Bourbaki

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§ 5。 空间关闭子群

在整个截面中,G 表示局部紧致群和 μ\mu G 上的右 Haar 测度。

1. G 关闭子群的 Haar 措施空间

引理 1 09LY

令α\alpha为≠0\neq 0对G、S其支持度的正测度;以下两个条件是等价的: a) S 是 G 的闭子群,并且 α\alpha 在 S 上引起的测度是 S 上的右 Haar 测度。 b) 每 s∈Ss \in S δ(s)α=α\delta(s)\alpha = \alpha。 此外,当满足这些条件时,t∈Gt \in G的集合使得δ(t)α=α\delta(t)\alpha = \alpha等于S。 显然,a) 蕴涵 b);相反,关系 b) 意味着对于每个 x∈Sx \in S 都有 Sx=SSx = S;在其他字,关系x∈Sx \in S和y∈Sy \in S意味着y∈Sxy \in Sx,或者再次意味着yx−1∈Syx^{-1} \in S,并且由于S是非空,所以S是G的闭子群。t∈Gt \in G的集合使得St=SSt = S则等于S本身,从而最后一个断言。

被以下引用 1

被以下引用 引理 3

对于截面的其余部分,我们用Γ\Gamma集合表示≠0\neq 0对引理1的G满足条件的积极措施,并且对于每个α∈Γ\alpha \in \Gamma,我们用HαH_\alpha表示封闭的子群 G 的值就是 α\alpha 的支持度。

命题 1 09LZ

集合Γ\Gamma在空间M+(G)−{0}\mathscr{M}_+(G) - \{0\}关闭,配备模糊拓扑。 我们首先证明以下引理:

被以下引用 2

被以下引用 引理 3, 命题 2

引理 2 09M0

令X为局部紧致空间,对于每个测度α∈M+(X)−{0}\alpha \in \mathscr{M}_+(X) - \{0\},令SαS_\alpha为α\alpha的支持。令 Φ\Phi 为 M+(X)−{0}\mathscr{M}_+(X) - \{0\} 上的过滤器,模糊地收敛到度量 α0≠0\alpha_0 \neq 0。那么,对于α0\alpha_0支持的点s的每个邻域V,都存在集合M∈ΦM \in \Phi,这样,对于每一个α∈M\alpha \in M,都有V∩Sα≠∅V \cap S_\alpha \neq \varnothing。 因为,如果φ∈K+(X)\varphi \in \mathscr{K}_+(X)是函数,并且V包含支持,并且∫φ(x)dα0(x)>0\int \varphi(x) d\alpha_0(x) > 0,则到定义,存在集合M∈ΦM \in \Phi,使得∫φ(x)dα(x)>0\int \varphi(x) d\alpha(x) > 0对于所有α∈M\alpha \in M,这意味着V∩Sα≠∅V \cap S_\alpha \neq \varnothing。

被以下引用 3

被以下引用 § 5. 。 空间关闭子群, 引理 3, 例

引理 3 09M1

令 E 为 Φ\Phi 过滤后的集合,并令 ξ↦α(ξ)\xi \mapsto \alpha(\xi) 为 E 的映射进入Γ\Gamma,相对于 Φ\Phi 模糊地收敛到度量 α0≠0\alpha_0 \neq 0。另一方面,让ξ↦tξ\xi \mapsto t_\xi是EE到GG的映射,这样每个ξ∈E\xi \in E都有tξ∈Hα(ξ)t_\xi \in H_{\alpha(\xi)}。如果ss是映射ξ↦tξ\xi \mapsto t_\xi相对于Φ\Phi的簇点,则δ(s)α0=α0\delta(s)\alpha_0 = \alpha_0。

引用了 4 · 被以下引用 1

引用了 命题 13, VIII § 3, 引理 1, 引理 2, 命题 1

被以下引用 § 5. 。 空间关闭子群

替换如果需要Φ\Phi通过更细过滤,我们可以假设ss相对于Φ\Phi是ξ↦tξ\xi \mapsto t_\xi的极限;每ξ∈E\xi \in E乘以引理 1,δ(tξ)α(ξ)=α(ξ)\delta(t_\xi)\alpha(\xi) = \alpha(\xi),结论来自映射(u,λ)↦δ(u)λ(u, \lambda) \mapsto \delta(u)\lambda对G×M+(G)G \times \mathscr{M}_+(G)的连续性(§ 3, No. 3,命题13)。

为了证明命题 1,通过引理 1 就足以表明,如果 Γ\Gamma 上的过滤器 Ψ\Psi 模糊地收敛到测度 α0≠0\alpha_0 \neq 0,并且如果 ss 属于支持α0\alpha_0,则δ(s)α0=α0\delta(s)\alpha_0 = \alpha_0。现在,对于GG中ss的每个邻域VV,都存在一个M∈ΨM \in \Psi,这样,对于每个α∈M\alpha \in M,一个人有V∩Hα≠∅V \cap H_\alpha \neq \varnothing,通过引理2。对于ss的每个邻域VV和每个α∈Γ\alpha \in \Gamma,如果V∩Hα≠∅V \cap H_\alpha \neq \varnothing,则令tV,αt_{V,\alpha}为V∩HαV \cap H_\alpha的点,反之则为HαH_\alpha的任意点;如果Θ\Theta是ss邻域过滤器的截面过滤器,并且Φ\Phi是乘积过滤器Θ×Ψ\Theta \times \Psi,则根据前述,ss是关于(V,α)↦tV,α(V, \alpha) \mapsto t_{V,\alpha}的集群点 Φ\Phi。另一方面,由于映射(V,α)↦α(V, \alpha) \mapsto \alpha的α0\alpha_0与Φ\Phi的极限相同,因此从引理3可以得出命题。

命题 2 09M2

— 令φ\varphi为K+(G)\mathscr{K}_+(G)中的函数,使得φ(e)>0\varphi(e) > 0。然后测量α∈Γ\alpha \in \Gamma的集合Γφ\Gamma_\varphi使得∫φ(x) dα(x)=1\int \varphi(x)\,d\alpha(x) = 1对于模糊拓扑来说是紧凑的。

引用了 2 · 被以下引用 4

引用了 命题 15, III § 1, 命题 1

被以下引用 § 5. 。 空间关闭子群, 命题 3, 命题 7, 定理 1

集合Γφ\Gamma_\varphi是由α\alpha形成的Γ\Gamma的交和M(G)\mathscr{M}(G)的超平面,使得∫φ(x) dα(x)=1\int \varphi(x)\,d\alpha(x) = 1;由于这个超平面在M(G)\mathscr{M}(G)中模糊闭,并且包含不为0,因此从命题1可以得出Γφ\Gamma_\varphi在M(G)\mathscr{M}(G)中模糊闭。因此,只要证明对于GG的每一个紧凑子集KK,就有sup⁡α∈Γφα(K)<+∞\sup_{\alpha \in \Gamma_\varphi} \alpha(K) < +\infty(第III, §1, No. 9章,第15条命题)。现在,令UU为不等式φ(x)>φ(e)/2\varphi(x) > \varphi(e)/2定义的GG中ee的开邻域;从 1=∫φ(x) dα(x)≥∫Uφ(x) dα(x)1 = \int \varphi(x)\,d\alpha(x) \geq \int_U \varphi(x)\,d\alpha(x) 对应 α∈Γφ\alpha \in \Gamma_\varphi 开始,可以看到,在设定 c=2/φ(e)c = 2/\varphi(e),每 α∈Γφ\alpha \in \Gamma_\varphi 就有 α(U)≤c\alpha(U) \leq c。设VV是ee在GG中的对称开邻域,使得V2⊂UV^2 \subset U;让我们证明对于每个x∈Gx \in G和每个α∈Γφ\alpha \in \Gamma_\varphi都有α(Vx)≤c\alpha(Vx) \leq c。事实上,如果VxVx不与α\alpha的支撑HαH_\alpha相交,那么这个关系是微不足道的;相反,如果存在 h∈Vx∩Hαh \in Vx \cap H_\alpha,则对于某些 v∈Vv \in V、从而存在 h=vxh = vx

Vx=Vv−1h⊂V2h⊂Uh, Vx = Vv^{-1}h \subset V^2h \subset Uh,
从δ(h)α=α\delta(h)\alpha = \alpha开始,得出α(Vx)≤α(Uh)=α(U)≤c\alpha(Vx) \leq \alpha(Uh) = \alpha(U) \leq c。现在令(xi)1≤i≤n(x_i)_{1 \leq i \leq n}为KK的点的序列,使得VxiVx_i形式覆盖KK;由前述可知,每α∈Γφ\alpha \in \Gamma_\varphi对应α(K)≤∑i=1nα(Vxi)≤nc\alpha(K) \leq \sum_{i=1}^n \alpha(Vx_i) \leq nc; Q.E.D.

命题 3 09M3

— 根据第 2 条假设,映射 α↦(⟨φ,α⟩,α⟨φ,α⟩)\alpha \mapsto \left( \langle \varphi, \alpha \rangle, \frac{\alpha}{\langle \varphi, \alpha \rangle} \right) 是 Γ\Gamma 到乘积空间 R+∗×Γφ\mathbf{R}_+^* \times \Gamma_\varphi 的同胚。

引用了 1 · 被以下引用 2

引用了 命题 2

被以下引用 习题 2, § 5, 定理 1

由于映射 α↦⟨φ,α⟩\alpha \mapsto \langle \varphi, \alpha \rangle 是模糊连续的,因此只要观察到 ⟨φ,α⟩≠0\langle \varphi, \alpha \rangle \neq 0 对于每个测度 α∈Γ\alpha \in \Gamma,从 ee 属于到 α\alpha 和 φ(e)>0\varphi(e) > 0 的支撑HαH_\alpha 即可。

2. 齐次空间体积的半连续

在这个数字中,对于每一个措施α∈Γ\alpha \in \Gamma我们集合

Qα=G/Hα, Q_\alpha = G / H_\alpha ,

我们用πα\pi_\alpha典范映射G→QαG \to Q_\alpha表示。

令 Γ0\Gamma^0 为由 α\alpha 测度形成的 Γ\Gamma 的子集,使得 GG 的子群 HαH_\alpha 是*单模*; Γ0\Gamma^0的元素的特点是α(f)=α(f˙)\alpha(f) = \alpha(\dot{f})对应于每个函数f∈K(G)f \in \mathscr{K}(G)(K(Hα)\mathscr{K}(H_\alpha)的每个函数可以通过Urysohn的定理扩展到K(G)\mathscr{K}(G)的函数);由此可见,Γ0\Gamma^0是Γ\Gamma的*封闭*子集。回想一下,对于每个 α∈Γ0\alpha \in \Gamma^0,QαQ_\alpha 上的商度量 μα=μ/α\mu_\alpha = \mu / \alpha 已定义,并且在 GG 下相对不变(第 VII, §2, No. 6,第 3 章);还记得对于每个函数 f∈K(G)f \in \mathscr{K}(G),

∫Gf(x)dμ(x)=∫Qαdμα(x˙)∫Hαf(xs)dα(s), \int_G f(x) d\mu(x) = \int_{Q_\alpha} d\mu_\alpha(\dot{x}) \int_{H_\alpha} f(xs) d\alpha(s) ,

其中x˙=πα(x)\dot{x} = \pi_\alpha(x)是QαQ_\alpha中x∈Gx \in G的典范像。

命题 4 09M4

— 让 Γ0\Gamma^0 成为集合的测度 α∈Γ\alpha \in \Gamma 使得 HαH_\alpha 是幺模的,并且对于每个 α∈Γ0\alpha \in \Gamma^0 集合 μα=μ/α\mu_\alpha = \mu / \alpha; 然后映射α↦∥μα∥\alpha \mapsto \| \mu_\alpha \|*of*Γ0\Gamma^0*进入*R‾\overline{\mathbf{R}}*对于模糊拓扑*来说是下半连续。

引用了 4 · 被以下引用 2

引用了 命题 2, VII § 2, VIII § 4. 。测量和函数的卷积, 注 1, VIII § 4, 推论 3, VII § 2

被以下引用 命题 5, 命题 9

对于每个 α∈Γ0\alpha \in \Gamma^0 和每个函数 f∈K(G)f \in \mathscr{K}(G)、集合

fα(x˙)=∫Hαf(xs)dα(s)=(f∗α)(x), f_\alpha(\dot{x}) = \int_{H_\alpha} f(xs) d\alpha(s) = (f * \alpha)(x) ,

其中卷积乘积是相对于正确的 Haar 测量 μ\mu 进行的,并且利用了 α˙=α\dot{\alpha} = \alpha (§ 4, No. 4, 公式 (11)) 这一事实。我们知道(第VII, §2, No. 1,命题2)K+(G)\mathscr{K}_+(G)到K+(Qα)\mathscr{K}_+(Q_\alpha)的映射f↦fαf \mapsto f_\alpha是*满射*;因而,通过(2),

∥μα∥=sup⁡f∈K+(G),f≠0μα(fα)/∥fα∥=sup⁡f∈K+(G),f≠0μ(f)/∥fα∥, \| \mu_\alpha \| = \sup_{f \in \mathscr{K}_+(G), f \neq 0} \mu_\alpha(f_\alpha) / \| f_\alpha \| = \sup_{f \in \mathscr{K}_+(G), f \neq 0} \mu(f) / \| f_\alpha \|,

其中一个人有集合

∥fα∥=sup⁡x˙∈Qα∣fα(x˙)∣=sup⁡x∈G∣(f∗α)(x)∣. \|f_\alpha\| = \sup_{\dot{x} \in Q_\alpha} |f_\alpha(\dot{x})| = \sup_{x \in G} |(f * \alpha)(x)| .

为了建立命题,只要证明给定f∈H+(G)f \in \mathscr{H}_+(G),映射α↦∥fα∥\alpha \mapsto \|f_\alpha\|是模糊连续的。现在,设 K 为 ff 的支持度; 函数f∗αf * \alpha的支持包含在KHαKH_\alpha中,并且在HαH_\alpha下的右侧不变;因而

∥fα∥=sup⁡x∈K∣(f∗α)(x)∣. \|f_\alpha\| = \sup_{x \in K} |(f * \alpha)(x)| .

因而,结论是,配备模糊拓扑的M+(G)\mathscr{M}_+(G)的映射α↦f∗α\alpha \mapsto f * \alpha,到配备紧致收敛的拓扑的C(G)\mathscr{C}(G),是连续的(§ 4, No. 2,注1)。

回想一下,如果对于测度 α∈Γ0\alpha \in \Gamma^0,∥μα∥\|\mu_\alpha\| 是有限的,则 G 必然是幺模的(Ch. VII, §2, No. 6,Th. 3 的 Cor. 3)。

命题 5 09M5

令g为μ\mu可积正数值函数,并令Γ0(g)\Gamma^0(g)为α∈Γ0\alpha \in \Gamma^0测度的集合,使得∫∗g(xs) dα(s)≥1\int^* g(xs)\, d\alpha(s) \geq 1对于所有x∈Gx \in G。那么Γ0(g)\Gamma^0(g)到R‾\overline{\mathbf{R}}的映射α↦∥μα∥\alpha \mapsto \|\mu_\alpha\|是模糊连续的。

引用了 4 · 被以下引用 3

引用了 命题 5, VII § 2, 命题 2, VII § 2, 命题 4, 注 1, VIII § 4

被以下引用 推论 2, 命题 6, 命题 7

对于每一个测量α∈Γ0(G)\alpha \in \Gamma^0(G),请回忆(第VII, §2, No. 3,第 5 条命题)函数

gα(x˙)=∫Hαg(xs) dα(s) g_\alpha(\dot{x}) = \int_{H_\alpha} g(xs)\, d\alpha(s)

定义为 μα\mu_\alpha - QαQ_\alpha 上几乎所有位置,μα\mu_\alpha - 可积,并且

∫Gg(x) dμ(x)=∫Qαgα(x˙) dμα(x˙). \int_G g(x)\, d\mu(x) = \int_{Q_\alpha} g_\alpha(\dot{x})\, d\mu_\alpha(\dot{x}) .

根据命题4,只需证明,在Γ0(g)\Gamma^0(g)中,α↦∥μα∥\alpha \mapsto \|\mu_\alpha\|是*上*半连续的。固定测度α∈Γ0(g)\alpha \in \Gamma^0(g),令K为G的紧子集。QαQ_\alpha上存在紧支撑的连续函数,取其在[0,1][0, 1]中的值,在紧集πα(K)\pi_\alpha(K)上等于1;由于 H+(G)\mathscr{H}_+(G) 到 H+(Qα)\mathscr{H}_+(Q_\alpha) 的映射 f↦fαf \mapsto f_\alpha 是满射(第 VII, §2, No. 1,命题 2),因此可以看出存在函数 f∈H+(G)f \in \mathscr{H}_+(G),使得

(f∗α)(x)=∫Gf(xs) dα(s){≤1for all x∈G=1for all x∈K. (f * \alpha)(x) = \int_G f(xs)\, d\alpha(s) \left\{ \begin{array}{ll} \leq 1 & \text{for all } x \in G \\ = 1 & \text{for all } x \in K . \end{array} \right.

由于β↦f∗β\beta \mapsto f * \beta是M+(G)\mathscr{M}_+(G)的连续映射,配备了模糊的拓扑,进入C(G)\mathscr{C}(G)配备了紧致收敛的拓扑(§ 4, No. 2,注1),可以看到对于每一个ε>0\varepsilon > 0, 集合 UεU_\varepsilon / β∈Γ0(G)\beta \in \Gamma^0(G) 使得

fβ(x˙)=∫Gf(xs) dβ(s)>1−εfor all x∈K f_\beta(\dot{x}) = \int_G f(xs)\, d\beta(s) > 1 - \varepsilon \quad \text{for all } x \in K
是Γ0(g)\Gamma^0(g)中α\alpha的开放邻域;对于每一个 β∈Uε\beta \in U_\varepsilon,我们凭借公式 (2),
(5)∥μα∥≥∫Gf(x) dμ(x)=∫Qβfβ(x˙) dμβ(x˙)≥(1−ε)μβ(πβ(K)). (5) \quad \| \mu_\alpha \| \geq \int_G f(x)\, d\mu(x) = \int_{Q_\beta} f_\beta(\dot{x})\, d\mu_\beta(\dot{x}) \geq (1 - \varepsilon) \mu_\beta(\pi_\beta(K)).
给定数ε>0\varepsilon > 0,让我们选择函数h∈K+(G)h \in \mathscr{K}_+(G)这样∫G∣g(x)−h(x)∣ dμ(x)≤ε\int_G |g(x) - h(x)|\, d\mu(x) \leq \varepsilon,并让我们在前面的K=Supp(h)K = \mathrm{Supp}(h)中取。对于每个 β∈Γ0(g)\beta \in \Gamma^0(g),假设 gβ(x˙)≥1g_\beta(\dot{x}) \geq 1 QβQ_\beta 中几乎所有地方(对于 μβ\mu_\beta),因此
μβ(Qβ−πβ(K))≤∫Qβ−πβ(K)gβ(x˙) dμβ(x˙)=∫G−KHβg(x) dμ(x) \mu_\beta(Q_\beta - \pi_\beta(K)) \leq \int_{Q_\beta - \pi_\beta(K)} g_\beta(\dot{x})\, d\mu_\beta(\dot{x}) = \int_{G - KH_\beta} g(x)\, d\mu(x)
凭借(4);由于hh在KK之外是零,并且afortioria fortiori在KHβKH_\beta之外,因此
μβ(Qβ−πβ(K))≤∫G−KHβ∣g(x)−h(x)∣ dμ(x)≤∫G∣g(x)−h(x)∣ dμ(x)≤ε; \mu_\beta(Q_\beta - \pi_\beta(K)) \leq \int_{G - KH_\beta} |g(x) - h(x)|\, d\mu(x) \\ \leq \int_G |g(x) - h(x)|\, d\mu(x) \leq \varepsilon;
将此结果与 (5) 结合起来,可以看出
∥μβ∥≤ε+∥μα∥/(1−ε) \| \mu_\beta \| \leq \varepsilon + \| \mu_\alpha \|/(1 - \varepsilon)
当β∈Uε\beta \in U_\varepsilon时,完成证明。

推论 1 09M6

— 令 KK 为 GG 的紧致子集,VV GG、cc 实数 >0> 0 中 ee 的对称紧邻邻域。 映射α↦∥μα∥\alpha \mapsto \| \mu_\alpha \|的限制到α∈Γ0\alpha \in \Gamma^0的集合,使得G=KHαG = KH_\alpha和α(V)≥c\alpha(V) \geq c是模糊连续的。

例如,令g∈K+(G)g \in \mathscr{K}_+(G)为函数,使得g(x)≥1/cg(x) \geq 1/c对应x∈KVx \in KV。每x∈Kx \in K,

∫g(xs) dα(s)≥∫Vg(xs) dα(s)≥1 \int g(xs)\, d\alpha(s) \geq \int_V g(xs)\, d\alpha(s) \geq 1

对于叙述的 α\alpha 满足条件;此外,由于πα(K)=Qα\pi_\alpha(K) = Q_\alpha,有α∈Γ0(g)\alpha \in \Gamma^0(g)、从而的推论。

推论 2 09M7

设 A 是 G 的 μ\mu 可积子集。 G 的离散子群 H 的归一化 Haar 测量的映射 α↦∥μα∥\alpha \mapsto \| \mu_\alpha \| 到集合 NAN_A 的限制,使得 G=AHG = AH 是模糊连续的。

引用了 1

引用了 命题 5

对于 a∈Aa \in A 和 α∈NA\alpha \in N_A,

∫φA(as) dα(s)≥φA(a)=1, \int \varphi_A(as)\ d\alpha(s) \geq \varphi_A(a) = 1,

并且从 πα(A)=Qα\pi_\alpha(A) = Q_\alpha 开始,就有 NA⊂Γ0(φA)N_A \subset \Gamma^0(\varphi_A),因此由命题 5 得出推论。

3. G 的空间闭合子群

让我们用G的*闭子群*的Σ\Sigma集合来表示;如果将 α∈Γ\alpha \in \Gamma 子群 HαH_\alpha 的每个测度关联起来,即α\alpha 的支持,则可以将 Γ\Gamma 的映射(称为规范)转化为 Σ\Sigma,这显然是满射的,并且允许规范地识别 Σ\Sigma 与集合 Γ\Gamma 中同位的群的轨道与比率 >0> 0。 集合Σ\Sigma,配备模糊拓扑在Γ\Gamma上的商拓扑,称为G的闭子群*的*空间。

定理 1 09M8

设 G 为局部紧致群。 G 的闭子群的空间Σ\Sigma是紧的。此外,它还具有以下特性:

引用了 2 · 被以下引用 3

引用了 命题 2, 命题 3

被以下引用 习题 6, § 5, 命题 7, 定理 2

(i) G 的单模闭子群的集合Σ0\Sigma^0在Σ\Sigma中闭(因此是紧的)。

(ii) 如果 G 由 e 的紧邻域生成,则 G 的单模闭子群 H 的集合 Σc0\Sigma_c^0 使得商空间 G/HG/H 是紧的,在 Σ0\Sigma^0 中开(因此是局部紧的)。

(iii) 对于 G 中 e 的每个相对紧开邻域 U,G 的离散子群 H 的集合 DUD_U,使得 H∩U={e}H \cap U = \{e\} 在 Σ0\Sigma^0 中闭合(因此是紧致的)。

由No. 1的命题3可知,Σ\Sigma同胚于Γφ\Gamma_\varphi,因此由No. 1的命题2紧致。此外,在No. 2的开头注意到,α∈Γ\alpha \in \Gamma的测度集合Γ0\Gamma^0使得HαH_\alpha是幺模,在Γ\Gamma中是封闭的;由于Γ0\Gamma^0在与>0> 0的同位比下是稳定的,Σ\Sigma中Γ0\Gamma^0的像Σ0\Sigma^0是Σ\Sigma的闭子集,从而证明(i)。

性质 (ii) 将是以下命题中的推论:

命题 6 09M9

假设局部紧致群 G 由 e 的紧邻域生成。那么使得G/HαG/H_\alpha紧的测度α∈Γ0\alpha \in \Gamma^0*的集合Γc0\Gamma_c^0在Γ0\Gamma^0中开,并且映射α↦∥μα∥\alpha \mapsto \| \mu_\alpha \|的限制到Γc0\Gamma_c^0是模糊连续的。

引用了 3 · 被以下引用 1

引用了 命题 5, VII § 2. 。 空间除以群的商;同质空间, VIII § 4. 。测量和函数的卷积

被以下引用 § 5. 。 空间关闭子群

根据No. 2的第5条命题记号,对于g∈K+(G)g \in \mathscr{K}_+(G),我们有,

Γ0(g)⊂Γc0. \Gamma^0(g) \subset \Gamma_c^0.

因为,如果K是gg的支持,关系∫g(xs) dα(s)≥1\int g(xs)\, d\alpha(s) \geq 1对于所有x∈Gx \in G意味着KHα=GKH_\alpha = G,积分显然是KHαKH_\alpha的补集零,因此G/Hα=πα(K)G/H_\alpha = \pi_\alpha(K)是紧的。给定测度α∈Γc0\alpha \in \Gamma_c^0,因此足以满足定义函数g∈K+(G)g \in \mathscr{K}_+(G),使得Γ0(g)\Gamma^0(g)是Γ0\Gamma^0中α\alpha的邻域。由于 G/HαG/H_\alpha 是紧致的,并且 K+(G)\mathscr{K}_+(G) 到 K+(G/Hα)\mathscr{K}_+(G/H_\alpha) 的典范映射 f↦fαf \mapsto f_\alpha 是满射(第 VII, §2, No. 2 章),因此存在函数 g∈K+(G)g \in \mathscr{K}_+(G),使得 ∫g(xs) dα(s)=2\int g(xs)\, d\alpha(s) = 2 对于*每个* x∈Gx \in G。令 K 为gg、L e 在 G 中的对称紧邻域,生成 G; M+(G)\mathscr{M}_+(G)的映射β↦g∗β\beta \mapsto g * \beta进入C(G)\mathscr{C}(G)是模糊连续的(§ 4, No. 2,*注*1),Γ0\Gamma^0中存在α\alpha的邻域W,使得

(g∗β)(x)=∫g(xs) dβ(s)≥1 (g * \beta)(x) = \int g(xs)\, d\beta(s) \geq 1

对于所有 β∈W\beta \in W 和 x∈LKx \in LK。 (7) 的第一个成员等于 KHβKH_\beta 之外的零,关系 β∈W\beta \in W 意味着

LK⊂KHβ, LK \subset KH_\beta,

由此可以推断,通过nn上的归纳,每整数n>0n > 0对应LnK⊂KHβL^n K \subset KH_\beta;由于 L 生成 G,因此对于每个度量β∈W\beta \in W,我们都有 G=KHβG = KH_\beta,这证明了 W⊂Γc0W \subset \Gamma_c^0。另一方面,(7)的第一个成员在HβH_\beta右端不变,不等式(7)对于x∈LKHβ=Gx \in LKH_\beta = G也有效;因此W⊂Γ0(g)W \subset \Gamma^0(g),证明命题。

最后,(iii) 将是以下命题中的推论:

命题 7 09MA

令N⊂Γ0N \subset \Gamma^0为G的离散子群上的归一化哈尔测度的子空间,并且对于G中e的每个相对紧开邻域U,令NUN_U为由α\alpha形成的N的子集,使得Hα∩U={e}H_\alpha \cap U = \{e\}。然后: a) NUN_U 是紧凑的。 b) N 形式中集合 NUN_U 的内部是 N 的覆盖,因为 U 运行在 G 中 e 的相对紧凑的开放邻域的集合上。 c) 为了使 N 的子集 M 在 N 中相对紧,必要且充分的是,G 中存在 e 的相对紧开邻域 U,使得 M⊂NUM \subset N_U。

引用了 5 · 被以下引用 2

引用了 定理 1, 推论 3, IV § 4, 命题 4, VIII § 1, 命题 2, 命题 5

被以下引用 命题 9, 定理 2

由于在 Th 的规范连续映射 Γ→Σ\Gamma \to \Sigma、断言 (iii) 下,DUD_U 是 NUN_U 的像。 1 将立即由提案 7 a) 得出。

为了证明第 7 条,我们观察到 NUN_U 可以定义为由 α\alpha 形成的 Γ0\Gamma^0 的子集,这样,

α({e})≥1andα(U)≤1. \alpha(\{e\}) \geq 1 \quad \text{and} \quad \alpha(U) \leq 1.

现在,如果 GG 中的 AA 是紧致的(或开放且相对紧致的),则 M+(G)\mathscr{M}_+(G) 到 R\mathbf{R} 的映射 α↦α(A)\alpha \mapsto \alpha(A) 对于模糊拓扑是上(或下)半连续(第 IV, §4, No. 4 章,第 5 条的 Cor. 3 和前述,§1, No. 1,提案 4);因此我们看到NUN_U是Γ0\Gamma^0的闭子集。此外,令φ∈K+(G)\varphi \in \mathscr{K}_+(G)为函数,使得φ(e)=1\varphi(e) = 1和φ(x)=0\varphi(x) = 0在G−UG - U上;很明显,∫φ(x)dα(x)=1\int \varphi(x) d\alpha(x) = 1对于所有α∈NU\alpha \in N_U;因此No. 1的命题2表明NUN_U是紧集,这就证明了a)。另一方面,让VV是GG中ee的相对紧凑的开放邻域,使得V‾⊂U\overline{V} \subset U,并让φ∈K+(G)\varphi \in \mathscr{K}_+(G),支持包含在UU中,使得φ(x)=1\varphi(x) = 1在VV上。那么α(φ)=1\alpha(\varphi) = 1对应α∈NU\alpha \in N_U,因此在NN中存在α\alpha的邻域WW,使得β(φ)<2\beta(\varphi) < 2对应β∈W\beta \in W;显然W⊂NVW \subset N_V,因此NVN_V是NUN_U的邻域。由于NUN_U覆盖了NN,这就证明了b)。最后,NN的每个紧凑子集MM都包含在集合NUiN_{U_i}(1≤i≤n1 \leq i \leq n)的有限并中,并且从⋃iNUi⊂NU\bigcup_i N_{U_i} \subset N_U开始,其中U=⋂iUiU = \bigcap_i U_i,这证明了c)。

推论 09MB

— 子空间 NN of Γ0\Gamma^0 局部紧凑。

被以下引用 1

被以下引用 § 5. 。 空间关闭子群

4. 群无任意小有限子群的情况

定理 2 09MC

— 让 GG 成为以下群满足的局部紧致条件: (L)*在*GG*中存在*ee*的邻域,即包含没有有限的子群*GG*不减少到*ee。 以下属性保持: (i) 集合 DD 离散子群的 GG 局部闭于 Σ\Sigma (相当于说局部紧致)。 (ii) 对于一个封闭的子集 AA of DD 为了紧凑,存在一个邻域 UU of ee 在 GG 使得 H∩U={e}H \cap U = \{e\} 对于每个子群 H∈AH \in A。 (iii) 如果在加法 GG *由 * ee 的紧邻邻域生成,*则集合* DcD_c 为离散子群 HH 为 GG 使得 G/HG/H 是紧致的局部封闭于 Σ\Sigma (因此是局部紧凑的)。

引用了 2

引用了 定理 1, 命题 7

我们有 Dc=D∩Σc0D_c = D \cap \Sigma_c^0,因此 (iii) 是 (i) 的推论,并且 Th。 1 (ii) No. 3。

对于No. 3的记号,第7条命题,对于证明 (i) 和 (ii) 来说,足以证明:

命题 8 09MD

N 到 D 的规范双射是同胚。

被以下引用 2

被以下引用 推论, 例

现在,如果Γd\Gamma_d是GG的离散子群上的Haar测度的集合,则DD与Γd\Gamma_d中同调的群轨道空间与比率标准同胚>0> 0(GT,I, §5, No. 2,提案 4)。因此,只要证明Γd\Gamma_d到R+∗×N\mathbf{R}_+^* \times \mathbf{N}的典范映射α↦(α({e}),α/α({e}))\alpha \mapsto (\alpha(\{e\}), \alpha/\alpha(\{e\}))是*同胚*,这将由以下引理得出:

引理 4 09ME

如果群G满足条件(L),则Γd\Gamma_d到R+∗\mathbf{R}_+^*的映射α↦α({e})\alpha \mapsto \alpha(\{e\})是模糊连续的。

让我们考虑一个度量α∈Γd\alpha \in \Gamma_d;令V0V_0是GG中ee的相对紧邻开邻域,使得Hα∩V0={e}H_\alpha \cap V_0 = \{e\}并且不存在V0V_0中包含的GG的有限子群并且不减少到ee。令 VV 为 ee 的对称紧邻域,使得 V3⊂V0V^3 \subset V_0,令 UU 为 ee 的对称邻域,使得 U2⊂VU^2 \subset V。设φ\varphi(分别为ψ\psi)在H+(G)\mathscr{H}_+(G)中为函数,[0,1][0, 1]中的值等于V3V^3(分别在点ee)上的1,并且支持包含在V0V_0(分别在UU)。 集合测量β∈Γd\beta \in \Gamma_d,使得∣β(φ)−α(φ)∣≤ε|\beta(\varphi) - \alpha(\varphi)| \leq \varepsilon和∣β(ψ)−α(ψ)∣≤ε|\beta(\psi) - \alpha(\psi)| \leq \varepsilon是α\alpha的邻域WW。我们建议证明,只要 ε\varepsilon 足够小,Hβ∩V={e}H_\beta \cap V = \{e\} 对于每个 β∈W\beta \in W;然后它会遵循β(ψ)=β({e})\beta(\psi) = \beta(\{e\}),因此∣β({e})−α({e})∣≤ε|\beta(\{e\}) - \alpha(\{e\})| \leq \varepsilon,这将证明引理。

足以证明,对于 β∈W\beta \in W,

(V2−V)∩Hβ=∅. (V^2 - V) \cap H_\beta = \varnothing.

对于,假设这个点成立:那么,对于V∩HβV \cap H_\beta中的xx和yy,有xy−1∈V2∩Hβxy^{-1} \in V^2 \cap H_\beta;但是,根据 (8),这意味着 xy−1∈V∩Hβxy^{-1} \in V \cap H_\beta;在其他字中,V∩HβV \cap H_\beta是GG的*子群*,显然是离散且紧致的,因此是有限的;但是,通过V0V_0的选择,这意味着确实是V∩Hβ={e}V \cap H_\beta = \{e\}。

让我们用反证法来论证,假设存在V2−VV^2 - V中的点zz即属于到HβH_\beta;通过UU和VV的选择,我们在GG中有ψ(sz−1)+ψ(s)≤φ(s)\psi(sz^{-1}) + \psi(s) \leq \varphi(s),关系z∉U2z \notin U^2意味着Uz∩U=∅Uz \cap U = \varnothing。自从

∫ψ(sz−1) dβ(s)=∫ψ(s) dβ(s), \int \psi(sz^{-1})\, d\beta(s) = \int \psi(s)\, d\beta(s),

由此可见 2β(ψ)≤β(φ)≤α(φ)+ε2\beta(\psi) \leq \beta(\varphi) \leq \alpha(\varphi) + \varepsilon;但我们也有

β(ψ)≥α(ψ)−ε, \beta(\psi) \geq \alpha(\psi) - \varepsilon,
以及构造α(φ)=α(ψ)=α({e})\alpha(\varphi) = \alpha(\psi) = \alpha(\{e\})。因此,我们通过取 ε<α({e})/3\varepsilon < \alpha(\{e\})/3 来得出矛盾。 Q.E.D.

在图形项中,群GG满足条件(L)据说*不具有任意小的有限子群。*可以证明每个李群满足条件 (L);但这个条件不是李群的特性;对于例,pp-adic 整数的乘法群全等于 1 mod pp 满足 (L)。*

5. 阿贝尔群的情形

令GG为GG的离散子群上的归一化哈尔测度的局部紧凑群、N⊂Γ0N \subset \Gamma^0子空间,以及NN相应的的离散子群的NcN_c子集 GG的HH使得G/HG/H是*紧凑*;因此No. 3的记号中的Nc=N∩Γc0N_c = N \cap \Gamma_c^0,提案6;如果群 GG 是由 ee 的紧邻域生成的,则根据第 6 条命题 No. 3,NcN_c 在 NN 中是“开*”(因此由第 7 条命题的 No. 3 是“局部紧致”)并且映射 α↦∥μα∥\alpha \mapsto \| \mu_\alpha \| 的限制到 NcN_c 模糊连续。

命题 9 09MF

令 GG 为局部紧致阿贝尔的群,由 ee 的紧致邻域生成。为了使NcN_c的子集AA在NcN_c中相对紧凑,满足以下两个条件是充分必要的:

引用了 3 · 被以下引用 1

引用了 命题 2, VII § 1, 命题 4, 命题 7

被以下引用 推论

(i) 在GG中存在ee的开放邻域UU,使得Hα∩U={e}H_\alpha \cap U = \{e\}对于所有α∈A\alpha \in A。

(ii) 存在一个常数 kk,使得 μα(G/Hα)≤k\mu_\alpha(G/H_\alpha) \leq k 对于所有 α∈A\alpha \in A。

如果A⊂NcA \subset N_c在NcN_c中相对紧凑,那么在NN中它是*更不必说*,因此条件(i)和(ii)的必要性从No. 3得出,道具。 6 和 7(不假设 GG 为阿贝尔的)。相反,假设A⊂NcA \subset N_c满足这些条件;如果 A‾\overline{A} 是 AA in NN 的闭包,那么 A‾\overline{A} 根据第 7 条命题 No. 3 是紧的;此外,由于对于模糊的拓扑(No. 2,命题4),α↦∥μα∥\alpha \mapsto \| \mu_\alpha \|在Γ0\Gamma^0上是下半连续的,条件(ii)意味着对于所有α∈A‾\alpha \in \overline{A}也有∥μα∥≤k\| \mu_\alpha \| \leq k。现在,由于GG是阿贝尔的,μα=μ/α\mu_\alpha = \mu/\alpha是群G/HαG/H_\alpha的哈尔测度,因此G/HαG/H_\alpha对于每个α∈A‾\alpha \in \overline{A}都是紧凑的(第VII, §1, No. 2,第2条)。这意味着A‾⊂Nc\overline{A} \subset N_c,因此AA在NcN_c中相对紧凑。

推论 09MG

令 GG 为局部紧致阿贝尔的群,由 ee 和满足条件 (L) 的 No. 4 的紧致邻域生成。

引用了 2 · 被以下引用 2

引用了 命题 8, 命题 9

被以下引用 推论 1, VIII § 4, 例

令 DcD_c 为 GG 的离散子群 HH 的集合,使得 G/HG/H 是紧致的,对于每个 H∈DcH \in D_c,令 v(H)v(H) 为总质量 μα(G/H)\mu_\alpha(G/H),其中 μα\mu_\alpha 为μ\mu 通过标准化 Haar 测量α\alpha HH。为了使空间DcD_c中的子集AA在DcD_c中相对紧凑,满足以下两个条件是充分必要的:

(i) GG 中存在ee 的开放邻域UU,使得H∩U={e}H \cap U = \{e\} 对于所有H∈AH \in A。

(ii) 存在一个常数 kk,使得 v(H)≤kv(H) \leq k 对于所有 H∈AH \in A。

考虑到第 9 条命题,这可以立即得出以下事实:在 NN 到 DD 的规范双射下,DcD_c 是 NcN_c 的像,并且根据所做出的假设,这个双射是同胚(No. 4,提案 8)。

例 09MH

让我们采用 G=RnG = \mathbf{R}^n,对于μ\mu,采用勒贝格测度; Cor 的所有假设。提案 9 的满足。使得G/HG/H紧致的GG的离散子群HH正是*秩*nn的离散子群(GT,VII, §1, No. 1,Th.1);这样子群HH是由Rn\mathbf{R}^n的基(ai)1≤i≤n(a_i)_{1 \leq i \leq n}生成的,并且

v(H)=∣det⁡(a1,…,an)∣ v(H) = |\det(a_1, \ldots, a_n)|

(行列式是针对典范基或Rn\mathbf{R}^n而取的)(第VII, §2, No. 10,第4章)。 空间DcD_c在这里可以这样解释:每个子群H∈DcH \in D_c是子群Zn\mathbf{Z}^n的变换g⋅Zng \cdot \mathbf{Z}^n除以元素g∈GL(n,R)g \in \mathbf{GL}(n, \mathbf{R}),以及子群使Zn\mathbf{Z}^n稳定的GL(n,R)\mathbf{GL}(n, \mathbf{R})可以用GL(n,Z)\mathbf{GL}(n, \mathbf{Z})来识别。因而,DcD_c可以被规范地识别为(非拓扑)齐次空间,与GL(n,R)/GL(n,Z)\mathbf{GL}(n, \mathbf{R})/\mathbf{GL}(n, \mathbf{Z})。另一方面,GL(n,R)\mathbf{GL}(n, \mathbf{R})在Rn\mathbf{R}^n中连续运行,因此对于模糊的拓扑(§3, No. 3,命题13)也在M+(Rn)\mathscr{M}_+(\mathbf{R}^n)中运行,因此在M+(Rn)\mathscr{M}_+(\mathbf{R}^n)的子空间NcN_c中运行;此外,NcN_c到DcD_c的规范同胚(No. 4,命题8)与GL(n,R)\mathbf{GL}(n, \mathbf{R})的运算的律兼容。由于GL(n,R)\mathbf{GL}(n, \mathbf{R})在无穷大处可数并且DcD_c是局部紧致的,因此上面定义的GL(n,R)/GL(n,Z)\mathbf{GL}(n, \mathbf{R})/\mathbf{GL}(n, \mathbf{Z})到DcD_c的双射是一个*同胚*(Ch.VII,App.I,引理2)。科。因而,第 9 条命题给出了齐次空间 GL(n,R)/GL(n,Z)\mathbf{GL}(n, \mathbf{R})/\mathbf{GL}(n, \mathbf{Z}) 中紧致性的标准。

引用了 6

引用了 定理 1, VII § 1, 推论, 定理 4, VII § 2, 命题 13, VIII § 3, 引理 2, 命题 8

6. 另一个关闭子群空间拓扑的解释

设F\mathfrak{F}为GG闭子集的集合; F\mathfrak{F} 上的一个定义 a Hausdorff 均匀结构 的方式如下:对于 GG 的每一个紧凑子集 KK 以及 GG 中 ee 的每个邻域 VV,令 P(K,V)P(K, V) 为集合对 (X,Y)(X, Y) 元素 F\mathscr{F} 使得两者

(9)X∩K⊂VYandY∩K⊂VX. (9) \quad X \cap K \subset VY \quad \text{and} \quad Y \cap K \subset VX.

让我们证明,P(K,V)P(K, V) 的集合是 Hausdorff 制服结构 U\mathscr{U} F\mathscr{F} 的基本随从人员系统。 GT的公理(UI′)(U'_I)和(UII′)(U'_{II}),II, §1, No. 1显然很满意;此外,关系K⊂K′K \subset K'和V′⊂VV' \subset V意味着P(K′,V′)⊂P(K,V)P(K', V') \subset P(K, V);为了验证(UIII′)(U'_{III}),我们可以将极限自身化为VV是ee的对称紧邻域,从而VKVK是紧的。假设(X,Y)∈P(VK,V)(X, Y) \in P(VK, V)和(Y,Z)∈P(VK,V)(Y, Z) \in P(VK, V);那么X∩K⊂X∩VK⊂VYX \cap K \subset X \cap VK \subset VY,如果y∈Yy \in Y对于某些v∈Vv \in V来说是这样的vy∈Kvy \in K,那么必然是y∈VKy \in VK,因此

X∩K⊂V(Y∩VK); X \cap K \subset V(Y \cap VK);

另一方面,Y∩VK⊂VZY \cap VK \subset VZ,从而X∩K⊂V2ZX \cap K \subset V^2Z,并且类似地显示Z∩K⊂V2XZ \cap K \subset V^2X,从而证明(UIII′)(U'_{III})。最后,如果X,YX, Y是F\mathscr{F}的两个不同的元素,则存在例点a∈Xa \in X使得a∉Ya \notin Y,因此ee的对称紧邻域VV使得Va∩Y=∅Va \cap Y = \varnothing,即, a∉VYa \notin VY; 更不必说 (X,Y)∉P(Va,V)(X, Y) \notin P(Va, V),完成我们的断言的证明。

至此成立,让我们考虑一下刚才定义的均匀空间F\mathscr{F}的拓扑所诱发的GG拓扑T\mathscr{T}的封闭子群的集合Σ\Sigma。我们将看到这个拓扑*与No. 3*中定义的拓扑相同。只要证明当Σ\Sigma配备拓扑T\mathscr{T}时,Γ\Gamma到Σ\Sigma的映射α↦Hα\alpha \mapsto H_\alpha是*连续的*:因为,对于这个映射的限制来说,同样如此Γφ\Gamma_\varphi(与No. 1,命题 2 中的记号一样),它是双射的;但由于Γφ\Gamma_\varphi是紧的,并且拓扑T\mathscr{T}是分离的,Γφ\Gamma_\varphi的映射α↦Hα\alpha \mapsto H_\alpha进入Σ\Sigma将是同胚。

因此,令α0\alpha_0为Γ\Gamma的点,并令Φ\Phi为Γ\Gamma上的过滤器,收敛于α0\alpha_0;我们要证明,对于Φ\Phi,对于拓扑T\mathscr{T},HαH_\alpha趋向于Hα0H_{\alpha_0}。设KK是GG的紧子集,VV是ee在GG的对称紧邻域;对于每一个x∈Hα0∩Kx \in H_{\alpha_0} \cap K,都存在集合M(x)∈ΦM(x) \in \Phi,这样对于每一个α∈M(x)\alpha \in M(x),就有Vx∩Hα≠∅Vx \cap H_\alpha \neq \varnothing(No. 1,引理2),从而Vx⊂V2HαVx \subset V^2H_\alpha;当用集合 VxiVx_i 的有限数覆盖 Hα0∩KH_{\alpha_0} \cap K 时,我们会发现,如果 M=⋂iM(xi)M = \bigcap_i M(x_i),则对于每个 α∈M\alpha \in M 都有 Hα0∩K⊂V2HαH_{\alpha_0} \cap K \subset V^2H_\alpha。

相反,假设GG中存在ee的开邻域UU,使得对于每一个集合L∈ΦL \in \Phi,至少有一个α∈L\alpha \in L对应Hα∩K⊄UHα0H_\alpha \cap K \not\subset UH_{\alpha_0};如果ω(L)\omega(L)是α∈L\alpha \in L的集合且具有该性质,则ω(L)\omega(L)将是Φ′\Phi'在Γ\Gamma更细上的过滤器形式基比Φ\Phi,并且,对于每个对于L∈ΦL \in \Phi,ω(L)\omega(L)的α\alpha属于到并EE,将存在tα∈Hα∩Kt_\alpha \in H_\alpha \cap K而不是属于到UHα0UH_{\alpha_0};对于α∉E\alpha \notin E,取HαH_\alpha中的任何点作为tαt_\alpha。由于K∩C(UHα0)K \cap C(UH_{\alpha_0})是紧的,因此相对于Φ′\Phi'、属于到K∩C(UHα0)K \cap C(UH_{\alpha_0}),将存在α↦tα\alpha \mapsto t_\alpha的簇点ss;但由于Φ′\Phi'在Γ\Gamma中收敛到α0\alpha_0,因此No. 1的与……矛盾引理 3。

习题

习题

参见习题为 § 5。

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