Bourbaki

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§ 4。中央过滤

1. 真正的过滤

定义 1 0A4H

设GG为群。对GG的真正过滤是GG的子群的(Gα)α∈R(G_\alpha)_{\alpha \in \mathbf{R}}族,使得

Gα=⋂β<αGβfor all α∈R. G_\alpha = \bigcap_{\beta < \alpha} G_\beta \quad \text{for all } \alpha \in \mathbf{R}.

公式 (1) 意味着 β<α\beta < \alpha 为 Gα⊂GβG_\alpha \subset G_\beta,因此族 (Gα)(G_\alpha) 是 递减。如果⋂αGα\bigcap_\alpha G_\alpha约化到单位元素,则过滤(Gα)(G_\alpha)称为*分离*,如果G=⋃αGαG = \bigcup_\alpha G_\alpha,则称为*详尽*。

注 0A4I

设(Gn)n∈Z(G_n)_{n \in \mathbf{Z}}为GG的子群中的递减序列。 它是*交换代数*、章III, § 2, no. 1、定义1意义上的递减过滤。 对于R\mathbf{R}的区间]n−1,n]]n-1, n]中的每个整数nn和所有α\alpha,我们写Hα=GnH_\alpha = G_n,特别是Hn=GnH_n = G_n。 It is immediate that we thus obtain a real filtration (Hα)α∈R(H_\alpha)_{\alpha \in \mathbf{R}} on GG; such a filtration will be called an integral filtration. 因此,*交换代数*、章III, § 2意义上的递减过滤可以通过积分过滤来识别。

设AA为代数;如果Aα.Aβ⊂Aα+βA_\alpha . A_\beta \subset A_{\alpha + \beta}适用于R\mathbf{R}中的α,β\alpha, \beta,K.Aα⊂AαK . A_\alpha \subset A_\alpha适用于α∈R\alpha \in \mathbf{R},则AA的加法群上的真实过滤(Aα)(A_\alpha)称为与代数结构兼容。如果过滤是彻底的,则(Aα)(A_\alpha)是AA上拓扑下0的邻域的基本系统,与代数结构兼容。设BB为单位代数;如果代数结构和1∈B01 \in B_0 相容的,则BB 加法群上的真实过滤(Bα)(B_\alpha) 称为与单位代数结构兼容。

2. Order function

设 GG 为群,其中单位元素 ee。令(Gα)(G_\alpha)为GG的真实过滤。对于GG中的所有xx,令IxI_x表示实数α\alpha中的集合,使得x∈Gαx \in G_\alpha。如果α∈Ix\alpha \in I_x和β<α\beta < \alpha,则β∈Ix\beta \in I_x,因此IxI_x是一个区间(*一般拓扑*,章IV, § 2, no. 4,命题1)。使用关系 (1),我们看到当它是有限的时,IxI_x 包含是最小的上界。因此IxI_x等于形式]−∞,v(x)]∩R]-\infty, v(x)] \cap \mathbf{R}和v(x)∈R‾v(x) \in \overline{\mathbf{R}};我们有v(x)=sup⁡{α∣x∈Gα}v(x) = \sup \{ \alpha \mid x \in G_\alpha \}。

GG的映射vv进入R‾\overline{\mathbf{R}}称为与实际过滤(Gα)(G_\alpha)相关的*阶函数*,v(x)v(x)称为xx的*阶*。这个映射有以下性质:

(a) 对于x∈Gx \in G和α∈R\alpha \in \mathbf{R},关系x∈Gαx \in G_\alpha和v(x)≥αv(x) \geq \alpha是等价的。

(b) 对于GG中的x,yx, y,

v(x−1)=v(x),v(e)=+∞. v(x^{-1}) = v(x), \qquad v(e) = +\infty.
v(xy)≥inf⁡(v(x),v(y)). v(xy) \geq \inf(v(x), v(y)).

此外,如果 v(x)>v(y)v(x) > v(y),则 (3) 中我们有等式。

(c) 对于所有α∈R\alpha \in \mathbf{R},令Gα+G_\alpha^+表示x∈Gx \in G的集合,使得v(x)>αv(x) > \alpha。那么 Gα+=⋃β>αGβG_\alpha^+ = \bigcup_{\beta > \alpha} G_\beta,特别是 Gα+G_\alpha^+ 是子群的 GG。

相反,令vv为GG的映射代入R‾\overline{\mathbf{R}}满足关系(2)和(3)。对于所有α∈R\alpha \in \mathbf{R},令GαG_\alpha为x∈Gx \in G的集合,使得v(x)≥αv(x) \geq \alpha。那么(Gα)α∈R(G_\alpha)_{\alpha \in \mathbf{R}}是GG的真实过滤,vv是与该过滤相关的阶函数。

为了使过滤(Gα)(G_\alpha)成为整体,将vv映射GG转化为Z∪{+∞,−∞}\mathbf{Z} \cup \{+\infty, -\infty\}是必要且充分的。为了使其详尽(或分离),−v−1(−∞)=∅-v^{-1}(-\infty) = \varnothing(或−v−1(+∞)={ϵ}-v^{-1}(+\infty) = \{\epsilon\})是必要且充分的。

令AA为K-代数(分别为单位K-代数)。综上所述,关系

"x∈Aα⇔v(x)≥αfor x∈A and α∈R" "x \in A_\alpha \Leftrightarrow v(x) \geq \alpha \quad \text{for } x \in A \text{ and } \alpha \in \mathbf{R}"

定义双射 / 集合详尽的真实过滤(Aα)α∈R(A_\alpha)_{\alpha \in \mathbf{R}} 与代数(分别为单元代数)结构于AA 到集合于映射 v:A→R‾v : A \to \overline{\mathbf{R}} 不采用值 −∞-\infty 和满足公理 (4) 至 (7)(分别为 (4) 至 (8)):

(4)

v(x+y)≥inf⁡(v(x),v(y))(x,y in A)v(x + y) \geq \inf(v(x), v(y)) \quad (x, y \text{ in } A)
(5)
v(−x)=v(x)(x∈A)v(-x) = v(x) \qquad (x \in A)
(6)
v(λx)≥v(x)(λ∈K,x∈A)v(\lambda x) \geq v(x) \qquad (\lambda \in K, x \in A)
(7)
v(xy)≥v(x)+v(y)(x,y in A)v(xy) \geq v(x) + v(y) \qquad (x, y \text{ in } A)
(8)
v(1)≥0.v(1) \geq 0.

注 0A4J

如果 v(x)v(x) 并非处处都等于 +∞+\infty,则条件 (7) 和 (8) 意味着 v(1)=0v(1) = 0。

3. 分级代数与过滤代数相关

令 GG 成为具有真实过滤 (Gα)α∈R(G_\alpha)_{\alpha \in \mathbf{R}} 的*可交换* 群。正如之前我们写的

Gα+=⋃β>αGβ; G_\alpha^+ = \bigcup_{\beta > \alpha} G_\beta;

显然 Gα+G_\alpha^+ 是 GαG_\alpha 中的子群。我们写 gr⁡α(G)=Gα/Gα+\operatorname{gr}_\alpha(G) = G_\alpha / G_\alpha^+ 并且

gr⁡(G)=⨁α∈Rgr⁡α(G). \operatorname{gr}(G) = \bigoplus_{\alpha \in \mathbf{R}} \operatorname{gr}_\alpha(G).

与过滤后的群* GG 伴随的 *分级群为群 gr⁡(G)\operatorname{gr}(G),其自然分级为型 R\mathbf{R}。

注 0A4K

当过滤(Gα)(G_\alpha)为积分时,gr⁡α(G)={0}\operatorname{gr}_\alpha(G) = \{0\}为非积分α\alpha,gr⁡n(G)=Gn/Gn−1\operatorname{gr}_n(G) = G_n / G_{n-1}为每个整数nn。相关分级的群的定义因此重合本质上与 交换代数、章 III, § 2, no. 3 相同。

令AA为代数(分别为单位代数),并且(Aα)α∈R(A_\alpha)_{\alpha \in \mathbf{R}}为与代数(分别为单位代数)结构(no. 1)兼容的真实过滤。然后

Aα⋅Aβ⊂Aα+β,Aα+⋅Aβ+Aα⋅Aβ+⊂Aα+β+ A_\alpha \cdot A_\beta \subset A_{\alpha + \beta}, \qquad A_\alpha^+ \cdot A_\beta + A_\alpha \cdot A_\beta^+ \subset A_{\alpha + \beta}^+

将 Aα×AβA_\alpha \times A_\beta 的双线性映射转换为乘法的 Aα+βA_{\alpha + \beta} 限制在 AA 定义上对双线性映射取商

gr⁡α(A)×gr⁡β(A)→gr⁡α+β(A). \operatorname{gr}_\alpha(A) \times \operatorname{gr}_\beta(A) \to \operatorname{gr}_{\alpha + \beta}(A).

我们将 gr(A) × gr(A) 的双线性映射推导到 gr(A) 中,这使其成为型 R\mathbf{R} 的分级代数(分别为单位分级代数)。如果 A 是结合律(分别是交换律、谎言)代数,那么 gr(A) 也是。

4. 群中央过滤

定义 2 0A4L

令 G 为群。如果 GαG_\alpha 的元素 x 的 G=⋃α>0GαG = \bigcup_{\alpha > 0} G_\alpha 和换位子 (x,y)=x−1y−1xy(x, y) = x^{-1}y^{-1}xy 以及 GβG_\beta 属于到 Gα+βG_{\alpha + \beta} 的元素 y,G 上的实过滤 (Gα)(G_\alpha) 称为中心过滤。

引用了 2 · 被以下引用 1

引用了 A I § 6. 。 扩张,可溶解群,惰性群, TG III § 1. 群上的拓扑

被以下引用 命题 7, III § 7

在阶函数v的项中,上面的定义翻译成关系

v(x)>0,v((x,y))≥v(x)+v(y)for all x,y in G. v(x) > 0, \quad v((x, y)) \geq v(x) + v(y) \quad \text{for all } x, y \text{ in } G.
我们推导出 v((x,y))>v(x)v((x, y)) > v(x) if v(x)≠+∞v(x) \neq +\infty;如果我们写 xy=y−1xyx^y = y^{-1}xy (cf. 代数, 章 I, § 6, no. 2),那么 xy=x.(x,y)x^y = x.(x, y), 从而
v(xy)=v(x). v(x^y) = v(x).
这个关系表达了G的子群GαG_\alpha中的每一个都是正规的。 e 的拓扑的 GαG_\alpha 形式邻域的基本系统与 G 上的群结构兼容(一般拓扑、章 III, § 1, no. 2、例)据说是由过滤(Gα)(G_\alpha)定义。

在本编号的其余部分中,G 表示群,带有中央过滤(Gα)(G_\alpha)。对于所有 α∈R\alpha \in \mathbf{R},我们 G 的定义子群 Gα+G_\alpha^+

Gα+=⋃β>αGβ. G_\alpha^+ = \bigcup_{\beta > \alpha} G_\beta.
特别是 Gα+=Gα=GG_\alpha^+ = G_\alpha = G 对应 α≤0\alpha \leq 0。回想一下,如果 A 和 B 是 G 的两个子群,则 (A, B) 表示由换位子 (a,b)(a, b) 与 a∈Aa \in A 和 b∈Bb \in B 生成的 G 的子群。有了这个记号我们就有了公式
(Gα,Gβ)⊂Gα+β (G_\alpha, G_\beta) \subset G_{\alpha + \beta}
(Gα+,Gβ+)⊂Gα+β+ (G_\alpha^+, G_\beta^+) \subset G_{\alpha + \beta}^+
(G,Gα)⊂Gα+. (G, G_\alpha) \subset G_\alpha^+.
根据 (14),对于所有 α∈R\alpha \in \mathbf{R},Gα+G_\alpha^+ 是 GαG_\alpha 的正常子群,并且商群 grα(G)=Gα/Gα+\mathrm{gr}_\alpha(G) = G_\alpha / G_\alpha^+ 是可交换的。我们写 gr(G)=⨁α∈Rgrα(G)\mathrm{gr}(G) = \bigoplus_{\alpha \in \mathbf{R}} \mathrm{gr}_\alpha(G) 并给这个群型 R\mathbf{R} 的毕业,其中grα(G)\mathrm{gr}_\alpha(G) 由次数 α\alpha 的元素组成。然后grα(G)={0}\mathrm{gr}_\alpha(G) = \{0\}换α≤0\alpha \leq 0。

命题 1 0A4M

(i) 设 α,β\alpha, \beta 在 R\mathbf{R} 中。存在双加法映射

ϕαβ:grα(G)×grβ(G)→grα+β(G) \phi_{\alpha \beta} : \mathrm{gr}_\alpha(G) \times \mathrm{gr}_\beta(G) \to \mathrm{gr}_{\alpha + \beta}(G)

引用了 1

引用了 A I § 6. 。 扩张,可溶解群,惰性群

其中映射(xGα+,yGβ+)(xG_\alpha^+, yG_\beta^+)到(x,y)Gα+β+(x, y)G_{\alpha+\beta}^+。

(ii) 设ϕ\phi为gr(G)×gr(G)\mathrm{gr}(G) \times \mathrm{gr}(G)到gr(G)\mathrm{gr}(G)的双加法映射,对于每个有序对(α,β)(\alpha, \beta),限制到grα(G)×grβ(G)\mathrm{gr}_\alpha(G) \times \mathrm{gr}_\beta(G)是ϕαβ\phi_{\alpha\beta}。 映射ϕ\phi给出gr(G)\mathrm{gr}(G)一个谎言Z\mathbf{Z}-代数结构。

(i) 回忆身份

(xx′,y)=(x,y)x′(x′,y)(xx', y) = (x, y)x'(x', y)

对于GG中的x,x′,yx, x', y(*代数*、章I, § 6, no. 2、公式(4之二))。

对于x∈Gαx \in G_\alpha和y∈Gβy \in G_\beta,Gα+βG_{\alpha+\beta}的元素(x,y)(x, y)对Gα+β+G_{\alpha+\beta}^+取模类将表示为f(x,y)f(x, y)。对于Gα+βG_{\alpha+\beta}中的aa和GG中的x′x'、a−1.ax′=(a,x′)∈Gα+β+a^{-1}.ax' = (a, x') \in G_{\alpha+\beta}^+;特别地,f(x,y)f(x, y)等于类对Gα+β+G_{\alpha+\beta}^+对(x,y)x′(x, y)x'取模。 公式 (15) 因此意味着

f(xx′,y)=f(x,y)f(x′,y).f(xx', y) = f(x, y)f(x', y).

现在(y,x)=(x,y)−1(y, x) = (x, y)^{-1},从而

f(y,x)=f(x,y)−1.f(y, x) = f(x, y)^{-1}.

由(16)和(17)我们推导出

f(x,yy′)=f(x,y)f(x,y′).f(x, yy') = f(x, y)f(x, y').

我们必须证明映射 f:Gα×Gβ→grα+β(G)f : G_\alpha \times G_\beta \to \mathrm{gr}_{\alpha+\beta}(G) 定义取商映射 ϕαβ:grα(G)×grβ(G)→grα+β(G)\phi_{\alpha\beta} : \mathrm{gr}_\alpha(G) \times \mathrm{gr}_\beta(G) \to \mathrm{gr}_{\alpha+\beta}(G)。由(16)和(18)足以证明f(x,y)=0f(x, y) = 0如果x∈Gα+x \in G_\alpha^+或y∈Gβ+y \in G_\beta^+,这是从(13')得出的。

(ii) 作为 (x,x)=e(x, x) = e,从 (17) 可以得出 ϕ\phi 是交错的 Z\mathbf{Z}-双线性映射。因此,还需要证明,对于 u∈grα(G)u \in \mathrm{gr}_\alpha(G)、v∈grβ(G)v \in \mathrm{gr}_\beta(G) 和 w∈grγ(G)w \in \mathrm{gr}_\gamma(G),

ϕ(u,ϕ(v,w))+ϕ(v,ϕ(w,u))+ϕ(w,ϕ(u,v))=0.\phi(u, \phi(v, w)) + \phi(v, \phi(w, u)) + \phi(w, \phi(u, v)) = 0.

令x∈Gα,y∈Gβx \in G_\alpha, y \in G_\beta和z∈Gγz \in G_\gamma为元素,分别代表u,vu, v和ww。我们知道xyx^y和xx是GαG_\alpha的两个元素,它们对模Gα+G_\alpha^+全等,因此xyx^y是GαG_\alpha中uu的代表;由于(y,z)(y, z)是Gβ+γG_{\beta+\gamma}中ϕ(v,w)\phi(v, w)的代表,我们看到(xy,(y,z))(x^y, (y, z))是Gα+β+γG_{\alpha+\beta+\gamma}中ϕ(u,ϕ(v,w))\phi(u, \phi(v, w))的代表。通过循环置换,我们看到(yz,(z,x))(y^z, (z, x))和(zx,(x,y))(z^x, (x, y))分别代表Gα+β+γG_{\alpha+\beta+\gamma}中的ϕ(v,ϕ(w,u))\phi(v, \phi(w, u))和ϕ(w,ϕ(u,v))\phi(w, \phi(u, v))。 关系 (19) 则为以下恒等式的推论 (代数, 章 I, § 6, no. 2, 公式 (15)):

(xy,(y,z)).(yz,(z,x)).(zx,(x,y))=e.(x^y, (y, z)).(y^z, (z, x)).(z^x, (x, y)) = e.

命题 1 中定义的李代数 gr(G)\mathrm{gr}(G) 超过 Z\mathbf{Z} 称为与过滤后的群* GG 伴随的*分级李代数。

5. 中央过滤的例

令 AA 为单位结合律代数,并带有单位代数过滤 (Aα)(A_\alpha),使得 A0=AA_0 = A;那么AαA_\alpha是所有α∈R\alpha \in \mathbf{R}的AA的双面理想。让A∗A^*表示AA的可逆元中的乘法群。对于所有α>0\alpha > 0,令Γα\Gamma_\alpha表示x∈A∗x \in A^*的集合,使得x−1∈Aαx - 1 \in A_\alpha;我们将β≤0\beta \leq 0写为Γ=⋃α>0Γα\Gamma = \bigcup_{\alpha > 0} \Gamma_\alpha和Γβ=Γ\Gamma_\beta = \Gamma。

命题 2 0A4N

集合Γ\Gamma是A∗A^*的子群,(Γα)(\Gamma_\alpha)是Γ\Gamma的中央过滤。

被以下引用 2

被以下引用 注, 引理 1, II § 5

Γ=⋃α>0Γα\Gamma = \bigcup_{\alpha > 0} \Gamma_\alpha由构造和关系Γα=⋂β<αΓβ\Gamma_\alpha = \bigcap_{\beta < \alpha} \Gamma_\beta遵循Aα=⋂β<αAβA_\alpha = \bigcap_{\beta < \alpha} A_\beta。

我们证明Γα\Gamma_\alpha是A∗A^*的子群。现在1∈Γα1 \in \Gamma_\alpha;令x,yx, y位于Γα\Gamma_\alpha、从而x−1∈Aα,y−1∈Aαx - 1 \in A_\alpha, y - 1 \in A_\alpha中。由于AαA_\alpha是AA的双面理想,公式

(21)xy−1=(x−1)(y−1)+(x−1)+(y−1), (21) \quad xy - 1 = (x - 1)(y - 1) + (x - 1) + (y - 1),
(22)x−1−1=−x−1(x−1), (22) \quad x^{-1} - 1 = -x^{-1}(x - 1),
意味着xy−1∈Aαxy - 1 \in A_\alpha和x−1−1∈Aαx^{-1} - 1 \in A_\alpha,从而xy∈Γαxy \in \Gamma_\alpha和x−1∈Γαx^{-1} \in \Gamma_\alpha。

作为Γ=⋃α>0Γα\Gamma = \bigcup_{\alpha > 0} \Gamma_\alpha,这是A∗A^*的子群。

最后让α>0,β>0,x∈Γα\alpha > 0, \beta > 0, x \in \Gamma_\alpha和y∈Γβy \in \Gamma_\beta。设x−1=ξx - 1 = \xi和y−1=ηy - 1 = \eta。然后

(23)(x,y)−1=x−1y−1(ξη−ηξ); (23) \quad (x, y) - 1 = x^{-1}y^{-1}(\xi \eta - \eta \xi);
由假设、ξ∈Aα\xi \in A_\alpha 和 η∈Aβ\eta \in A_\beta、从而 ξη−ηξ∈Aα+β\xi \eta - \eta \xi \in A_{\alpha + \beta}。因为Aα+βA_{\alpha + \beta}是AA、(x,y)−1∈Aα+β(x, y) - 1 \in A_{\alpha + \beta}、从而(x,y)∈Γα+β(x, y) \in \Gamma_{\alpha + \beta}的双面理想。

注 0A4O

设α≥0,β≥0\alpha \geq 0, \beta \geq 0和x∈Γα,y∈Γβx \in \Gamma_\alpha, y \in \Gamma_\beta。由公式 (21), (22) 和 (23),

(24)x−1−1≡−(x−1)(modA2α) (24) \quad x^{-1} - 1 \equiv -(x - 1) \pmod{A_{2\alpha}}
(25)xy−1≡(x−1)+(y−1)(modAα+β) (25) \quad xy - 1 \equiv (x - 1) + (y - 1) \pmod{A_{\alpha + \beta}}
(26)(x,y)−1≡[(x−1),(y−1)](modAα+β+inf⁡(α,β)). (26) \quad (x, y) - 1 \equiv [(x - 1), (y - 1)] \pmod{A_{\alpha + \beta + \inf(\alpha, \beta)}}.

我们证明例 (26)。如果 x−1=ξx - 1 = \xi 和 y−1=ηy - 1 = \eta,则 (23) 给出:

(x,y)−1−[ξ,η]=((x−1−1)+(y−1−1)+(x−1−1)(y−1−1))[ξ,η]. (x, y) - 1 - [\xi, \eta] = ((x^{-1} - 1) + (y^{-1} - 1) + (x^{-1} - 1)(y^{-1} - 1))[\xi, \eta].
现在[ξ,η]∈Aα+β[\xi, \eta] \in A_{\alpha + \beta},(x−1−1)∈Aα(x^{-1} - 1) \in A_\alpha,(y−1−1)∈Aβ(y^{-1} - 1) \in A_\beta,从而我们得到(26)。

令GG为群且ρ:G→Γ\rho : G \to \Gamma同态。对于所有真实的α\alpha,我们写为Gα=ρ−1(Γα)G_\alpha = \rho^{-1}(\Gamma_\alpha)。由于(Γα)(\Gamma_\alpha)是Γ\Gamma上的中央过滤,因此(Gα)(G_\alpha)是GG上的中央过滤是直接的。

命题 3 0A4P

(i) *对于所有α∈R\alpha \in \mathbf{R},存在唯一群同态gα:grα(G)→grα(A)g_\alpha : \mathrm{gr}_\alpha(G) \to \mathrm{gr}_\alpha(A),其中映射类对元素a∈Gαa \in G_\alpha模Gα+G_\alpha^+到类对ρ(a)−1\rho(a) - 1模Aα+A_\alpha^+。

被以下引用 2

被以下引用 命题 2, II § 5, 定理 3, II § 5

(ii) 令 g 为 gr(G) 到 gr(A) 的群同态,其中限制到 gr_\alpha(G) 是所有 α 的 g_\alpha。 映射 g 是李 \mathbf{Z}-代数的单同态。

(i) 令 α > 0。通过假设,对于 G_\alpha 中的所有 a,\rho(a) - 1 \in A_\alpha;设 p_\alpha(a) 表示 \rho(a) - 1 模 A_\alpha^+ 的类。由于 A_{2\alpha} \子集 A_\alpha^+,关系 (25) 意味着 p_\alpha(ab) = p_\alpha(a) + p_\alpha(b)。那么 a \in G_\alpha^+ 当且仅当 \rho(a) - 1 \in A_\alpha^+;因此 G_\alpha^+ 是 G_\alpha 的核同态 p_\alpha 到 gr_\alpha(A) 中。在经过上求商 p_\alpha,然后将 gr_\alpha(G) 的定义单同态 g_\alpha 代入 gr_\alpha(A)。

对于 \alpha \leq 0,gr_\alpha(G) = \{0\} 且唯一的选择是 g_\alpha = 0。

(ii) 由于 g_\alpha 对于所有实数 α 都是单射的,因此 g 是单射的。我们证明 g 是李代数同态。由于 gr_\alpha(G) = \{0\} 对于 \alpha \leq 0,只需建立公式

pα+β((a,b))=[pα(a),pβ(b)] p_{\alpha+\beta}((a, b)) = [p_\alpha(a), p_\beta(b)]

对于 α > 0,β > 0,G_alpha 中的 rightarrow 和 G_beta 中的 b,由 (26) 得出。

6. 整体中央过滤

回想一下 (no. 1, 注),如果对于每个整数 n 且所有 \alpha \in \{n-1, n\} 都有 G_\alpha = G_n,则群 G 上的过滤 (G_\alpha) 称为积分。在群 G 上给予积分中央过滤相当于给予 G 满足条件的子群序列 (G_n)_{n \geq 1}

(i) \quad G_1 = G (ii) \quad G_n \supset G_{n+1} \quad \text{对于所有 } n \geq 1 (iii)(Gm,Gn)⊂Gm+n(iii) \quad (G_m, G_n) \subset G_{m+n} 代表 m≥1m \geq 1 和 n≥1n \geq 1。

对于每个整数 n \geq 1,G_n 是 G 的正规子群,并且商 gr_n(G) = G_n/G_{n+1} 是可交换的。在求商时, 映射 (x, y) \mapsto (x, y) = x^{-1}y^{-1}xy of G_m \times G_n into G_{m+n} 允许我们在 gr(G) = \bigoplus_{n \geq 1} gr_n(G) 上定义分级李代数结构型 \mathbf{N} 超过环 \mathbf{Z}。

回想一下 (代数, 章 I, § 6, no. 3, 定义 5),群 G 的下中心级数定义为

C1G=G,Cn+1=(G,CnG)for n≥1. C^1G = G, \quad C^{n+1} = (G, C^nG) \quad \text{for } n \geq 1.

相应的过滤称为G的下中心过滤。

命题 4 0A4Q

(i) G 的下部中心级数是 G 上的整体中心过滤。

引用了 1 · 被以下引用 1

引用了 A I § 6. 。 扩张,可溶解群,惰性群

被以下引用 定理 3, II § 5

(ii) 如果 (G_n)_{n \in \mathbf{N}^*} 是 G 上的积分中心过滤,则对于所有 n \in \mathbf{N}^* C^nG \子集 G_n。

断言(i)已在代数、章I, § 6, no. 3、公式(7)中得到证明。

我们通过 n 上的归纳证明 (ii); C^1G = G = G_1;对于 n > 1,

CnG=(G,Cn−1G)⊂(G,Gn−1)⊂Gn. C^nG = (G, C^{n-1}G) \subset (G, G_{n-1}) \subset G_n.

命题 5 0A4R

令 G 为群,gr(G) 为与 G 上的较低中心过滤相关的分级李Z\mathbf{Z}-代数。然后 gr(G) 由 gr1(G)=G/(G,G)\mathrm{gr}_1(G) = G/(G, G) 生成。

引用了 1 · 被以下引用 2

引用了 II § 2. 。免费李代数

被以下引用 习题 7, § 4, 定理 3, II § 5

令L为gr1(G)\mathrm{gr}_1(G)生成的gr(G)的谎言子代数;我们证明,L⊃grn(G)L \supset \mathrm{gr}_n(G)乘以归纳在n上,断言对于n=1n = 1来说是微不足道的。假设n>1n > 1和L⊃grn−1(G)L \supset \mathrm{gr}_{n-1}(G)。由于 gr(G) 上 CnG=(G,Cn−1G)C^nG = (G, C^{n-1}G)、构造的李代数律立即表明

grn(G)=[gr1(G),grn−1(G)]⊂L. \mathrm{gr}_n(G) = [\mathrm{gr}_1(G), \mathrm{gr}_{n-1}(G)] \subset L.

上述证明表明李代数gr(G) (§ 2, no. 7)的下中心级数由下式给出

Cn(gr(G))=∑m≥ngrm(G). \mathscr{C}^n(\mathrm{gr}(G)) = \sum_{m \geq n} \mathrm{gr}_m(G).

注 0A4S

令 k 为 n 行的下三角矩阵的环、n 整数 >0> 0 和 A 集合,k 中有 n 个列和元素。对于p≥0p \geq 0,令ApA_p为(xij)∈A(x_{ij}) \in A的集合,使得xij=0x_{ij} = 0对应于i−j<pi - j < p。然后是A0=AA_0 = A和ApAq⊂Ap+qA_pA_q \subset A_{p+q}。让Γp=1+Ap\Gamma_p = 1 + A_p。那么Γ1\Gamma_1是GL(n,k)\mathbf{GL}(n, k)的子群,称为阶n在k上的严格下三角群。通过no. 5的命题2,(Γp)(\Gamma_p)是Γ1\Gamma_1上的积分过滤。作为 Γn={1}\Gamma_n = \{1\},我们看到群 Γ1\Gamma_1 是幂零的(代数、章 I, § 6, no. 3、定义 6)。

引用了 2

引用了 定义 6, A I § 6, 命题 2

习题

在下面的习题中,字母G表示群。

参见习题为 § 4。

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