(N.B. - Các chữ số La Mã trong ngoặc đơn tham chiếu đến thư mục ở cuối ghi chú này.)
Các nhóm được xét trong các chương này xuất hiện liên quan đến nhiều bài toán khác nhau của Hình học, Giải tích và Lý thuyết các nhóm Lie, đôi khi dưới dạng các nhóm hoán vị và đôi khi dưới dạng các nhóm chuyển dời trong hình học Euclid hoặc hyperbol, và các quan điểm khác nhau này chỉ mới được thống nhất gần đây.
Các nguồn gốc lịch sử của lý thuyết này về cơ bản có trước sự đưa vào của khái niệm nhóm: thực vậy, chúng được tìm thấy trong các nghiên cứu về "tính chính quy" hoặc "các đối xứng" của các hình hình học, và đặc biệt trong việc xác định các đa giác đều và đa diện đều (điều chắc chắn có từ thời các nhà Pythagore), vốn tạo thành thành tựu đỉnh cao của Các nguyên tố của Euclid và là một trong những sáng tạo đáng khâm phục nhất của thiên tài Hy Lạp. Về sau, đặc biệt với các tác giả Ả Rập thời Trung Cổ cao cấp, rồi với Kepler, những khởi đầu của lý thuyết toán học về các "lát ghép" chính quy của mặt phẳng hoặc mặt cầu bởi các đa giác đồng dạng (không nhất thiết chính quy) xuất hiện; điều này chắc chắn liên quan đến các kiểu trang trí khác nhau do các nền văn minh cổ đại và Ả Rập tạo ra (có thể được xem một cách thích đáng như một phần đích thực của toán học do các nền văn minh này phát triển (XII)).
Khoảng năm 1830-1840, các nghiên cứu về tinh thể học (Hessel, Bravais, Möbius) dẫn đến việc xét một bài toán thực ra là sự xác định các nhóm hữu hạn của các chuyển dời trong không gian Euclid 3 chiều, mặc dù các tác giả được trích dẫn ở trên vẫn chưa sử dụng ngôn ngữ của lý thuyết nhóm; ngôn ngữ đó chỉ thực sự được sử dụng vào khoảng năm 1860, và chính trong bối cảnh phân loại các nhóm mà Jordan, vào năm 1869 (VI), xác định các nhóm rời rạc của các chuyển dời bảo toàn định hướng của R3 (và, tổng quát hơn, các nhóm con đóng của nhóm các chuyển dời bảo toàn định hướng).
Dòng tư tưởng này phát triển theo nhiều hướng cho đến những năm cuối của thế kỷ 19. Những phát triển quan trọng nhất trong số đó là các phát triển sau:
1. Tiếp tục một xu hướng xuất hiện từ rất sớm trong lý thuyết các nhóm hữu hạn, người ta tìm kiếm các "trình bày" của các nhóm hữu hạn các phép dời hình bằng các sinh và các quan hệ thuộc một kiểu đơn giản. Như vậy, Hamilton, năm 1856 (V), chứng minh rằng các nhóm hữu hạn các phép quay của không gian Euclid R3 được sinh bởi hai sinh S, T thỏa mãn các quan hệ Sp=Tq=(ST)3=1 với các giá trị thích hợp của p và q.
2. Các nhóm rời rạc các phép dời hình có thể có hoặc không có các phép phản xạ. Năm 1852, Möbius về cơ bản xác định các nhóm hữu hạn các phép dời hình trong hình học cầu được sinh bởi các phép phản xạ (điều này tương đương với cùng một bài toán đối với các nhóm hữu hạn các phép dời hình Euclid của R3): ông nhận thấy rằng, ngoại trừ các nhóm cyclic, một nhóm như vậy có miền cơ bản là một tam giác cầu với các cạnh có dạng π/p,π/q,π/r, trong đó p,q,r là ba số nguyên >1 sao cho p1+q1+r1>1 (III) (xem Ch. V. § 4, Bài tập 4). Ông cũng nhận thấy rằng các nhóm này chứa tất cả các nhóm hữu hạn các phép dời hình như các nhóm con.
3. Những phát triển sau được mở rộng sang một lĩnh vực mới khi việc nghiên cứu các "lát ghép" của mặt phẳng phức hoặc của nửa mặt phẳng bằng các hình được giới hạn bởi các cung tròn bắt đầu, tiếp theo công trình của Riemann và Schwarz về các hàm hypergeometric và các biểu diễn bảo giác: Klein và Poincaré đặt nó làm nền tảng cho lý thuyết các "hàm tự đẳng" và nhận ra trong đó (đối với trường hợp các cung tròn vuông góc với một đường thẳng cố định) một bài toán tương đương với việc xác định các nhóm rời rạc các phép dời hình của mặt phẳng hyperbolic phi Euclid (được đồng nhất với "nửa mặt phẳng Poincaré") (X).
4. Các khái niệm về đa diện đều và về việc lát R3 bằng các đa diện như vậy được Schlafli mở rộng tới tất cả các không gian Euclid Rn, trong công trình bắt đầu từ khoảng năm 1850, nhưng chỉ được xuất bản muộn hơn nhiều và trong một thời gian dài không được biết đến (IV); ông xác định hoàn toàn các "đa diện nhiều chiều" đều trong mỗi Rn, nhóm các phép dời hình giữ bất biến một đa diện nhiều chiều như vậy, và một miền cơ bản của nhóm này, cũng như trong trường hợp n=3 được Möbius nghiên cứu, là một "phòng" mà phép chiếu của nó lên mặt cầu Sn−1 là một đơn hình cầu. Tuy nhiên, ông không xét bài toán ngược về việc xác định các nhóm hữu hạn các phép dời hình được sinh bởi các phép phản xạ trong Rn; bài toán này chỉ được giải quyết rất lâu sau đó, bởi Goursat đối với n=4 (VII), và đối với n bất kỳ trong các công trình của E. Cartan (IX f)) và Coxeter (XIV), mà chúng ta sẽ trở lại sau.
Với công trình của Killing và E. Cartan về các nhóm Lie, một dòng ý tưởng mới bắt đầu xuất hiện vào khoảng năm 1890, dòng này sẽ phát triển trong một thời gian dài mà không có liên hệ với các công trình trước đó. Trong nghiên cứu của Killing (VIII) và Cartan (IX a)) về cấu trúc của các đại số Lie nửa đơn phức, một số dạng tuyến tính ωα trên một "đại số con Cartan" h của một đại số Lie như vậy g ngay lập tức đóng một vai trò cơ bản: chúng là các "nghiệm" đối với h, được gọi như vậy vì chúng xuất hiện như các nghiệm của phương trình đặc số det(adg(x)−T)=0, được xem như các hàm của x∈h. Các tính chất của các "nghiệm" này được Killing và Cartan thiết lập tương đương với mệnh đề rằng, theo ngôn ngữ của Chương VI, chúng tạo thành một "hệ căn rút gọn" (xem Chương VI. § 1, no. 4); sau đó họ chỉ ra rằng việc phân loại các đại số Lie nửa đơn phức quy về việc phân loại các "hệ nghiệm" liên kết, mà bản thân nó quy về việc xác định một số ma trận với các hệ số nguyên (sau này được gọi là "ma trận Cartan": xem Chương VI, § 1, no. 5). Killing và Cartan cũng chỉ ra sự tồn tại, với mỗi nghiệm ωα, của một phép hoán vị đối hợp Sα của tập hợp các nghiệm8; họ sử dụng một cách cốt yếu phép biến đổi C=Sα1Sα2…Sαl, tích của các phép hoán vị liên kết với l nghiệm tạo thành một hệ cơ bản (một phép biến đổi ngày nay được gọi là "phép biến đổi Coxeter"); họ thậm chí còn mở rộng phép hoán vị này thành một phép biến đổi tuyến tính của không gian vectơ sinh bởi các nghiệm cơ bản ωαi (1≤i≤l), và nghiên cứu các trị riêng của nó ((VIII. II), p. 20; (IX a)), p. 58). Nhưng cả Killing lẫn Cartan lúc đầu dường như đều chưa nghĩ đến việc xét nhóm G′ sinh bởi các Sα; và khi Cartan, một thời gian ngắn sau đó (IX b)), xác định nhóm Galois G của phương trình đặc số
det(adg(x)−T)=0
của một "phần tử tổng quát" x∈h, ông ban đầu nghiên cứu nó mà không đưa các Sα vào; ba mươi năm sau, dưới ảnh hưởng của H. Weyl, ông chứng minh (IX c)) rằng G′ là một nhóm con chuẩn của G và xác định trong mọi trường hợp cấu trúc của nhóm thương G/G′ mà (đối với một đại số Lie đơn g) có cấp 1 hoặc 2, ngoại trừ kiểu D4 trong đó nó đẳng cấu với S3; đồng thời ông giải thích G′ như là nhóm cảm sinh bởi các tự đẳng cấu nội của một đại số Lie nửa đơn phức giữ cố định một đại số con Cartan9.
Công trình của H. Weyl, mà chúng ta vừa nhắc đến, đã mở đầu cho cách giải thích hình học của nhóm G′ (từ đó được gọi là "nhóm Weyl" của g); ông đã có ý tưởng xem các Sα như các phép phản xạ trong không gian vectơ của các dạng tuyến tính trên h, giống như Killing và Cartan đã làm đối với phép biến đổi C. Cũng chính trong hồi ký (XIII) của H. Weyl mà miền cơ bản của "nhóm Weyl affine" xuất hiện (nhưng không chỉ ra rõ ràng mối liên hệ với "nhóm Weyl" G′); Weyl sử dụng nó để chứng minh rằng nhóm cơ bản của một nhóm nén nửa đơn là hữu hạn, một điểm cốt yếu trong chứng minh của ông về tính khả quy hoàn toàn của các biểu diễn tuyến tính của một đại số Lie nửa đơn phức. Một thời gian ngắn sau đó, E. Cartan hoàn thiện sự tổng hợp các quan điểm toàn cục của H. Weyl, của lý thuyết riêng của ông về các đại số Lie nửa đơn thực hoặc phức, và của lý thuyết về các không gian đối xứng Riemann mà khi đó ông đang xây dựng. Trong hồi ký (IX d)), ông hoàn thiện việc xác định các đa diện cơ bản của nhóm Weyl và của nhóm Weyl affine, và đưa vào các hệ trọng số và trọng số căn (Chương VI, § 1, no. 9); trong (IX e)) ông mở rộng thảo luận này đến các không gian đối xứng, và đặc biệt gặp các ví dụ đầu tiên về các hệ nghiệm không rút gọn (Chương VI, § 4, no. 1). Cuối cùng, bài báo (IX f)) đưa ra chứng minh đầu tiên
(8) Các ký hiệu ωα và Sα tương ứng lần lượt với các ký hiệu α và sα của Chương VI, § 1. (9) Các ký hiệu G và G′ tương ứng lần lượt với các ký hiệu A(R) và W(R) của Chương VI, § 1, no. 1.
rằng mọi nhóm hữu hạn bất khả quy sinh bởi các phép phản xạ trong Rn đều có một miền cơ bản mà phép chiếu của nó lên Sn−1 là một đơn hình cầu; cũng chính trong công trình này ông chứng minh tính duy nhất của nghiệm cao nhất (đối với một thứ tự từ điển tùy ý trên hệ nghiệm) bằng các xem xét hình học.
Một thời gian ngắn sau đó, van der Waerden (XVI), xuất phát từ hồi ký của H. Weyl, chỉ ra rằng việc phân loại các đại số Lie nửa đơn phức tương đương với việc phân loại các hệ căn rút gọn, mà ông thực hiện bằng các xem xét hình học sơ cấp (trong khi với Killing và Cartan, sự phân loại này là kết quả của các tính toán phức tạp với các định thức). Gần như cùng thời gian đó, Coxeter xác định một cách tường minh tất cả các nhóm hữu hạn bất khả quy của các phép dời Euclid được sinh bởi các phép phản xạ (XIV c)); điều này hoàn thiện hồi ký (IX d)) của Cartan, vốn chỉ xác định các nhóm "tinh thể học" (tức là các nhóm liên kết với một hệ nghiệm, hoặc có một nhúng vào một nhóm dời rời rạc vô hạn). Năm sau (XIV d)), Coxeter chỉ ra rằng các nhóm hữu hạn sinh bởi các phép phản xạ là những nhóm hữu hạn duy nhất (tới đẳng cấu) thừa nhận một biểu diễn bởi các sinh tử Ri thỏa mãn các quan hệ dạng (RiRj)mij=1 (mij số nguyên), do đó có tên là các nhóm "Coxeter" được đặt từ đó cho các nhóm (hữu hạn hoặc không) thừa nhận một biểu diễn như vậy.
Mối liên hệ đầu tiên giữa hai dòng nghiên cứu mà chúng ta đã mô tả ở trên dường như đã được thiết lập bởi Coxeter (XIV bis), rồi bởi Witt (XVII). Họ nhận thấy rằng các nhóm vô hạn bất khả quy của các phép dời hình Euclid được sinh bởi các phép phản xạ tương ứng song ánh (đến đẳng cấu) với các đại số Lie đơn phức. Witt đưa ra một xác định mới về các nhóm rời rạc kiểu này, và cũng mở rộng định lý của Coxeter (XIV d)) đã được dẫn ở trên bằng cách đặc trưng các nhóm Coxeter đẳng cấu với các nhóm rời rạc vô hạn của các phép dời hình Euclid. Kết quả này, và sự kiện rằng các nhóm tương tự trong hình học hyperbolic cũng là các nhóm Coxeter10, đã dẫn đến việc các nhóm sau được nghiên cứu trực tiếp, lúc đầu nhấn mạnh sự thực hiện hình học ((XV), (XXV)), rồi sau đó, theo J. Tits (XXV), trong một khuôn khổ thuần túy đại số.
Bắt đầu từ công trình của Witt, lý thuyết các nhóm Lie nửa đơn và lý thuyết các nhóm rời rạc được sinh bởi các phép phản xạ tiếp tục tương tác cực kỳ hiệu quả với nhau. Năm 1941, Stifel (XVIII) nhận xét rằng các nhóm Weyl chính là các nhóm hữu hạn được sinh bởi các phép phản xạ giữ bất biến một dàn. Chevalley (XIX a)) và Harish-Chandra (XX a)) đưa ra, trong các năm 1948-51, các chứng minh a priori về sự tương ứng song ánh giữa các nhóm "tinh thể học" và các đại số Lie nửa đơn phức: cho đến khi đó, người ta chỉ có thể kiểm tra sự tương ứng này riêng biệt cho từng kiểu của đại số Lie đơn.
(10) Các nhóm này, được nghiên cứu sâu trong trường hợp chiều 2, cho đến nay mới chỉ được xét đến một cách tình cờ trong các chiều ≥3.
Mặt khác, vào khoảng năm 1950, người ta nhận thấy rằng các đa thức bất biến dưới nhóm Weyl đóng một vai trò quan trọng trong hai lĩnh vực, lý thuyết các biểu diễn tuyến tính vô hạn chiều (XX a)) và tôpô của các nhóm Lie. Coxeter (XIV f)) một lần nữa tiếp tục nghiên cứu phép biến đổi C thu được bằng cách lấy tích của các phép phản xạ cơ bản của một nhóm hữu hạn W được sinh bởi các phép phản xạ. Ông nhận thấy (bằng cách khảo sát riêng từng kiểu) rằng đại số các đa thức bất biến dưới W được sinh bởi các phần tử độc lập đại số mà các bậc của chúng liên quan theo một cách đơn giản với các giá trị riêng của C. Các chứng minh a priori của các kết quả này được đưa ra bởi Chevalley (XIX b)) trong lĩnh vực thứ nhất, và bởi Coleman (XXIII) và Steinberg (XXIV) trong lĩnh vực thứ hai.
Với công trình của A. Borel về các nhóm đại số tuyến tính (XXII), bắt đầu những phát triển mới dẫn đến sự mở rộng đáng kể của lý thuyết các nhóm Lie. A. Borel nhấn mạnh tầm quan trọng của các nhóm con giải được liên thông cực đại (từ đó được gọi là "các nhóm con Borel") của một nhóm Lie, và biến chúng thành công cụ chính để chuyển một phần lớn lý thuyết cổ điển sang các nhóm đại số trên một trường đóng đại số (nhưng không thu được một phân loại các nhóm đại số đơn11). Các nhóm con Borel (trong trường hợp các nhóm cổ điển thực hoặc phức) đã xuất hiện vài năm trước đó trong công trình của Gelfand và Neumark về các biểu diễn vô hạn chiều; và năm 1954, F. Bruhat đã phát hiện ra sự kiện đáng chú ý rằng, đối với các nhóm đơn cổ điển, phân tích của nhóm thành các lớp ghép kép trên một nhóm con Borel được đánh chỉ số một cách chính tắc bởi nhóm Weyl (XXI). Kết quả này sau đó được mở rộng cho tất cả các nhóm nửa đơn thực và phức bởi Harish-Chandra (XX b)). Mặt khác, năm 1955, Chevalley (XIX c)) đã thành công trong việc gắn với mỗi đại số Lie nửa đơn phức g và với mỗi trường giao hoán k, một nhóm các ma trận với các hệ số trong k có một phân tích Bruhat; và ông đã dùng sự kiện cuối cùng này để chỉ ra rằng, với một số ít ngoại lệ, nhóm được xác định như vậy là đơn (theo nghĩa của lý thuyết các nhóm trừu tượng). Như vậy ông đã "giải thích" sự trùng hợp, đã được Jordan và Lie nhận thấy, giữa các nhóm Lie đơn (theo nghĩa của lý thuyết các nhóm Lie) kiểu A, B, C, D và các nhóm đơn cổ điển được xác định theo một cách thuần túy đại số trên một trường tùy ý (một sự trùng hợp mà cho đến khi đó chỉ được mở rộng đến các kiểu ngoại lệ G_2 và F_4 bởi Dickson (XI b) và c))). Đặc biệt, bằng cách lấy một trường hữu hạn k, phép dựng của Chevalley đã cung cấp, đối với mỗi kiểu của đại số Lie đơn phức, một họ các nhóm đơn hữu hạn, chứa một số lượng lớn các nhóm đơn hữu hạn đã biết lúc đó cũng như ba chuỗi mới (tương ứng với các đại số Lie đơn thuộc các kiểu F_4, E_7 và E_8). Ít lâu sau, bằng các phương pháp khác nhau, và sử dụng các biến đổi của các phương pháp của Chevalley, một số tác giả (Herzig, Suzuki,
11Một nhóm đại số có chiều > 0 được gọi là đơn (theo nghĩa của hình học đại số) nếu nó không chứa một nhóm con đại số chuẩn nào có chiều > 0 ngoài chính nó. Nó được gọi là nửa đơn nếu nó đẳng sinh với một tích của các nhóm đơn không Abel.
Ree, Steinberg và Tits) đã chỉ ra một mặt rằng các nhóm đơn hữu hạn khác đã biết vào thời điểm đó có thể thu được theo một cách tương tự, ngoại trừ các nhóm phản xạ và các nhóm Mathieu, và mặt khác đã dựng nên các chuỗi khác của các nhóm đơn hữu hạn mới (xem (XXIX)).
Vào khoảng cùng thời gian ấy, Chevalley (XIX d)) lại tiếp tục nghiên cứu các nhóm đại số tuyến tính và đã chỉ ra, bằng kỹ thuật phân tích Bruhat cùng với một kết quả then chốt về nhóm chuẩn hoá của một nhóm con Borel, rằng lý thuyết về các nhóm đại số tuyến tính nửa đơn trên một trường k đóng đại số có đặc số12 tùy ý dẫn đến về cơ bản cùng các kiểu như trong phân loại Killing-Cartan đối với k=C. Sau đó, J. Tits (XXV a) và b)), khi phân tích các phương pháp của Chevalley, đã đi tới một phiên bản tiên đề hóa của phân tích Bruhat (các “BN-pairs”), trong một dạng rất linh hoạt chỉ liên quan đến cấu trúc nhóm; chính khái niệm này ngày nay được gọi là một “hệ Tits”. Tất cả các nhóm đơn (theo các nghĩa khác nhau của số hạng này) đã bàn ở trên đều được trang bị một cách chính tắc các hệ Tits, và chính Tits (XXV c)) đã chứng minh rằng sự tồn tại của một hệ như thế trong một nhóm trừu tượng G, cùng với vài tính chất bổ sung từ lý thuyết nhóm thuần túy, cho phép chứng minh rằng G là đơn, một định lý bao quát phần lớn các chứng minh đã được nêu cho đến lúc đó đối với các nhóm này (xem Chap. IV. § 2, no. 6). Mặt khác, cùng với A. Borel, ông đã tổng quát hóa các kết quả của Chevalley trong (XIX d)) bằng cách chứng minh sự tồn tại của các hệ Tits trong nhóm các điểm hữu tỉ của một nhóm đại số tuyến tính nửa đơn trên một trường tùy ý (XXVII).
Tất cả các hệ Tits gặp trong các trường hợp này đều có một nhóm Weyl hữu hạn. Một loại ví dụ khác được Iwahori và Matsumoto (XXVI) phát hiện; họ đã chỉ ra rằng nếu, trong phép dựng của Chevalley ở (XIX c)), k là một trường p-adic, thì nhóm thu được có một hệ Tits mà nhóm Weyl của nó là nhóm Weyl afin của đại số Lie phức nửa đơn mà ta đã bắt đầu từ đó. Kết quả này đã được Bruhat và Tits (XXVIII) mở rộng cho mọi nhóm đại số nửa đơn trên một trường địa phương.
(12) Sự tồn tại của nhiều đại số Lie đơn “bệnh lý” trên một trường có đặc số p>0 có lẽ đã khiến một số người nghi ngờ tính phổ quát của phân loại Killing-Cartan.
(I) J. HESSEL, Krysalloometrie hay Krystallonomie và Krystallographie (1830, tái bản trong Ostwald’s Klassiker, số 88 và 89, Leipzig (Teubner), 1897)
(II) A. Bravais, Luận văn về các đa diện có dạng đối xứng, Journal de Math., (1), v. XIV (1849), p. 141-180.
(III) A. MÖBIUS: a) Về định luật đối xứng của các tinh thể và việc áp dụng định luật này vào sự phân chia các tinh thể thành các hệ, J. für die reine und angewandte Math., v. XLIII (1852), p. 365-374 (= Toàn tập, v. II, Leipzig (Hirzel), 1886, p. 349-360); b) Lý thuyết về các hình đối xứng, Toàn tập, v. II, Leipzig (Hirzel), 1886, p. 561-708.
(IV) L. SCHLÄFLI, Lý thuyết về tính liên tục nhiều lần. Denkschr. der Schweiz. naturforsch. Gesellschaft, v. XXXVIII (1901), p. 1-237 (= Các khảo luận toán học, v. I, Basel (Birkhäuser), 1950, p. 167-387).
(V) W. R. HAMILTON, Bản ghi nhớ về một hệ mới các căn của đơn vị, Phil. Mag., (4), v. XII (1856), p. 446.
(VI) C. JORDAN, Luận văn về các nhóm chuyển động, Ann. di Mat., v. II (1868-69), p. 167-215 and 322-345 (= Toàn tập, v. IV, Paris (Gauthier-Villars), 1964, p. 231-302).
(VII) E. GOURSAT, Về các phép thế trực giao và các phân chia đều của không gian, Ann. Ec. Norm. Sup., (3), v. VI (1889), p. 9-102.
(VIII) W. KILLING, Sự hợp thành của các nhóm biến đổi liên tục hữu hạn: I) Math. Ann., v. XXXI (1888), p. 252-290; II) ibid., v. XXXIII (1889), p. 1-48; III) ibid., v. XXXIV (1889), p. 57-122; IV) ibid., v. XXXVI (1890), p. 161-189.
(IX) E. CARTAN: a) Về cấu trúc của các nhóm biến đổi hữu hạn và liên tục (Luận án). Paris (Nony), 1894 (= Toàn tập, Paris (Gauthier-Villars), 1952, v. I1, p. 137-287); b) Về việc rút về dạng chính tắc cấu trúc của một nhóm biến đổi hữu hạn và liên tục, Amer. Journ. of Math., v. XVIII (1896), p. 1-46 (= Toàn tập, Paris (Gauthier-Villars), 1952, v. I1, p. 293-353); c) Nguyên lý đối ngẫu và lý thuyết về các nhóm đơn và nửa đơn, Bull. Sci. Math., v. XLIX (1925), p. 361-374 (= Toàn tập, Paris (Gauthier-Villars), 1952, v. I1, p. 555-568); d) Hình học của các nhóm đơn, Ann. di Mat., (4), v. IV (1927), p. 209-256 (= Toàn tập, Paris (Gauthier-Villars), 1952, v. I2, p. 793-840); e) Về một số dạng Riemann đáng chú ý của các hình học có nhóm cơ bản đơn, Ann. Ec. Norm. Sup., (3), v. XLIV (1927), p. 345-467 (= Toàn tập, Paris (Gauthier-Villars), 1952, v. I2, p. 867-989); f) Bổ sung cho bài “Về hình học của các nhóm đơn”, Ann. di Mat., v, V (1928), p. 253-260 (= Toàn tập, Paris (Gauthier-Villars), 1952, v. I2, p. 1003-1010).
(X) R. FRICKE and F. KLEIN, Lý thuyết về các hàm tự đẳng cấu, Leipzig (Teubner), 1897.
(XI) L. E. DICKSON: a) Lý thuyết về các nhóm tuyến tính trên một trường tùy ý, Trans. Amer. Math. Soc., v. II (1901), p. 363-394; b) Một hệ mới các nhóm đơn, Math. Ann., t. LX (1905), p. 137-150; c) Một lớp các nhóm trên một trường tùy ý liên thông với cấu hình của 27 đường thẳng trên một mặt bậc ba, Quart. Journ. of Math.. v. XXXIII (1901), p. 145-173 và v. XXXIX (1908). p. 205-209.
(XII) A. SPEISER. Lý thuyết về các nhóm có thứ tự hữu hạn, Berlin (Springer), 1924.
(XIII) H. WEYL, Lý thuyết về biểu diễn các nhóm liên tục nửa đơn thông qua các phép biến đổi tuyến tính, Math. Zeitschr., v. XXIII (1925), p. 271-309, v. XXIV (1926), p. 328-395 and 789-791 (= Selecta, Basel-Stuttgart (Birkhäuser), 1956, p. 262-366).
(XIV) H. S. M. COXETER: a) Các nhóm có miền cơ bản là các đơn hình, Journ. Lond. Math. Soc., v. VI (1931), p. 132-136; b) Các đa diện với các hình lăng trụ chính quy, Proc. Lond. Math. Soc., (2), v. XXXIV (1932). p. 126-189; c) Các nhóm rời rạc sinh bởi các phép phản xạ, Ann. of Math., (2), v. XXXV (1934), p. 588-621; d) Sự liệt kê đầy đủ các nhóm hữu hạn có dạng Ri2=(Ri.Rj)kij=1, Journ. Lond. Math. Soc., v. X (1935), p. 21-25; e) Các đa diện chính quy, New York (Macmillan), 1948 (2nd ed., 1963); f) Tích của các phần tử sinh của một nhóm hữu hạn được sinh bởi các phép phản xạ, Duke Math. Journ., v. XVIII (1951), p. 765-782.
(XIV bis) H. S. M. COXETER and H. WEYL, Cấu trúc và các biểu diễn của các nhóm liên tục (Inst. for Adv. Study, ghi chú nhân bản của N. Jacobson và R. Brauer, 1934-35): Phụ lục.
(XV) H. S. M. COXETER and W. O. J. MOSER, Các phần tử sinh và quan hệ cho các nhóm rời rạc, Ergebn. der Math., Neue Folge, Bd. 14, Berlin (Springer), 1957 (2nd ed., 1963).
(XVI) B. L. van der WAERDEN, Sự phân loại các nhóm Lie đơn, Math. Zeitschr., v. XXXVII (1933). p. 446-462.
(XVII) E. WITT, Các nhóm phản xạ và sự liệt kê các vành Lie nửa đơn, Abh. Math. Sem. Hamb. Univ., v. XIV (1941), p. 289-322.
(XVIII) E. STIFEL, Về một mối liên hệ giữa các nhóm Lie đóng và các nhóm chuyển động rời rạc của các không gian Euclid và ứng dụng của chúng vào việc liệt kê các nhóm Lie đơn, Comm. Math. Helv., v. XIV (1941-42), p. 350-380.
(XIX) C. CHEVALLEY: a) Về sự phân loại các đại số Lie đơn và các biểu diễn của chúng, C. R. Acad. Sci., v. CCXXVII (1948), p. 1136-1138; b) Các bất biến của các nhóm hữu hạn sinh bởi các phép phản xạ, Amer. Journ. of Math., v. LXXVII (1955), p. 778-782; c) Về một số nhóm đơn, Tohôku Math. Journ., (2), v. VII (1955), p. 14-66; d) Phân loại các nhóm Lie đại số, 2 vols., Paris (Inst. H. Poincaré), 1956-58.
(XX) HARISH CHANDRA: a) Về một số ứng dụng của đại số bao hàm phổ quát của một đại số Lie nửa đơn, Trans. Amer. Math. Soc., v. LXX (1951), p. 28-96; b) Về một bổ đề của Bruhat, Journ. de Math., (9), v. XXXV (1956), p. 203-210.
(XXI) F. BRUHAT, Các biểu diễn cảm sinh của các nhóm Lie nửa đơn phức, C. R. Acad. Sci., v. CCXXXVIII (1954), p. 437-439.
(XXII) A. BOREL, Các nhóm tuyến tính đại số, Ann. of Math., (2), v. LXIV (1956), p. 20-80. (XXIII) A. J. COLEMAN, Các số Betti của các nhóm đơn, Can. Journ. of Math., v. X (1958), p. 349-356. (XXIV) R. STEINBERG, Các nhóm phản xạ hữu hạn, Trans. Amer. Math. Soc., v. XCI (1959), p. 493-504. (XXV) J. TITS: a) Các nhóm đơn và các hình học liên kết, Proc. Int. Congress Math., Stockholm, 1962, p. 197-221; b) Định lý Bruhat và các nhóm con parabolic, C. R. Acad. Sci., v. CCLIV (1962), p. 2910-2912; c) Các nhóm đơn đại số và trừu tượng, Ann. of Math., (2), v. LXXX (1964), p. 313-329. (XXVI) N. IWAHORI and H. MATSUMOTO, Về một số phân tích Bruhat và cấu trúc của các vành Hecke của các nhóm Chevalley p-adic, Publ. Math. I.H.E.S., no. 25 (1965), p. 5-48. (XXVII) A. BOREL and J. TITS. Các nhóm quy giản, Publ. Math. I.H.E.S., no. 27 (1965), p. 55-150. (XXVIII) F. BRUHAT and J. TITS, Các nhóm đại số đơn trên một trường địa phương, Proc. Conf. on local Fields, p. 23-36. Berlin (Springer), 1967. (XXIX) R. CARTER, Các nhóm đơn và các đại số Lie đơn, Journ. Lond. Math. Soc., v. XL (1965), p. 193-240.
Các số tham chiếu chỉ chương, đoạn và số, tương ứng.
A_l (hệ nghiệm kiểu): VI. 4. 1; VI. 4. 7 và Bảng I. A~l : VI. 4. 3. A[P] : VI. 3. 1. Λ(R): VI. 1. 1. \tilde{\alpha} (nghiệm cao nhất): VI. 1. 8; VI. 4. 3. α0=−α~ : VI. 4. 3. (\alpha_1, \ldots, \alpha_l): VI. 1. 5. B : IV. 2. 1. B(C) (cơ sở được xác định bởi buồng C): VI. 1. 5. B_l (hệ nghiệm kiểu): VI. 4. 1; VI. 4. 5 và Bảng II. B~l : VI. 4. 3. B_M (dạng song tuyến tính liên kết với ma trận Coxeter M): V. 4. 1. C (buồng): V. 1. 3; VI. 1. 5. c (phép biến đổi Coxeter): V. 6. 1; VI. 1. 11. C_l (hệ nghiệm kiểu): VI. 4. 1; VI. 4. 6 và Bảng III. C~l : VI. 4. 3. γi,ΓC : VI. 2. 3. \gamma(R): VI. 1. 12. d = \prod_{\alpha > 0} (e^{\alpha/2} - e^{-\alpha/2}): VI. 3. 3. D_l (hệ nghiệm kiểu): VI. 4. 1; VI. 4. 8 và Bảng IV. \tilde{D}_l: VI. 4. 3. E: VI. 4. 4. E_6, E_7, E_8 (hệ nghiệm kiểu): VI. 4. 7; VI. 4. 10; VI. 4. 11; VI. 4. 12 và Bảng V, VI, VII. \tilde{E}_6, \tilde{E}_7, \tilde{E}_8: VI. 4. 3. \varepsilon_1, \ldots, \varepsilon_n: VI. 4. 4. F_4 (hệ nghiệm kiểu): VI. 4. 1; VI. 4. 9 và Bảng VIII. \tilde{F}_4: VI. 4. 3. G: VI. 2. 3. G_2 (hệ nghiệm kiểu): VI. 4. 1; VI. 4. 13 và Bảng IX. G~2 : VI. 4. 3. H : V. 3. 1.
h (số Coxeter): V, 6, 1; VI, 1, 11. H_3, H_4 (hệ Coxeter kiểu): VI, 4, 1. I_2(p) (hệ Coxeter kiểu): VI, 4, 1. J(cp)=∑w∈Wdet(w)ew(p) : VI, 3, 3. L_0, L_1, L_2, L_3 (các lưới trong \mathbf{R}^n): VI, 4, 4. l(w), l_S(w) (độ dài của một phần tử w): IV, 1, 1. m(s,s′) : IV, 1, 9. N : IV, 2, 1. P(R) : VI, 1, 9. Q(R) : VI, 1, 9. R (hệ nghiệm): VI, 1, 1. R′ : VI, 1, 1. ρ=21∑α>0α : VI, 1, 10; VI, 3, 3. S : IV, 1, 1. S(c^p) = \sum_{q \in W.p} e^q: VI, 3, 4. Sw : IV, 1, 8. T=B∩N : IV, 2, 1. V : VI, 1, 1; VI, 4, 4. W=N/T : IV, 2, 1. W : V, 3, 1. w0 : VI, 1, 6. W(R): VI, 1, 1. W^+(R): VI, 4, Bài tập. WX : IV, 1, 8. ΦR : VI, 1, 12. (\omega_1, \ldots, \omega_l): VI, 1, 10.
Các số tham chiếu chỉ chương, đoạn và số (hoặc, trong trường hợp ngoại lệ, bài tập), tương ứng.
Các buồng kề nhau: IV, 1. Bài tập 15. Affine (nhóm Weyl): VI, 2, 1. Hốc: VI, 2, 1. Góc giữa hai nghiệm: VI, 1, 2. Phản bất biến: V, 5, 4 và VI, 3, 3. Căn hộ: IV, 1. Bài tập 15. Mũi tên: IV. Phụ lục, 1. Liên kết (dạng song tuyến tính với một hệ Coxeter): V, 4, 1. Cơ sở của một hệ nghiệm: VI, 1, 5. Tòa nhà: IV, 1. Bài tập 15. Dạng song tuyến tính chính tắc: VI, 1, 12. Ma trận Cartan chính tắc: VI, 1, 5. Ma trận Cartan: VI, 1, 5. Chuỗi: IV, Phụ lục, 3. Chuỗi các nghiệm: VI, 1, 3. Buồng: V, 1, 3 và V, 3, 1. Buồng của một tòa nhà: IV, 1. Bài tập 15. Các bậc đặc số: V, 5, 1. Chu trình: IV, Phụ lục, 3. Tập đóng các nghiệm: VI, 1, 7. Compact hyperbolic (nhóm Coxeter kiểu ...): V, 4. Bài tập 12. Các thành phần (liên thông của một đồ thị): IV, Phụ lục, 2. Các thành phần (bất khả quy của một hệ Coxeter): IV, 1, 9. Các phần tử liên hợp của một nhóm: IV, 1, 3. Đồ thị liên thông: IV, Phụ lục, 2. Chỉ số liên kết: VI, 1, 9. Biểu diễn đối ngẫu: V, 4, 4. Các lớp kề (kép): IV, 2, 1. Đồ thị Coxeter: IV, 1, 9. Nhóm Coxeter: IV, 1, 3. Ma trận Coxeter: IV, 1, 9.
Số Coxeter: V, 6, 1 và VI, 1, 11. Hệ Coxeter: IV, 1, 3. Phép biến đổi Coxeter: V, 6, 1 và VI, 1, 11. Nhóm kết tinh: VI, 2, 5. Nhóm nhị diện: IV, 1, 2. Trọng số trội: VI, 1, 10. Đồ thị Dynkin: VI, 4, 2. Nhóm cốt yếu sinh bởi các phản xạ: V, 3, 7. Điều kiện trao đổi: IV, 1, 5. Các số mũ của một nhóm Coxeter hữu hạn: V, 6, 2. Mặt của một buồng: V, 1, 4. Mặt (facet): V, 1, 2. Trọng số cơ bản: VI, 1, 10. Rừng: IV, Phụ lục, 3. Phòng trưng bày: IV, 1. Bài tập 15. Đồ thị: IV, Phụ lục, 1. Đồ thị (Dynkin hoàn thiện): VI, 4, 3. Đồ thị (Coxeter): IV, 1, 9. Đồ thị (Dynkin): VI, 4, 2. Nửa không gian: V, 1, 1. Đại số Hecke: V, 2. Bài tập 22. Nghiệm cao nhất: VI, 1, 8. Hyperbolic (nhóm Coxeter kiểu): V, 1. Bài tập 12. Siêu phẳng của một phản xạ giả: V, 2, 1. Nghiệm không chia được: VI, 1, 3. Hệ ngược của các nghiệm: VI, 1, 1. Nhóm bất khả quy sinh bởi các phản xạ: V, 3, 7. Hệ Coxeter bất khả quy: IV, 1, 9. Hệ nghiệm bất khả quy: VI, 1, 2. Các đỉnh nối của một đồ thị: IV, Phụ lục, 1. Độ dài của một đường đi trong đồ thị: IV, Phụ lục, 2. Độ dài của một phần tử của nhóm: IV, 1, 1. Độ dài của một nghiệm: VI, 1, 2. Trọng lượng minuscule: VI, 1. Bài tập 24. Chuẩn hóa: IV, 2, 6. Đồ thị có chuẩn: VI, 4, 2. Các mặt đối diện: IV, 1. Bài tập 18. Đường đi: IV, Phụ lục, 2. Chuỗi Poincaré: V, 5, 1. Đa thức (đại số phân bậc): V, 5, 1. Nghiệm dương: VI, 1, 6. Biểu diễn của một nhóm: IV, 1, 3. Phản xạ giả: V, 2, 1. Các trọng số căn: VI, 1, 9.
Điểm phân nhánh của một đồ thị: IV, Phụ lục, 1. Hạng của một hệ nghiệm: VI, 1, 1. Phân tích rút gọn: IV, 1, 1. Hệ nghiệm rút gọn: VI, 1, 4. Phản xạ: V, 2, 2. Biểu diễn liên kết với một ma trận Cartan: V, 4, 3. Tích trực tiếp hạn chế: IV, 1, 9. Hệ nghiệm: VI, 1, 1. Tập bão hòa của các trọng số: VI, 1. Bài tập 23. Dấu của một phần tử của nhóm Coxeter: IV, 1, 3. Tác động nhóm đơn bắc cầu: IV, 2. Bài tập 3. Đơn hình: V, 1, 6. Nón đơn hình: V, 1, 6. Tòa nhà rộng rãi: IV, 1. Bài tập 24. Điểm đặc biệt: V, 3, 10. Các nghiệm trực giao mạnh: VI, 1, 3. Tòa nhà có cấu trúc: IV, 1. Bài tập 24. Đồ thị con: IV, Phụ lục, 1. Giá của một mặt: V, 1, 2. Đỉnh tận cùng của một đồ thị: IV, Phụ lục, 1. Nhóm con Tits: IV, 2. Bài tập 3. Định lý Tits: V, 4, 4. Cây: IV, Phụ lục, 3. Vectơ của một phản xạ giả: V, 2, 1. Đỉnh của một đồ thị: IV, Phụ lục, 1. Vách của một buồng: V, 1, 4. Các trọng số: VI, 1, 9. Nhóm Weyl của một hệ nghiệm: VI, 1, 1. Nhóm Weyl của một hệ Tits: IV, 2, 1.
CÁC HỆ KIỂU Al (l⩾1)
(I) V là siêu phẳng của E=Rl+1 gồm các điểm có tổng các tọa độ bằng không. Các nghiệm: εi−εj (i=j,1⩽i⩽l+1,1⩽j⩽l+1). Số các nghiệm: n=l(l+1).
(II) Cơ sở: α1=ε1−ε2,α2=ε2−ε3,…,αl=εl−εl+1. Các nghiệm dương: εi−εj=∑i≤k<jαk (1≤i<j≤l+1).
(III) Số Coxeter: h=l+1.
(IV) Nghiệm cao nhất: α~=ε1−εl+1=α1+α2+⋯+αl=ω1+ωl. Đồ thị Dynkin hoàn thiện (l≥2):
(VIII) Q(R): tập hợp các vectơ có các tọa độ là số nguyên với tổng bằng không. P(R): sinh bởi Q(R) và ε1−(l+1)−1(ε1+ε2+⋯+εl+1). P(R)/Q(R) là đẳng cấu với Z/(l+1)Z. Chỉ số liên kết: l+1.
(IX) Các số mũ: 1, 2, ..., l.
(X) W(R) = Sl+1, đồng nhất với nhóm các hoán vị của các εi. Cấp của W(R): (l+1)!
(XI) l=1: A(R) = W(R); w0=−1. l≥2: A(R) = W(R) ×{1,−1} và w0 biến đổi αi thành −αl+1−i.
(XII) Nhóm P(R\textsuperscript{})/Q(R\textsuperscript{}) là cyclic có cấp (l+1); nó tác động lên đồ thị Dynkin hoàn chỉnh bởi các phép hoán vị vòng. Nếu l≥2, phần tử duy nhất khác đơn vị của A(R)/W(R) tác động lên P(R)/Q(R) bởi tự đẳng cấu x↦−x.
P(R)/Q(R) đẳng cấu với Z/2Z, được sinh bởi ảnh của ωl.
Chỉ số liên kết: 2.
(IX) Các số mũ: 1, 3, 5, ..., 2l−1.
(X) W(R) là tích nửa trực tiếp của nhóm Sl, tác động bởi các phép hoán vị của các εi, với nhóm (Z/2Z)l, tác động bởi εi↦(±1)iεi. Cấp của nó là 2l.l!.
(XI) A(R)=W(R);w0=−1.
(XII) Phần tử duy nhất khác tầm thường của P(R−)/Q(R−) xác định tự đẳng cấu duy nhất khác tầm thường của đồ thị Dynkin hoàn chỉnh.
(VIII) Q(R): tập hợp các điểm có tọa độ là các số nguyên với tổng chẵn. P(R) = ⨁i=1lZεi. P(R)/Q(R) đẳng cấu với Z/2Z, sinh bởi ảnh của ω1. Chỉ số liên kết: 2.
(IX) Các số mũ: 1, 3, 5, ..., 2l - 1.
(X) W(R) là tích nửa trực tiếp của nhóm Sl, tác động bằng các phép hoán vị của các εi, bởi nhóm (Z/2Z)l, tác động bởi εi↦(±1)iεi. Cấp của nó là 2ll!.
(XI) A(R) = W(R): w0=−1.
(XII) Phần tử không tầm thường duy nhất của P(R)/Q(R) xác định tự đẳng cấu không tầm thường duy nhất của đồ thị Dynkin hoàn thiện.
(VIII) Q(R): tập hợp các điểm có tọa độ là các số nguyên với tổng chẵn.
P(R)=i=1⨁lZεi+Z(21i=1∑lεi).
l lẻ: P(R)/Q(R) đẳng cấu với Z/4Z, sinh bởi ảnh của ωl; ta có ω1≡2ωl và ωl−1≡3ωl mod. Q(R).
l chẵn: P(R)/Q(R) đẳng cấu với (Z/2Z)×(Z/2Z); ba phần tử cấp 2 là các ảnh của ω1,ωl−1 và ωl.
Chỉ số liên kết: 4.
(IX) Các số mũ: 1, 3, 5, ..., 2l - 5, 2l - 3, l - 1 (số cuối xuất hiện hai lần nếu l chẵn và một lần nếu l lẻ).
(X) W(R) là tích nửa trực tiếp của nhóm Sl, tác động bằng các phép hoán vị của các εi, bởi nhóm (Z/2Z)l−1, tác động bởi εi↦(±1)iεi với ∏i(±1)i=1. Cấp của nó là 2l−1l!.
(XI) l=4: A(R)/W(R) = Z/2Z tác động lên đồ thị Dynkin bằng phép đổi chỗ các đỉnh αl−1 và αl.
l=4: A(R)/W(R) = S3, tác động lên đồ thị Dynkin bằng cách hoán vị các đỉnh α1,α3 và α4.
w0=−1 nếu l chẵn; w0=−ε nếu l lẻ, trong đó ε là tự đẳng cấu hoán đổi αl−1 và αl và giữ cố định các αi khác.
(XII) Tác động của P(R−)/Q(R−)=P(R)/Q(R) lên đồ thị Dynkin đã hoàn chỉnh: l lẻ: ωl biến α0 thành α1, αl thành α1, α1 thành αl−1 và αl−1 thành α0: nó hoán đổi αj và αl−j với 2≤j≤l−2. l chẵn: ωl (tương ứng ωl−1) hoán đổi α0 và αl (tương ứng α0 và αl−1), α1 và αl−1 (tương ứng α1 và αl) và hoán đổi αj và αl−j với 2≤j≤l−2.
(I) V là không gian con của E=R8 gồm các điểm có tọa độ (ξi) thỏa mãn ξ6=ξ7=−ξ8. Các gốc: ±εi±εj(1≤i<j≤5),
±21(ε8−ε7−ε6+i=1∑5(−1)ν(i)εi) với i=1∑5ν(i) cha˘˜n.
Số các gốc: n=72.
(II) Cơ sở: α1=21(ε1+ε8)−21(ε2+ε3+ε4+ε5+ε6+ε7), α2=ε1+ε2, α3=ε2−ε1, α4=ε3−ε2, α5=ε4−ε3, α6=ε5−ε4. Các nghiệm dương: ±εi+εj(1≤i<j≤5),
21(ε8−ε7−ε6+i=1∑5(−1)ν(i)εi) với i=1∑5ν(i) cha˘˜n.
Các nghiệm dương có ít nhất một hệ số ≥2 (ta ký hiệu nghiệm aα1+bα2+cα3+dα4+eα5+fα6 bởi abcdef):
(VIII) P(R)/Q(R) là đẳng cấu với Z/3Z. Chỉ số liên kết: 3.
(IX) Các số mũ: 1, 4, 5, 7, 8, 11.
(X) Cấp của W(R): 27⋅34⋅5.
(XI) A(R)=W(R)×{1,−1}; w0 biến α1,α2,α3,α4,α5,α6, tương ứng, thành −α6,−α2,−α5,−α4,−α3,−α1.
(XII) Phần tử khác đơn vị của A(R)/W(R) xác định tự đẳng cấu x↦−x của P(R)/Q(R). Nhóm các tự đẳng cấu của đồ thị Dynkin hoàn chỉnh là đẳng cấu với S3; các phần tử của nó có cấp 3 được cảm sinh bởi hai phần tử không tầm thường của P(R−)/Q(R−).
14 Các nghiệm dương không chứa α7 đến từ E_6. Các nghiệm dương mà mọi hệ số của chúng đều ≤1 có thể thu được bằng cách áp dụng Hệ quả 3 của Mệnh đề 19 của Chương VI, § 1, no. 6.
15 Các nghiệm dương không chứa α8 đến từ E₇. Các nghiệm dương mà mọi hệ số của chúng đều ≤1 có thể nhận được bằng cách áp dụng Hệ quả 3 của Mệnh đề 19 của Chương VI, § 1, no. 6.
(VIII) P(R)=Q(R). Chỉ số liên kết: 1. (IX) Số mũ: 1, 5. (X) W(R): nhóm đihedral cấp 12. (XI) và (XII): A(R)=W(R). w0=−1. (XIII) Ma trận Cartan:
(2−3−12)
CÁC HỆ NGHIỆM BẤT KHẢ QUY HẠNG 2
A_2 G_2
B_2 BC_2
Ba biểu đồ đầu ở trên biểu diễn các hệ nghiệm R kiểu A_2, B_2 và G_2. Miền tô bóng biểu diễn buồng C tương ứng với cơ sở (α1,α2). Đường thẳng ⟨x∣β⟩=1, trong đó β ký hiệu nghiệm cao nhất của hệ ngược R−, được vẽ nét chấm, và miền tô kép biểu diễn ô của R− có đỉnh 0 nằm trong C.
Biểu đồ cuối biểu diễn hệ nghiệm không rút gọn bất khả quy duy nhất có hạng 2.
(Trong bản tóm tắt này, ta chỉ xét trường hợp các hệ nghiệm rút gọn và làm việc trên trường số thực.)
1) Cho V là một không gian vectơ thực. Một hệ nghiệm rút gọn trong V là một tập con R của V thỏa mãn các tính chất sau:
(i) R là hữu hạn và sinh ra V. (ii) Với mọi α∈R, tồn tại α∨∈V∗ sao cho ⟨α,α∨⟩=2, và sao cho ánh xạ
sα:x↦x−⟨x,α∨⟩α
từ V vào V biến R thành R. (iii) Với mọi α∈R, α∨(R)⊆Z. (iv) Nếu α∈R thì 2α∈/R.
Do (i), phần tử α∨, mà sự tồn tại của nó được bảo đảm bởi (ii), là duy nhất; vì vậy (iii) có nghĩa. Ánh xạ sα là một phép phản xạ giữ cố định các điểm của Lα=Ker(α∨) và biến α thành −α.
Các phần tử của R được gọi là các nghiệm. Chiều của V được gọi là hạng của hệ nghiệm.
2) Nhóm các tự đẳng cấu của V giữ R ổn định được ký hiệu là A(R). Các sα (α∈R) sinh ra một nhóm con W(R) của A(R), gọi là nhóm Weyl của R; nhóm con này là chuẩn trong A(R). Các phản xạ duy nhất thuộc W(R) là các sα.
3) Tập hợp R∨ gồm các α∨ (với α∈R) là một hệ nghiệm rút gọn trong V∗, gọi là hệ ngược của R. Ánh xạ α↦α∨ là một song ánh, gọi là chính tắc, từ R đến R∨. Ta có (R∨)∨=R, và các song ánh chính tắc R→R∨,R∨→R là nghịch đảo của nhau. Ánh xạ u↦tu−1 xác định một đẳng cấu từ W(R) đến W(R∨), qua đó ta đồng nhất hai nhóm này.
4) Cho V là một không gian vectơ thực là tổng trực tiếp của các không gian con vectơ V1,…,Vr. Với mọi i, cho Ri là một hệ nghiệm rút gọn trong Vi. Khi đó hợp R của các Ri là một hệ nghiệm trong V, gọi là tổng trực tiếp của các Ri. Nhóm W(R) có thể được đồng nhất với tích của các W(Ri). Nếu R=∅ và R không phải là tổng trực tiếp của hai hệ nghiệm không rỗng, thì R được gọi là bất khả quy. Điều này tương đương với việc nói rằng W(R) là bất khả quy. Mọi hệ nghiệm rút gọn
R đều là tổng trực tiếp của các hệ nghiệm rút gọn bất khả quy, được xác định duy nhất đến một phép hoán vị, và được gọi là các thành phần bất khả quy của R.
5) Cho R là một hệ căn rút gọn trong V. Có các tích vô hướng trên V bất biến dưới W(R). Trong phần sau, ta ký hiệu một tích vô hướng như vậy bởi (x∣y). Nếu V và V∗ được đồng nhất nhờ (x∣y), ta có α∨=(α∣α)2α. Phép phản xạ sα là phép phản xạ trực giao biến α thành −α. Nếu R là bất khả quy, thì nhóm Weyl tác động bắc cầu lên tập hợp các nghiệm có cùng độ dài. Nếu R là bất khả quy, thì tích vô hướng (x∣y) là duy nhất đến phép nhân với một hằng số.
6) Cho R là một hệ căn rút gọn. Với α,β∈R, đặt
⟨α,β∨⟩=n(α,β)∈Z.
Ta có
n(α,α)=2,
sβ(α)=α−n(α,β)β,
n(α,β)=(β∣β)2(α∣β).
Các khả năng duy nhất là như sau, đến việc đổi chỗ α và β:
7) Cho α,β∈R. Nếu (α∣β)>0, thì α+β là một nghiệm trừ khi α=β. Nếu (α∣β)<0, thì α+β là một nghiệm trừ khi α=−β.
8) Cho α,β là hai nghiệm không tỉ lệ. Tập I các j∈Z sao cho β+jα∈R là một khoảng [−q,p] của Z chứa 0. Ta có
p−q=−n(β,α),pq+1=(β∣β)(β+α∣β+α).
Cho S là tập hợp các β+jα với j∈I. Khi đó sα(S)=S và sα(β+pα)=β−qα. Ta gọi S là chuỗi α của các nghiệm được xác định bởi β, β−qα là gốc của nó, β+pα là cuối của nó, và p+q là độ dài của nó.
Nếu T là một chuỗi α có gốc là γ, thì độ dài của T là −n(γ,α).
9) Cho X là hợp của các Ker α∗ (α∈R). Các thành phần liên thông của V - X được gọi là các ngăn của R trong V. Chúng là các nón đơn hình mở. Nhóm Weyl tác động đơn bắc cầu lên tập hợp các ngăn. Nếu C là một ngăn, thì C là một miền cơ bản của W(R). Ta có (x∣y)>0 với x,y∈C. Song ánh từ V đến V∗ tương ứng với (x∣y) xác định một song ánh từ tập hợp các ngăn của R trong V đến tập hợp các ngăn của R∗ trong V∗; ta ký hiệu C∗ là ngăn là ảnh của C dưới song ánh này.
10) Cho C là một buồng của R. Cho L1,L2,…,Ll là các vách của C. Với mọi i, tồn tại một nghiệm duy nhất αi sao cho Li=Lαi, và αi ở cùng phía của Li với C. Họ (α1,…,αl) là một cơ sở của V, và C là tập các x∈V sao cho ⟨αi,x⟩>0 với mọi i, hay nói cách khác là sao cho (αi∣x)>0 với mọi i. Khi đó {α1,…,αl} được gọi là cơ sở B(C) của R được xác định bởi C. Ta có (αi∣αj)≤0 khi i=j. Nhóm W(R) tác động đơn bắc cầu trên tập các cơ sở. Mọi nghiệm được biến đổi bởi một phần tử nào đó của W(R) thành một phần tử của B(C). Ta có {α1,…,αl}=B(C∗).
11) Đặt sαi=si, cho S là tập hợp các si, và cho mij là cấp của sisj. Cặp (W(R),S) là một hệ Coxeter với ma trận Coxeter (mij): nói cách khác, W(R) được xác định bởi họ các phần tử sinh (si)1≤i≤l và các quan hệ (sisj)mij=1. Hai phần tử si và sj là liên hợp trong W(R) khi và chỉ khi tồn tại một dãy chỉ số (i1,i2,…,iq) sao cho i1=i,iq=j và mỗi mikik+1 đều bằng 3.
12) Đặt nij=n(αi,αj). Ma trận (nij)1≤i,j≤l được gọi là ma trận Cartan của R. Nó độc lập (tới một phép hoán vị của 1, 2, ..., l) với lựa chọn C. Ta có nii=2,nij∈{0,−1,−2,−3} với i=j. Nếu hai hệ nghiệm có cùng ma trận Cartan thì chúng đẳng cấu.
13) Cho G là nhóm con của A(R) giữ B(C) ổn định. Khi đó A(R) là tích nửa trực tiếp của G bởi W(R).
14) Quan hệ thứ tự trên V (resp. V∗) được xác định bởi C là quan hệ thứ tự, tương thích với cấu trúc không gian vectơ của V (resp. V∗), mà các phần tử ≥0 là các tổ hợp tuyến tính của αi (resp. αi∗) với các hệ số ≥0. Các phần tử này được gọi là dương đối với C, hay đối với B(C). Những quan hệ thứ tự này cũng được xác định bởi C∗. Một phần tử của V là ≥0 khi và chỉ khi các giá trị của nó trên C∗ là ≥0. Tập hợp các phần tử ≥0 đối với C chứa C nhưng nói chung phân biệt với C. Cho x∈V. Khi đó x∈C khi và chỉ khi x≥w(x) với mọi w∈W(R); và x∈C khi và chỉ khi x>w(x) với mọi w∈W(R) khác 1.
15) Mọi nghiệm đều hoặc dương hoặc âm đối với C. Ta ký hiệu bằng R+(C) tập hợp các nghiệm dương đối với C, do đó R=R+(C)∪(−R+(C)) là một phân hoạch của R. Phép phản xạ si biến đổi αi thành −αi và hoán vị các phần tử của R+(C) phân biệt với αi trong nội bộ chúng.
16) Cho B là một cơ sở của R. Mọi nghiệm dương (resp. âm) đối với B là một tổ hợp tuyến tính của các phần tử của B với các hệ số là các số nguyên ≥0 (resp. ≤0).
17) Cho (β1,β2,…,βn) là một dãy các nghiệm dương đối với C và sao cho β1+⋯+βn là một nghiệm. Tồn tại một phép hoán vị π∈Sn sao cho, với mọi i∈{1,2,…,n}, βπ(1)+βπ(2)+⋯+βπ(i) là một nghiệm.
18) Cho α∈R+(C). Khi đó α∈B(C) khi và chỉ khi α không thể viết được dưới dạng một tổng các nghiệm dương.
19) Cho C là một chamber. (α1,α2,…,αl) là cơ sở tương ứng. Với mọi tập con J của I={1,2,…,l}, đặt WJ là nhóm con của W(R) sinh bởi các si sao cho i∈J. Đặt CJ là tập hợp các tổ hợp tuyến tính của các αj với j∈J và với các hệ số >0, do đó CJ là một mặt của C.
Cho J⊂I. g∈W(R). Các điều kiện sau là tương đương:
a) g giữ bất biến một điểm của CJ; b) g giữ bất biến mọi điểm của CJ; c) g giữ bất biến mọi điểm của CJ; d) g(CJ)=CJ; e) g(CJ)=CJ; f) g∈WJ.
Cho J,J′⊂{1,2,…,l} và g,g′∈W(R). Các điều kiện sau là tương đương:
a) g(CJ)=g′(CJ′); b) g(CJ)∩g′(CJ′)=∅; c) gWJ=g′WJ′; d) J=J′ và g′∈gWJ.
Cho J1,J2,…,Jr⊂I và J=J1∩⋯∩Jr. Khi đó WJ=WJ1∩⋯∩WJr. Với mọi g∈W(R), tồn tại J⊂I sao cho C∩g(C)=CJ và g∈WJ.
20) Cho P là một tập con của R. Khi đó P được gọi là đóng nếu các điều kiện α∈P,β∈P,α+β∈R suy ra α+β∈P; và P được gọi là parabolic nếu P là đóng và P∪(−P)=R. Các điều kiện sau là tương đương:
a) P là parabolic; b) P đóng và tồn tại một buồng C sao cho P⊃R+(C); c) tồn tại một buồng C và một tập con Σ của B(C) sao cho P là hợp của R+(C) và tập Q gồm các nghiệm là những tổ hợp tuyến tính của các phần tử của Σ với các hệ số là các số nguyên ≤0.
Giả sử các điều kiện này được thỏa mãn và cho V1 là không gian con vectơ của V được sinh bởi Σ. Khi đó
P∩(−P)=Q∪(−Q)=V1∩R,
và P∩(−P) là một hệ nghiệm trong V1 với cơ sở Σ.
Cho P′,C′,Σ′ có các tính chất tương tự. Nếu tồn tại một phần tử của W(R) biến P thành P′, thì tồn tại một phần tử của W(R) biến C thành C′, Σ thành Σ′ và P thành P′.
21) Cho P là một tập con của R. Các điều kiện sau là tương đương: a) tồn tại một buồng C sao cho P=R+(C): b) P đóng, và {P,−P} là một phân hoạch của R. Buồng C khi đó là duy nhất. Giả sử rằng V được trang bị cấu trúc của một không gian vectơ có thứ tự sao cho mỗi nghiệm đều hoặc dương hoặc âm. Gọi R+ là tập các nghiệm dương đối với cấu trúc này. Tồn tại duy nhất một buồng C sao cho R+=R+(C).
22) Một tập con B của R là một cơ sở của R khi và chỉ khi các phần tử của B độc lập tuyến tính và mọi nghiệm là một tổ hợp tuyến tính của các phần tử của B với các hệ số hoặc đều ≥0 hoặc đều ≤0.
23) Cho P là một tập con đóng của R sao cho P∩(−P)=∅. Tồn tại một buồng C sao cho P⊂R+(C).
24) Một tập con P của R được gọi là đối xứng nếu P=−P. Cho P là một tập con của R, và cho V1 (resp. Γ) là không gian con vectơ (resp. nhóm con cộng tính) của V được sinh bởi P. Các điều kiện sau là tương đương: a) P đóng và đối xứng; b) P đóng và P là một hệ nghiệm trong V1; c) Γ∩R=P.
25) Giả sử rằng R là bất khả quy. Cho C là một buồng; đặt
B(C)={α1,…,αl}.
Tồn tại một phần tử cao nhất của R (theo thứ tự được xác định bởi C), tức là một phần tử α~=n1α1+⋯+nlαl của R sao cho, đối với mọi nghiệm
p1α1+⋯+plαl,
n1≥p1,…,nl≥pl. Khi đó α~∈C và ∥α~∥≥∥α∥ với mọi nghiệm α.
26) Nhóm con của V được sinh bởi R được ký hiệu là Q(R); các phần tử của Q(R) được gọi là các trọng số căn của R. Nhóm Q(R) là một nhóm con rời rạc của V có hạng l=dimV. Mọi cơ sở của R đều là một cơ sở của Q(R). Nhóm con của V liên kết với Q(R−) được ký hiệu là P(R); các phần tử của P(R) được gọi là các trọng số của R. Nhóm P(R) là một nhóm con rời rạc của V có hạng l chứa Q(R). Các nhóm P(R)/Q(R), P(R−)/Q(R−) là hữu hạn và đẳng cấu; cấp f của chúng được gọi là chỉ số liên thông của R. Với ký hiệu ở 25), cấp của W(R) là l!n1n2…nlf. Nhóm A(R) giữ ổn định P(R),Q(R), và do đó tác động lên P(R)/Q(R). Nhóm W(R) tác động tầm thường lên P(R)/Q(R), nên A(R)/W(R) tác động lên P(R)/Q(R).
27) Cho C là một buồng. Cho B=(α1,…,αl) là cơ sở tương ứng của R. Cơ sở đối ngẫu (ω1,…,ωl) của (α1′,…,αl′) là một cơ sở của P(R). Các ωi được gọi là các trọng số cơ bản (ứng với C, hoặc với B). Tập hợp các tổ hợp tuyến tính của các ωi với các hệ số > 0 (resp. ≥0) là C (resp. C). Các tổ hợp tuyến tính của các ωi với các hệ số nguyên ≥0 được gọi là các trọng số trội. Mỗi phần tử của P(R) có thể được biến đổi bởi một phần tử nào đó của W(R) thành một trọng số trội duy nhất. Các trọng số trội là các phần tử ω của V sao cho (αi∣αi)2(ω∣αi) là một số nguyên ≥0 với mọi i.
28) Cho ρ=21∑α∈R+(C)α. Khi đó, ρ=ω1+⋯+ωl∈C.
29) Cho T là nhóm các phép tịnh tiến của V∗ có các vectơ thuộc Q(R∗). Nhóm các biến đổi afin của V∗ được sinh bởi T và W(R) là tích nửa trực tiếp của W(R) bởi T. Nhóm này được gọi là nhóm Weyl afin của R và được ký hiệu bởi Wa(R). Nó tác động đúng đắn trên V∗. Với α∈R và λ∈Z, cho sα,λ là ánh xạ x∗↦x∗−⟨x∗,α⟩α∗+λα∗: đây là một phản xạ afin, và tập hợp Lα,λ các điểm bất động của nó được xác định bởi phương trình ⟨x∗,α⟩=λ; ta có Lα,λ=Lα+21λα∗. Các sα,λ là các phản xạ afin thuộc Wa(R), và chúng sinh ra nhóm Wa(R).
30) Cho E là hợp của các Lα,λ với α∈R và λ∈Z. Các thành phần liên thông của V∗−E được gọi là các alcove của R. Nếu R bất khả quy, mỗi alcove là một đơn hình mở; nói chung, một alcove là một tích của các đơn hình mở. Nhóm Wa(R) tác động đơn bắc cầu trên tập hợp các alcove. Nếu C là một alcove, C là một miền cơ bản cho Wa(R). Cho σ1,…,σq là các phản xạ trong Wa(R) tương ứng với các vách của C; cho μij là cấp của σiσj. Khi đó Wa(R) được xác định bởi các phần tử sinh σi và các quan hệ (σiσj)μij=1.
31) Nếu p∈P(R∗), tồn tại một alcove C sao cho p là một điểm cực biên của C. Nếu C′ là một alcove, thì có duy nhất một trọng số căn là một điểm cực biên của C′.
Cho x∗∈V∗; các điều kiện sau là tương đương:
a) x∗∈P(R∗);
b) với mọi α∈R, siêu phẳng song song với Lα và đi qua x∗ là một trong các Lα,λ.
Cho C′ là một buồng của R∗. Tồn tại duy nhất một alcove C được chứa trong C′ và sao cho 0∈C. Giả sử R bất khả quy, và cho β là nghiệm cao nhất của R (ứng với C′); khi đó C là tập hợp các x∗∈C′ sao cho ⟨x∗,β⟩<1.
32) Cho S là đại số đối xứng của V. SW là đại số con gồm các phần tử bất biến dưới W=W(R), g là cấp của W. l=dimV. Tồn tại các phần tử thuần nhất, độc lập đại số I1,I2,…,Il sinh ra SW. Môđun S trên SW có một cơ sở gồm g phần tử thuần nhất. Cho a là iđêan của S được sinh bởi các phần tử thuần nhất của SW có bậc > 0; biểu diễn của W trên S/a, cảm sinh bởi biểu diễn của W trên S khi chuyển qua thương, là đẳng cấu với biểu diễn chính quy của W (trên R).
33) Cho I1,I2,…,Il là các phần tử thuần nhất, độc lập đại số, sinh ra SW. Các bậc k1,k2,…,kl của chúng được xác định duy nhất (đến thứ tự) bởi R. Ta có g=k1k2…kl. Số rễ là 2∑i=1l(ki−1).
34) Một phần tử A của S được gọi là bất biến ngược dưới W nếu w(A)=det(w).A với mọi w∈W. Cho R=R1∪(−R1) là một phân hoạch của R, và đặt π=∏α∈R1α. Phần tử π của S là bất biến ngược: các phần tử bất biến ngược của S là các phần tử có dạng πI, với I∈SW.
35) Cho E là đại số nhóm Z[P] của nhóm các trọng số P của R. Nếu p∈P, ta ký hiệu bởi ep phần tử tương ứng của E. Ta có epep′=ep+p′ và các ep lập thành một cơ sở của E. Có một tác động của nhóm W lên E sao cho w(ep)=ew(p) nếu w∈W và p∈P. Một phần tử z∈E được gọi là bất biến ngược nếu w(z)=det(w).z với mọi w∈W. Với mọi z∈E, đặt J(z)=∑w∈Wdet(w).w(z). Cho C là một buồng. Các phần tử J(ep), với p∈P∩C, lập thành một cơ sở của nhóm các phần tử bất biến ngược của E. Nếu ρ là nửa tổng các rễ dương, ta có:
J(eρ)=eρα>0∏(1−e−α)=α>0∏(eα/2−e−α/2),
trong đó các tích được lấy trên tập các rễ >0.
36) Với ký hiệu của 35), đặt
zp=J(ep+ρ)/J(eρ)với p∈P.
Các zp, với p∈P∩C, lập thành một cơ sở của nhóm EW gồm các phần tử của E bất biến dưới W. Nếu ω1,…,ωl là các trọng số cơ bản của R, thì các phần tử zωi, 1≤i≤l, độc lập đại số và sinh ra vành EW.
37) Cho C là một buồng của R, (α1,…,αl) là cơ sở tương ứng. Phần tử c=s1s2…sl của W được gọi là phép biến đổi Coxeter của R. Lớp liên hợp của c không phụ thuộc vào C hay vào cách đánh số các αi. Cấp h của c được gọi là số Coxeter của R. Các trị riêng của c có dạng exph2iπmj, trong đó các số nguyên m1,m2,…,ml (gọi là các số mũ của R) thỏa mãn 1≤m1≤m2≤⋯≤ml≤h−1.
Giả sử R là bất khả quy. Khi đó
m1=1,ml=h−1.
mj+ml+1−j=h(1≤j≤l).
m1+m2+⋯+ml=21lh=21Card(R).
Mọi m∈{1,2,…,h−1} nguyên tố cùng nhau với h đều bằng đúng một trong các mj. Các số m1+1,m2+1,…,ml+1 trùng nhau, đến thứ tự, với các số nguyên được ký hiệu bởi k1,k2,…,kl trong 33). Với ký hiệu của 25), n1+⋯+nl=h−1. Tồn tại l quỹ đạo của {1,c,c2,…,ch−1} trên R, mỗi quỹ đạo có h phần tử.
Nếu h chẵn, thì ch/2 biến C thành −C. Ta có −1∈W khi và chỉ khi các số mũ của W đều lẻ; trong trường hợp đó, h chẵn và ch/2=−1.
N. Bourbaki, Nhóm Lie và đại số Lie, Các chương 4–6
Mục đích của bộ Elements of Mathematics của Nicolas Bourbaki là trình bày toán học một cách hình thức, hệ thống, từ những khởi đầu của nó. Tập này chứa các chương 4 đến 6 của cuốn sách về Nhóm Lie và đại số Lie. Nó dành cho các hệ rễ, các nhóm Coxeter và các hệ Tits, những đối tượng xuất hiện trong việc nghiên cứu các nhóm Lie giải tích hoặc đại số. Nó gồm các chương sau:
4. Coxeter Groups and Tits Systems.
5. Groups Generated by Reflections.
6. Root systems.
Đây là bản tái bản bìa mềm của bản dịch tiếng Anh của Bourbaki’s