đơn được đưa vào trong Chap. VIII, §6, no. 3; với mọi dạng tuyến tính trên , ký hiệu là môđun chiều 1 trên liên kết với nó. Khi đó các môđun là đơn, và theo Chap. VIII, §7, no. 2, Hệ quả 2 của Định lý 1 và Đại số, Chap. VIII, §11, no. 1, Định lý 1, mọi môđun đơn hữu hạn chiều đều đẳng cấu với một trong các môđun ; hơn nữa (loc. cit.) là hữu hạn chiều khi và chỉ khi là một số nguyên dương với mọi nghiệm đơn . Nếu ta ký hiệu là dạng tuyến tính trên cảm sinh trên và trên , thì ; hơn nữa, các trọng số của là các , trong đó là một trọng số bất kỳ của , và do đó có dạng , với (Chap. VIII, §6, no. 2, Bổ đề 2).
Ta kết luận rằng môđun -môđun là hữu hạn chiều khi và chỉ khi là một số nguyên dương với mọi nghiệm đơn , và các trọng số của nó thuộc khi và chỉ khi thuộc . Phép hội của hai điều kiện này có nghĩa là thuộc ; trong trường hợp đó, là trọng số cao nhất của . Như vậy, ta đã xây dựng với mỗi trọng số trội của X(T) một biểu diễn bất khả quy của G có trọng số cao nhất , và do đó đã thu được, sai khác một tương đương, tất cả các biểu diễn bất khả quy của G. Vì các vectơ có trọng số trong tạo thành một không gian con có chiều 1, nên chứng minh đầy đủ.
Hệ quả 01G2
Nhóm G có một biểu diễn tuyến tính trung thành (hữu hạn chiều).
Trước hết hãy nhận xét rằng mọi phần tử của X(T) đều bằng hiệu của hai trọng số trội: chính xác hơn, hãy lấy là một phần tử của sao cho với mọi nghiệm đơn ; với mọi tồn tại một số nguyên dương sao cho với mọi nghiệm đơn , nghĩa là (no. 1, Bổ đề ).
Do đó, tồn tại một họ hữu hạn các phần tử của sinh môđun -môđun X(T). Với , cho là một biểu diễn bất khả quy của G có trọng số cao nhất (Định lý 1); gọi biểu diễn là tổng trực tiếp của các . Theo phép dựng, tập hợp các trọng số của (đối với T) sinh môđun -môđun X(T). Bây giờ, từ Mệnh đề 6 của §4, no. 3 suy ra rằng đồng cấu là đơn ánh, do đó là hệ quả.
Nhận xét 1 01G3
Cho là đại số con của là tổng của các với . Cho là một biểu diễn bất khả quy, là trọng số cao nhất của nó và là biểu diễn cảm sinh bởi . Khi đó là không gian con gồm các vectơ trong V sao cho với mọi .
Thật vậy, điều này suy ra từ mệnh đề tương ứng đối với các -môđun (Chương VIII, §6, no. 2, Mệnh đề 3).
Nhận xét 2 01G4
Cho là đại số các hàm đại diện liên tục trên G với các giá trị trong Đại số, Chương VIII). Cho G tác động trên bằng các phép tịnh tiến trái và phải. Với mỗi , cho là một biểu diễn bất khả quy của G có trọng số cao nhất (Định lý 1), và là biểu diễn đối ngẫu (Chương III, §3, no. 11); theo Các lý thuyết phổ, biểu diễn của trên là đẳng cấu với tổng trực tiếp của các biểu diễn với mọi trong . Nhận xét 1 bây giờ kéo theo mệnh đề sau: Cho , và cho là không gian con vectơ của gồm các hàm đại diện liên tục trên G sao cho với mọi và mọi , và sao cho với mọi .
Khi đó ổn định đối với các phép tịnh tiến trái, và biểu diễn của G trên bởi các phép tịnh tiến trái là bất khả quy có trọng số cao nhất .
Nhận xét 3 01G5
Cho là một biểu diễn bất khả quy. Tồn tại một phần tử của X(C(G)) sao cho với mọi thật vậy, được chứa trong hoán tập của (G), là Đại số, Chap. VIII, §3, no. 2, Th. 1). Với mọi trọng số của , hạn chế của trên C(G) bằng .
Nhận xét 4 01G6
Các định nghĩa và các mệnh đề của Chap. VIII, §7, nos. 2 đến 5 có thể được tổng quát hóa không khó khăn cho tình huống hiện tại; ta để các chi tiết cho người đọc.
Mệnh đề 1 01G7
Cho là một biểu diễn bất khả quy của G có trọng số cao nhất . Gọi là số nguyên , và gọi
là phần tử của nhóm Weyl sao cho (Chap. VI, § 6, Hệ quả 3 của Mệnh đề 17). Có ba trường hợp có thể xảy ra:
a và là chẵn. Khi đó tồn tại một dạng song tuyến tính đối xứng tách được bất biến bởi G trên V; biểu diễn có kiểu thực (Phụ lục II).
b. Mọi dạng song tuyến tính bất biến bởi G trên V đều bằng không; biểu diễn có kiểu phức (loc. cit.).
c và là lẻ. Khi đó tồn tại một dạng song tuyến tính phản xứng tách được bất biến bởi G trên V; biểu diễn có kiểu quaternion (loc. cit.).
Nếu hạn chế của trên không tầm thường, ta ở trường hợp b).
Một dạng song tuyến tính B trên V là bất biến dưới G khi và chỉ khi nó bất biến dưới (Chap. III, §6, no. 5, Hệ quả 3). Vì vậy, nếu G là nửa đơn, mệnh đề suy ra từ Chap. VIII, §7, no. 5, Mệnh đề 12 và Mệnh đề 3 của Phụ lục II.
Trong trường hợp tổng quát, đặt , và đồng nhất với một nhóm con của X(T) (ổn định dưới W). Nếu cảm sinh qua phép đi qua thương một biểu diễn có trọng số cao nhất ; trong trường hợp này mệnh đề suy ra từ điều trước, áp dụng cho .
Giả sử rằng . Tồn tại một phần tử khác không của X(S) sao cho với mọi (Nhận xét 3). Khi đó là ảnh của qua đồng cấu hạn chế ; vì W tác động tầm thường trên X(S), đẳng thức kéo theo rằng , điều này là không thể: do đó . Mặt khác, nếu B là một dạng song tuyến tính bất biến bởi G trên V, ta có, với mọi trong V và trong S,
điều này suy ra rằng B = 0, do đó mệnh đề được chứng minh.
Gọi là tập hợp các lớp của các biểu diễn liên tục bất khả quy của G trên các không gian vectơ thực hữu hạn chiều. Mệnh đề 1 và các kết quả của Phụ lục II cho một song ánh (G), trong đó ký hiệu nhóm con của Aut(X(T)). Chính xác hơn, cho , và gọi là một biểu diễn của G có trọng số cao nhất ; khi đó
nếu hoặc nếu
nếu và
trong đó là một -cấu trúc trên bất biến dưới tác động của G.
3. Vành r(g)
Cho R(G) là vành các biểu diễn (liên tục, trên các không gian vectơ phức hữu hạn chiều) của G (Đại số, Chương VIII, §10, no. 6). Nếu là một biểu diễn của G, ký hiệu là lớp của nó trong R(G); nếu và là hai biểu diễn của G, theo định nghĩa ta có,
Vì mọi biểu diễn của G đều nửa đơn, môđun R(G) là tự do và nhận tập các lớp của các biểu diễn bất khả quy của G làm cơ sở, một tập có thể đồng nhất với theo Định lý 1. Ánh xạ cảm sinh một đồng cấu từ vành R(G) đến vành các biểu diễn của (Chương VIII, §7, no. 6).
Cho là một biểu diễn của G; ta xét sự phân bậc của không gian vectơ trên V. Ký hiệu Ch(V), hoặc Ch( ), là đặc trưng của không gian vectơ phân bậc V (Chương VIII, §7, no. 7); nếu ký hiệu cơ sở chính tắc của đại số , ta có, theo định nghĩa,
Ch( ) (dim ).
Theo cách tương tự (loc. cit.) ta định nghĩa một đồng cấu vành, cũng ký hiệu Ch, từ R(G) đến . Nếu G nửa đơn, ta có một biểu đồ giao hoán
R(G)
trong đó P ký hiệu nhóm các trọng số của và là đồng cấu cảm sinh bởi .
Nhóm Weyl W tác động bằng các tự đẳng cấu lên nhóm X(T), và do đó lên vành . Theo Mệnh đề 5 của §4, no. 3, ảnh của Ch chứa trong vành con gồm các phần tử bất biến dưới W.
Mệnh đề 2 01G8
Đồng cấu Ch cảm sinh một đẳng cấu từ R(G) đến .
Với , ký hiệu là lớp trong R(G) của biểu diễn bất khả quy có trọng số cao nhất . Vì họ là một cơ sở của môđun R(G), chỉ cần chứng minh mệnh đề sau:
Họ (Ch[) là một cơ sở của môđun .
Với mỗi phần tử của , một số hạng trong được gọi là cực đại nếu là một phần tử cực đại của tập các sao cho . Định lý 1 suy ra rằng Ch[ có một số hạng cực đại duy nhất, cụ thể là . Do đó, mệnh đề suy ra từ bổ đề sau.
Bổ đề 3 01G9
Với mỗi , cho là một phần tử của có số hạng cực đại duy nhất . Khi đó họ là một cơ sở của .
Chứng minh này giống hệt chứng minh của Mệnh đề 3 của Chương VI, §3, no. 4, bằng cách thay A bởi bởi X(T) và bởi .
Gọi (tương ứng ) là đại số của các hàm đại diện liên tục trên G (tương ứng T), và gọi (tương ứng ) là đại số con gồm các hàm trung tâm (tương ứng W-bất biến). Ánh xạ hạn chế cảm sinh một đồng cấu của các vành . Mặt khác, ánh xạ gán cho một biểu diễn đặc trưng của nó (nghĩa là, hàm Tr ) mở rộng thành một đồng cấu của các đại số Tr mà, theo Spectral Theories, là một đẳng cấu. Tương tự, đơn ánh chính tắc cảm sinh một đẳng cấu của các đại số (T), đẳng cấu này cảm sinh một đẳng cấu . Biểu đồ
là giao hoán: thật vậy, với mọi biểu diễn và mọi ,
Tr (dim )(Ch ),
nghĩa là, Tr)[ Ch)[.
Bây giờ ta có thể suy ra từ mệnh đề kết quả sau.
Hệ quả 01GA
Ánh xạ hạn chế là song ánh.
4. Công thức đặc trưng
Trong số này, ta viết nhóm X(T) theo phép nhân, và xem các phần tử của nó như các hàm nhận giá trị phức trên T. Ta giả sử rằng phần tử của thuộc về X(T).
Ký hiệu là không gian Hilbert của các lớp các hàm phức khả tích bình phương trên T, và là không gian con gồm các hàm đại diện liên tục. Theo Spectral Theories, X(T) là một cơ sở trực chuẩn của và là một cơ sở đại số của .
Với và , ký hiệu là phần tử của được xác định bởi ; do đó, với ta có . Ký hiệu là dấu (đồng cấu duy nhất sao cho với mọi phản xạ ); với (T), đặt
Nếu , các đặc trưng là phân biệt; thật vậy, chỉ cần chứng minh rằng với mọi ; nhưng điều này suy ra từ Bổ đề 1 (no. 1) và sự kiện rằng với mọi nghiệm dương . Do đó,
Card(W) .
Một phần tử được gọi là phản bất biến nếu với mọi (nghĩa là, nếu với mọi phép phản xạ ). Ta sẽ chứng minh rằng là phép chiếu trực giao của lên không gian con gồm các phần tử phản bất biến. Thật vậy, cho thuộc (T), với phản bất biến; khi đó là phản bất biến và
Mệnh đề 3 01GB
Các phần tử , với , lập thành một cơ sở trực chuẩn của không gian con các phần tử phản bất biến của , và một cơ sở đại số của không gian con các phần tử phản bất biến của .
Chứng minh giống hệt chứng minh của Chương VI, §3, no. 3, Mệnh đề 1.
Theo Chương VI, loc. cit., Mệnh đề 2,
nên
Theo Hệ quả 2 của Định lý 1 (§6, no. 2), ta suy ra:
Với mọi , ký hiệu là đặc trưng của một biểu diễn bất khả quy của G có trọng số cao nhất .
Định lý 2 (H. Weyl) 01GD
Với mọi , ta có .
Hàm là phản bất biến dưới W, và là một tổ hợp tuyến tính với các hệ số nguyên của các phần tử của X(T). Vì vậy, theo Chương VI, §3, no. 3, Mệnh đề 1, nó có thể được viết thành , trong đó thuộc , và các là các số nguyên, tất cả trừ hữu hạn số trong đó là không; vì
(Các lý thuyết phổ), suy ra từ Mệnh đề 3 và Bổ đề 4 rằng ; do đó, các đều bằng không, trừ một số phải bằng 1 hoặc . Nhưng hệ số của trong bằng 1 (Định lý 1), vậy hệ số của trong bằng 1 (Chương VI, §3, no. 3, Nhận xét 2), điều này kéo theo rằng , do đó định lý được chứng minh.
Hệ quả 1 01GE
Với các ký hiệu của no. 3, ta có trong ,
Ch[ với mọi .
Điều này suy ra từ định lý và biểu đồ giao hoán (2) (no. 3).
Hệ quả 2 01GF
Với mọi và mọi phần tử chính quy của T,
trong đó hai tổng được lấy theo các phần tử của W.
Thật vậy, khác không, vì là chính quy (công thức (4)).
Nếu là một hàm trung tâm trên G, hạn chế của lên T là bất biến dưới W, nên là phản bất biến dưới W. Hơn nữa, theo Các lý thuyết phổ và Định lý 1, họ là một cơ sở đại số của không gian các hàm đại diện trung tâm trên G và một cơ sở trực chuẩn của không gian ZL gồm các hàm trung tâm khả tích bình phương trên G.
Vậy, từ Mệnh đề 3 và Định lý 2 ta suy ra:
Hệ quả 3 01GG
Ánh xạ gán cho mỗi hàm trung tâm liên tục trên G hàm gây ra một đẳng cấu từ không gian các hàm đại diện trung tâm trên G đến không gian các phần tử phản bất biến của ; nó mở rộng bởi tính liên tục thành một đẳng cấu của các không gian Hilbert từ ZL đến không gian con các phần tử phản bất biến của .
Thật vậy, theo Bổ đề 4 và Định lý 2,
Nhưng hàm là phản bất biến và là phép chiếu trực giao của lên không gian con các phần tử phản bất biến của (T), do đó
cuối cùng, theo công thức (3), ta có , do đó có hệ quả.
Nhận xét 1 01GI
Với mọi , đặt ; khi đó
Nếu là một phần tử chính quy của T, ta suy ra từ (5) rằng
Chú ý rằng là một tổ hợp tuyến tính của các nghiệm với các hệ số nguyên, và do đó thuộc X(T) ngay cả khi ta không giả thiết rằng . Suy ra rằng công thức (7) đúng mà không cần giả thiết rằng thật vậy, để chứng minh điều này ta thay thế G bằng một phủ liên thông thích hợp, và khi đó được rút gọn về Hệ quả 2.
Nhận xét 2 01GJ
Tương tự, đẳng thức thứ nhất của Hệ quả 4 vẫn đúng mà không cần giả thiết rằng .
Nhận xét 3 01GK
Ta có thể suy ra Định lý 2 từ mệnh đề vi phân tương tự (Chương VIII, §9, no. 1, Định lý 1); điều tương tự cũng đúng đối với Định lý 3 của số tiếp theo (là tương tự của Định lý 2 của loc. cit., no. 2).
5. Bậc của các biểu diễn bất khả quy
Bây giờ ta quay lại ký hiệu cộng tính cho nhóm X(T) và ta không còn giả thiết rằng thuộc X(T).
Định lý 3 01GL
Chiều của không gian của một biểu diễn bất khả quy của G có trọng số cao nhất được cho bởi
Đặt , sao cho với mọi nghiệm đơn (Chương VI, §1, no. 10, Mệnh đề 29). Đường thẳng không được chứa trong bất kỳ siêu phẳng nào Ker , nên exp( ) là một phần tử chính quy của G với mọi đủ nhỏ; với mọi và mọi , ta có
)(exp( )) .
Ta tạm thời chấp nhận bổ đề sau:
Bổ đề 5 01GM
Ta có
)(exp( )) .
Do đó, hàm )(exp( )) là tích của một hàm tiến tới 1 khi tiến tới 0 và của
trong đó N = Card .
Trước hết giả sử rằng ; áp dụng Hệ quả 2 của Định lý 2 ta thấy rằng, khi tiến tới tiến tới
do đó định lý đúng trong trường hợp này.
Trong trường hợp tổng quát, chỉ cần chú ý rằng, khi chứng minh Định lý 3, ta luôn có thể thay thế G bằng một phủ liên thông thích hợp và do đó rút gọn về trường hợp trước.
Bây giờ ta chứng minh Bổ đề 5. Cho ; ký hiệu là ánh xạ từ đến đại số -ánh xạ(X(T)) của các ánh xạ từ X(T) đến , gán cho ánh xạ
(exp ) .
Ta có , nên tồn tại một đồng cấu vành
ánh xạ(X(T))
sao cho . Mặt khác, theo Chap. VI, §3, no. 3, Mệnh đề 2, ta có quan hệ sau trong
Áp dụng đồng cấu , và dùng đẳng thức
ta suy ra công thức đã nêu.
Hệ quả 1 01GN
Cho là một chuẩn trên . Với mọi , cho là chiều của không gian của một biểu diễn bất khả quy của G có trọng số cao nhất .
a) sup, trong đó 2(dim dim T).
b) Nếu G là nửa đơn, inf.
a) Với mọi , tồn tại sao cho , do đó .
b) Giả sử G là nửa đơn, ký hiệu là các rễ đơn và đặt . Khi đó
vì , điều này suy ra rằng
sup.
Nếu G là nửa đơn, sup là một chuẩn trên , tất yếu tương đương với chuẩn đã cho, nên b).
Hệ quả 2 01GO
Giả sử G là nửa đơn; cho là một số nguyên. Tập hợp các lớp biểu diễn của G có chiều là hữu hạn.
Hệ quả 1b) suy ra rằng tập hợp của các phần tử của sao cho là hữu hạn. Với mọi trong , cho là một biểu diễn bất khả quy có trọng số cao nhất ; mọi biểu diễn có chiều đều đẳng cấu với một tổng trực tiếp , với , suy ra hệ quả.
6. Các phần tử Casimir
Theo Mệnh đề 3 của §1, no. 3, tồn tại các dạng song tuyến tính đối xứng âm trên , phân biệt và bất biến dưới Ad(G) (nếu G là nửa đơn, chẳng hạn, ta có thể lấy dạng Killing của ). Cho F là một dạng như vậy. Nhắc lại (Chap. I, §3, no. 7) rằng phần tử Casimir liên kết với F là phần tử của tâm của đại số bao sao cho, với bất kỳ cơ sở của thỏa mãn , ta có .
Trong phần còn lại của chương này, ta sẽ gọi các phần tử Casimir của G là các phần tử của thu được theo cách này từ các dạng song tuyến tính đối xứng bất biến, phân biệt và âm trên . Nếu là một phần tử Casimir của G và nếu là một biểu diễn bất khả quy của G, thì tự đồng cấu của V là một phép vị tự (Đại số, Chap. VIII, §3, no. 2, Th. 1), mà tỉ số của nó sẽ được ký hiệu là .
Mệnh đề 4 01GP
Cho là một phần tử Casimir của G.
a) Nếu là một biểu diễn bất khả quy của G, thì là thực và dương. Nếu không phải là biểu diễn tầm thường, thì .
b) Tồn tại một và chỉ một dạng toàn phương trên sao cho, với mọi biểu diễn bất khả quy của G,
trong đó là trọng số cao nhất của . Dạng là dương, phân biệt và bất biến dưới W.
Cho F là một dạng song tuyến tính đối xứng âm phân biệt trên xác định . Cho là một biểu diễn bất khả quy của G; cho là một tích vô hướng Hilbert trên V bất biến dưới G (§1, no. 1), và là một cơ sở của sao cho . Khi đó, với mọi phần tử của V không bất biến dưới G, ta có
suy ra a).
Cho B là dạng nghịch đảo trên của phần hạn chế lên của dạng song tuyến tính trên cảm sinh bởi F nhờ mở rộng vô hướng. Theo Hệ quả của Mệnh đề 7 của Chap. VIII, §6, no. 4, ta có. Mở rộng thành một ánh xạ -tuyến tính từ vào và cho là dạng toàn phương trên ; nó là phân biệt và bất biến dưới W, và
Ta chứng minh rằng dạng là dương. Thật vậy, nếu , thì phần tử của nhận các giá trị thuần ảo trên , do đó nhận giá trị thực trên ; ta kết luận bằng cách nhận xét rằng, với , ta có .
Còn phải chứng minh mệnh đề duy nhất trong b). Cho Q là một dạng toàn phương trên thỏa mãn điều kiện yêu cầu, và cho (resp. ) là dạng song tuyến tính liên kết với Q (resp. ). Với , ta có
Vì sinh ra không gian vectơ -không gian vectơ , ta có , do đó .
Nhận xét 01GQ
Cho . Tồn tại một số thực dương ngặt A sao cho, với mọi biểu diễn bất khả quy và mọi cấu trúc Hilbert trên V bất biến dưới G,
Thật vậy, với các ký hiệu trong chứng minh trước, ta có thể chọn cơ sở của sao cho . Khi đó, với , ta có
Bài tập
Xem các bài tập cho § 7.