Bourbaki

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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

定义 1 0ALN

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。

命题 1 0ALO

令 w 和 w' 在 W 中。我们有公式:

l(ww′)≤l(w)+l(w′),(1) l(ww') \leq l(w) + l(w'), \tag{1}
l(w−1)=l(w),(2) l(w^{-1}) = l(w), \tag{2}
∣l(w)−l(w′)∣≤l(ww′−1).(3) |l(w) - l(w')| \leq l(w{w'}^{-1}). \tag{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(ww′−1),(4) l(w) - l(w') \leq l(w{w'}^{-1}), \tag{4}
l(ww′−1)=l(w′w−1).(5) l(w{w'}^{-1}) = l(w'w^{-1}). \tag{5}

交换(4)中的ww和w′w',通过(5)、证明(3)得到l(w′)−l(w)≤l(ww′−1)l(w') - l(w) \leq l(w{w'}^{-1})。

推论 0ALP

令s=(s1,…,sp)s = (s_1, \ldots, s_p)和s′=(s1′,…,sq′)s' = (s'_1, \ldots, s'_q)为SS的元素中的两个序列,使得w=s1…spw = s_1 \ldots s_p和w′=s1′…sq′w' = s'_1 \ldots s'_q。如果序列 (s1,…,sp,s1′,…,sq′)(s_1, \ldots, s_p, s'_1, \ldots, s'_q) 是 ww′ww' 的减少的分解,则 ss 是 ww 的减少的分解,并且 s′s' 是 w′w' 之一。

假设、l(w)≤pl(w) \leq p、l(w′)≤ql(w') \leq q 和 l(ww′)=p+ql(ww') = p + q。根据 (1),我们必须有 l(w)=pl(w) = p 和 l(w′)=ql(w') = q,因此得出推论。

注 0ALQ

鉴于公式(1)和(2),公式d(w,w′)=l(ww′−1)d(w, w') = l(w{w'}^{-1})定义在WW上的距离,在右平移下不变。

2. 二面角群

定义 2 0ALR

二面体群是群由阶两个不同的元素生成。

例 0ALS

令 MM 为乘法群 {1,−1}\{1, -1\},并令 mm 为整数 ≥2\geq 2(分别为 m=∞m = \infty)。然后MM通过(−1).x=−x(-1).x = -x作用于群Z/mZ\mathbf{Z}/m\mathbf{Z}(分别作用于Z\mathbf{Z}),并且相应的通过Z/mZ\mathbf{Z}/m\mathbf{Z}作用于MM的半直接乘积(分别作用于MM) Z\mathbf{Z})用DmD_m表示。 DmD_m中的元素因此为对(ε,x)(\varepsilon, x)以及ε=±1\varepsilon = \pm 1和x∈Z/mZx \in \mathbf{Z}/m\mathbf{Z}(分别为x∈Zx \in \mathbf{Z}); DmD_m 上的群运算由公式给出

(ε,x).(ε′,x′)=(εε′,ε′x+x′). (\varepsilon, x).(\varepsilon', x') = (\varepsilon \varepsilon', \varepsilon' x + x').
我们用 1 模 mm(分别为 ι=1\iota = 1)和集合表示 ι\iota 类
ρ=(−1,0),ρ′=(−1,ι),π=(1,ι). \rho = (-1, 0), \quad \rho' = (-1, \iota), \quad \pi = (1, \iota).
然后是ρ2=ρ′2=1\rho^2 = {\rho'}^2 = 1和π=ρρ′\pi = \rho \rho'。 公式
πn=(1,nι),ρπn=(−1,nι) \pi^n = (1, n\iota), \quad \rho \pi^n = (-1, n\iota)
证明DmD_m是由{ρ,ρ′}\{\rho, \rho'\}生成的二面角群。

命题 2 0ALT

假设SS由两个不同的元素ss和s′s'组成阶2。

被以下引用 3

被以下引用 例 1, 习题 9, § 2, 推论, V § 2

(i) p=ss′p = ss'生成WW的子群PP是正常的,WW是子群T={1,s}T = \{1, s\}和PP的半直接乘积。此外,(W:P)=2(W : P) = 2.

(ii) 令 mm 为 pp 的阶(有限或无限)。那么m≥2m \geq 2和WW就是阶2m2m。从DmD_m到WW有一个独特的同构φ\varphi,这样φ(ρ)=s\varphi(\rho) = s和φ(ρ′)=s′\varphi(\rho') = s'。

(i) 我们有 sps−1=sss′s=s′s=p−1sps^{-1} = sss's = s's = p^{-1},因此

spns−1=p−n sp^n s^{-1} = p^{-n}

每整数nn。由于WW是由{s,s′}\{ s, s' \}生成的,因此是由{s,p}\{ s, p \}生成的,所以子群PP是正常的。由此可见,TPTP是WW的子群,并且由于TPTP包含ss和s′=sps' = sp,我们有W=TP=P∪sPW = TP = P \cup sP。因此,为了证明 (i),只需证明 W≠PW \neq P 即可。如果 W=PW = P、群 WW 是可交换的,那么p2=s2s′2=1p^2 = s^2 {s'}^2 = 1。但W=PW = P中唯一的元素将是1和pp,与假设相矛盾,WW包含至少有三个元素,即1、ss和s′s'。

(ii) 从s≠s′s \neq s'开始,我们有p≠1p \neq 1,所以m≥2m \geq 2。由于PP是阶mm和(W:P)=2(W : P) = 2,WW的阶是2m2m。如果mm是有限(或无限),则存在从Z/mZ\mathbf{Z}/m\mathbf{Z}(或Z\mathbf{Z})到PP,从π\pi到pp的同构φ′\varphi'。此外,从M={1,−1}M = \{ 1, -1 \}到TT,从−1-1到ss,存在同构φ′′\varphi''。 群WW是TT和PP的半直接乘积。鉴于公式 (9) 和 ρπnρ−1=π−n\rho \pi^n \rho^{-1} = \pi^{-n}、φ′\varphi' 和 φ′′\varphi'' 诱导同构 φ\varphi 从 DmD_m 到 WW,使得 φ(ρ)=s\varphi(\rho) = s 和 φ(π)=p\varphi(\pi) = p,因此φ(ρ′)=s′\varphi(\rho') = s'。 φ\varphi的唯一性源自DmD_m是由{ρ,ρ′}\{ \rho, \rho' \}生成的事实。

注 0ALU

考虑阶 2m2m 的二面角群 WW 由两个不同的元素 ss 和阶 2 的 s′s' 生成。用 sqs_q 表示(分别为 sq′s'_q) 长度 qq 中的序列,其奇数(或偶数)编号项等于 ss,其偶数(或奇数)编号项等于 s′s',并设 wqw_q(或wq′w'_q)为乘积序列 sqs_q(分别为 sq′s'_q)。我们有

w2k=(ss′)k,w2k+1=(ss′)ks, w_{2k} = (ss')^k, \quad w_{2k+1} = (ss')^k s,
w2k′=(s′s)k=(ss′)−k,w2k+1′=(s′s)ks′=(ss′)−k−1s. w'_{2k} = (s's)^k = (ss')^{-k}, \quad w'_{2k+1} = (s's)^k s' = (ss')^{-k-1} s.

如果s=(s1,…,sq)s = (s_1, \ldots, s_q)是WW的元素ww的减少的分解(相对于{s,s′}\{ s, s' \}),那么显然si≠si+1s_i \neq s_{i+1}等于1≤i≤q−11 \leq i \leq q-1。因此,s=sqs = s_q或s=sq′s = s'_q。

如果m=∞m = \infty、元素、(ss′)n(ss')^n和(ss′)ns(ss')^n s对于n∈Zn \in \mathbf{Z}是不同的。 因此,元素wqw_q(q≥0q \geq 0)和wq′w'_q(q>0q > 0)是不同的,如果ss是wqw_q(或wq′w'_q)的减少的分解,我们必然有s=sqs = s_q(或s=sq′s = s'_q)。 由此可见,WW的元素的约化分解的l(wq)=l(wq′)=ql(w_q) = l(w'_q) = q和*集合由sqs_q和sq′s'_q*组成。 此外,WW的每个元素都有一个独特的缩减分解。

现在假设 mm 是*有限*。如果q≥2mq \geq 2m,我们有wq=wq−2mw_q = w_{q-2m}和wq′=wq−2m′w'_q = w'_{q-2m};如果m≤q≤2mm \leq q \leq 2m,我们有wq=w2m−q′w_q = w'_{2m-q},wq′=w2m−qw'_q = w_{2m-q}。因此,如果q>mq > m,sqs_q和sq′s'_q都不会减少分解。因此,WW的每个2m2m元素是1≤q≤m−11 \leq q \leq m-1和wm=wm′w_m = w'_m的2m2m、元素、w0=w0′w_0 = w'_0、wqw_q和wq′w'_q之一。因此,这些2m2m元素是不同的,并且如上所述,q≤mq \leq m的l(wq)=l(wq′)=ql(w_q) = l(w'_q) = q以及WW的元素的减少分解的*集合由sqs_q和sq′s'_q组成0≤q≤m0 \leq q \leq m*。除wmw_m外,WW中的每个元素都有一个唯一的缩减分解; wmw_m 有两个。

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。

定义 3 0ALV

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。

例 1 0ALW

令m为整数≥2\geq 2或∞\infty,并令W为群,当m=∞m = \infty时,由生成元S = {s, s'}的集合和关系s2=s′2=1s^2 = {s'}^2 = 1定义,当m有限时,s2=s′2=(ss′)m=1s^2 = {s'}^2 = (ss')^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 和 ρ′\rho'。由于ρ2=(ρ′)2=1\rho^2 = (\rho')^2 = 1和(ρρ′)m=1(\rho\rho')^m = 1,当m有限时,从W到D_m存在唯一同态 f,使得f(s)=ρf(s) = \rho和f(s′)=ρ′f(s') = \rho'。由于 ρρ′\rho\rho' 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 2m2m 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

例 2 0ALX

令 Sn\mathfrak{S}_n 为次数 n 的对称群,且n≥2n \geq 2。令 sis_i 为 i 和 i+1i+1 对 1≤i<n1 \leq 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)(Sn,S)(\mathfrak{S}_n, S) 是 Coxeter 系统。

引用了 2

引用了 习题 4, § 1, IV § 2. 。奶系统

例 3 0ALY

对于有限 Coxeter 群、cf. 的分类4、§ 4。

注 0ALZ

假设 (W, S) 是 Coxeter 系统。对于所有 s∈Ss \in S,存在从 W 到群 {1, -1} 的特征为 ε(s)=−1\varepsilon(s) = -1 的同态 ε\varepsilon。我们称ε(w)\varepsilon(w)为w的签名;它等于(−1)l(w)(-1)^{l(w)}。 公式 ε(ww′)=ε(w)ε(w′)\varepsilon(ww') = \varepsilon(w)\varepsilon(w') 因此转换为 l(ww′)≡l(w)+l(w′)mod  2l(ww') \equiv l(w) + l(w') \mod 2。

1 这意味着 (W, S) 具有以下泛性质:给定从 S 到 G 的群 G 和映射 f,使得 (f(s)f(s′))m(s,s′)=1(f(s)f(s'))^{m(s,s')} = 1 对于 I 中的 (s, s'),存在从 W 到 G 延伸 f 的同态 g。这个同态是唯一的,因为S生成W。这个定义的等价形式如下。令W‾\overline{W}为群,从W‾\overline{W}到W的f同态以及从S到W‾\overline{W}的h映射,使得f(h(s))=sf(h(s)) = s和(h(s)h(s′))m(s,s′)=1(h(s)h(s'))^{m(s,s')} = 1对于S中的(s, s')并且使得h(s)(对于s∈Ss \in S) 生成W‾\overline{W}。那么 f 是单射的(因此从 W‾\overline{W} 到 W 是同构)。

命题 3 0AM0

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:

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(s1,…,sq)(s_1, \ldots, s_q),使得s1=s,sq=s′s_1 = s, s_q = s'和sjsj+1s_j s_{j+1}对于1≤j<q1 \leq j < q来说是有限奇数阶。

令 S 中的 s 和 s' 使得 p=ss′p = ss' 具有有限阶 2n+12n + 1。由(9),sp−n=pnssp^{-n} = p^n s因此

pnsp−n=pnpns−p−1s=s′ss=s′, p^n sp^{-n} = p^n p^n s - p^{-1} s = s' ss = s',

并且 s′s' 是 s 的共轭。

对于 S 中的所有 s,令 AsA_s 为 s′∈Ss' \in S 满足 (I) 中的集合。根据(I)中的假设,元素sjs_j和sj+1s_{j+1}对于1≤j<q1 \leq j < q来说是共轭,因此AsA_s的每个元素s′s'对于s来说都是共轭。

令 ff 为映射,从 S 到 M={1,−1}M = \{1, -1\} 在 AsA_s 上等于 1,在 S−AsS - A_s 上等于 -1。令 S 中的 s′s' 和 s′′s'' 使得 s′s′′s's'' 的长度为有限阶 m。如果s′s'和s′′s''都在AsA_s或者都在S−AsS - A_s,那么f(s′)f(s′′)=1f(s') f(s'') = 1。在另一种情况下,f(s′)f(s′′)=−1f(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。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' 为 s 的共轭。由于g的s属于到核,s′s'也是如此,因此f(s′)=g(s′)=1f(s') = g(s') = 1,最后是s′∈Ass' \in 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=(s1,…,sq)s = (s_1, \ldots, s_q),用元素的Φ(s)\Phi(s)序列(t1,…,tq)(t_1, \ldots, t_q)表示T 的定义为

tj=(s1…sj−1)sj(s1…sj−1)−1for 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.

然后是t1=s1t_1 = s_1和s1…sq=tqtq−1…t1s_1 \ldots s_q = t_q t_{q-1} \ldots t_1。对于任何元素t∈Tt \in T,用整数jj的n(s,t)n(s, t)数表示,使得1≤j≤q1 \leq j \leq q和tj=tt_j = t。最后,放

R={1,−1}×T. R = \{1, -1\} \times T.

引理 1 0AM1

(i) 设w∈Ww \in W和t∈Tt \in T。对于S的元素的所有序列s=(s1,…,sq)s = (s_1, \ldots, s_q),数(−1)n(s,t)(-1)^{n(s, t)}具有相同的值η(w,t)\eta(w, t),使得w=s1…sqw = s_1 \ldots 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∈Ww \in W,令 UwU_w 为映射,从 R 到自身定义为

Uw(ε,t)=(ε⋅η(w−1,t),wtw−1)(ε=±1,t∈T). U_w(\varepsilon, t) = (\varepsilon \cdot \eta(w^{-1}, t), wtw^{-1}) \quad (\varepsilon = \pm 1, t \in T).

从W到R的置换的群,映射w↦Uww \mapsto 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∈Ss \in S,定义映射 UsU_s 从 RR 到自身

Us(ε,t)=(ε.(−1)δs,t,sts−1)(ε=±1,t∈T), U_s(\varepsilon, t) = (\varepsilon.(-1)^{\delta_{s,t}}, st s^{-1}) \quad (\varepsilon = \pm 1, t \in T),
其中 δs,t\delta_{s,t} 是克罗内克符号。 Us2=IdRU_s^2 = \mathrm{Id}_R是直接的,这表明UsU_s是RR的置换。

令s=(s1,…,sq)s = (s_1, \ldots, s_q)为SS的元素中的序列。输入w=sq…s1w = s_q \ldots s_1和Us=Usq…Us1U_s = U_{s_q} \ldots U_{s_1}。我们将在 qq 的归纳之前证明,

Us(ε,t)=(ε.(−1)n(s,t),wtw−1). U_s(\varepsilon, t) = (\varepsilon.(-1)^{n(s,t)}, wt w^{-1}).
对于 q=0,1q = 0, 1 来说这是很清楚的。如果 q>1q > 1,则输入 s′=(s1,…,sq−1)s' = (s_1, \ldots, s_{q-1}) 并
w′=sq−1…s1. w' = s_{q-1} \ldots s_1.
使用归纳假设,我们得到
Us(ε,t)=Usq(Usq(ε.(−1)n(s′,t),w′tw′−1))=(ε.(−1)n(s′,t)+δsq,w′tw′−1,wtw−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*}
但是Φ(s)=(Φ(s′),w′−1sqw′)\Phi(s) = (\Phi(s'), {w'}^{-1} s_q w')和n(s,t)=n(s′,t)+δw′,−1sqw′,tn(s, t) = n(s', t) + \delta_{w', -1} s_q w', t,证明公式(14)。

现在让s,s′∈Ss, s' \in S使得p=ss′p = ss'有有限的阶mm。 令s=(s1,…,s2m)s = (s_1, \ldots, s_{2m})为SS的元素的序列,对于jj奇数由sj=ss_j = s定义,对于jj偶数由sj=s′s_j = s'定义。 那么 s2m…s1=p−m=1s_{2m} \ldots s_1 = p^{-m} = 1 和公式 (11) 意味着

tj=pj−1sfor 1≤j≤2m. t_j = p^{j-1} s \quad \text{for } 1 \leq j \leq 2m.
由于pp是阶mm,元素t1,…,tmt_1, \ldots, t_m是不同的,tj+m=tjt_{j+m} = t_j对于1≤j≤m1 \leq j \leq m是不同的。 对于所有t∈Tt \in T,整数n(s,t)n(s, t)因此等于0或2,并且(14)表明Us=IdRU_s = \mathrm{Id}_R。 其他字,(UsUs′)m=IdR(U_s U_{s'})^m = \mathrm{Id}_R。 Thus, by the definition of Coxeter systems, there exists a homomorphism w↦Uww \mapsto U_w from WW to the group of permutations of RR such that UsU_s is given by the right-hand side of (13). 然后,对于每个序列s=(s1,…,sq)s = (s_1, \ldots, s_q),Uw=UsU_w = U_s使得w=sq…s1w = s_q \ldots s_1和引理1紧随(14)而来。

引理 2 0AM2

设s=(s1,…,sq)s = (s_1, \ldots, s_q)、Φ(s)=(t1,…,tq)\Phi(s) = (t_1, \ldots, t_q)和w=s1…sqw = s_1 \ldots s_q。令TwT_w为TT的元素中的集合,使得η(w,t)=−1\eta(w, t) = -1。那么,当且仅当 tit_i 不同时,ss 是 ww 的缩减分解,在这种情况下,Tw={t1,…,tq}T_w = \{ t_1, \ldots, t_q \} 和 Card(Tw)=l(w)\mathrm{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Tw⊂{t1,…,tq}T_w \subset \{ t_1, \ldots, t_q \}。将ss减少,可得Card(Tw)≤l(w)\mathrm{Card}(T_w) \leq l(w)。此外,如果tit_i不同,则根据tt是否存在属于至{t1,…,tq}\{ t_1, \ldots, t_q \},n(s,t)n(s, t)等于1或0。由此得出Tw={t1,…,tq}T_w = \{ t_1, \ldots, t_q \}和q=Card(Tw)≤l(w)q = \mathrm{Card}(T_w) \leq l(w),这意味着ss被减少。最后假设ti=tjt_i = t_j和i<ji < j。这给出 si=usju−1s_i = us_j u^{-1},以及 u=si+1…sj−1u = s_{i+1} \ldots s_{j-1},因此

w=s1…si−1si+1…sj−1sj+1…sq. w = s_1 \ldots s_{i-1} s_{i+1} \ldots s_{j-1} s_{j+1} \ldots s_q.

这表明ss不是ww的约分解。

引理 3 0AM3

设w∈Ww \in W和s∈Ss \in S使得l(sw)≤l(w)l(sw) \leq l(w)。 For any sequence s=(s1,…,sq)s = (s_1, \ldots, s_q) of elements of SS with w=s1…sqw = s_1 \ldots s_q, there exists an integer jj such that 1≤j≤q1 \leq j \leq 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

ss1…sj−1=s1…sj−1sj. ss_1 \ldots s_{j-1} = s_1 \ldots s_{j-1} s_j.

设pp为ww和w′=sww' = sw的长度。由 no. 3、l(w′)≡l(w)+1l(w') \equiv l(w) + 1 mod 的 注 得出。 2.假设l(w′)≤l(w)l(w') \leq l(w)和关系

∣l(w)−l(w′)∣≤l(ww′−1)=l(s)=1 |l(w) - l(w')| \leq l(w{w'}^{-1}) = l(s) = 1

从而导致l(w′)=p−1l(w') = p - 1。 选择减少分解

(s1′,…,sp−1′) (s'_1, \ldots, s'_{p-1})

w′w' 并放入 s=(s,s1′,…,sp−1′)s = (s, s'_1, \ldots, s'_{p-1}) 和 Φ(s′)=(t1′,…,tp′)\Phi(s') = (t'_1, \ldots, t'_p)。很明显,s′s'是ww和t1′=st'_1 = s的减少的分解。 元素 t1′,…,tp′t'_1, \ldots, t'_p 与引理 2 不同,我们有 n(s′,s)=1n(s', s) = 1。由于ww是序列ss的乘积,所以我们有n(s,s)≡n(s′,s)n(s, s) \equiv n(s', s)模。 2乘以引理1,因而n(s,s)≠0n(s, s) \neq 0。因而,ss等于元素tjt_j或序列Φ(s)\Phi(s)之一,因此引理。

注 0AM4

引理 2 中定义的集合 TwT_w 由形式 w′′sw′′−1w''s{w''}^{-1} 相应的的元素到三元组(w′,w′′,s)∈W×W×S(w', w'', s) \in W \times W \times S 组成,使得w=w′′sw′w = w''sw' 和l(w′)+l(w′′)+1=l(w)l(w') + l(w'') + 1 = l(w)。

引用了 1

引用了 引理 2

5. 交换条件

“交换条件”是关于(W,S)(W, S)的以下断言:

(E) 令w∈Ww \in W和s∈Ss \in S使得l(sw)≤l(w)l(sw) \leq l(w)。对于 ww 的任何约简分解 (s1,…,sq)(s_1, \ldots, s_q),存在整数 jj,使得 1≤j≤q1 \leq j \leq q 和

ss1…sj−1=s1…sj−1sj. ss_1 \ldots s_{j-1} = s_1 \ldots s_{j-1} s_j.

我们假设在这个数中(W,S)(W, S)满足(E)。到引理 3 时,如果 (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。

命题 4 0AM5

令 s∈S,w∈Ws \in S, w \in W 和 s=(s1,…,sq)s = (s_1, \ldots, s_q) 为 ww 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(sw)=l(w)+1l(sw) = l(w) + 1 和 (s,s1,…,sq)(s, s_1, \ldots, s_q) 是 swsw 的减少的分解。

b) l(sw)=l(w)−1l(sw) = l(w) - 1并且存在整数jj使得1≤j≤q1 \leq j \leq q、(s1,…,sj−1,sj+1,…,sq)(s_1, \ldots, s_{j-1}, s_{j+1}, \ldots, s_q)是swsw的减少的分解并且(s,s1,…,sj−1,sj+1,…,sq)(s, s_1, \ldots, s_{j-1}, s_{j+1}, \ldots, s_q)是ww的减少的分解。

把w′=sww' = sw。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.
我们区分两种情况:

a) l(w′)>l(w)l(w') > l(w)。然后l(w′)=q+1l(w') = q + 1和w′=ss1…sqw' = ss_1 \ldots s_q,所以

(s,s1,…,sq) (s, s_1, \ldots, s_q)
分解减少为 w′w'。

b) l(w′)≤l(w)l(w') \leq l(w)。由(E),存在整数jj使得1≤j≤q1 \leq j \leq q和(16)被满足。然后w=ss1…sj−1sj+1…sqw = ss_1 \ldots s_{j-1} s_{j+1} \ldots s_q,因此

w′=s1…sj−1sj+1…sq. w' = s_1 \ldots s_{j-1} s_{j+1} \ldots s_q.
从q−1≤l(w′)≤qq - 1 \leq l(w') \leq q开始,l(w′)=q−1l(w') = q - 1和(s1,…,sj−1,sj+1,…,sq)(s_1, \ldots, s_{j-1}, s_{j+1}, \ldots, s_q)是w′w'的减少的分解。

引理 4 0AM6

令w∈Ww \in W具有长度q≥1q \geq 1,令D为ww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')如果元素 D 满足的s=(s1,…,sq);s′=(s1′,…,sq′)s = (s_1, \ldots, s_q); s' = (s'_1, \ldots, 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) s1=s1′s_1 = s'_1 或 sq=sq′s_q = s'_q。 b) S 中存在 s 和 s′s',使得对于 jj 奇数和 kk 偶数,sj=sk′=ss_j = s'_k = s 和 sk=sj′=s′s_k = s'_j = s'。

那么F是常数。

A) 设 s,s′∈Ds, s' \in D 并放入 t=(s1′,s1,…,sq−1)t = (s'_1, s_1, \ldots, s_{q-1})。我们将证明如果F(s)≠F(s′)F(s) \neq F(s')则t∈Dt \in D和F(t)≠F(s)F(t) \neq F(s)。事实上,w=s1′…sq′w = s'_1 \ldots s'_q因此s1′w=s2′…sq′s'_1 w = s'_2 \ldots s'_q是长度<q< q。根据命题 4,存在整数 jj,使得 1≤j≤q1 \leq j \leq q 和序列 u=(s1′,s1,…,sj−1,sj+1,…,sq)u = (s'_1, s_1, \ldots, s_{j-1}, s_{j+1}, \ldots, s_q) 属于到 D。我们有 F(u)=F(s′)F(u) = F(s') by 条件 a);如果j≠qj \neq q,出于同样的原因,我们将得到F(s)=F(u)F(s) = F(u),因此F(s)=F(s′)F(s) = F(s')与我们的假设相反。因此j=qj = q,因此t=u∈Dt = u \in D和F(t)=F(s′)≠F(s)F(t) = F(s') \neq F(s)。

B) 让 s 和 s′s' 属于到 D。对于 S 的 q 元素的任何整数 jj 以及 0≤j≤q+10 \leq j \leq q + 1 定义序列 sjs_j,如下:

s0=(s1′,…,sq′) s_0 = (s'_1, \ldots, s'_q)
s1=(s1,…,sq) s_1 = (s_1, \ldots, s_q)
sq+1−k=(s1,s1′,…,s1,s1′,s1,s2,…,sk) s_{q+1-k} = (s_1, s'_1, \ldots, s_1, s'_1, s_1, s_2, \ldots, s_k)
对于q−kq - k偶数和0≤k≤q0 \leq k \leq q
sq+1−k=(s1′,s1,…,s1,s1′,s1,s2,…,sk) s_{q+1-k} = (s'_1, s_1, \ldots, s_1, s'_1, s_1, s_2, \ldots, s_k)
对于q−kq - k奇数和0≤k≤q0 \leq k \leq 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<q0 \leq 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s0=s′s_0 = s'和s1=ss_1 = s,因此得出F(s)=F(s′)F(s) = F(s')。

命题 5 0AM7

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′))lif m(s,s′)=2l,l finite(f(s)f(s′))lf(s)if m(s,s′)=2l+1,l finite1if 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}

如果当s≠s′s \neq s'在S中时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(s1)…f(sq) g(w) = f(s_1) \ldots f(s_q)
适用于所有 w∈Ww \in W 以及任意减少的分解 (s1,…,sq)(s_1, \ldots, s_q)。

对于任何w∈Ww \in W,令DwD_w是w的减少的分解和FwF_w映射从DwD_w到M的集合,定义为

Fw(s1,…,sq)=f(s1)…f(sq). F_w(s_1, \ldots, s_q) = f(s_1) \ldots f(s_q).
我们将通过 w 的长度上的归纳证明 FwF_w 是常数,这将建立命题 5。 l(w)=0,1l(w) = 0, 1 的情况是微不足道的,我们假设 q≥2q \geq 2 并且我们的断言被证明对于元素 w 和 l(w)<ql(w) < q。设 w 为长度 q 和 s,s′∈Dws, s' \in D_w;通过引理 4 足以证明引理的情况 a) 和 b) 中的Fw(s)=Fw(s′)F_w(s) = F_w(s')。

a) 公式

Fw(s1,…,sq)=f(s1)Fw′′(s2,…,sq)=Fw′(s1,…,sq−1)f(sq) 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)
对于w′=s1…sq−1w' = s_1 \ldots s_{q-1}、w′′=s2…sqw'' = s_2 \ldots s_q和归纳假设,如果s1=s1′s_1 = s'_1或sq=sq′s_q = s'_q,则显示Fw(s)=Fw(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,sj=sk′=ss_j = s'_k = s 和 sk=sj′=s′s_k = s'_j = s'。治疗这个案子就够了s≠s′s \neq 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=sms = s_m和s′=sm′s' = s'_m。因而,Fw(s)=a(s,s′)F_w(s) = a(s, s')和Fw(s′)=a(s′,s)F_w(s') = a(s', s),因而

Fw(s)=Fw(s′). F_w(s) = F_w(s').

6. 考克斯特的特征群

定理 1 0AM8

(W, S) 是 Coxeter 系统当且仅当它满足 no. 5 的交换条件 (E)。

引用了 3 · 被以下引用 2

引用了 引理 3, 命题 5, 命题 4

被以下引用 命题 6, 定理 2

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'属于到S和ss′ss'时(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(s1)…f(sq) g(w) = f(s_1) \ldots f(s_q)
每当 w=s1…sqw = s_1 \ldots 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(sw)=f(s)g(w)for s∈S,w∈W g(sw) = f(s)g(w) \quad \text{for } s \in S, w \in 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(sw)=l(w)+1l(sw) = l(w) + 1:如果(s1,…,sq)(s_1, \ldots, s_q)是ww的减少的分解,则(s,s1,…,sq)(s, s_1, \ldots, s_q)是swsw的减少的分解,因而(21)。

b) l(sw)=l(w)−1l(sw) = l(w) - 1:放入w′=sww' = sw;然后是w=sw′w = sw'和l(sw′)=l(w′)+1l(sw') = l(w') + 1。由a),g(w)=f(s)g(sw)g(w) = f(s)g(sw),因此从(f(s))2=1(f(s))^2 = 1开始f(s)g(w)=g(sw)f(s)g(w) = g(sw)。

7. 划分的家庭

假设 (W, S) 是 Coxeter 系统。对于任何s∈Ss \in S,令PsP_s为W中元素ww的集合,使得l(sw)>l(w)l(sw) > l(w)。我们有以下属性:

(一)⋂s∈SPs={1}\bigcap_{s \in S} P_s = \{1\}。

事实上,让w≠1w \neq 1在W中,并让(s1,…,sq)(s_1, \ldots, s_q)是ww的减少的分解。那么q≥1q \geq 1和(s2,…,sq)(s_2, \ldots, s_q)是s2ws_2w的减少的分解,所以l(w)=ql(w) = q和l(s1w)=q−1l(s_1w) = q - 1。因此,w∉Ps1w \notin P_{s_1}。

(B) 对于 S 中的任何 s,W 的集合 PsP_s 和 sPssP_s 形式划分

设w∈Ww \in W和s∈Ss \in S。根据no. 5的第4条命题,我们必须区分两种情况:

a) l(sw)=l(w)+1l(sw) = l(w) + 1:然后w∈Psw \in P_s。 b) l(sw)=l(w)−1l(sw) = l(w) - 1:将w′=sww' = sw改为w=sw′w = sw';那么

l(w′)<l(sw′) l(w') < l(sw')
因此w′∈Psw' \in P_s,即w∈sPsw \in sP_s。

(C) 设 s、s' 在 S 中,w 在 W 中。如果 w∈Psw \in P_s 和 ws′∈Psws' \in P_s,则sw=ws′sw = ws'。

设qq为ww中的长度。从w∈Psw \in P_s得出l(sw)=q+1l(sw) = q + 1;从ws′∈Psws' \in P_s得出l(sws′)=l(ws′)−1≤ql(sws') = l(ws') - 1 \leq q。从l(sws′)=l(sw)±1l(sws') = l(sw) \pm 1开始,我们终于有了l(ws′)=q+1l(ws') = q + 1和l(sws′)=ql(sws') = q。

令(s1,…,sq)(s_1, \ldots, s_q)为ww和sq+1=s′s_{q+1} = s'的约分解;那么 (s1,…,sq,sq+1)(s_1, \ldots, s_q, s_{q+1}) 是分解的元素 ws′ws' 长度 q+1q + 1 的减少。通过交换条件,存在整数 jj 与 1≤j≤q+11 \leq j \leq q + 1 使得

ss1…sj−1=s1…sj. ss_1 \ldots s_{j-1} = s_1 \ldots s_j.
(22) 如果1≤j≤q1 \leq j \leq q,我们就会有sw=s1…sj−1sj+1…sqsw = s_1 \ldots s_{j-1} s_{j+1} \ldots s_q与公式l(sw)=q+1l(sw) = q + 1相矛盾。因此j=q+1j = q + 1和公式(22)可以写成sw=ws′sw = ws'。

相反,我们得到以下结果:

命题 6 0AM9

设* (Ps)s∈S(P_s)_{s \in S} 是子集的 WW 满足 (C) 和以下条件的家庭:

引用了 1 · 被以下引用 5

引用了 定理 1

被以下引用 习题 19, § 1, 习题 4, § 1, 习题 5, § 1, 定理 2, IV § 2, 定理 1, V § 3

(A') 1∈Ps1 \in P_s 对于所有人 s∈Ss \in S。 (B') 集合 PsP_s 和 sPssP_s 对于所有 s∈Ss \in S 都是不相交的。

那么,(W,S)(W, S)*是一个Coxeter系统,并且*PsP_s*由元素*ww*组成*WW*使得*l(sw)>l(w)l(sw) > l(w)。

令s∈Ss \in S和w∈Ww \in W。有两种可能:

a) w∉Psw \notin P_s。令 (s1,…,sq)(s_1, \ldots, s_q) 为 ww 的约分解,并且

wj=s1…sj w_j = s_1 \ldots s_j
1≤j≤q1 \leq j \leq q;还放了w0=1w_0 = 1。由于 w0∈Psw_0 \in P_s 由 (A') 且由于 w=wqw = w_q 不在 PsP_s 中,因此存在整数 jj 与 1≤j≤q1 \leq j \leq q,使得 wj−1∈Psw_{j-1} \in P_s 和 wj=wj−1sjw_j = w_{j-1} s_j 不会属于到 PsP_s。通过(C),
swj−1=wj−1sj. sw_{j-1} = w_{j-1} s_j.
由此我们证明了公式
ss1…sj−1=s1…sj−1sj ss_1 \ldots s_{j-1} = s_1 \ldots s_{j-1} s_j
这意味着sw=s1…sj−1sj+1…sqsw = s_1 \ldots s_{j-1} s_{j+1} \ldots s_q和l(sw)<l(w)l(sw) < l(w)。

b) w∈Psw \in P_s:放入w′=sww' = sw,使得w′∉Psw' \notin P_s乘以(B')。通过a),我们就有l(sw′)<l(w′)l(sw') < l(w'),即l(w)<l(sw)l(w) < l(sw)。

a) 和 b) 的比较证明 PsP_s 由那些 w∈Ww \in W 组成,使得 l(sw)>l(w)l(sw) > 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) 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)是Coxeter系统。对于SS的任何子集XX,我们用XX生成的WW的WXW_X子群表示。

命题 7 0AMA

让ww位于WW中。存在 SS 的子集 SwS_w,使得 {s1,…,sq}=Sw\{s_1, \ldots, s_q\} = S_w 对于 ww 的任何减少的分解 (s1,…,sq)(s_1, \ldots, s_q)。

引用了 1

引用了 命题 5

用MM表示SS的子集的幺半群由……组成和合成律(A,B)↦A∪B(A, B) \mapsto A \cup B; MM的单位元素是∅\varnothing。将 f(s)={s}f(s) = \{s\} 替换为 s∈Ss \in S。我们将把no. 5的第5号提案应用到MM和ff。如果m(s,s′)m(s, s')是有限的,那么对于SS中的s,s′s, s',我们有a(s,s′)={s,s′}a(s, s') = \{s, s'\},因此从WW到MM存在映射g:w↦Swg : w \mapsto S_w,使得g(w)=f(s1)∪⋯∪f(sq)g(w) = f(s_1) \cup \cdots \cup f(s_q),即Sw={s1,…,sq}S_w = \{s_1, \ldots, s_q\}对于任何w∈Ww \in W 以及 ww 的任何减少的分解 (s1,…,sq)(s_1, \ldots, s_q)。

推论 1 0AMB

对于SS的任何子集XX,WW的子群WXW_X由WW的元素ww组成,使得Sw⊂XS_w \subset X。

引用了 1 · 被以下引用 5

引用了 命题 4

被以下引用 习题 1, § 1, 推论 2, 推论 4, 定理 2, 注 3, V § 3

若w=s1…sqw = s_1 \ldots s_q且s1,…,sqs_1, \ldots, s_q在SS内,则w−1=sq…s1w^{-1} = s_q \ldots s_1;因此

Sw−1=Sw. S_{w^{-1}} = S_w.

no. 5的第4条命题表明Ssw′⊂{s}∪Sw′S_{sw'} \subset \{s\} \cup S_{w'}对应于s∈Ss \in S和w′∈Ww' \in W,这意味着公式

Sww′⊂Sw∪Sw′ S_{ww'} \subset S_w \cup S_{w'}

由 ww 长度归纳出发。由(23)和(24),w∈Ww \in W的集合UU使得Sw⊂XS_w \subset X是WW的子群;我们有 X⊂U⊂WXX \subset U \subset W_X,因此有 U=WXU = W_X。

推论 2 0AMC

对于 SS 中的任意子集 XX,我们有 WX∩S=XW_X \cap S = X。

引用了 1 · 被以下引用 2

引用了 推论 1

被以下引用 推论 3, 命题 33, VI § 1

这是从 Cor 得出的。 1 和 SS 中的 ss 为公式 Ss={s}S_s = \{s\}。

推论 3 0AMD

集合 SS 是 WW 的最小生成的集合。

如果X⊂SX \subset S生成WW,则W=WXW = W_X,因此X=S∩WX=SX = S \cap W_X = S。 2.

引用了 1

引用了 推论 2

推论 4 0AME

对于SS中的任何子集XX和WXW_X中的任何ww,ww中的长度相对于WXW_X中的生成的集合XX等于lS(w)l_S(w)。

令 (s1,…,sq)(s_1, \ldots, s_q) 为 ww 的减少的分解,视为 WW 的元素。对于 1≤j≤q1 \leq j \leq q,我们有 w=s1…sqw = s_1 \ldots s_q 和 sj∈Xs_j \in X(Cor. 1);另外,ww不能由q=lS(w)q = l_S(w)定义为X⊂SX \subset Sq′<qq' < 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

定理 2 0AMF

(i) *对于 SS 中的任何子集 XX,对 (WX,X)(W_X, X) 是 Coxeter 系统。

引用了 3 · 被以下引用 3

引用了 推论 4, 定理 1, 推论 1

被以下引用 定义 4, 命题 8, 定理 3, IV § 2

(ii) 设 (Xi)i∈I(X_i)_{i \in I} 为 SS 的子集的家庭。如果X=⋂i∈IXiX = \bigcap_{i \in I} X_i,则WX=⋂i∈IWXiW_X = \bigcap_{i \in I} W_{X_i}。

(iii) 令XX和X′X'为SS中的两个子集。那么WX⊂WX′W_X \subset W_{X'}(或WX=WX′W_X = W_{X'})当且仅当X⊂X′X \subset X'(或X=X′X = X')。

XX的每个元素都是阶2和XX生成WXW_X。让x∈Xx \in X和w∈WXw \in W_X与lX(xw)≤lX(w)=ql_X(xw) \leq l_X(w) = q。由科.提案 7 中的第 4 条,我们有

lS(xw)≤lS(w)=q. l_S(xw) \leq l_S(w) = q.
令x1,…,xqx_1, \ldots, x_q为XX的元素,使得w=x1…xqw = x_1 \ldots x_q。由于(W,S)(W, S)满足交换条件(no. 6的Th.1),因此存在整数jj使得1≤j≤q1 \leq j \leq q和xx1…xj−1=x1…xj−1xjxx_1 \ldots x_{j-1} = x_1 \ldots x_{j-1} x_j。因此,(WX,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

定义 4 0AMG

令 II 为集合。 型 II 的 Coxeter 矩阵是一个对称的平方矩阵 M=(mij)i,j∈IM = (m_{ij})_{i,j \in I},其条目为整数或 +∞+\infty 满足关系

mii=1for all i∈I;(25) m_{ii} = 1 \quad \text{for all } i \in I; \tag{25}
mij≥2for 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}

引用了 2

引用了 V § 4. 。 COXETER 群的几何表示, 定理 2

型 II 的 Coxeter 图(通过滥用语言)是图 Γ3\Gamma^3 的对由……组成,其II 作为其集合顶点,映射 ff 来自集合的边绘制到+∞+\infty的集合由……组成和整数≥3\geq 3的集合。 Γ\Gamma 称为 Coxeter 图 (Γ,f)(\Gamma, f) 的底层图。

Coxeter 图 (Γ,f)(\Gamma, f) 与型 II 的任何 Coxeter 矩阵 MM 相关联,如下所示:

图Γ\Gamma有集合个顶点II和集合个边集合对{i,j}\{i, j\}(II的元素),使得mij≥3m_{ij} \geq 3和映射 ff关联到MM的边{i,j}\{i, j\}相应的元素mijm_{ij}。

显然,这在型II的Coxeter图矩阵的集合和型II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 II 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\} 数 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′∈SM = (m(s, s'))_{s, s' \in S},其中 m(s,s′)m(s, s') 是 ss′ss' 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∈Ss \in S,从 s2=1s^2 = 1 开始,m(s,s)=1m(s, s) = 1;如果从 ss′=(s′s)−1ss' = (s's)^{-1} 开始 s≠s′s \neq s',则m(s,s′)=m(s′,s)⩾2m(s, s') = m(s', s) \geqslant 2 则为 ≠1\neq 1。与 M 相关的 Coxeter 图 (Γ,f)(\Gamma, f) 称为 (W, S) 的 Coxeter 图。我们注认为Γ\Gamma的两个顶点ss和s′s'是“连接”当且仅当ss和s′s'不交换。对于例,阶 2m2m 的二面角群的 Coxeter 矩阵为 (1mm1)\begin{pmatrix} 1 & m \\ m & 1 \end{pmatrix},其 Coxeter 图表示为

∘—m∘ \circ \overset{m}{\text{---}} \circ

当m⩾3m \geqslant 3(或

∘—∘ \circ \text{---} \circ

如果 m=3m = 3) 并且由

∘∘ \circ \qquad \circ

当m=2m = 2时。 \* 对称群 Sn\mathfrak{S}_n 的 Coxeter 图表示为

∘—∘—∘⋯∘—∘ \circ \text{---} \circ \text{---} \circ \cdots \circ \text{---} \circ

(n−1n - 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(Γi)i∈I(\Gamma_i)_{i \in I}为Γ\Gamma(附录,no. 2)的连通分量族,并令SiS_i为Γi\Gamma_i顶点的集合。令Wi=WSiW_i = W_{S_i}为由SiS_i(cf.no. 8)生成的W的子群。那么 (Wi,Si)(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∈Ii \in I 子群 WiW_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:

命题 8 0AMH

令(Si)i∈I(S_i)_{i \in I}为SS的划分,使得SiS_i的每个元素与SjS_j的每个元素交换,如果i≠ji \neq j。对于所有i∈Ii \in I,令WiW_i为由SiS_i生成的子群。那么WW就是家庭(Wi)i∈I(W_i)_{i \in 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≠ij \neq i的WjW_j的并生成的所有i∈Ii \in I、子群、Wi′W'_i也是由Si′=⋃j≠iSjS'_i = \bigcup_{j \neq i} S_j生成的。因此

Wi∩Wi′=W∅={1} W_i \cap W'_i = W_\varnothing = \{1\}
通过 Th。 no. 8 中的 2 个。由于WW是由WiW_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(Gi)i∈I(G_i)_{i \in I}的*受限直接乘积*,如果对于I的任何有限子集 J,由i∈Ji \in J的GiG_i生成的G的子群GJG_J是直接i∈Ji \in J的GiG_i的乘积,并且如果G是GJG_J的并。 等价地,对于i≠ji \neq j,GiG_i的每个元素与GjG_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∈Igi\prod_{i \in I} g_i,对于除有限多个之外的所有gi∈Gig_i \in G_i和gi=1g_i = 1 指标ii。 最后一个条件相当于说,G是由GiG_i的并生成的,并且对于所有i∈Ii \in I和I的所有有限子集J生成Gi∩GJ={1}G_i \cap G_J = \{1\},使得i∉Ji \notin J。

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