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§ 1。考克塞特群
在这个截面中,W表示群乘法写成,单位元素1,S表示W的生成元的集合,使得S = S^{-1}和1\notin S。W的每个元素都是乘积 S 的元素的有限序列。从 no. 3 开始,我们假设 S 的每个元素都有阶 2。
1. 长度并减少分解
设 w \in W。w 的长度(相对于 S),用 l_S(w) 或简称为 l(w) 表示,是最小的整数 q \geq 0,使得 w 是 S 的 q 元素的序列的乘积。 w 的约化分解 (相对于 S)是 S 的元素中的任意序列 s = (s_1, \ldots, s_q),使得 w = s_1 \cdots s_q 且 q = l(w)。
因此 1 是长度 0 的唯一元素,S 由长度 1 的元素组成。
令 w 和 w' 在 W 中。我们有公式:
l ( w w ′ ) ≤ l ( w ) + l ( w ′ ) , (1)
l(ww') \leq l(w) + l(w'), \tag{1}
l ( w w ′ ) ≤ l ( w ) + l ( w ′ ) , ( 1 )
l ( w − 1 ) = l ( w ) , (2)
l(w^{-1}) = l(w), \tag{2}
l ( w − 1 ) = l ( w ) , ( 2 )
∣ l ( w ) − l ( w ′ ) ∣ ≤ l ( w w ′ − 1 ) . (3)
|l(w) - l(w')| \leq l(w{w'}^{-1}). \tag{3}
∣ l ( w ) − l ( w ′ ) ∣ ≤ l ( w w ′ − 1 ) . ( 3 )
令 (s_1, \ldots, s_p) 和 (s'_1, \ldots, s'_q) 分别减少 w 和 w' 的分解。因此 l(w) = p 且 l(w') = q。由于 ww' = s_1 \ldots s_p s'_1 \ldots s'_q,我们有 l(ww') \leq p + q, 证明 (1)。由于 S = S^{-1} 且 w^{-1} = s_p^{-1} \ldots s_1^{-1},我们有 l(w^{-1}) \leq p = l(w)。 替换 w 除以 w^{-1} 给出相反的不等式 l(w) \leq l(w^{-1}), 证明 (2)。 (1) 和 (2) 中的替换 w 除以 ww'^{-1} 得到关系
l ( w ) − l ( w ′ ) ≤ l ( w w ′ − 1 ) , (4)
l(w) - l(w') \leq l(w{w'}^{-1}), \tag{4}
l ( w ) − l ( w ′ ) ≤ l ( w w ′ − 1 ) , ( 4 )
l ( w w ′ − 1 ) = l ( w ′ w − 1 ) . (5)
l(w{w'}^{-1}) = l(w'w^{-1}). \tag{5}
l ( w w ′ − 1 ) = l ( w ′ w − 1 ) . ( 5 )
交换(4)中的w w w 和w ′ w' w ′ ,通过(5)、证明(3)得到l ( w ′ ) − l ( w ) ≤ l ( w w ′ − 1 ) l(w') - l(w) \leq l(w{w'}^{-1}) l ( w ′ ) − l ( w ) ≤ l ( w w ′ − 1 ) 。
令s = ( s 1 , … , s p ) s = (s_1, \ldots, s_p) s = ( s 1 , … , s p ) 和s ′ = ( s 1 ′ , … , s q ′ ) s' = (s'_1, \ldots, s'_q) s ′ = ( s 1 ′ , … , s q ′ ) 为S S S 的元素中的两个序列,使得w = s 1 … s p w = s_1 \ldots s_p w = s 1 … s p 和w ′ = s 1 ′ … s q ′ w' = s'_1 \ldots s'_q w ′ = s 1 ′ … s q ′ 。如果序列 ( s 1 , … , s p , s 1 ′ , … , s q ′ ) (s_1, \ldots, s_p, s'_1, \ldots, s'_q) ( s 1 , … , s p , s 1 ′ , … , s q ′ ) 是 w w ′ ww' w w ′ 的减少的分解,则 s s s 是 w w w 的减少的分解,并且 s ′ s' s ′ 是 w ′ w' w ′ 之一。
假设、l ( w ) ≤ p l(w) \leq p l ( w ) ≤ p 、l ( w ′ ) ≤ q l(w') \leq q l ( w ′ ) ≤ q 和 l ( w w ′ ) = p + q l(ww') = p + q l ( w w ′ ) = p + q 。根据 (1),我们必须有 l ( w ) = p l(w) = p l ( w ) = p 和 l ( w ′ ) = q l(w') = q l ( w ′ ) = q ,因此得出推论。
2. 二面角群
令 M M M 为乘法群 { 1 , − 1 } \{1, -1\} { 1 , − 1 } ,并令 m m m 为整数 ≥ 2 \geq 2 ≥ 2 (分别为 m = ∞ m = \infty m = ∞ )。然后M M M 通过( − 1 ) . x = − x (-1).x = -x ( − 1 ) . x = − x 作用于群Z / m Z \mathbf{Z}/m\mathbf{Z} Z / m Z (分别作用于Z \mathbf{Z} Z ),并且相应的通过Z / m Z \mathbf{Z}/m\mathbf{Z} Z / m Z 作用于M M M 的半直接乘积(分别作用于M M M ) Z \mathbf{Z} Z )用D m D_m D m 表示。 D m D_m D m 中的元素因此为对( ε , x ) (\varepsilon, x) ( ε , x ) 以及ε = ± 1 \varepsilon = \pm 1 ε = ± 1 和x ∈ Z / m Z x \in \mathbf{Z}/m\mathbf{Z} x ∈ Z / m Z (分别为x ∈ Z x \in \mathbf{Z} x ∈ Z ); D m D_m D m 上的群运算由公式给出
( ε , x ) . ( ε ′ , x ′ ) = ( ε ε ′ , ε ′ x + x ′ ) .
(\varepsilon, x).(\varepsilon', x') = (\varepsilon \varepsilon', \varepsilon' x + x').
( ε , x ) . ( ε ′ , x ′ ) = ( ε ε ′ , ε ′ x + x ′ ) . 我们用 1 模
m m m (分别为
ι = 1 \iota = 1 ι = 1 )和集合表示
ι \iota ι 类
ρ = ( − 1 , 0 ) , ρ ′ = ( − 1 , ι ) , π = ( 1 , ι ) .
\rho = (-1, 0), \quad \rho' = (-1, \iota), \quad \pi = (1, \iota).
ρ = ( − 1 , 0 ) , ρ ′ = ( − 1 , ι ) , π = ( 1 , ι ) . 然后是
ρ 2 = ρ ′ 2 = 1 \rho^2 = {\rho'}^2 = 1 ρ 2 = ρ ′ 2 = 1 和
π = ρ ρ ′ \pi = \rho \rho' π = ρ ρ ′ 。 公式
π n = ( 1 , n ι ) , ρ π n = ( − 1 , n ι )
\pi^n = (1, n\iota), \quad \rho \pi^n = (-1, n\iota)
π n = ( 1 , n ι ) , ρ π n = ( − 1 , n ι ) 证明
D m D_m D m 是由
{ ρ , ρ ′ } \{\rho, \rho'\} { ρ , ρ ′ } 生成的二面角群。
(i) p = s s ′ p = ss' p = s s ′ 生成W W W 的子群P P P 是正常的,W W W 是子群T = { 1 , s } T = \{1, s\} T = { 1 , s } 和P P P 的半直接乘积。此外,( W : P ) = 2 (W : P) = 2 ( W : P ) = 2 .
(ii) 令 m m m 为 p p p 的阶(有限或无限)。那么m ≥ 2 m \geq 2 m ≥ 2 和W W W 就是阶2 m 2m 2 m 。从D m D_m D m 到W W W 有一个独特的同构φ \varphi φ ,这样φ ( ρ ) = s \varphi(\rho) = s φ ( ρ ) = s 和φ ( ρ ′ ) = s ′ \varphi(\rho') = s' φ ( ρ ′ ) = s ′ 。
(i) 我们有 s p s − 1 = s s s ′ s = s ′ s = p − 1 sps^{-1} = sss's = s's = p^{-1} s p s − 1 = ss s ′ s = s ′ s = p − 1 ,因此
s p n s − 1 = p − n
sp^n s^{-1} = p^{-n}
s p n s − 1 = p − n
每整数n n n 。由于W W W 是由{ s , s ′ } \{ s, s' \} { s , s ′ } 生成的,因此是由{ s , p } \{ s, p \} { s , p } 生成的,所以子群P P P 是正常的。由此可见,T P TP T P 是W W W 的子群,并且由于T P TP T P 包含s s s 和s ′ = s p s' = sp s ′ = s p ,我们有W = T P = P ∪ s P W = TP = P \cup sP W = T P = P ∪ s P 。因此,为了证明 (i),只需证明 W ≠ P W \neq P W = P 即可。如果 W = P W = P W = P 、群 W W W 是可交换的,那么p 2 = s 2 s ′ 2 = 1 p^2 = s^2 {s'}^2 = 1 p 2 = s 2 s ′ 2 = 1 。但W = P W = P W = P 中唯一的元素将是1和p p p ,与假设相矛盾,W W W 包含至少有三个元素,即1、s s s 和s ′ s' s ′ 。
(ii) 从s ≠ s ′ s \neq s' s = s ′ 开始,我们有p ≠ 1 p \neq 1 p = 1 ,所以m ≥ 2 m \geq 2 m ≥ 2 。由于P P P 是阶m m m 和( W : P ) = 2 (W : P) = 2 ( W : P ) = 2 ,W W W 的阶是2 m 2m 2 m 。如果m m m 是有限(或无限),则存在从Z / m Z \mathbf{Z}/m\mathbf{Z} Z / m Z (或Z \mathbf{Z} Z )到P P P ,从π \pi π 到p p p 的同构φ ′ \varphi' φ ′ 。此外,从M = { 1 , − 1 } M = \{ 1, -1 \} M = { 1 , − 1 } 到T T T ,从− 1 -1 − 1 到s s s ,存在同构φ ′ ′ \varphi'' φ ′′ 。 群W W W 是T T T 和P P P 的半直接乘积。鉴于公式 (9) 和 ρ π n ρ − 1 = π − n \rho \pi^n \rho^{-1} = \pi^{-n} ρ π n ρ − 1 = π − n 、φ ′ \varphi' φ ′ 和 φ ′ ′ \varphi'' φ ′′ 诱导同构 φ \varphi φ 从 D m D_m D m 到 W W W ,使得 φ ( ρ ) = s \varphi(\rho) = s φ ( ρ ) = s 和 φ ( π ) = p \varphi(\pi) = p φ ( π ) = p ,因此φ ( ρ ′ ) = s ′ \varphi(\rho') = s' φ ( ρ ′ ) = s ′ 。 φ \varphi φ 的唯一性源自D m D_m D m 是由{ ρ , ρ ′ } \{ \rho, \rho' \} { ρ , ρ ′ } 生成的事实。
3. Coxeter 的第一个特性群
回想一下,从现在开始,我们假设 S 的元素是阶 2。
如果 (W, S) 满足以下条件,则称其为 Coxeter 系统:
(C) 对于 S 中的 s, s',令 m(s, s') 为 ss' 的阶,并令 I 为对 (s, s') 的集合,使得 m(s, s') 是有限的。 生成的集合 S 和关系 (ss')^{m(s,s')} = 1,对于 I 形式群 W 的演示文稿 1 中的 (s, s')。
当 (W, S) 是 Coxeter 系统时,人们还滥用语言说 W 是 Coxeter 群。
令m为整数≥ 2 \geq 2 ≥ 2 或∞ \infty ∞ ,并令W为群,当m = ∞ m = \infty m = ∞ 时,由生成元S = {s, s'}的集合和关系s 2 = s ′ 2 = 1 s^2 = {s'}^2 = 1 s 2 = s ′ 2 = 1 定义,当m有限时,s 2 = s ′ 2 = ( s s ′ ) m = 1 s^2 = {s'}^2 = (ss')^m = 1 s 2 = s ′ 2 = ( s s ′ ) m = 1 。另一方面考虑由 (7) 定义的 D_m 的二面角群 D_m (no. 2, 例) 和元素 ρ \rho ρ 和 ρ ′ \rho' ρ ′ 。由于ρ 2 = ( ρ ′ ) 2 = 1 \rho^2 = (\rho')^2 = 1 ρ 2 = ( ρ ′ ) 2 = 1 和( ρ ρ ′ ) m = 1 (\rho\rho')^m = 1 ( ρ ρ ′ ) m = 1 ,当m有限时,从W到D_m存在唯一同态 f,使得f ( s ) = ρ f(s) = \rho f ( s ) = ρ 和f ( s ′ ) = ρ ′ f(s') = \rho' f ( s ′ ) = ρ ′ 。由于 ρ ρ ′ \rho\rho' ρ ρ ′ 的长度为阶 m,因此 ss' 本身的长度为阶 m。因此,(W, S) 是 Coxeter 系统,W 是阶 2 m 2m 2 m 的二面角群,f 是同构(命题 2)。
根据结构的迁移,得出每个二面角群都是 Coxeter 群。
引用了 1 引用了 命题 2
令 S n \mathfrak{S}_n S n 为次数 n 的对称群,且n ≥ 2 n \geq 2 n ≥ 2 。令 s i s_i s i 为 i 和 i + 1 i+1 i + 1 对 1 ≤ i < n 1 \leq i < n 1 ≤ i < n 的转置,并令 S = {s_1, ..., s_{n-1}}。可以证明(§ 2, no.4、例和 § 1,练习 4)( S n , S ) (\mathfrak{S}_n, S) ( S n , S ) 是 Coxeter 系统。
引用了 2 引用了 习题 4, § 1 , IV § 2. 。奶系统
对于有限 Coxeter 群、cf. 的分类4、§ 4。
假设 (W, S) 是 Coxeter 系统。那么,当且仅当满足以下条件时,S的两个元素 s和s'在W中是共轭2 ^2 2 :
被以下引用 2 被以下引用 习题 9, § 1 , 习题 12, § 4
(I) S 的元素存在有限序列( s 1 , … , s q ) (s_1, \ldots, s_q) ( s 1 , … , s q ) ,使得s 1 = s , s q = s ′ s_1 = s, s_q = s' s 1 = s , s q = s ′ 和s j s j + 1 s_j s_{j+1} s j s j + 1 对于1 ≤ j < q 1 \leq j < q 1 ≤ j < q 来说是有限奇数阶。
令 S 中的 s 和 s' 使得 p = s s ′ p = ss' p = s s ′ 具有有限阶 2 n + 1 2n + 1 2 n + 1 。由(9),s p − n = p n s sp^{-n} = p^n s s p − n = p n s 因此
p n s p − n = p n p n s − p − 1 s = s ′ s s = s ′ ,
p^n sp^{-n} = p^n p^n s - p^{-1} s = s' ss = s',
p n s p − n = p n p n s − p − 1 s = s ′ ss = s ′ ,
并且 s ′ s' s ′ 是 s 的共轭。
对于 S 中的所有 s,令 A s A_s A s 为 s ′ ∈ S s' \in S s ′ ∈ S 满足 (I) 中的集合。根据(I)中的假设,元素s j s_j s j 和s j + 1 s_{j+1} s j + 1 对于1 ≤ j < q 1 \leq j < q 1 ≤ j < q 来说是共轭,因此A s A_s A s 的每个元素s ′ s' s ′ 对于s来说都是共轭。
令 f f f 为映射,从 S 到 M = { 1 , − 1 } M = \{1, -1\} M = { 1 , − 1 } 在 A s A_s A s 上等于 1,在 S − A s S - A_s S − A s 上等于 -1。令 S 中的 s ′ s' s ′ 和 s ′ ′ s'' s ′′ 使得 s ′ s ′ ′ s's'' s ′ s ′′ 的长度为有限阶 m。如果s ′ s' s ′ 和s ′ ′ s'' s ′′ 都在A s A_s A s 或者都在S − A s S - A_s S − A s ,那么f ( s ′ ) f ( s ′ ′ ) = 1 f(s') f(s'') = 1 f ( s ′ ) f ( s ′′ ) = 1 。在另一种情况下,f ( s ′ ) f ( s ′ ′ ) = − 1 f(s') f(s'') = -1 f ( s ′ ) f ( s ′′ ) = − 1 ,但 m 是偶数。因此在所有情况下都是( f ( s ′ ) f ( s ′ ′ ) ) m = 1 (f(s') f(s''))^m = 1 ( f ( s ′ ) f ( s ′′ ) ) m = 1 。由于 (W, S) 是 Coxeter 系统,因此存在从 W 到 M 的同态 g,在 S 上感应出 f。令 s ′ s' s ′ 为 s 的共轭。由于g的s属于到核,s ′ s' s ′ 也是如此,因此f ( s ′ ) = g ( s ′ ) = 1 f(s') = g(s') = 1 f ( s ′ ) = g ( s ′ ) = 1 ,最后是s ′ ∈ A s s' \in A_s s ′ ∈ A s 。 Q.E.D.
4. 在 COXETER 中减少分解群
假设 (W, S) 是 Coxeter 系统。令T为S的元素W中的共轭集合。对于S的元素任意有限序列s = ( s 1 , … , s q ) s = (s_1, \ldots, s_q) s = ( s 1 , … , s q ) ,用元素的Φ ( s ) \Phi(s) Φ ( s ) 序列( t 1 , … , t q ) (t_1, \ldots, t_q) ( t 1 , … , t q ) 表示T 的定义为
t j = ( s 1 … s j − 1 ) s j ( s 1 … s j − 1 ) − 1 for 1 ≤ j ≤ q .
t_j = (s_1 \ldots s_{j-1}) s_j (s_1 \ldots s_{j-1})^{-1} \quad \text{for } 1 \leq j \leq q.
t j = ( s 1 … s j − 1 ) s j ( s 1 … s j − 1 ) − 1 for 1 ≤ j ≤ q .
然后是t 1 = s 1 t_1 = s_1 t 1 = s 1 和s 1 … s q = t q t q − 1 … t 1 s_1 \ldots s_q = t_q t_{q-1} \ldots t_1 s 1 … s q = t q t q − 1 … t 1 。对于任何元素t ∈ T t \in T t ∈ T ,用整数j j j 的n ( s , t ) n(s, t) n ( s , t ) 数表示,使得1 ≤ j ≤ q 1 \leq j \leq q 1 ≤ j ≤ q 和t j = t t_j = t t j = t 。最后,放
R = { 1 , − 1 } × T .
R = \{1, -1\} \times T.
R = { 1 , − 1 } × T .
(i) 设w ∈ W w \in W w ∈ W 和t ∈ T t \in T t ∈ T 。对于S的元素的所有序列s = ( s 1 , … , s q ) s = (s_1, \ldots, s_q) s = ( s 1 , … , s q ) ,数( − 1 ) n ( s , t ) (-1)^{n(s, t)} ( − 1 ) n ( s , t ) 具有相同的值η ( w , t ) \eta(w, t) η ( w , t ) ,使得w = s 1 … s q w = s_1 \ldots s_q w = s 1 … s q 。
被以下引用 3 被以下引用 习题 16, § 1 , 引理 3 , 推论, VI § 1
(ii) 对于 w ∈ W w \in W w ∈ W ,令 U w U_w U w 为映射,从 R 到自身定义为
U w ( ε , t ) = ( ε ⋅ η ( w − 1 , t ) , w t w − 1 ) ( ε = ± 1 , t ∈ T ) .
U_w(\varepsilon, t) = (\varepsilon \cdot \eta(w^{-1}, t), wtw^{-1}) \quad (\varepsilon = \pm 1, t \in T).
U w ( ε , t ) = ( ε ⋅ η ( w − 1 , t ) , w t w − 1 ) ( ε = ± 1 , t ∈ T ) .
从W到R的置换的群,映射w ↦ U w w \mapsto U_w w ↦ U w 为同态。
(2) 回想一下,如果存在 W 的内自同构且变换彼此相交,则群 W 的两个元素(分别为两个子集)被称为共轭。
对于 s ∈ S s \in S s ∈ S ,定义映射 U s U_s U s 从 R R R 到自身
U s ( ε , t ) = ( ε . ( − 1 ) δ s , t , s t s − 1 ) ( ε = ± 1 , t ∈ T ) ,
U_s(\varepsilon, t) = (\varepsilon.(-1)^{\delta_{s,t}}, st s^{-1}) \quad (\varepsilon = \pm 1, t \in T),
U s ( ε , t ) = ( ε . ( − 1 ) δ s , t , s t s − 1 ) ( ε = ± 1 , t ∈ T ) , 其中
δ s , t \delta_{s,t} δ s , t 是克罗内克符号。
U s 2 = I d R U_s^2 = \mathrm{Id}_R U s 2 = Id R 是直接的,这表明
U s U_s U s 是
R R R 的置换。
令s = ( s 1 , … , s q ) s = (s_1, \ldots, s_q) s = ( s 1 , … , s q ) 为S S S 的元素中的序列。输入w = s q … s 1 w = s_q \ldots s_1 w = s q … s 1 和U s = U s q … U s 1 U_s = U_{s_q} \ldots U_{s_1} U s = U s q … U s 1 。我们将在 q q q 的归纳之前证明,
U s ( ε , t ) = ( ε . ( − 1 ) n ( s , t ) , w t w − 1 ) .
U_s(\varepsilon, t) = (\varepsilon.(-1)^{n(s,t)}, wt w^{-1}).
U s ( ε , t ) = ( ε . ( − 1 ) n ( s , t ) , w t w − 1 ) . 对于
q = 0 , 1 q = 0, 1 q = 0 , 1 来说这是很清楚的。如果
q > 1 q > 1 q > 1 ,则输入
s ′ = ( s 1 , … , s q − 1 ) s' = (s_1, \ldots, s_{q-1}) s ′ = ( s 1 , … , s q − 1 ) 并
w ′ = s q − 1 … s 1 .
w' = s_{q-1} \ldots s_1.
w ′ = s q − 1 … s 1 . 使用归纳假设,我们得到
U s ( ε , t ) = U s q ( U s q ( ε . ( − 1 ) n ( s ′ , t ) , w ′ t w ′ − 1 ) ) = ( ε . ( − 1 ) n ( s ′ , t ) + δ s q , w ′ t w ′ − 1 , w t w − 1 ) .
\begin{align*}
U_s(\varepsilon, t) &= U_{s_q}(U_{s_q}(\varepsilon.(-1)^{n(s',t)}, w't {w'}^{-1})) \\
&= (\varepsilon.(-1)^{n(s',t)+\delta_{s_q,w't {w'}^{-1}}}, wt w^{-1}).
\end{align*}
U s ( ε , t ) = U s q ( U s q ( ε . ( − 1 ) n ( s ′ , t ) , w ′ t w ′ − 1 )) = ( ε . ( − 1 ) n ( s ′ , t ) + δ s q , w ′ t w ′ − 1 , w t w − 1 ) . 但是
Φ ( s ) = ( Φ ( s ′ ) , w ′ − 1 s q w ′ ) \Phi(s) = (\Phi(s'), {w'}^{-1} s_q w') Φ ( s ) = ( Φ ( s ′ ) , w ′ − 1 s q w ′ ) 和
n ( s , t ) = n ( s ′ , t ) + δ w ′ , − 1 s q w ′ , t n(s, t) = n(s', t) + \delta_{w', -1} s_q w', t n ( s , t ) = n ( s ′ , t ) + δ w ′ , − 1 s q w ′ , t ,证明公式(14)。
现在让s , s ′ ∈ S s, s' \in S s , s ′ ∈ S 使得p = s s ′ p = ss' p = s s ′ 有有限的阶m m m 。 令s = ( s 1 , … , s 2 m ) s = (s_1, \ldots, s_{2m}) s = ( s 1 , … , s 2 m ) 为S S S 的元素的序列,对于j j j 奇数由s j = s s_j = s s j = s 定义,对于j j j 偶数由s j = s ′ s_j = s' s j = s ′ 定义。 那么 s 2 m … s 1 = p − m = 1 s_{2m} \ldots s_1 = p^{-m} = 1 s 2 m … s 1 = p − m = 1 和公式 (11) 意味着
t j = p j − 1 s for 1 ≤ j ≤ 2 m .
t_j = p^{j-1} s \quad \text{for } 1 \leq j \leq 2m.
t j = p j − 1 s for 1 ≤ j ≤ 2 m . 由于
p p p 是阶
m m m ,元素
t 1 , … , t m t_1, \ldots, t_m t 1 , … , t m 是不同的,
t j + m = t j t_{j+m} = t_j t j + m = t j 对于
1 ≤ j ≤ m 1 \leq j \leq m 1 ≤ j ≤ m 是不同的。 对于所有
t ∈ T t \in T t ∈ T ,整数
n ( s , t ) n(s, t) n ( s , t ) 因此等于0或2,并且(14)表明
U s = I d R U_s = \mathrm{Id}_R U s = Id R 。 其他字,
( U s U s ′ ) m = I d R (U_s U_{s'})^m = \mathrm{Id}_R ( U s U s ′ ) m = Id R 。 Thus, by the definition of Coxeter systems, there exists a homomorphism
w ↦ U w w \mapsto U_w w ↦ U w from
W W W to the group of permutations of
R R R such that
U s U_s U s is given by the right-hand side of (13). 然后,对于每个序列
s = ( s 1 , … , s q ) s = (s_1, \ldots, s_q) s = ( s 1 , … , s q ) ,
U w = U s U_w = U_s U w = U s 使得
w = s q … s 1 w = s_q \ldots s_1 w = s q … s 1 和引理1紧随(14)而来。
设s = ( s 1 , … , s q ) s = (s_1, \ldots, s_q) s = ( s 1 , … , s q ) 、Φ ( s ) = ( t 1 , … , t q ) \Phi(s) = (t_1, \ldots, t_q) Φ ( s ) = ( t 1 , … , t q ) 和w = s 1 … s q w = s_1 \ldots s_q w = s 1 … s q 。令T w T_w T w 为T T T 的元素中的集合,使得η ( w , t ) = − 1 \eta(w, t) = -1 η ( w , t ) = − 1 。那么,当且仅当 t i t_i t i 不同时,s s s 是 w w w 的缩减分解,在这种情况下,T w = { t 1 , … , t q } T_w = \{ t_1, \ldots, t_q \} T w = { t 1 , … , t q } 和 C a r d ( T w ) = l ( w ) \mathrm{Card}(T_w) = l(w) Card ( T w ) = l ( w ) 。
被以下引用 4 被以下引用 引理 3 , 注 , 推论 2, IV § 2 , 推论 3, IV § 2
显然T w ⊂ { t 1 , … , t q } T_w \subset \{ t_1, \ldots, t_q \} T w ⊂ { t 1 , … , t q } 。将s s s 减少,可得C a r d ( T w ) ≤ l ( w ) \mathrm{Card}(T_w) \leq l(w) Card ( T w ) ≤ l ( w ) 。此外,如果t i t_i t i 不同,则根据t t t 是否存在属于至{ t 1 , … , t q } \{ t_1, \ldots, t_q \} { t 1 , … , t q } ,n ( s , t ) n(s, t) n ( s , t ) 等于1或0。由此得出T w = { t 1 , … , t q } T_w = \{ t_1, \ldots, t_q \} T w = { t 1 , … , t q } 和q = C a r d ( T w ) ≤ l ( w ) q = \mathrm{Card}(T_w) \leq l(w) q = Card ( T w ) ≤ l ( w ) ,这意味着s s s 被减少。最后假设t i = t j t_i = t_j t i = t j 和i < j i < j i < j 。这给出 s i = u s j u − 1 s_i = us_j u^{-1} s i = u s j u − 1 ,以及 u = s i + 1 … s j − 1 u = s_{i+1} \ldots s_{j-1} u = s i + 1 … s j − 1 ,因此
w = s 1 … s i − 1 s i + 1 … s j − 1 s j + 1 … s q .
w = s_1 \ldots s_{i-1} s_{i+1} \ldots s_{j-1} s_{j+1} \ldots s_q.
w = s 1 … s i − 1 s i + 1 … s j − 1 s j + 1 … s q .
这表明s s s 不是w w w 的约分解。
设w ∈ W w \in W w ∈ W 和s ∈ S s \in S s ∈ S 使得l ( s w ) ≤ l ( w ) l(sw) \leq l(w) l ( s w ) ≤ l ( w ) 。 For any sequence s = ( s 1 , … , s q ) s = (s_1, \ldots, s_q) s = ( s 1 , … , s q ) of elements of S S S with w = s 1 … s q w = s_1 \ldots s_q w = s 1 … s q , there exists an integer j j j such that 1 ≤ j ≤ q 1 \leq j \leq q 1 ≤ j ≤ q and
引用了 2 · 被以下引用 2 引用了 引理 1 , 引理 2
被以下引用 § 1. 。考克塞特群 , 定理 1
s s 1 … s j − 1 = s 1 … s j − 1 s j .
ss_1 \ldots s_{j-1} = s_1 \ldots s_{j-1} s_j.
s s 1 … s j − 1 = s 1 … s j − 1 s j .
设p p p 为w w w 和w ′ = s w w' = sw w ′ = s w 的长度。由 no. 3、l ( w ′ ) ≡ l ( w ) + 1 l(w') \equiv l(w) + 1 l ( w ′ ) ≡ l ( w ) + 1 mod 的 注 得出。 2.假设l ( w ′ ) ≤ l ( w ) l(w') \leq l(w) l ( w ′ ) ≤ l ( w ) 和关系
∣ l ( w ) − l ( w ′ ) ∣ ≤ l ( w w ′ − 1 ) = l ( s ) = 1
|l(w) - l(w')| \leq l(w{w'}^{-1}) = l(s) = 1
∣ l ( w ) − l ( w ′ ) ∣ ≤ l ( w w ′ − 1 ) = l ( s ) = 1
从而导致l ( w ′ ) = p − 1 l(w') = p - 1 l ( w ′ ) = p − 1 。 选择减少分解
( s 1 ′ , … , s p − 1 ′ )
(s'_1, \ldots, s'_{p-1})
( s 1 ′ , … , s p − 1 ′ )
w ′ w' w ′ 并放入 s = ( s , s 1 ′ , … , s p − 1 ′ ) s = (s, s'_1, \ldots, s'_{p-1}) s = ( s , s 1 ′ , … , s p − 1 ′ ) 和 Φ ( s ′ ) = ( t 1 ′ , … , t p ′ ) \Phi(s') = (t'_1, \ldots, t'_p) Φ ( s ′ ) = ( t 1 ′ , … , t p ′ ) 。很明显,s ′ s' s ′ 是w w w 和t 1 ′ = s t'_1 = s t 1 ′ = s 的减少的分解。 元素 t 1 ′ , … , t p ′ t'_1, \ldots, t'_p t 1 ′ , … , t p ′ 与引理 2 不同,我们有 n ( s ′ , s ) = 1 n(s', s) = 1 n ( s ′ , s ) = 1 。由于w w w 是序列s s s 的乘积,所以我们有n ( s , s ) ≡ n ( s ′ , s ) n(s, s) \equiv n(s', s) n ( s , s ) ≡ n ( s ′ , s ) 模。 2乘以引理1,因而n ( s , s ) ≠ 0 n(s, s) \neq 0 n ( s , s ) = 0 。因而,s s s 等于元素t j t_j t j 或序列Φ ( s ) \Phi(s) Φ ( s ) 之一,因此引理。
5. 交换条件
“交换条件”是关于( W , S ) (W, S) ( W , S ) 的以下断言:
(E) 令w ∈ W w \in W w ∈ W 和s ∈ S s \in S s ∈ S 使得l ( s w ) ≤ l ( w ) l(sw) \leq l(w) l ( s w ) ≤ l ( w ) 。对于 w w w 的任何约简分解 ( s 1 , … , s q ) (s_1, \ldots, s_q) ( s 1 , … , s q ) ,存在整数 j j j ,使得 1 ≤ j ≤ q 1 \leq j \leq q 1 ≤ j ≤ q 和
s s 1 … s j − 1 = s 1 … s j − 1 s j .
ss_1 \ldots s_{j-1} = s_1 \ldots s_{j-1} s_j.
s s 1 … s j − 1 = s 1 … s j − 1 s j .
我们假设在这个数中( W , S ) (W, S) ( W , S ) 满足(E)。到引理 3 时,如果 ( W , S ) (W, S) ( W , S ) 是 Coxeter 系统,则情况如此。因而,该数的结果适用于 Coxeter 系统。
令 s ∈ S , w ∈ W s \in S, w \in W s ∈ S , w ∈ W 和 s = ( s 1 , … , s q ) s = (s_1, \ldots, s_q) s = ( s 1 , … , s q ) 为 w w w 的约分解。那么必须满足以下条件之一:
被以下引用 4 被以下引用 § 1. 。考克塞特群 , 引理 4 , 推论 1 , 定理 1
a) l ( s w ) = l ( w ) + 1 l(sw) = l(w) + 1 l ( s w ) = l ( w ) + 1 和 ( s , s 1 , … , s q ) (s, s_1, \ldots, s_q) ( s , s 1 , … , s q ) 是 s w sw s w 的减少的分解。
b) l ( s w ) = l ( w ) − 1 l(sw) = l(w) - 1 l ( s w ) = l ( w ) − 1 并且存在整数j j j 使得1 ≤ j ≤ q 1 \leq j \leq q 1 ≤ j ≤ q 、( s 1 , … , s j − 1 , s j + 1 , … , s q ) (s_1, \ldots, s_{j-1}, s_{j+1}, \ldots, s_q) ( s 1 , … , s j − 1 , s j + 1 , … , s q ) 是s w sw s w 的减少的分解并且( s , s 1 , … , s j − 1 , s j + 1 , … , s q ) (s, s_1, \ldots, s_{j-1}, s_{j+1}, \ldots, s_q) ( s , s 1 , … , s j − 1 , s j + 1 , … , s q ) 是w w w 的减少的分解。
把w ′ = s w w' = sw w ′ = s w 。到no. 1的公式(3),我们有
∣ l ( w ) − l ( w ′ ) ∣ ≤ l ( s ) = 1.
|l(w) - l(w')| \leq l(s) = 1.
∣ l ( w ) − l ( w ′ ) ∣ ≤ l ( s ) = 1. 我们区分两种情况:
a) l ( w ′ ) > l ( w ) l(w') > l(w) l ( w ′ ) > l ( w ) 。然后l ( w ′ ) = q + 1 l(w') = q + 1 l ( w ′ ) = q + 1 和w ′ = s s 1 … s q w' = ss_1 \ldots s_q w ′ = s s 1 … s q ,所以
( s , s 1 , … , s q )
(s, s_1, \ldots, s_q)
( s , s 1 , … , s q ) 分解减少为
w ′ w' w ′ 。
b) l ( w ′ ) ≤ l ( w ) l(w') \leq l(w) l ( w ′ ) ≤ l ( w ) 。由(E),存在整数j j j 使得1 ≤ j ≤ q 1 \leq j \leq q 1 ≤ j ≤ q 和(16)被满足。然后w = s s 1 … s j − 1 s j + 1 … s q w = ss_1 \ldots s_{j-1} s_{j+1} \ldots s_q w = s s 1 … s j − 1 s j + 1 … s q ,因此
w ′ = s 1 … s j − 1 s j + 1 … s q .
w' = s_1 \ldots s_{j-1} s_{j+1} \ldots s_q.
w ′ = s 1 … s j − 1 s j + 1 … s q . 从
q − 1 ≤ l ( w ′ ) ≤ q q - 1 \leq l(w') \leq q q − 1 ≤ l ( w ′ ) ≤ q 开始,
l ( w ′ ) = q − 1 l(w') = q - 1 l ( w ′ ) = q − 1 和
( s 1 , … , s j − 1 , s j + 1 , … , s q ) (s_1, \ldots, s_{j-1}, s_{j+1}, \ldots, s_q) ( s 1 , … , s j − 1 , s j + 1 , … , s q ) 是
w ′ w' w ′ 的减少的分解。
令w ∈ W w \in W w ∈ W 具有长度q ≥ 1 q \geq 1 q ≥ 1 ,令D为w w w 减少的分解的集合,并令F为从D到集合E的映射。假设F ( s ) = F ( s ′ ) F(s) = F(s') F ( s ) = F ( s ′ ) 如果元素 D 满足的s = ( s 1 , … , s q ) ; s ′ = ( s 1 ′ , … , s q ′ ) s = (s_1, \ldots, s_q); s' = (s'_1, \ldots, s'_q) s = ( s 1 , … , s q ) ; s ′ = ( s 1 ′ , … , s q ′ ) 以下假设之一:
引用了 1 · 被以下引用 1 引用了 命题 4
被以下引用 命题 5
a) s 1 = s 1 ′ s_1 = s'_1 s 1 = s 1 ′ 或 s q = s q ′ s_q = s'_q s q = s q ′ 。 b) S 中存在 s 和 s ′ s' s ′ ,使得对于 j j j 奇数和 k k k 偶数,s j = s k ′ = s s_j = s'_k = s s j = s k ′ = s 和 s k = s j ′ = s ′ s_k = s'_j = s' s k = s j ′ = s ′ 。
那么F是常数。
A) 设 s , s ′ ∈ D s, s' \in D s , s ′ ∈ D 并放入 t = ( s 1 ′ , s 1 , … , s q − 1 ) t = (s'_1, s_1, \ldots, s_{q-1}) t = ( s 1 ′ , s 1 , … , s q − 1 ) 。我们将证明如果F ( s ) ≠ F ( s ′ ) F(s) \neq F(s') F ( s ) = F ( s ′ ) 则t ∈ D t \in D t ∈ D 和F ( t ) ≠ F ( s ) F(t) \neq F(s) F ( t ) = F ( s ) 。事实上,w = s 1 ′ … s q ′ w = s'_1 \ldots s'_q w = s 1 ′ … s q ′ 因此s 1 ′ w = s 2 ′ … s q ′ s'_1 w = s'_2 \ldots s'_q s 1 ′ w = s 2 ′ … s q ′ 是长度< q < q < q 。根据命题 4,存在整数 j j j ,使得 1 ≤ j ≤ q 1 \leq j \leq q 1 ≤ j ≤ q 和序列 u = ( s 1 ′ , s 1 , … , s j − 1 , s j + 1 , … , s q ) u = (s'_1, s_1, \ldots, s_{j-1}, s_{j+1}, \ldots, s_q) u = ( s 1 ′ , s 1 , … , s j − 1 , s j + 1 , … , s q ) 属于到 D。我们有 F ( u ) = F ( s ′ ) F(u) = F(s') F ( u ) = F ( s ′ ) by 条件 a);如果j ≠ q j \neq q j = q ,出于同样的原因,我们将得到F ( s ) = F ( u ) F(s) = F(u) F ( s ) = F ( u ) ,因此F ( s ) = F ( s ′ ) F(s) = F(s') F ( s ) = F ( s ′ ) 与我们的假设相反。因此j = q j = q j = q ,因此t = u ∈ D t = u \in D t = u ∈ D 和F ( t ) = F ( s ′ ) ≠ F ( s ) F(t) = F(s') \neq F(s) F ( t ) = F ( s ′ ) = F ( s ) 。
B) 让 s 和 s ′ s' s ′ 属于到 D。对于 S 的 q 元素的任何整数 j j j 以及 0 ≤ j ≤ q + 1 0 \leq j \leq q + 1 0 ≤ j ≤ q + 1 定义序列 s j s_j s j ,如下:
s 0 = ( s 1 ′ , … , s q ′ )
s_0 = (s'_1, \ldots, s'_q)
s 0 = ( s 1 ′ , … , s q ′ ) s 1 = ( s 1 , … , s q )
s_1 = (s_1, \ldots, s_q)
s 1 = ( s 1 , … , s q ) s q + 1 − k = ( s 1 , s 1 ′ , … , s 1 , s 1 ′ , s 1 , s 2 , … , s k )
s_{q+1-k} = (s_1, s'_1, \ldots, s_1, s'_1, s_1, s_2, \ldots, s_k)
s q + 1 − k = ( s 1 , s 1 ′ , … , s 1 , s 1 ′ , s 1 , s 2 , … , s k ) 对于
q − k q - k q − k 偶数和
0 ≤ k ≤ q 0 \leq k \leq q 0 ≤ k ≤ q s q + 1 − k = ( s 1 ′ , s 1 , … , s 1 , s 1 ′ , s 1 , s 2 , … , s k )
s_{q+1-k} = (s'_1, s_1, \ldots, s_1, s'_1, s_1, s_2, \ldots, s_k)
s q + 1 − k = ( s 1 ′ , s 1 , … , s 1 , s 1 ′ , s 1 , s 2 , … , s k ) 对于
q − k q - k q − k 奇数和
0 ≤ k ≤ q 0 \leq k \leq q 0 ≤ k ≤ q 。
用 (H_j) 断言 “s_j \in D, s_{j+1} \in D \text{ 和 } F(s_j) \neq F(s_{j+1})”表示。根据 A),(H_j) \ 意味着 0 ≤ j < q 0 \leq j < q 0 ≤ j < q 的 (H_{j+1}),并且条件 b) 不满足 (H_q)。因而,(H_0)不满足。由于s 0 = s ′ s_0 = s' s 0 = s ′ 和s 1 = s s_1 = s s 1 = s ,因此得出F ( s ) = F ( s ′ ) F(s) = F(s') F ( s ) = F ( s ′ ) 。
设 M 为幺半群(其中单位元 1)且 f 映射从 S 到 M。对于 s, s' \in S,令 m(s, s') 为 ss' 的阶并放入
引用了 1 · 被以下引用 3 引用了 引理 4
被以下引用 习题 13, § 1 , 命题 7 , 定理 1
a ( s , s ′ ) = { ( f ( s ) f ( s ′ ) ) l if m ( s , s ′ ) = 2 l , l finite ( f ( s ) f ( s ′ ) ) l f ( s ) if m ( s , s ′ ) = 2 l + 1 , l finite 1 if m ( s , s ′ ) = ∞ .
a(s, s') = \begin{cases}
(f(s)f(s'))^l & \text{if } m(s, s') = 2l, l \text{ finite} \\
(f(s)f(s'))^lf(s) & \text{if } m(s, s') = 2l + 1, l \text{ finite} \\
1 & \text{if } m(s, s') = \infty.
\end{cases}
a ( s , s ′ ) = ⎩ ⎨ ⎧ ( f ( s ) f ( s ′ ) ) l ( f ( s ) f ( s ′ ) ) l f ( s ) 1 if m ( s , s ′ ) = 2 l , l finite if m ( s , s ′ ) = 2 l + 1 , l finite if m ( s , s ′ ) = ∞.
如果当s ≠ s ′ s \neq s' s = s ′ 在S中时a ( s , s ′ ) = a ( s ′ , s ) a(s, s') = a(s', s) a ( s , s ′ ) = a ( s ′ , s ) ,则从W到M存在映射g使得
g ( w ) = f ( s 1 ) … f ( s q )
g(w) = f(s_1) \ldots f(s_q)
g ( w ) = f ( s 1 ) … f ( s q ) 适用于所有 w ∈ W w \in W w ∈ W 以及任意减少的分解 ( s 1 , … , s q ) (s_1, \ldots, s_q) ( s 1 , … , s q ) 。
对于任何w ∈ W w \in W w ∈ W ,令D w D_w D w 是w的减少的分解和F w F_w F w 映射从D w D_w D w 到M的集合,定义为
F w ( s 1 , … , s q ) = f ( s 1 ) … f ( s q ) .
F_w(s_1, \ldots, s_q) = f(s_1) \ldots f(s_q).
F w ( s 1 , … , s q ) = f ( s 1 ) … f ( s q ) . 我们将通过 w 的长度上的归纳证明
F w F_w F w 是常数,这将建立命题 5。
l ( w ) = 0 , 1 l(w) = 0, 1 l ( w ) = 0 , 1 的情况是微不足道的,我们假设
q ≥ 2 q \geq 2 q ≥ 2 并且我们的断言被证明对于元素 w 和
l ( w ) < q l(w) < q l ( w ) < q 。设 w 为长度 q 和
s , s ′ ∈ D w s, s' \in D_w s , s ′ ∈ D w ;通过引理 4 足以证明引理的情况 a) 和 b) 中的
F w ( s ) = F w ( s ′ ) F_w(s) = F_w(s') F w ( s ) = F w ( s ′ ) 。
a) 公式
F w ( s 1 , … , s q ) = f ( s 1 ) F w ′ ′ ( s 2 , … , s q ) = F w ′ ( s 1 , … , s q − 1 ) f ( s q )
F_w(s_1, \ldots, s_q) = f(s_1)F_{w''}(s_2, \ldots, s_q) = F_{w'}(s_1, \ldots, s_{q-1})f(s_q)
F w ( s 1 , … , s q ) = f ( s 1 ) F w ′′ ( s 2 , … , s q ) = F w ′ ( s 1 , … , s q − 1 ) f ( s q ) 对于
w ′ = s 1 … s q − 1 w' = s_1 \ldots s_{q-1} w ′ = s 1 … s q − 1 、
w ′ ′ = s 2 … s q w'' = s_2 \ldots s_q w ′′ = s 2 … s q 和归纳假设,如果
s 1 = s 1 ′ s_1 = s'_1 s 1 = s 1 ′ 或
s q = s q ′ s_q = s'_q s q = s q ′ ,则显示
F w ( s ) = F w ( s ′ ) F_w(s) = F_w(s') F w ( s ) = F w ( s ′ ) 。
b) 假设 S 存在两个元素和 s',使得对于 j 奇数和 k 偶数,s j = s k ′ = s s_j = s'_k = s s j = s k ′ = s 和 s k = s j ′ = s ′ s_k = s'_j = s' s k = s j ′ = s ′ 。治疗这个案子就够了s ≠ s ′ s \neq s' s = s ′ 。 序列 s 和 s' 是由 s 和 s' 生成的二面体群中 w 的两个不同的约化分解。根据no. 2中的*注*,ss'的阶 m必然是有限的,并且在注中的记号中,s = s m s = s_m s = s m 和s ′ = s m ′ s' = s'_m s ′ = s m ′ 。因而,F w ( s ) = a ( s , s ′ ) F_w(s) = a(s, s') F w ( s ) = a ( s , s ′ ) 和F w ( s ′ ) = a ( s ′ , s ) F_w(s') = a(s', s) F w ( s ′ ) = a ( s ′ , s ) ,因而
F w ( s ) = F w ( s ′ ) .
F_w(s) = F_w(s').
F w ( s ) = F w ( s ′ ) .
6. 考克斯特的特征群
no. 4 中的引理 3 表明任何 Coxeter 系统满足 (E)。
相反,假设满足(E)。令G为从S到G的群和f映射,使得每当s和s ′ s' s ′ 属于到S和s s ′ ss' s s ′ 时( f ( s ) f ( s ′ ) ) m = 1 (f(s)f(s'))^m = 1 ( f ( s ) f ( s ′ ) ) m = 1 是有限的阶m。根据命题 5,从 W 到 G 存在映射 g,使得
g ( w ) = f ( s 1 ) … f ( s q )
g(w) = f(s_1) \ldots f(s_q)
g ( w ) = f ( s 1 ) … f ( s q ) 每当
w = s 1 … s q w = s_1 \ldots s_q w = s 1 … s q 为长度 q 时。要证明 (W, S) 是 Coxeter 系统,只需证明 g 是同态,即公式的推论
g ( s w ) = f ( s ) g ( w ) for s ∈ S , w ∈ W
g(sw) = f(s)g(w) \quad \text{for } s \in S, w \in W
g ( s w ) = f ( s ) g ( w ) for s ∈ S , w ∈ W 由于 S 生成 W。根据 no. 5 的 Prop. 4,只有两种情况是可能的:
a) l ( s w ) = l ( w ) + 1 l(sw) = l(w) + 1 l ( s w ) = l ( w ) + 1 :如果( s 1 , … , s q ) (s_1, \ldots, s_q) ( s 1 , … , s q ) 是w w w 的减少的分解,则( s , s 1 , … , s q ) (s, s_1, \ldots, s_q) ( s , s 1 , … , s q ) 是s w sw s w 的减少的分解,因而(21)。
b) l ( s w ) = l ( w ) − 1 l(sw) = l(w) - 1 l ( s w ) = l ( w ) − 1 :放入w ′ = s w w' = sw w ′ = s w ;然后是w = s w ′ w = sw' w = s w ′ 和l ( s w ′ ) = l ( w ′ ) + 1 l(sw') = l(w') + 1 l ( s w ′ ) = l ( w ′ ) + 1 。由a),g ( w ) = f ( s ) g ( s w ) g(w) = f(s)g(sw) g ( w ) = f ( s ) g ( s w ) ,因此从( f ( s ) ) 2 = 1 (f(s))^2 = 1 ( f ( s ) ) 2 = 1 开始f ( s ) g ( w ) = g ( s w ) f(s)g(w) = g(sw) f ( s ) g ( w ) = g ( s w ) 。
7. 划分的家庭
假设 (W, S) 是 Coxeter 系统。对于任何s ∈ S s \in S s ∈ S ,令P s P_s P s 为W中元素w w w 的集合,使得l ( s w ) > l ( w ) l(sw) > l(w) l ( s w ) > l ( w ) 。我们有以下属性:
(一)⋂ s ∈ S P s = { 1 } \bigcap_{s \in S} P_s = \{1\} ⋂ s ∈ S P s = { 1 } 。
事实上,让w ≠ 1 w \neq 1 w = 1 在W中,并让( s 1 , … , s q ) (s_1, \ldots, s_q) ( s 1 , … , s q ) 是w w w 的减少的分解。那么q ≥ 1 q \geq 1 q ≥ 1 和( s 2 , … , s q ) (s_2, \ldots, s_q) ( s 2 , … , s q ) 是s 2 w s_2w s 2 w 的减少的分解,所以l ( w ) = q l(w) = q l ( w ) = q 和l ( s 1 w ) = q − 1 l(s_1w) = q - 1 l ( s 1 w ) = q − 1 。因此,w ∉ P s 1 w \notin P_{s_1} w ∈ / P s 1 。
(B) 对于 S 中的任何 s,W 的集合 P s P_s P s 和 s P s sP_s s P s 形式划分
设w ∈ W w \in W w ∈ W 和s ∈ S s \in S s ∈ S 。根据no. 5的第4条命题,我们必须区分两种情况:
a) l ( s w ) = l ( w ) + 1 l(sw) = l(w) + 1 l ( s w ) = l ( w ) + 1 :然后w ∈ P s w \in P_s w ∈ P s 。 b) l ( s w ) = l ( w ) − 1 l(sw) = l(w) - 1 l ( s w ) = l ( w ) − 1 :将w ′ = s w w' = sw w ′ = s w 改为w = s w ′ w = sw' w = s w ′ ;那么
l ( w ′ ) < l ( s w ′ )
l(w') < l(sw')
l ( w ′ ) < l ( s w ′ ) 因此w ′ ∈ P s w' \in P_s w ′ ∈ P s ,即w ∈ s P s w \in sP_s w ∈ s P s 。
(C) 设 s、s' 在 S 中,w 在 W 中。如果 w ∈ P s w \in P_s w ∈ P s 和 w s ′ ∈ P s ws' \in P_s w s ′ ∈ P s ,则s w = w s ′ sw = ws' s w = w s ′ 。
设q q q 为w w w 中的长度。从w ∈ P s w \in P_s w ∈ P s 得出l ( s w ) = q + 1 l(sw) = q + 1 l ( s w ) = q + 1 ;从w s ′ ∈ P s ws' \in P_s w s ′ ∈ P s 得出l ( s w s ′ ) = l ( w s ′ ) − 1 ≤ q l(sws') = l(ws') - 1 \leq q l ( s w s ′ ) = l ( w s ′ ) − 1 ≤ q 。从l ( s w s ′ ) = l ( s w ) ± 1 l(sws') = l(sw) \pm 1 l ( s w s ′ ) = l ( s w ) ± 1 开始,我们终于有了l ( w s ′ ) = q + 1 l(ws') = q + 1 l ( w s ′ ) = q + 1 和l ( s w s ′ ) = q l(sws') = q l ( s w s ′ ) = q 。
令( s 1 , … , s q ) (s_1, \ldots, s_q) ( s 1 , … , s q ) 为w w w 和s q + 1 = s ′ s_{q+1} = s' s q + 1 = s ′ 的约分解;那么 ( s 1 , … , s q , s q + 1 ) (s_1, \ldots, s_q, s_{q+1}) ( s 1 , … , s q , s q + 1 ) 是分解的元素 w s ′ ws' w s ′ 长度 q + 1 q + 1 q + 1 的减少。通过交换条件,存在整数 j j j 与 1 ≤ j ≤ q + 1 1 \leq j \leq q + 1 1 ≤ j ≤ q + 1 使得
s s 1 … s j − 1 = s 1 … s j .
ss_1 \ldots s_{j-1} = s_1 \ldots s_j.
s s 1 … s j − 1 = s 1 … s j . (22) 如果1 ≤ j ≤ q 1 \leq j \leq q 1 ≤ j ≤ q ,我们就会有s w = s 1 … s j − 1 s j + 1 … s q sw = s_1 \ldots s_{j-1} s_{j+1} \ldots s_q s w = s 1 … s j − 1 s j + 1 … s q 与公式l ( s w ) = q + 1 l(sw) = q + 1 l ( s w ) = q + 1 相矛盾。因此j = q + 1 j = q + 1 j = q + 1 和公式(22)可以写成s w = w s ′ sw = ws' s w = w s ′ 。
相反,我们得到以下结果:
(A') 1 ∈ P s 1 \in P_s 1 ∈ P s 对于所有人 s ∈ S s \in S s ∈ S 。 (B') 集合 P s P_s P s 和 s P s sP_s s P s 对于所有 s ∈ S s \in S s ∈ S 都是不相交的。
那么 ,( W , S ) (W, S) ( W , S ) *是一个Coxeter系统,并且*P s P_s P s *由元素*w w w *组成*W W W *使得*l ( s w ) > l ( w ) l(sw) > l(w) l ( s w ) > l ( w ) 。
令s ∈ S s \in S s ∈ S 和w ∈ W w \in W w ∈ W 。有两种可能:
a) w ∉ P s w \notin P_s w ∈ / P s 。令 ( s 1 , … , s q ) (s_1, \ldots, s_q) ( s 1 , … , s q ) 为 w w w 的约分解,并且
w j = s 1 … s j
w_j = s_1 \ldots s_j
w j = s 1 … s j 1 ≤ j ≤ q 1 \leq j \leq q 1 ≤ j ≤ q ;还放了
w 0 = 1 w_0 = 1 w 0 = 1 。由于
w 0 ∈ P s w_0 \in P_s w 0 ∈ P s 由 (A') 且由于
w = w q w = w_q w = w q 不在
P s P_s P s 中,因此存在整数
j j j 与
1 ≤ j ≤ q 1 \leq j \leq q 1 ≤ j ≤ q ,使得
w j − 1 ∈ P s w_{j-1} \in P_s w j − 1 ∈ P s 和
w j = w j − 1 s j w_j = w_{j-1} s_j w j = w j − 1 s j 不会属于到
P s P_s P s 。通过(C),
s w j − 1 = w j − 1 s j .
sw_{j-1} = w_{j-1} s_j.
s w j − 1 = w j − 1 s j . 由此我们证明了公式
s s 1 … s j − 1 = s 1 … s j − 1 s j
ss_1 \ldots s_{j-1} = s_1 \ldots s_{j-1} s_j
s s 1 … s j − 1 = s 1 … s j − 1 s j 这意味着
s w = s 1 … s j − 1 s j + 1 … s q sw = s_1 \ldots s_{j-1} s_{j+1} \ldots s_q s w = s 1 … s j − 1 s j + 1 … s q 和
l ( s w ) < l ( w ) l(sw) < l(w) l ( s w ) < l ( w ) 。
b) w ∈ P s w \in P_s w ∈ P s :放入w ′ = s w w' = sw w ′ = s w ,使得w ′ ∉ P s w' \notin P_s w ′ ∈ / P s 乘以(B')。通过a),我们就有l ( s w ′ ) < l ( w ′ ) l(sw') < l(w') l ( s w ′ ) < l ( w ′ ) ,即l ( w ) < l ( s w ) l(w) < l(sw) l ( w ) < l ( s w ) 。
a) 和 b) 的比较证明 P s P_s P s 由那些 w ∈ W w \in W w ∈ W 组成,使得 l ( s w ) > l ( w ) l(sw) > l(w) l ( s w ) > l ( w ) 。正如我们在 a) 中看到的,交换条件由此而来,因此 ( W , S ) (W, S) ( W , S ) 是 Coxeter 系统(no. 6 的第 1 个)。
8. 考克塞特的子群群
在这个数中,我们假设( W , S ) (W, S) ( W , S ) 是Coxeter系统。对于S S S 的任何子集X X X ,我们用X X X 生成的W W W 的W X W_X W X 子群表示。
让w w w 位于W W W 中。存在 S S S 的子集 S w S_w S w ,使得 { s 1 , … , s q } = S w \{s_1, \ldots, s_q\} = S_w { s 1 , … , s q } = S w 对于 w w w 的任何减少的分解 ( s 1 , … , s q ) (s_1, \ldots, s_q) ( s 1 , … , s q ) 。
引用了 1 引用了 命题 5
用M M M 表示S S S 的子集的幺半群由……组成和合成律( A , B ) ↦ A ∪ B (A, B) \mapsto A \cup B ( A , B ) ↦ A ∪ B ; M M M 的单位元素是∅ \varnothing ∅ 。将 f ( s ) = { s } f(s) = \{s\} f ( s ) = { s } 替换为 s ∈ S s \in S s ∈ S 。我们将把no. 5的第5号提案应用到M M M 和f f f 。如果m ( s , s ′ ) m(s, s') m ( s , s ′ ) 是有限的,那么对于S S S 中的s , s ′ s, s' s , s ′ ,我们有a ( s , s ′ ) = { s , s ′ } a(s, s') = \{s, s'\} a ( s , s ′ ) = { s , s ′ } ,因此从W W W 到M M M 存在映射g : w ↦ S w g : w \mapsto S_w g : w ↦ S w ,使得g ( w ) = f ( s 1 ) ∪ ⋯ ∪ f ( s q ) g(w) = f(s_1) \cup \cdots \cup f(s_q) g ( w ) = f ( s 1 ) ∪ ⋯ ∪ f ( s q ) ,即S w = { s 1 , … , s q } S_w = \{s_1, \ldots, s_q\} S w = { s 1 , … , s q } 对于任何w ∈ W w \in W w ∈ W 以及 w w w 的任何减少的分解 ( s 1 , … , s q ) (s_1, \ldots, s_q) ( s 1 , … , s q ) 。
若w = s 1 … s q w = s_1 \ldots s_q w = s 1 … s q 且s 1 , … , s q s_1, \ldots, s_q s 1 , … , s q 在S S S 内,则w − 1 = s q … s 1 w^{-1} = s_q \ldots s_1 w − 1 = s q … s 1 ;因此
S w − 1 = S w .
S_{w^{-1}} = S_w.
S w − 1 = S w .
no. 5的第4条命题表明S s w ′ ⊂ { s } ∪ S w ′ S_{sw'} \subset \{s\} \cup S_{w'} S s w ′ ⊂ { s } ∪ S w ′ 对应于s ∈ S s \in S s ∈ S 和w ′ ∈ W w' \in W w ′ ∈ W ,这意味着公式
S w w ′ ⊂ S w ∪ S w ′
S_{ww'} \subset S_w \cup S_{w'}
S w w ′ ⊂ S w ∪ S w ′
由 w w w 长度归纳出发。由(23)和(24),w ∈ W w \in W w ∈ W 的集合U U U 使得S w ⊂ X S_w \subset X S w ⊂ X 是W W W 的子群;我们有 X ⊂ U ⊂ W X X \subset U \subset W_X X ⊂ U ⊂ W X ,因此有 U = W X U = W_X U = W X 。
这是从 Cor 得出的。 1 和 S S S 中的 s s s 为公式 S s = { s } S_s = \{s\} S s = { s } 。
集合 S S S 是 W W W 的最小生成的集合。
如果X ⊂ S X \subset S X ⊂ S 生成W W W ,则W = W X W = W_X W = W X ,因此X = S ∩ W X = S X = S \cap W_X = S X = S ∩ W X = S 。 2.
引用了 1 引用了 推论 2
对于S S S 中的任何子集X X X 和W X W_X W X 中的任何w w w ,w w w 中的长度相对于W X W_X W X 中的生成的集合X X X 等于l S ( w ) l_S(w) l S ( w ) 。
令 ( s 1 , … , s q ) (s_1, \ldots, s_q) ( s 1 , … , s q ) 为 w w w 的减少的分解,视为 W W W 的元素。对于 1 ≤ j ≤ q 1 \leq j \leq q 1 ≤ j ≤ q ,我们有 w = s 1 … s q w = s_1 \ldots s_q w = s 1 … s q 和 s j ∈ X s_j \in X s j ∈ X (Cor. 1);另外,w w w 不能由q = l S ( w ) q = l_S(w) q = l S ( w ) 定义为X ⊂ S X \subset S X ⊂ S q ′ < q q' < q q ′ < q 元素乘积。
引用了 1 · 被以下引用 1 引用了 推论 1
被以下引用 定理 2
(ii) 设 ( X i ) i ∈ I (X_i)_{i \in I} ( X i ) i ∈ I 为 S S S 的子集的家庭。如果X = ⋂ i ∈ I X i X = \bigcap_{i \in I} X_i X = ⋂ i ∈ I X i ,则W X = ⋂ i ∈ I W X i W_X = \bigcap_{i \in I} W_{X_i} W X = ⋂ i ∈ I W X i 。
(iii) 令X X X 和X ′ X' X ′ 为S S S 中的两个子集。那么W X ⊂ W X ′ W_X \subset W_{X'} W X ⊂ W X ′ (或W X = W X ′ W_X = W_{X'} W X = W X ′ )当且仅当X ⊂ X ′ X \subset X' X ⊂ X ′ (或X = X ′ X = X' X = X ′ )。
X X X 的每个元素都是阶2和X X X 生成W X W_X W X 。让x ∈ X x \in X x ∈ X 和w ∈ W X w \in W_X w ∈ W X 与l X ( x w ) ≤ l X ( w ) = q l_X(xw) \leq l_X(w) = q l X ( x w ) ≤ l X ( w ) = q 。由科.提案 7 中的第 4 条,我们有
l S ( x w ) ≤ l S ( w ) = q .
l_S(xw) \leq l_S(w) = q.
l S ( x w ) ≤ l S ( w ) = q . 令
x 1 , … , x q x_1, \ldots, x_q x 1 , … , x q 为
X X X 的元素,使得
w = x 1 … x q w = x_1 \ldots x_q w = x 1 … x q 。由于
( W , S ) (W, S) ( W , S ) 满足交换条件(no. 6的Th.1),因此存在整数
j j j 使得
1 ≤ j ≤ q 1 \leq j \leq q 1 ≤ j ≤ q 和
x x 1 … x j − 1 = x 1 … x j − 1 x j xx_1 \ldots x_{j-1} = x_1 \ldots x_{j-1} x_j x x 1 … x j − 1 = x 1 … x j − 1 x j 。因此,
( W X , X ) (W_X, X) ( W X , X ) 满足交换条件,因此是Coxeter系统(no. 6的Th.1)。这就证明了(i)。
断言 (ii) 和 (iii) 紧随 Cor.提案 7 中的 1 条。
9. 考克塞特矩阵和考克塞特图
令 I I I 为集合。 型 I I I 的 Coxeter 矩阵是一个对称的平方矩阵 M = ( m i j ) i , j ∈ I M = (m_{ij})_{i,j \in I} M = ( m ij ) i , j ∈ I ,其条目为整数或 + ∞ +\infty + ∞ 满足关系
m i i = 1 for all i ∈ I ; (25)
m_{ii} = 1 \quad \text{for all } i \in I; \tag{25}
m ii = 1 for all i ∈ I ; ( 25 ) m i j ≥ 2 for i , j ∈ I with i ≠ j . (26)
m_{ij} \geq 2 \quad \text{for } i, j \in I \text{ with } i \neq j. \tag{26}
m ij ≥ 2 for i , j ∈ I with i = j . ( 26 )
引用了 2 引用了 V § 4. 。 COXETER 群的几何表示 , 定理 2
型 I I I 的 Coxeter 图(通过滥用语言)是图 Γ 3 \Gamma^3 Γ 3 的对由……组成,其I I I 作为其集合顶点,映射 f f f 来自集合的边绘制到+ ∞ +\infty + ∞ 的集合由……组成和整数≥ 3 \geq 3 ≥ 3 的集合。 Γ \Gamma Γ 称为 Coxeter 图 ( Γ , f ) (\Gamma, f) ( Γ , f ) 的底层图。
Coxeter 图 ( Γ , f ) (\Gamma, f) ( Γ , f ) 与型 I I I 的任何 Coxeter 矩阵 M M M 相关联,如下所示:
图Γ \Gamma Γ 有集合个顶点I I I 和集合个边集合对{ i , j } \{i, j\} { i , j } (I I I 的元素),使得m i j ≥ 3 m_{ij} \geq 3 m ij ≥ 3 和映射 f f f 关联到M M M 的边{ i , j } \{i, j\} { i , j } 相应的元素m i j m_{ij} m ij 。
显然,这在型I I I 的Coxeter图矩阵的集合和型I I I 的Coxeter图的集合之间产生了双射。
为了帮助读者理解我们的论点,我们经常用图表来表示型 I I I 的 Coxeter 图,用于表示其底层图,并在每条边的旁边或上方写上 { i , j } \{i, j\} { i , j } 数 f ( { i , j } ) f(\{i, j\}) f ({ i , j }) 。如果这些数等于 3,我们通常会忽略它们。
3 请参阅附录了解定义以及此处使用的图的属性。
如果 (W, S) 是一个 Coxeter 系统、矩阵 M = ( m ( s , s ′ ) ) s , s ′ ∈ S M = (m(s, s'))_{s, s' \in S} M = ( m ( s , s ′ ) ) s , s ′ ∈ S ,其中 m ( s , s ′ ) m(s, s') m ( s , s ′ ) 是 s s ′ ss' s s ′ 的阶,则为型 S 的 Coxeter 矩阵,称为 的 Coxeter 矩阵 (W,S):确实,对于所有 s ∈ S s \in S s ∈ S ,从 s 2 = 1 s^2 = 1 s 2 = 1 开始,m ( s , s ) = 1 m(s, s) = 1 m ( s , s ) = 1 ;如果从 s s ′ = ( s ′ s ) − 1 ss' = (s's)^{-1} s s ′ = ( s ′ s ) − 1 开始 s ≠ s ′ s \neq s' s = s ′ ,则m ( s , s ′ ) = m ( s ′ , s ) ⩾ 2 m(s, s') = m(s', s) \geqslant 2 m ( s , s ′ ) = m ( s ′ , s ) ⩾ 2 则为 ≠ 1 \neq 1 = 1 。与 M 相关的 Coxeter 图 ( Γ , f ) (\Gamma, f) ( Γ , f ) 称为 (W, S) 的 Coxeter 图。我们注认为Γ \Gamma Γ 的两个顶点s s s 和s ′ s' s ′ 是“连接”当且仅当s s s 和s ′ s' s ′ 不交换。对于例,阶 2 m 2m 2 m 的二面角群的 Coxeter 矩阵为 ( 1 m m 1 ) \begin{pmatrix} 1 & m \\ m & 1 \end{pmatrix} ( 1 m m 1 ) ,其 Coxeter 图表示为
∘ — m ∘
\circ \overset{m}{\text{---}} \circ
∘ — m ∘
当m ⩾ 3 m \geqslant 3 m ⩾ 3 (或
∘ — ∘
\circ \text{---} \circ
∘ — ∘
如果 m = 3 m = 3 m = 3 ) 并且由
当m = 2 m = 2 m = 2 时。 \* 对称群 S n \mathfrak{S}_n S n 的 Coxeter 图表示为
∘ — ∘ — ∘ ⋯ ∘ — ∘
\circ \text{---} \circ \text{---} \circ \cdots \circ \text{---} \circ
∘ — ∘ — ∘ ⋯ ∘ — ∘
(n − 1 n - 1 n − 1 顶点。)\*
我们稍后(第 V, § 4 章)证明,相反,任何 Coxeter 矩阵都是 Coxeter 系统的矩阵。
如果 Coxeter 图的底层图是*连通*(附录,no. 2)且*非空*,则 Coxeter 系统 (W, S) 被称为*不可约*。等价地,S 是非空的,并且不存在 S 的划分分成 S 的两个不同的子集 S' 和 S'',使得 S' 的每个元素与 S'' 的每个元素交换。更一般地,令( Γ i ) i ∈ I (\Gamma_i)_{i \in I} ( Γ i ) i ∈ I 为Γ \Gamma Γ (附录,no. 2)的连通分量族,并令S i S_i S i 为Γ i \Gamma_i Γ i 顶点的集合。令W i = W S i W_i = W_{S_i} W i = W S i 为由S i S_i S i (cf.no. 8)生成的W的子群。那么 ( W i , S i ) (W_i, S_i) ( W i , S i ) 是不可约 Coxeter 系统 (no. 8, Th. 2) ,称为 (W, S) 的*不可约分量*。而且,群 W 是i ∈ I i \in I i ∈ I 子群 W i W_i W i 的*限制直接乘积*[^1]。事实上,这是从以下更一般的命题得出的:
令( S i ) i ∈ I (S_i)_{i \in I} ( S i ) i ∈ I 为S S S 的划分,使得S i S_i S i 的每个元素与S j S_j S j 的每个元素交换,如果i ≠ j i \neq j i = j 。对于所有i ∈ I i \in I i ∈ I ,令W i W_i W i 为由S i S_i S i 生成的子群。那么W W W 就是家庭( W i ) i ∈ I (W_i)_{i \in I} ( W i ) i ∈ I 的限制直接乘积。
引用了 1 · 被以下引用 1 引用了 定理 2
被以下引用 V § 3. 。反射产生的位移群
很明显,对于j ≠ i j \neq i j = i 的W j W_j W j 的并生成的所有i ∈ I i \in I i ∈ I 、子群、W i ′ W'_i W i ′ 也是由S i ′ = ⋃ j ≠ i S j S'_i = \bigcup_{j \neq i} S_j S i ′ = ⋃ j = i S j 生成的。因此
W i ∩ W i ′ = W ∅ = { 1 }
W_i \cap W'_i = W_\varnothing = \{1\}
W i ∩ W i ′ = W ∅ = { 1 } 通过 Th。 no. 8 中的 2 个。由于
W W W 是由
W i W_i W i 的并生成的,这就证明了命题。
习题
参见习题为 § 1 。
[^1]: 群 G 是子群族( G i ) i ∈ I (G_i)_{i \in I} ( G i ) i ∈ I 的*受限直接乘积*,如果对于I的任何有限子集 J,由i ∈ J i \in J i ∈ J 的G i G_i G i 生成的G的子群G J G_J G J 是直接i ∈ J i \in J i ∈ J 的G i G_i G i 的乘积,并且如果G是G J G_J G J 的并。 等价地,对于i ≠ j i \neq j i = j ,G i G_i G i 的每个元素与G j G_j G j 的每个元素可交换,并且G的每个元素可以唯一地写为乘积∏ i ∈ I g i \prod_{i \in I} g_i ∏ i ∈ I g i ,对于除有限多个之外的所有g i ∈ G i g_i \in G_i g i ∈ G i 和g i = 1 g_i = 1 g i = 1 指标i i i 。 最后一个条件相当于说,G是由G i G_i G i 的并生成的,并且对于所有i ∈ I i \in I i ∈ I 和I的所有有限子集J生成G i ∩ G J = { 1 } G_i \cap G_J = \{1\} G i ∩ G J = { 1 } ,使得i ∉ J i \notin J i ∈ / J 。