Bourbaki

§ 10. Các đại số con cực đại của các đại số Lie nửa đơn

Định lý 1 016L

Cho V là một không gian vectơ hữu hạn chiều, g\mathfrak{g} một đại số con Lie khả quy của gl(V),q\mathfrak{g}\mathfrak{l}(V),\mathfrak{q} một đại số con Lie của g\mathfrak{g} và Φ\Phi dạng song tuyến tính (x,y)→(x, y) \rightarrow Tr(xyxy) trên g×g\mathfrak{g}\times \mathfrak{g}. Giả sử phần bù trực giao n\mathfrak{n} của q\mathfrak{q} đối với Φ\Phi là một đại số con Lie của g\mathfrak{g} gồm các nội đồng cấu lũy linh của V. Khi đó q\mathfrak{q} là một đại số con parabolic của g\mathfrak{g}.

a)qa)\mathfrak{q} là chuẩn hóa tử của n\mathfrak{n} trong g:\mathfrak{g}: đặt p\mathfrak{p} là chuẩn hóa tử này. Cho x∈qx\in \mathfrak{q} và y∈ny\in \mathfrak{n}; với mọi z∈qz\in \mathfrak{q}, ta có [z,x]∈q[z, x]\in \mathfrak{q}, nên

Φ([x,y],z)=Φ(y,[z,x])=0 \Phi ([x, y], z) =\Phi (y,[z, x]) = 0

nói cách khác, [x,y]∈n[x, y]\in \mathfrak{n}. Do đó q⊂p\mathfrak{q}\subset \mathfrak{p}. Vì n\mathfrak{n} là một iđêan của p\mathfrak{p} gồm các nội tự đồng cấu lũy linh của V, nên P trực giao với n\mathfrak{n} đối với Φ\Phi (Chap. I, no. 3, Prop. 4d4d))). Vì Φ\Phi không suy biến4,p⊂q^4,\mathfrak{p}\subset \mathfrak{q}, do đó mệnh đề của chúng ta.

b) Tồn tại một đại số con Lie khả quy m\mathfrak{m} trong gl(V)\mathfrak{g}\mathfrak{l}(V) sao cho q\mathfrak{q} là tích nửa trực tiếp của m\mathfrak{m} và n:\mathfrak{n}: gọi nV(q)\mathfrak{n}_V(\mathfrak{q}) là iđêan lớn nhất của q\mathfrak{q} gồm các nội tự đồng cấu lũy linh của V. Khi đó nV(q)\mathfrak{n}_V(\mathfrak{q}) chứa n\mathfrak{n}, và nó trực giao với q(\mathfrak{q}(loc. cit.); do đó n=nV(q)\mathfrak{n}=\mathfrak{n}_V(\mathfrak{q}). Hơn nữa, g\mathfrak{g} khả quy trong gl(V)\mathfrak{g}\mathfrak{l}(V) theo giả thiết, vì thế phân tích được (Chương VII, §5, no. 1, Mệnh đề 2); vì q\mathfrak{q} là giao của g\mathfrak{g} với bộ chuẩn hóa của n\mathfrak{n} trong gl\mathfrak{g}\mathfrak{l}(V), nên nó là một đại số Lie phân tích được (loc. cit., Hệ quả 1 của Mệnh đề 3). Do đó, mệnh đề của chúng ta suy ra từ Mệnh đề 7 của Chương VII, §5, no. 3.

Chọn một đại số con Cartan h\mathfrak{h} của m\mathfrak{m}; ký hiệu g1\mathfrak{g}_1 là hoán tập của h\mathfrak{h} trong g\mathfrak{g}, và đặt q1=q∩g1,n1=n∩g1\mathfrak{q}_1=\mathfrak{q}\cap \mathfrak{g}_1,\mathfrak{n}_1=\mathfrak{n}\cap \mathfrak{g}_1.

c) Các đại số Lie g1,q1\mathfrak{g}_1,\mathfrak{q}_1 và n1\mathfrak{n}_1 thỏa mãn các giả thiết giống như g,q\mathfrak{g},\mathfrak{q} và n:\mathfrak{n}: vì m\mathfrak{m} là khả quy trong gl\mathfrak{g}\mathfrak{l}(V), h\mathfrak{h} giao hoán và được hợp thành bởi các nội cấu nửa đơn của V (Chương VII, §2, no. 4, Hệ quả 3 của Định lý 2). Do đó g1=g0(h)\mathfrak{g}_1=\mathfrak{g}^0(\mathfrak{h}) là khả quy trong g\mathfrak{g} (Chương VII, §1, no. 3, Mệnh đề 11), vì thế cũng khả quy trong gl(V)\mathfrak{g}\mathfrak{l}(V) (Chương I, §6, no. 6, Hệ quả 2 của Mệnh đề 7). Hiển nhiên là n1\mathfrak{n}_1 được hợp thành

4^4 Gọi z\mathfrak{z} là phần bù trực giao của g\mathfrak{g} đối với Φ\Phi; đây là một iđêan của g\mathfrak{g} được chứa trong n\mathfrak{n}, nên mọi phần tử của z\mathfrak{z} đều lũy linh. Biểu diễn đồng nhất của g\mathfrak{g} là nửa đơn (Chương I, §6, Hệ quả 1 của Mệnh đề 7). Do đó z=0\mathfrak{z}= 0 (Chương I, §4, no. 3, Bổ đề 2). của các nội cấu lũy linh của V. Vì h\mathfrak{h} là một đại số con của q\mathfrak{q}, khả quy trong gl\mathfrak{g}\mathfrak{l}(V), nên biểu diễn phụ hợp của h\mathfrak{h} trên q\mathfrak{q} là nửa đơn; theo phép dựng, q1\mathfrak{q}_1 là tập hợp các bất biến của adq(h)_{\mathfrak{q}}(\mathfrak{h}), nên q=q1+[h,q]\mathfrak{q}=\mathfrak{q}_1+ [\mathfrak{h},\mathfrak{q}] (Chương I, §3, no. 5, Mệnh đề 6). Vì

Φ(g1,[h,q])=Φ([h,g1],q)=0 \Phi (\mathfrak{g}_1,[\mathfrak{h},\mathfrak{q}]) =\Phi ([\mathfrak{h},\mathfrak{g}_1],\mathfrak{q}) = 0

một phần tử của g1\mathfrak{g}_1 trực giao với q1\mathfrak{q}_1 khi và chỉ khi nó trực giao với q\mathfrak{q}; do đó, n1=g1∩n\mathfrak{n}_1=\mathfrak{g}_1\cap \mathfrak{n} là phần bù trực giao của q1\mathfrak{q}_1 trong g1\mathfrak{g}_1.

d) Đại số con Cartan h\mathfrak{h} của m\mathfrak{m} là một đại số con Cartan của g:\mathfrak{g}: Ta có q=m⊕n\mathfrak{q}=\mathfrak{m}\oplus \mathfrak{n} và h=m∩g1\mathfrak{h}=\mathfrak{m}\cap \mathfrak{g}_1, nên ngay lập tức có q1=h⊕n1\mathfrak{q}_1=\mathfrak{h}\oplus \mathfrak{n}_1. Hơn nữa, [h,n1]=0,h[\mathfrak{h},\mathfrak{n}_1] = 0,\mathfrak{h} giao hoán và n1\mathfrak{n}_1 lũy linh, nên đại số Lie q1\mathfrak{q}_1 lũy linh. Theo a) và c),q1c),\mathfrak{q}_1 là chuẩn hóa tử của n1\mathfrak{n}_1 trong g1\mathfrak{g}_1; a fortiori,q1,\mathfrak{q}_1 bằng chuẩn hóa tử của chính nó trong g1\mathfrak{g}_1, do đó là một đại số con Cartan của g1\mathfrak{g}_1. Vì g1\mathfrak{g}_1 khả quy trong gl\mathfrak{g}\mathfrak{l}(V), suy ra từ Hệ quả 3 của Định lý 2 của Chương VII, §2, no. 4, rằng q1\mathfrak{q}_1 gồm các nội tự đồng cấu nửa đơn của V; do đó, vì n1\mathfrak{n}_1 gồm các nội tự đồng cấu lũy linh của V, ta có n1=0\mathfrak{n}_1= 0. Do đó, h=q1\mathfrak{h}=\mathfrak{q}_1 là một đại số con Cartan của g1\mathfrak{g}_1, và vì g1\mathfrak{g}_1 chuẩn hóa h\mathfrak{h}, ta có h=g1\mathfrak{h}=\mathfrak{g}_1. Vậy, ta đã chứng minh rằng mọi phần tử của h\mathfrak{h} là một phần tử nửa đơn của g\mathfrak{g}, và rằng hoán tập của h\mathfrak{h} trong g\mathfrak{g} bằng h\mathfrak{h}; suy ra h=g0(h)\mathfrak{h}=\mathfrak{g}^0(\mathfrak{h}), nên h\mathfrak{h} là một đại số con Cartan của g\mathfrak{g}.

e)qe)\mathfrak{q} là một đại số con parabolic của g:\mathfrak{g}: theo điều vừa nói trước đó, h\mathfrak{h} là một đại số con Cartan của g,n\mathfrak{g},\mathfrak{n} gồm các phần tử lũy linh của g\mathfrak{g}, và [h,n]⊂n[\mathfrak{h},\mathfrak{n}]\subset \mathfrak{n}. Cho k‾\overline{k} là một bao đóng đại số của kk; theo định nghĩa, q\mathfrak{q} là parabolic trong g\mathfrak{g} khi và chỉ khi k‾⊗kq\overline{k}\otimes_k\mathfrak{q} là một đại số con parabolic của k‾⊗kg\overline{k}\otimes_k\mathfrak{g}. Vì các tính chất đã nêu ở trên được bảo toàn qua mở rộng vô hướng, nên để chứng minh ta có thể tự giới hạn vào trường hợp h\mathfrak{h} là tách. Gọi R là hệ nghiệm của (g,h)(\mathfrak{g},\mathfrak{h}); theo Mệnh đề 2 (v) của §3, no. 1, tồn tại một tập con P của R sao cho P∩(−P)=∅P\cap (-P) =\emptyset và n=∑α∈Pgα\mathfrak{n}=\sum_{\alpha\in P}\mathfrak{g}^{\alpha}.

Cho P′P' là tập hợp các nghiệm α\alpha sao cho −α∉P-\alpha \notin P; ta có P′∪(−P′)=RP'\cup (-P') = R, và phần bù trực giao q\mathfrak{q} của n\mathfrak{n} trong g\mathfrak{g} bằng h+∑α∈P′gα\mathfrak{h}+\sum_{\alpha\in P'}\mathfrak{g}^{\alpha}. Ta có

đã chứng minh rằng q\mathfrak{q} là parabolic. Q.E.D.

Bổ đề 1 016M

Cho g\mathfrak{g} là một đại số Lie nửa đơn, V là một không gian vectơ hữu hạn chiều, ρ\rho là một biểu diễn tuyến tính của g\mathfrak{g} trên V, D là một không gian con vectơ của V,h,\mathfrak{h} là một đại số con Cartan của g,s\mathfrak{g},\mathfrak{s} là (resp. s′\mathfrak{s}') tập hợp các x∈hx\in \mathfrak{h} sao cho ρ(x)D⊂D\rho (x)D\subset D (resp. ρ(x)D=0\rho (x)D = 0), và Φ\Phi là dạng song tuyến tính trên g\mathfrak{g} liên kết 5^5 với ρ\rho.

(i) Nếu h\mathfrak{h} là tách, thì các không gian con vectơ s\mathfrak{s} và s′\mathfrak{s}' của h\mathfrak{h} là hữu tỉ trên Q\mathbf{Q}.

(ii) Nếu ρ\rho là đơn ánh, thì hạn chế của Φ\Phi lên s\mathfrak{s} (tương ứng lên s′\mathfrak{s}') là không suy biến.

Giả sử rằng đại số con Cartan h\mathfrak{h} là tách. Gọi dd là chiều của D; đặt W=⋀d(V)W =\bigwedge^d(V) và σ=⋀d(ρ)\sigma =\bigwedge^d(\rho ); cũng ký hiệu bởi (e1,...,ed)(e_1, . . . , e_d) một cơ sở của D và e=e1∧⋯∧ede=e_1\wedge \cdots \wedge e_d là một dd-vectơ phân tích được liên kết với D. Gọi P là tập hợp các trọng số của σ\sigma đối với h\mathfrak{h}; ký hiệu bởi WμW^\mu không gian con của

5^5 Nói cách khác, Φ(x,y)=\Phi (x, y) = Tr(ρ(x)ρ(y)\rho (x)\rho (y)) với x,y∈gx, y\in \mathfrak{g}. W liên kết với trọng số μ\mu, và đặt e=∑μ∈Peμe=\sum_{\mu\in P}e^\mu (với eμ∈Wμe^\mu\in W^\mu với mọi

μ∈P)\mu\in P); sau cùng, gọi P′P' là tập hợp các trọng số μ\mu sao cho eμ≠0e^\mu\not= 0 và gọi P′′P'' là tập hợp các hiệu của các phần tử của P′P'. Cho xx thuộc h\mathfrak{h}; khi đó xx thuộc s\mathfrak{s} khi và chỉ khi tồn tại cc trong kk sao cho ρ(x).e=c.e\rho (x).e=c.e (Chương VII, §5, no. 4, Bổ đề 2 (i)). Vì ρ(x).eμ=μ(x).eμ\rho (x).e^\mu=\mu(x).e^\mu, ta thấy rằng x∈sx\in \mathfrak{s} tương đương với quan hệ “μ(x)=0\mu(x) = 0 for all μ∈P′′\mu\in P'' ”. Bây giờ, cấu trúc Q\mathbf{Q} của h\mathfrak{h} là không gian con vectơ trên Q\mathbf{Q} hQ\mathfrak{h}_{\mathbf{Q}} của h\mathfrak{h} được sinh bởi các đối căn HαH_{\alpha} và mọi μ\mu trong P′′P'' đều nhận các giá trị hữu tỉ trên hQ\mathfrak{h}_{\mathbf{Q}}; suy ra (Đại số, Chương II, §8, no. 4, Mệnh đề 5) rằng s\mathfrak{s} là một không gian con của h\mathfrak{h} hữu tỉ trên Q\mathbf{Q}.

Với mọi trọng số μ∈P\mu\in P, gọi pμp_\mu là phép chiếu lên VμV^\mu liên kết với phân tích V=⨁μ∈PVμV =\bigoplus_{\mu\in P}V^\mu; ký hiệu bởi P1P_1 tập hợp các μ∈P\mu\in P sao cho

pμ(D)≠0p_\mu(D)\not= 0. Hiển nhiên s′\mathfrak{s}' là giao của các hạt nhân (trong h\mathfrak{h}) của các phần tử của P1P_1; do đó, theo cùng một cách như đối với s\mathfrak{s}, s′\mathfrak{s}' là một không gian con của h\mathfrak{h} hữu tỉ trên Q\mathbf{Q}. Điều này chứng minh (i).

Bằng phép mở rộng vô hướng, chỉ cần chứng minh (ii) khi kk đóng đại số, do đó khi h\mathfrak{h} tách. Cho m\mathfrak{m} là một không gian con vectơ của h\mathfrak{h} hữu tỉ trên Q\mathbf{Q}; với mọi xx khác không trong mQ=m∩hQ\mathfrak{m}_{\mathbf{Q}}=\mathfrak{m}\cap \mathfrak{h}_{\mathbf{Q}}, ta có Φ(x,x)>0\Phi (x, x)>0 theo Hệ quả của Mệnh đề 1 của §7, no. 1. Hạn chế của Φ\Phi lên mQ\mathfrak{m}_{\mathbf{Q}} là không suy biến, và do đó hạn chế của Φ\Phi lên m\mathfrak{m} cũng vậy vì m\mathfrak{m} đẳng cấu chính tắc với k⊗QmQk\otimes_{\mathbf{Q}}\mathfrak{m}_{\mathbf{Q}}.

Định nghĩa 1 016N

Cho q\mathfrak{q} là một đại số con Lie của đại số Lie nửa đơn g\mathfrak{g}. Khi đó người ta nói q\mathfrak{q} là phân tích được trong g\mathfrak{g} nếu, với mọi x∈qx\in \mathfrak{q}, các thành phần nửa đơn và lũy linh của xx trong g\mathfrak{g} thuộc q\mathfrak{q}. Ký hiệu ng(q)\mathfrak{n}_{\mathfrak{g}}(\mathfrak{q}) là tập hợp các phần tử xx của căn của q\mathfrak{q} sao cho adgx_{\mathfrak{g}}x là lũy linh.

Cho ρ\rho là một biểu diễn đơn ánh của g\mathfrak{g} trên một không gian vectơ V hữu hạn chiều. Ta biết (Chap. I, §6, no. 3, Định lý 3) rằng một phần tử xx của g\mathfrak{g} là nửa đơn (resp. lũy linh) nếu và chỉ nếu tự đồng cấu ρ(x)\rho (x) của V là nửa đơn (resp. lũy linh). Suy ra ngay lập tức rằng đại số q\mathfrak{q} là phân tích được trong g\mathfrak{g} nếu và chỉ nếu ρ(q)\rho (\mathfrak{q}) là một đại số con phân tích được của gl(V)\mathfrak{g}\mathfrak{l}(V) theo nghĩa của Định nghĩa 1 của Chap. VII, §5, no. 1. Với các ký hiệu của Chap. VII, §5, no. 3, ta cũng có

ρ(ng(q))=nV(ρ(q)) \rho (\mathfrak{n}_{\mathfrak{g}}(\mathfrak{q})) =\mathfrak{n}_V(\rho (\mathfrak{q}))

Định lý 2 016O

Cho g\mathfrak{g} là một đại số Lie nửa đơn, n\mathfrak{n} là một đại số con của g\mathfrak{g} gồm các phần tử lũy linh, q\mathfrak{q} là bộ chuẩn hoá của n\mathfrak{n} trong g\mathfrak{g}. Giả sử rằng n\mathfrak{n} là tập hợp các phần tử lũy linh của căn của q\mathfrak{q}. Khi đó q\mathfrak{q} là parabolic.

Trước hết, chú ý rằng q\mathfrak{q} là phân tích được (Ch. VII, §5, no. 1, Hệ quả 1 của Mệnh đề 3). Theo Định lý 1, chỉ cần chứng minh rằng q\mathfrak{q} là phần bù trực giao n0\mathfrak{n}^0 của n\mathfrak{n} đối với dạng Killing Φ\Phi của g\mathfrak{g}. Ta biết rằng q⊂n0\mathfrak{q}\subset \mathfrak{n}^0 (Ch. I, §4, no. 3, Mệnh đề 4d4d))). Theo Ch. VII, §5, no. 3, Mệnh đề 7, tồn tại một đại số con m\mathfrak{m} của q\mathfrak{q}, khả quy trong g\mathfrak{g}, sao cho q\mathfrak{q} là tích nửa trực tiếp của m\mathfrak{m} và n\mathfrak{n}. Ta sẽ chỉ ra rằng hạn chế của Φ\Phi trên m\mathfrak{m} là không suy biến. Gọi c\mathfrak{c} là tâm của m\mathfrak{m}. Ta có Φ([m,m],c)=0\Phi ([\mathfrak{m},\mathfrak{m}],\mathfrak{c}) = 0 theo Ch. I, §5, no. 5, Mệnh đề 5, và hạn chế của Φ\Phi trên [m,m][\mathfrak{m},\mathfrak{m}] là không suy biến theo Ch. I, §6, no. 1, Mệnh đề 1. Còn lại phải xét rằng hạn chế của Φ\Phi trên c\mathfrak{c} là không suy biến. Gọi k\mathfrak{k} là một đại số con Cartan của [m,m][\mathfrak{m},\mathfrak{m}]; khi đó k⊕c\mathfrak{k}\oplus \mathfrak{c} là giao hoán và khả quy trong g\mathfrak{g}. Gọi h\mathfrak{h} là một đại số con Cartan của g\mathfrak{g} chứa k⊕c\mathfrak{k}\oplus \mathfrak{c} (Ch. VII, §2, no. 3, Mệnh đề 10). Khi đó h∩q\mathfrak{h}\cap \mathfrak{q} là một đại số con giao hoán của q\mathfrak{q} chứa k⊕c\mathfrak{k}\oplus \mathfrak{c}, và adqx_{\mathfrak{q}}x là nửa đơn với mọi x∈h∩qx\in \mathfrak{h}\cap \mathfrak{q}; do đó h∩q\mathfrak{h}\cap \mathfrak{q} được chứa trong một đại số con Cartan h′\mathfrak{h}' của q\mathfrak{q} (Ch. VII, §2, no. 3, Mệnh đề 10); gọi ff là phép chiếu của q\mathfrak{q} lên m\mathfrak{m} với hạt nhân n\mathfrak{n}; khi đó f(h′)f(\mathfrak{h}') là một đại số con Cartan của m\mathfrak{m} (Ch. VII, §2, no. 1, Hệ quả 2 của Mệnh đề 4) chứa k⊕c\mathfrak{k}\oplus \mathfrak{c}, và do đó bằng k⊕c\mathfrak{k}\oplus \mathfrak{c}; điều này chứng minh rằng f(h∩q)=k⊕cf(\mathfrak{h}\cap \mathfrak{q}) =\mathfrak{k}\oplus \mathfrak{c}, và vì mọi phần tử của h\mathfrak{h} đều là nửa đơn trong g\mathfrak{g}, ta có h∩q=k⊕c\mathfrak{h}\cap \mathfrak{q}=\mathfrak{k}\oplus \mathfrak{c}. Vậy,

c={x∈h∣[x,n]⊂n\mathfrak{c}=\{x\in \mathfrak{h}|[x,\mathfrak{n}]\subset \mathfrak{n} và [x,[m,m]]=0}[x,[\mathfrak{m},\mathfrak{m}]] = 0\}.

Theo Bổ đề 1, hạn chế của Φ\Phi trên c\mathfrak{c} là không suy biến.

Gọi q0\mathfrak{q}^0 là trực giao bù của q\mathfrak{q} trong g\mathfrak{g} đối với Φ\Phi. Điều đi trước chứng minh rằng q∩q0=n\mathfrak{q}\cap \mathfrak{q}^0=\mathfrak{n}. Giả sử q≠q0\mathfrak{q}\not=\mathfrak{q}^0, khi đó q0≠n\mathfrak{q}^0\not=\mathfrak{n} (và q0⊃n\mathfrak{q}^0\supset \mathfrak{n}). Vì adgn_{\mathfrak{g}}\mathfrak{n} để q\mathfrak{q} ổn định, adgn_{\mathfrak{g}}\mathfrak{n} để q0\mathfrak{q}^0 ổn định; định lý Engel chứng minh rằng tồn tại x∈q0x\in \mathfrak{q}^0 sao cho x∉nx \notin \mathfrak{n} và [x,n]⊂n[x,\mathfrak{n}]\subset \mathfrak{n}. Nhưng khi đó x∈q0∩q=nx\in \mathfrak{q}^0\cap \mathfrak{q}=\mathfrak{n}, mâu thuẫn. Vậy q=n0\mathfrak{q}=\mathfrak{n}^0.

Hệ quả 1 016P

Cho q\mathfrak{q} là một phần tử cực đại của tập hợp các đại số con của g\mathfrak{g} phân biệt với g\mathfrak{g}. Khi đó q\mathfrak{q} hoặc là parabolic hoặc là khả quy trong g\mathfrak{g}.

Ta có thể giả sử rằng g\mathfrak{g} là một đại số Lie con của gl(V)\mathfrak{g}\mathfrak{l}(V) đối với một không gian vectơ hữu hạn chiều nào đó V. Gọi e(q)⊂g\mathfrak{e}(\mathfrak{q})\subset \mathfrak{g} là bao phân tích được của q\mathfrak{q}. Nếu e(q)=g,q\mathfrak{e}(\mathfrak{q}) =\mathfrak{g},\mathfrak{q} là một iđêan của g\mathfrak{g} (Chương VII, §5, no. 2, Mệnh đề 4), do đó là nửa đơn, và vì thế q\mathfrak{q} là khả quy trong g\mathfrak{g}. Giả sử rằng e(q)≠g\mathfrak{e}(\mathfrak{q})\not=\mathfrak{g}. Khi đó e(q)=q\mathfrak{e}(\mathfrak{q}) =\mathfrak{q}, nên q\mathfrak{q} là phân tích được. Giả sử rằng q\mathfrak{q} không khả quy trong g\mathfrak{g}. Gọi n\mathfrak{n} là tập hợp các phần tử lũy linh của căn của q\mathfrak{q}. Khi đó n≠0\mathfrak{n}\not= 0 (Chương VII, §5, no. 3, Mệnh đề 7 (i)). Gọi p\mathfrak{p} là bộ chuẩn hóa của n\mathfrak{n} trong g\mathfrak{g}. Khi đó p⊃q\mathfrak{p}\supset \mathfrak{q}, và p≠g\mathfrak{p}\not=\mathfrak{g} vì g\mathfrak{g} là nửa đơn. Vậy p=q\mathfrak{p}=\mathfrak{q}. Do đó q\mathfrak{q} là parabolic (Định lý 1).

Hệ quả 2 016Q

Cho n\mathfrak{n} là một đại số con của g\mathfrak{g} gồm các phần tử lũy linh. Tồn tại một đại số con parabolic q\mathfrak{q} của g\mathfrak{g} có các tính chất sau:

(i) n⊂ng(q)\mathfrak{n}\subset \mathfrak{n}_{\mathfrak{g}}(\mathfrak{q});

(ii) chuẩn hóa tử của n\mathfrak{n} trong g\mathfrak{g} được chứa trong q\mathfrak{q};

(iii) mọi tự đẳng cấu của g\mathfrak{g} giữ n\mathfrak{n} bất biến đều giữ q\mathfrak{q} bất biến.

Nếu g\mathfrak{g} là phân rã được, thì n\mathfrak{n} được chứa trong một đại số con Borel của g\mathfrak{g}.

Cho q1\mathfrak{q}_1 là bộ chuẩn hóa của n\mathfrak{n} trong g\mathfrak{g}. Đây là một đại số con phân tích được của g\mathfrak{g}. Đặt n1=ng(q1)\mathfrak{n}_1=\mathfrak{n}_{\mathfrak{g}}(\mathfrak{q}_1). Định nghĩa quy nạp qi\mathfrak{q}_i là bộ chuẩn hóa của ni−1\mathfrak{n}_{i-1} trong g\mathfrak{g}, và ni\mathfrak{n}_i bằng ng(qi)\mathfrak{n}_{\mathfrak{g}}(\mathfrak{q}_i). Các dãy (n,n1,n2,...)(\mathfrak{n},\mathfrak{n}_1,\mathfrak{n}_2, . . .) và (q1,q2,...)(\mathfrak{q}_1,\mathfrak{q}_2, . . .) là tăng. Tồn tại jj sao cho qj=qj+1\mathfrak{q}_j=\mathfrak{q}_{j+1}, nói cách khác qj\mathfrak{q}_j là bộ chuẩn hóa của ng(qj)\mathfrak{n}_{\mathfrak{g}}(\mathfrak{q}_j) trong g\mathfrak{g}. Do đó qj\mathfrak{q}_j là parabolic (Định lý 1). Ta có n⊂nj=\mathfrak{n}\subset \mathfrak{n}_j= ng(qj)\mathfrak{n}_{\mathfrak{g}}(\mathfrak{q}_j), và q1⊂qj\mathfrak{q}_1\subset \mathfrak{q}_j; mọi tự đẳng cấu của g\mathfrak{g} để n\mathfrak{n} bất biến hiển nhiên cũng để n1,n2,..\mathfrak{n}_1,\mathfrak{n}_2, . .. và q1,q2,..\mathfrak{q}_1,\mathfrak{q}_2, . .. bất biến. Nếu g\mathfrak{g} phân rã được, qj\mathfrak{q}_j chứa một đại số con Borel b\mathfrak{b}, và do đó (§3, no. 4, Mệnh đề 13), ta có b⊃ng(qj)⊃n\mathfrak{b}\supset \mathfrak{n}_{\mathfrak{g}}(\mathfrak{q}_j)\supset \mathfrak{n}.

Định lý 3 016R

Giả sử rằng kk đóng đại số. Cho g\mathfrak{g} là một đại số Lie nửa đơn. Cho a\mathfrak{a} là một đại số con giải được của g\mathfrak{g}. Tồn tại một đại số con Borel của g\mathfrak{g} chứa a\mathfrak{a}.

Theo Chương VII, §5, no. 2, Hệ quả 1 (ii) của Mệnh đề 4, ta có thể giả sử rằng a\mathfrak{a} phân tích được. Tồn tại một đại số con giao hoán t\mathfrak{t} của g\mathfrak{g}, gồm các phần tử nửa đơn, sao cho a\mathfrak{a} là tích nửa trực tiếp của t\mathfrak{t} và ng(a)\mathfrak{n}_{\mathfrak{g}}(\mathfrak{a}) (Chương VII, §5, no. 3, Hệ quả 2 của Mệnh đề 6). Tồn tại (Hệ quả 2 của Định lý 2) một đại số con parabolic q\mathfrak{q} của g\mathfrak{g} sao cho ng(a)⊂ng(q)\mathfrak{n}_{\mathfrak{g}}(\mathfrak{a})\subset \mathfrak{n}_{\mathfrak{g}}(\mathfrak{q}), và sao cho chuẩn hóa tử của ng(a)\mathfrak{n}_{\mathfrak{g}}(\mathfrak{a}) trong g\mathfrak{g} được chứa trong q\mathfrak{q}; a fortiori,a⊂q,\mathfrak{a}\subset \mathfrak{q}. Gọi b\mathfrak{b} là một đại số con Borel của g\mathfrak{g} được chứa trong q\mathfrak{q} và h\mathfrak{h} là một đại số con Cartan của g\mathfrak{g} được chứa trong b\mathfrak{b}. Khi đó h\mathfrak{h} là một đại số con Cartan của q\mathfrak{q}, nên tồn tại s∈s\in Aute(q)_e(\mathfrak{q}) sao cho s(t)⊂hs(\mathfrak{t})\subset \mathfrak{h} (Chương VII, §2, no. 3, Mệnh đề 10 và Chương VII, §3, no. 2, Định lý 1). Ta có s(ng(q))=ng(q)s(\mathfrak{n}_{\mathfrak{g}}(\mathfrak{q})) =\mathfrak{n}_{\mathfrak{g}}(\mathfrak{q}) (Chương VII, §3, no. 1, Nhận xét 1), nên

s(a)=s(t)+s(ng(a))⊂h+s(ng(q))=h+ng(q)⊂b s(\mathfrak{a}) =s(\mathfrak{t}) +s(\mathfrak{n}_{\mathfrak{g}}(\mathfrak{a}))\subset \mathfrak{h}+s(\mathfrak{n}_{\mathfrak{g}}(\mathfrak{q})) =\mathfrak{h}+\mathfrak{n}_{\mathfrak{g}}(\mathfrak{q})\subset \mathfrak{b}

Hệ quả 016S

Nếu kk đóng đại số, mọi đại số con giải được cực đại của g\mathfrak{g} đều là một đại số con Borel.

Bài tập

Xem các bài tập cho § 10.

Machine translation of the English, by gpt-5.4, against glossary version 34. Not checked by a person.