Bourbaki

Google 翻译生成的粗略草稿,质量较低。术语依照术语表,但句子可能有误;之后会由仔细的译文取代。

§ 2。奶系统

本段中字母 G、B、N、S、T、W 的含义见下文no. 1。

1. 定义和第一批房产

令 G 为 G 的群,B 子群。群 B×BB \times B 通过 (b,b′).g=bgb′−1(b, b').g = bg{b'}^{-1} 对 b,b′∈Bb, b' \in B 和 g∈Gg \in G 作用于 G。 G 上B×BB \times B的轨道对于g∈Gg \in G来说是集合BgBBgB,并且被称为G关于B的双陪集。它们是G的形式划分; 相应的商由B\G/BB \backslash G / B表示。如果C和C′C'是双陪集,则CC′CC'是双陪集中的并。

定义 1 0AN8

A Tits 系统是四元数(G,B,N,S)(G, B, N, S),其中G是群,B和N是G的两个子群,S是N/(B∩N)N/(B \cap N)的子集,满足以下公理:

被以下引用 1

被以下引用 习题 1, § 2

(T1) 集合 B∪NB \cup N 生成 G 和 B∩NB \cap N 是 N 的正规子群。 (T2) 集合 S 生成群 W=N/(B∩N)W = N/(B \cap N) 并由元素阶 2 组成。 (T3) sBw⊂BwB∪BswBsBw \subset BwB \cup BswB 代表 s∈Ss \in S 和 w∈Ww \in W。 (T4) 对于所有s∈Ss \in S、sBs∉BsBs \notin B。

群W=N/(B∩N)W = N/(B \cap N)被有时称为山雀系统(G,B,N,S)(G, B, N, S)的韦尔群。

5 W 的每个元素都是模B∩NB \cap N 的陪集,因此是 G 的子集;因此乘积例如 BwBBwB 是有意义的。更一般地,对于 W 的任意子集 A,我们用 BAB 子集 ⋃w∈ABwB\bigcup_{w \in A} BwB 表示。

注 1 0AN9

我们将在no. 5(Th.3的Cor.)中看到,如果给定(G,B,N)(G, B, N),则N/(B∩N)N/(B \cap N)中最多存在一个子集SS,使得(G,B,N,S)(G, B, N, S)是山雀系统。

引用了 1

引用了 推论

注 2 0ANA

令(G,B,N,S)(G, B, N, S)为山雀系统,并令ZZ为包含在BB中的GG的正常子群。令G′=G/Z,B′=B/Z,N′=N/(Z∩N)G' = G/Z, B' = B/Z, N' = N/(Z \cap N),并令S′S'为N′/(B′∩N′)N'/(B' \cap N')中SS的像。然后人们立即看到(G′,B′,N′,S′)(G', B', N', S')是一只山雀系统。

在本段中,(G,B,N,S)(G, B, N, S)表示山雀系统,我们集合T=B∩NT = B \cap N和W=N/TW = N/T。 双陪集意味着GG相对于BB的双陪集。对于任何w∈Ww \in W,我们集合C(w)=BwBC(w) = BwB;这是双陪集。

我们将推导出公理 (T1) 到 (T4) 的几个初等推论。我们用WW的w,w′,…w, w', \ldots元素和s,s′,…s, s', \ldots元素表示SS。以下关系是明确的:

C(1)=B,C(ww′)⊂C(w).C(w′),C(w−1)=C(w)−1. C(1) = B, \quad C(ww') \subset C(w).C(w'), \quad C(w^{-1}) = C(w)^{-1}.

公理 (T3) 也可以写成形式

C(s).C(w)⊂C(w)∪C(sw). C(s).C(w) \subset C(w) \cup C(sw).

此外,由于 C(sw)⊂C(s).C(w)C(sw) \subset C(s).C(w) 通过 (1) 且C(s).C(w)C(s).C(w) 是双陪集的并,因此只有两种可能性:

C(s).C(w)={C(sw)if C(w)⊄C(s).C(w)C(w)∪C(sw)if C(w)⊂C(s).C(w). C(s).C(w) = \begin{cases} C(sw) & \text{if } C(w) \not\subset C(s).C(w) \\ C(w) \cup C(sw) & \text{if } C(w) \subset C(s).C(w). \end{cases}

(T4) 出发,B≠C(s).C(s)B \neq C(s).C(s);将w=sw = s代入(3)并使用关系s2=1s^2 = 1,我们得到

C(s).C(s)=B∪C(s). C(s).C(s) = B \cup C(s).

这个公式表明B∪C(s)B \cup C(s)是GG的子群。将右边的(4)两边乘以C(w)C(w),并使用公式(3)和关系

B.C(w)=C(w), B.C(w) = C(w),

我们得到

C(s).C(s).C(w)=C(w)∪C(sw). C(s).C(s).C(w) = C(w) \cup C(sw).

将集合取逆代入公式(2)、(3)、(5),再乘以w−1w^{-1}替换ww,可得公式

C(w).C(s)⊂C(w)∪C(ws) C(w).C(s) \subset C(w) \cup C(ws)
C(w).C(s)={C(ws)if C(w)⊄C(w).C(s)C(w)∪C(ws)if C(w)⊂C(w).C(s) C(w).C(s) = \begin{cases} C(ws) & \text{if } C(w) \not\subset C(w).C(s) \\ C(w) \cup C(ws) & \text{if } C(w) \subset C(w).C(s) \end{cases}
C(w).C(s).C(s)=C(w)∪C(ws). C(w).C(s).C(s) = C(w) \cup C(ws).

引理 1 0ANB

设 s1,…,sq∈Ss_1, \ldots, s_q \in S 并设 w∈Ww \in W。我们有

C(s1…sq).C(w)⊂⋃(i1,…,ip)C(si1…sipw), C(s_1 \ldots s_q).C(w) \subset \bigcup_{(i_1, \ldots, i_p)} C(s_{i_1} \ldots s_{i_p} w),
其中 (i1,…,ip)(i_1, \ldots, i_p) 表示区间 [1,q][1, q] 中严格递增的序列的集合整数。

被以下引用 4

被以下引用 习题 3, § 2, 命题 2, 定理 1, 定理 3

我们通过归纳对qq进行争论,q=0q = 0的情况是微不足道的。如果q⩾1q \geqslant 1,我们有C(s1…sq).C(w)⊂C(s1).C(s2…sq).C(w)C(s_1 \ldots s_q).C(w) \subset C(s_1).C(s_2 \ldots s_q).C(w)。到归纳假设,C(s2…sq).C(w)C(s_2 \ldots s_q).C(w)包含在C(sj1…sjpw)C(s_{j_1} \ldots s_{j_p} w)的并中,其中

2≤j1<⋯<jp≤q. 2 \leq j_1 < \cdots < j_p \leq q.
通过(T3),集合C(s1).C(sj1…sjpw)C(s_1).C(s_{j_1} \ldots s_{j_p} w)包含在集合C(s1sj1…sjpw)C(s_1 s_{j_1} \ldots s_{j_p} w)和C(sj1…sjpw)C(s_{j_1} \ldots s_{j_p} w)的并中。这就证明了引理。

2. AN 例

令kk为域,nn整数≥0\geq 0,(ei)(e_i)典范基为knk^n。令G=GL(n,k)G = \mathbf{GL}(n, k),令BB为GG的上三角子群,令NN为矩阵的GG由……组成的子群,每一行中恰好有一个非零元素, 列。 NN 的元素排列keike_i 行;这就产生了满同态N→SnN \to \mathscr{S}_n,其核是对角线矩阵的子群T=B∩NT = B \cap N,并且允许我们用Sn\mathscr{S}_n来计算认同W=N/TW = N/T。我们用WW相应的的sjs_j(1≤j≤n−11 \leq j \leq n-1)元素表示jj和j+1j+1的转置;设SS为sjs_j的集合。 四倍 (G,B,N,S)(G, B, N, S) 是奶系统。确实:

Axiom (T1) 源自 Cor。 代数 第 14 号提案第 2 条II, § 10, no. 13。

公理 (T2) 在*代数*,第 1 章中得到证明。 I,更正p. 97。 公理 (T4) 是直接的。 仍有待验证公理(T3),即

sjBw⊂BwB∪BsjwBfor 1≤j≤n−1,w∈W, s_j B w \subset B w B \cup B s_j w B \quad \text{for } 1 \leq j \leq n-1, w \in W,
或同等地,
sjB⊂BB′∪BsjB′,with B′=wBw−1. s_j B \subset B B' \cup B s_j B', \quad \text{with } B' = w B w^{-1}.
设GjG_j为GG由……组成或元素的子群,将eie_i固定为i≠j,j+1i \neq j, j+1,并稳定eje_j和ej+1e_{j+1}所跨越的平面;这个群与GL(2,k)\mathbf{GL}(2, k)同构的。一个人检查GjB=BGjG_j B = B G_j。从sj∈Gjs_j \in G_j开始,我们有sjB⊂BGjs_j B \subset B G_j,这足以证明
Gj⊂(B∩Gj)(B′∩Gj)∪(∩Gj)sj(B′∩Gj). G_j \subset (B \cap G_j)(B' \cap G_j) \cup (\cap G_j) s_j (B' \cap G_j).
认同 GjG_j 与 GL(2,k)\mathbf{GL}(2, k);然后,群 B∩GjB \cap G_j 与GL(2,k)\mathbf{GL}(2, k) 的上三角子群 B2B_2 进行识别,而群 B′∩GjB' \cap G_j 在w(j)<w(j+1)w(j) < w(j+1) 时与B2B_2 以及下三角子群进行识别B2−B_2^- 否则。第一种情况,需要证明的公式可以写成

GL(2,k)=B2∪B2sB2where s=(0110); \mathbf{GL}(2, k) = B_2 \cup B_2 s B_2 \quad \text{where } s = \begin{pmatrix} 0 & 1 \\ 1 & 0 \end{pmatrix};

对于例,这是因为在射影线P1(k)\mathbf{P}_1(k)上,对于GL(2,k)\mathbf{GL}(2, k)的作用,B2B_2是点的稳定子,并且传递地作用于该点的补集。在第二种情况下,需要证明的公式可以写成

GL(2,k)=B2B2−∪B2sB2−; \mathbf{GL}(2, k) = B_2 B_2^- \cup B_2 s B_2^-;

从B2−=sB2sB_2^- = s B_2 s开始,这是前面的公式通过在右侧乘以ss得出的。

3. G 的分解变成双陪集

定理 1 0ANC

我们有G=BWBG = \mathrm{BWB}。 映射w↦C(w)w \mapsto C(w)是WW到集合B\G/BB \backslash G / B的GG相对于BB的双陪集的双射。

引用了 2 · 被以下引用 5

引用了 引理 1, IV § 1. 。考克塞特群

被以下引用 习题 23, § 2, 习题 5, § 2, 习题 8, § 2, 命题 5, 定理 2

显然,BWB\mathrm{BWB}在x↦x−1x \mapsto x^{-1}下是稳定的,引理1表明在乘积下是稳定的。由于它包含BB和NN,所以它等于GG。

仍有待证明 C(w)≠C(w′)C(w) \neq C(w') if w≠w′w \neq w'。为此,我们将通过归纳对整数qq证明以下断言:

(A_q) 如果ww和w′w'不同于WW的元素,使得lS(w)≥lS(w′)=ql_S(w) \geq l_S(w') = q,则C(w)≠C(w′)C(w) \neq C(w')。

(对于lS(w)l_S(w)中的定义,请参阅§ 1, no. 1。)

这个断言对于q=0q = 0来说是明确的,从那时起w′=1w' = 1和w≠1w \neq 1,因此C(w′)=BC(w') = B和C(w)≠BC(w) \neq B。

假设 q≥1q \geq 1 和 w,w′w, w' 满足 (A_q) 的假设。存在s∈Ss \in S使得sw′sw'是长度q−1q - 1。我们有

lS(w)>lS(sw′) l_S(w) > l_S(sw')

因此w≠sw′w \neq sw'。此外,sw≠sw′sw \neq sw';通过 § 1, no. 1 的公式 (3),我们有

lS(sw)≥lS(w)−1≥lS(sw′)=q−1. l_S(sw) \geq l_S(w) - 1 \geq l_S(sw') = q - 1.

通过归纳假设,C(sw′)C(sw')不同于C(w)C(w)和C(sw)C(sw);由公式 (2) 可知

C(sw′)∩C(s).C(w)=∅. C(sw') \cap C(s).C(w) = \varnothing.

从C(sw′)⊂C(s).C(w′)C(sw') \subset C(s).C(w')开始,我们终于有了C(w)≠C(w′)C(w) \neq C(w')。

注 0AND

前面的证明中没有使用Axiom(T4)。

4. 关系与考克塞特系统

定理 2 0ANE

对 (W,S)(W, S) 是 Coxeter 系统。此外,对于s∈Ss \in S和w∈Ww \in W,关系C(sw)=C(s).C(w)C(sw) = C(s).C(w)和lS(sw)>lS(w)l_S(sw) > l_S(w)是等价的。

引用了 3 · 被以下引用 1

引用了 IV § 1. 。考克塞特群, 命题 6, IV § 1, 定理 1

被以下引用 例

对于任何s∈Ss \in S,令PsP_s为元素w∈Ww \in W中的集合,使得

C(s).C(w)=C(sw). C(s).C(w) = C(sw).
我们要验证§ 1, no. 7的PsP_s满足条件(A'),(B')和(C); 定理的两个断言将遵循§ 1, no. 7的第6条命题。

条件 (A') 清晰。

我们验证(B')。如果PsP_s和sPssP_s在公共的中有元素ww,我们就会有w∈Psw \in P_s和sw∈Pssw \in P_s,因此

C(s).C(w)=C(sw),C(s).C(sw)=C(w). C(s).C(w) = C(sw), \qquad C(s).C(sw) = C(w).
由此得出C(s).C(s).C(w)=C(w)C(s).C(s).C(w) = C(w),并且通过公式 (5),这将意味着C(w)=C(sw)C(w) = C(sw),这将与 Th 相矛盾。 1.

我们验证(C)。让s,s′∈Ss, s' \in S和w,w′∈Ww, w' \in W与w′=ws′w' = ws'。 假设 w∈Psw \in P_s 和 w′∉Psw' \notin P_s 意味着

C(sw)=C(s).C(w)(9) C(sw) = C(s).C(w) \tag{9}
C(w′)⊂C(s).C(w′)(10) C(w') \subset C(s).C(w') \tag{10}
由(3)。

由 (9) 和关系 w=w′s′w = w's' 可知

C(s)w′s′B=C(sw).(11) C(s)w's'B = C(sw). \tag{11}
通过公式 (2'), C(w′).C(s′)⊂C(w′)∪C(w′s′)C(w').C(s') \subset C(w') \cup C(w's'),这立即意味着
C(w′)s′B⊂C(ws′)∪C(w).(12) C(w')s'B \subset C(ws') \cup C(w). \tag{12}
因为 C(w′)C(w') 是左陪集 gBgB 的并并且因为
C(s).C(w′)=C(s)w′B, C(s).C(w') = C(s)w'B,
公式 (10) 表明C(s)w′C(s)w' 满足C(w′)C(w') 并且*更不必说* C(s)w′s′BC(s)w's'B 满足C(w′)s′BC(w')s'B。从公式 (11) 和 (12) 可以得出,双陪集 C(sw)C(sw) 等于双陪集 C(ws′)C(ws') 和 C(w)C(w) 之一;从 sw≠wsw \neq w 开始1 允许我们结论 sw=ws′sw = ws'。

推论 1 0ANF

让*w1,…,wq∈Ww_1, \ldots, w_q \in W*并让*w=w1…wqw = w_1 \ldots w_q。 如果

lS(w)=lS(w1)+⋯+lS(wq), l_S(w) = l_S(w_1) + \cdots + l_S(w_q),
然后
C(w)=C(w1)…C(wq). C(w) = C(w_1) \ldots C(w_q).

被以下引用 5

被以下引用 习题 10, § 2, 引理 2, 推论 2, 推论 3, 定理 3

在取 wiw_i 的减少的分解时,减少到减少的分解的情况

w=s1…sq,with si∈S. w = s_1 \ldots s_q, \quad \text{with } s_i \in S.

如果u=s2…squ = s_2 \ldots s_q,则w=s1uw = s_1 u和lS(s1u)>lS(u)l_S(s_1 u) > l_S(u),因此C(w)=C(s1).C(u)C(w) = C(s_1).C(u)乘以定理。所需的公式由 qq 上的归纳得出。

推论 2 0ANG

令w∈Ww \in W和TwT_w为通过§ 1, no. 4的引理2的过程与ww相关联的WW的子集。如果t∈Twt \in T_w,那么

引用了 2 · 被以下引用 1

引用了 引理 2, IV § 1, 推论 1

被以下引用 推论 3

C(t)⊂C(w).C(w−1). C(t) \subset C(w).C(w^{-1}).

如果 t∈Twt \in T_w,则存在定义元素 w′,w′′∈Ww', w'' \in W 和 s∈Ss \in S 使得

w=w′sw′′,lS(w)=lS(w′)+lS(w′′)+1andt=w′sw′−1. w = w' s w'', \quad l_S(w) = l_S(w') + l_S(w'') + 1 \quad \text{and} \quad t = w' s {w'}^{-1}.

由科. 1、

C(w).C(w−1)=C(w′).C(s).C(w′′).C(w′′−1).C(s).C(w′−1). C(w).C(w^{-1}) = C(w').C(s).C(w'').C({w''}^{-1}).C(s).C({w'}^{-1}).

因此,

C(w).C(w−1)⊃C(w′).C(s).C(s).C(w′−1). C(w).C(w^{-1}) \supset C(w').C(s).C(s).C({w'}^{-1}).

由 (4),C(s)⊂C(s).C(s)C(s) \subset C(s).C(s)。因此,

C(w).C(w−1)⊃C(w′).C(s).C(w′−1)⊃C(t). C(w).C(w^{-1}) \supset C(w').C(s).C({w'}^{-1}) \supset C(t).

推论 3 0ANH

令w∈Ww \in W且HwH_w为由C(w).C(w−1)C(w).C(w^{-1})生成的GG的子群。然后:

引用了 3 · 被以下引用 2

引用了 引理 2, IV § 1, 推论 2, 推论 1

被以下引用 命题 3, 定理 3

a) 对于任何减少的分解 (s1,…,sq)(s_1, \ldots, s_q) 或 ww,

C(sj)⊂Hwfor 1≤j≤q. C(s_j) \subset H_w \quad \text{for } 1 \leq j \leq q.

b) 群 HwH_w 包含于 C(w)C(w) 由C(w)C(w)生成。

我们通过归纳在jj上证明a)。假设对于k<jk < j,C(sk)C(s_k)包含在HwH_w中。让

t=(s1…sj−1)sj(s1…sj−1)−1. t = (s_1 \ldots s_{j-1}) s_j (s_1 \ldots s_{j-1})^{-1}.

WW的元素tt属于至子集TwT_w在§ 1, no. 4的引理2中定义。由科. 2、C(t)⊂HwC(t) \subset H_w,因此C(sj)⊂HwC(s_j) \subset H_w。

从 C(w)=C(s1)…C(sq)C(w) = C(s_1) \ldots C(s_q) 开始,cf. Cor. 1,我们有C(w)⊂HwC(w) \subset H_w,b)如下。

例 0ANI

Th。 2,应用于no. 2中描述的山雀系统,表明*对称群*Sn\mathfrak{S}_n,其中集合是连续元素的转置,*是Coxeter群*。

引用了 1

引用了 定理 2

5. 子群 G 包含于 B

对于 S 的任何子集 X,我们用 X (cf. §1, no. 8) 生成的 W 的 W_X 子群和双陪集 C(w) 的 G_X 并 BW_XB 表示,w ε W_X。我们有 G_∅ = B 且 G_S = G。

定理 3 0ANJ

a) 对于 S 的任意子集 X,集合 G_X 是由 ⋃s∈XC(s)\bigcup_{s \in X} C(s) 生成的 G 的子群。

引用了 4 · 被以下引用 4

引用了 引理 1, 推论 1, 定理 2, IV § 1, 推论 3

被以下引用 习题 3, § 2, 习题 8, § 2, 引理 2, 命题 4

b) 映射X↦G_X是G包含B的子群的P(S)\mathscr{P}(S)到集合双射。

c) 令 (X_i)_{i \in I} 为子集和 X 的族。如果X=⋂i∈IXiX = \bigcap_{i \in I} X_i,则GX=⋂i∈IGXiG_X = \bigcap_{i \in I} G_{X_i}。

d) 令X和Y为S的两个子集。则GX⊂GYG_X \subset G_Y(或GX=GYG_X = G_Y)当且仅当X⊂YX \subset Y(或X=YX = Y)。

显然GX=(GX)−1G_X = (G_X)^{-1}; 引理 1 of no. 1 表明GX.GX⊂GXG_X . G_X \subset G_X;因此a)如下,考虑到Cor。 1 Th。 2.

X ↦ G_X 的单射性源自 X ↦ W_X (§1, no. 8, Th. 2)。相反,令 H 为 G 包含 B 的子群。令 U 为 w∈Ww \in W 的集合,使得 C(w)⊂HC(w) \subset H。我们有H=BUBH = BUB,因为H是双陪集的并。设 X=U∩SX = U \cap S;我们证明H=GXH = G_X。显然,GX⊂HG_X \subset H。另一方面,令 u∈Uu \in U 和(s1,…,sq)(s_1, \ldots, s_q) 为 u 的约化分解。科。 3 Th。 2 意味着 C(sj)⊂HC(s_j) \subset H,因此 sj∈Xs_j \in X 代表 1≤j≤q1 \leq j \leq q。因此,u∈WXu \in W_X,并且由于 u∈Uu \in U 的 H 是 C(u)C(u) 的并,所以我们有 H⊂GXH \subset G_X,这证明了 b)。

断言 c) 和 d) 源自 W_X (§ 1, no. 8, Th. 2) 的类似属性。

推论 0ANK

集合 S 由元素 w∈Ww \in W 组成,使得 w≠1w \neq 1 和 B∪C(w)B \cup C(w) 是 G 的子群。

被以下引用 1

被以下引用 注 1

元素w∈Ww \in W使得B∪C(w)B \cup C(w)是G的子群是那些存在X⊂SX \subset S和WX={1,w}W_X = \{1, w\}的。此外,如果w≠1w \neq 1,我们必然有 Card(X) = 1 ,即w∈Sw \in S。

注 1 0ANL

上述推论表明,S由(G,B,N)决定;因此,我们有时允许自己说(G,B,N)是G中的山雀系统,或者(B,N)是G中的山雀系统。

命题 1 0ANM

令 X 为 S 的子集,N' 子群为 N,其中 W 中的像等于 W_X。那么,(G_X, B, N', X) 就是一个 Tits 系统。

我们有GX=BWXB=BN′BG_X = BW_XB = BN'B,这表明GXG_X是由B∪N′B \cup N'生成的。 公理(T1)到(T4)的验证现在是直接的。

命题 2 0ANN

设 X,Y ⊂ S 和 w∈Ww \in W。我们有

GXwGY=BWXwWYB. G_X w G_Y = BW_X w W_Y B.
引用了 1 · 被以下引用 2

引用了 引理 1

被以下引用 习题 12, § 2, 习题 8, § 2

设s1,…,sq∈Xs_1, \ldots, s_q \in X和t1,…,tq∈Yt_1, \ldots, t_q \in Y。 引理 1 表明

C(s1…sq).C(w).C(t1…tq)⊂BWXwWYB, C(s_1 \ldots s_q).C(w).C(t_1 \ldots t_q) \subset BW_X w W_Y B,
因此
GXwGY⊂BWXwWYB. G_X w G_Y \subset BW_X w W_Y B.
相反的包容性是显而易见的。

注 2 0ANO

用形式GXgGYG_X g G_YGG子集GX\G/GYG_X \backslash G / G_Y集合、g∈Gg \in G表示;和定义 WX\W/WYW_X \backslash W / W_Y 类似。前面的命题显示了从 WW 到 B\G/BB \backslash G / B 定义通过商 a 双射 WX\W/WY→GX\G/GYW_X \backslash W / W_Y \to G_X \backslash G / G_Y 的规范双射 w↦C(w)w \mapsto C(w)。

命题 3 0ANP

设X⊂SX \subset S和g∈Gg \in G。 关系 gBg−1⊂GXg B g^{-1} \subset G_X 意味着 g∈GXg \in G_X.

引用了 1 · 被以下引用 1

引用了 推论 3

被以下引用 命题 4

设w∈Ww \in W使得g∈C(w)g \in C(w)。 Since BB is a subgroup of GXG_X, the hypothesis gBg−1⊂GXg B g^{-1} \subset G_X implies that C(w).C(w−1)⊂GXC(w).C(w^{-1}) \subset G_X, and hence that C(w)⊂GXC(w) \subset G_X by Cor. 3 of Th. 2, so gg belongs to GXG_X.

6. 抛物线子群

定义 2 0ANQ

如果BB的包含共轭,则称GG的子群为抛物线。

被以下引用 1

被以下引用 习题 3, § 2

显然,每个子群包含都是抛物线子群都是抛物线。

命题 4 0ANR

令PP为GG的子群。

引用了 2 · 被以下引用 1

引用了 定理 3, 命题 3

被以下引用 习题 3, § 2

a) PP 是抛物线当且仅当存在 SS 的子集 XX 且 PP 为共轭到 GXG_X(对于 GXG_X 的定义,cf. no. 5)。

b) 设X,X′⊂SX, X' \subset S和g,g′∈Gg, g' \in G使得P=gGXg−1=g′GX′g′−1P = g G_X g^{-1} = g' G_{X'} {g'}^{-1}。然后,X=X′X = X'和g′g−1∈Pg' g^{-1} \in P。

断言 a) 由 Th 得出。 3、b)。 在 b) 的假设下,我们有

g−1g′Bg′−1g⊂g−1g′GX′g′−1=GX, g^{-1} g' B {g'}^{-1} g \subset g^{-1} g' G_{X'} {g'}^{-1} = G_X,
命题 3 表明g−1g′∈GXg^{-1} g' \in G_X。因此,Th 为 GX′=GXG_{X'} = G_X 和 X′=XX' = X。 3、b)。最后,
g′g−1=g.g−1g′.g−1∈gGXg−1, g' g^{-1} = g . g^{-1} g' . g^{-1} \in g G_X g^{-1},
这就证明了b)。

如果抛物线子群 PP 为共轭到 GXG_X,其中 X⊂SX \subset S,则 PP 被称为 型 X。

定理 4 0ANS

(i) 令P1P_1和P2P_2是GG的两个抛物线子群,其中交是抛物线,并令g∈Gg \in G使得gP1g−1⊂P2gP_1g^{-1} \subset P_2。然后是g∈P2g \in P_2和P1⊂P2P_1 \subset P_2。

被以下引用 2

被以下引用 习题 3, § 2, 定理 5

(ii) 两个抛物线子群且交是抛物线,则不是共轭。

(iii) 设Q1Q_1和Q2Q_2为包含在GG的子群QQ中的GG的两个抛物线子群。然后任意g∈Gg \in G使得gQ1g−1=Q2gQ_1g^{-1} = Q_2属于到QQ。

(iv) 每个抛物线子群都是其自己的归一化器6^6。

断言 (i) 来自 Props。 3和4,并暗示(ii)。在(iii)的假设下,我们有gQ1g−1⊂QgQ_1g^{-1} \subset Q,这意味着g∈Qg \in Q乘以(i)。最后,(iv) 由 (iii) 得出 Q1=Q2=QQ_1 = Q_2 = Q。

命题 5 0ANT

令P1P_1和P2P_2为GG的两个抛物线子群。然后P1∩P2P_1 \cap P_2包含共轭共TT。

引用了 1

引用了 定理 1

首先将P1P_1和P2P_2变换为GG的内自同构,我们可以假设B⊂P1B \subset P_1。令g∈Gg \in G 使得gB2g−1⊂P2gB_2g^{-1} \subset P_2。由 Th. 1、存在n∈Nn \in N和b,b′∈Bb, b' \in B使得g=bnb′g = bn b'。由于TT在NN中是正常的,

P2⊃gB2g−1=bnBn−1b−1⊃bnTn−1b−1=bTb−1 P_2 \supset gB_2g^{-1} = bnBn^{-1}b^{-1} \supset bnTn^{-1}b^{-1} = bTb^{-1}

和

P1⊃B⊃bTb−1, P_1 \supset B \supset bTb^{-1},

这就证明了命题。

7. 简单定理

引理 2 0ANU

令HH为GG的正常子群。存在SS的子集XX使得BH=GXBH = G_X并且使得XX的每个元素与S−XS - X的每个元素交换。

引用了 6 · 被以下引用 1

引用了 定理 3, 推论 1, IV § 1. 。考克塞特群, 定理 5, A I § 6. 。 扩张,可溶解群,惰性群, 习题 29, § 2

被以下引用 定理 5

由于BHBH是GG包含于BB的子群,因此存在SS的唯一子集XX,使得BH=GXBH = G_X(Th.3)。

设s1∈Xs_1 \in X和s2∈S−Xs_2 \in S - X;设n1n_1和n2n_2分别为s1s_1和s2s_2中NN的代表。那么n1∈GX=BHn_1 \in G_X = BH并且存在b∈Bb \in B使得bn1∈Hbn_1 \in H。由于HH在GG中是正常的,所以GG属于到HH中的元素h=n2bn1n2−1h = n_2 b n_1 n_2^{-1}。这意味着

h∈C(s2).C(s1).C(s2). h \in C(s_2).C(s_1).C(s_2).

如果 s2s1s2s_2 s_1 s_2 的长度等于 3,Cor. 1 Th。 2 意味着

C(s2).C(s1).C(s2)=C(s2s1s2), C(s_2).C(s_1).C(s_2) = C(s_2 s_1 s_2),

(6) 如果HH是群GG的子群,则GG中HH的归一化器是元素gg的子群N(H)\mathfrak{N}(H)由……组成 GG使得gHg−1=HgHg^{-1} = H。如果 H′⊂N(H)H' \subset \mathfrak{N}(H),子群 H′H' 据说可以标准化 HH,在这种情况下,HH′=H′HHH' = H'H 是 GG 的子群,其中 HH 是正常的。

因此h∈H∩C(s2s1s2)h \in H \cap C(s_2 s_1 s_2)。由于H∩C(s2s1s2)H \cap C(s_2 s_1 s_2)非空,因此s2s1s2∈WXs_2 s_1 s_2 \in W_X。由于(s2,s1,s2)(s_2, s_1, s_2)是缩小的分解,因此得出s2∈Xs_2 \in X,与我们的假设相反。

因此lS(s2s1s2)≤2l_S(s_2 s_1 s_2) \leq 2;如果lS(s2s1s2)=1l_S(s_2 s_1 s_2) = 1,则s1s2∈Ss_1 s_2 \in S,如此(s1s2)2=1(s_1 s_2)^2 = 1,或s1s2=s2s1s_1 s_2 = s_2 s_1。如果lS(s2s1s2)=2l_S(s_2 s_1 s_2) = 2,§1, no. 5的性质(E)意味着s2s1=s1s2s_2 s_1 = s_1 s_2,因为s1≠s2s_1 \neq s_2。 Q.E.D.

群 U 的以下性质进入Th。 5 如下:

(R) 对于任何不同于 U 的正常子群 V,换位子子群(cf. 代数,第 I, §6, no. 8)*U/V 与 U/V* 不同。

每个可溶群满足(R);特别地,每个阿贝尔的群满足(R)。可以证明对称群Sn\mathfrak{S}_n满足(R)(cf.Exerc.29)。

定理 5 0ANV

设Z为B的共轭的交,设U为B的子群,设G_1为G中U的共轭生成的子群。我们得到以下假设:

引用了 3 · 被以下引用 4

引用了 IV § 1. 。考克塞特群, 定理 4, 引理 2

被以下引用 引理 2, 推论, 例 1, 例 2

(1) U 在 B 中是正规的且 B = UT。 (2) U 有性质 (R)。 (3) G1 等于其换位子子群*。 (4) Coxeter 系统 (W, S) 不可约 (cf. §1, no. 9)。

那么G1归一化的G的每个子群H要么包含在Z中,要么包含在包含G_1*中。

首先我们证明 G = G1 T*。 群 G1TG_1 T 包含于 B,因此是它自己的标准化器(Th. 4);但当 N 标准化 G1G_1 和 T 时,它也标准化 G1TG_1 T,因此N⊂G1TN \subset G_1 T。由于G是由B和N生成的,因此有G=G1TG = G_1 T。

下一个,集合

G′=G1H,B′=B∩G′,N′=N∩G′,T′=T∩G′=B′∩N′andW′=N′/T′. G' = G_1 H, \quad B' = B \cap G', \quad N' = N \cap G', T' = T \cap G' = B' \cap N' \quad \text{and} \quad W' = N'/T'.

从 G′G' 包含于 G1G_1 开始,我们有 G=G′TG = G'T,因此有 N=N′TN = N'T。将N′N'包含在N中,因此定义,在经过上商,同构α:W′→W\alpha : W' \to W。让S′=α−1(S)S' = \alpha^{-1}(S)。

我们现在证明 (G', B', N', S') 是山雀系统。从G=BNBG = BNB和B=TU=UTB = TU = UT开始,我们有G=UNUG = UNU。由于U是G′G'的子群,因此有G′=UN′UG' = UN'U;从U⊂B′U \subset B'开始,这证明了(T1)。公理 (T2) 满足,因为 α\alpha 是同构。令 w∈Ww \in W 且令 w′=α−1(w)w' = \alpha^{-1}(w) 为 W′W' 的相应的元素。我们有

BwB=BwB′=Bw′B′,since B=B′T. BwB = BwB' = Bw'B', \quad \text{since } B = B'T.

由此我们结论得出G′∩BwB=B′w′B′G' \cap BwB = B'w'B',这意味着将G′G'包含在经过上的G 定义与双射的商

B'\setminus G'/B' 到 B\setminus G/B。 Axiom (T3) 紧随其后。公理 (T4) 由 B = B'T 得出。

子群 H 在 G' 中是正规的。将引理 2 应用于 (G', B', N', S'),存在 S' 的子集 X',使得 B'H = G'_X',并且 S' 的每个元素 - X' 与 X' 的每个元素进行交换。鉴于假设(4),只有两种可能:

a) X' = \varnothing,即 B'H = B',所以 H \子集 B' \子集 B。如果 g \in G,则 g = g_1 t,g_1 \in G_1,t \in T,并且 H \子集 g_1 B g_1^{-1} 因为 G_1 标准化了 H。因此 H \子集 g B g^{-1},并且由于 Z 是 g B g^{-1} 的交,所以我们有 H \子集 Z。

b) X' = S',即 B'H = G'。由于 G = G'T,我们有

G=B′HT=HB′T=HB. G = B'HT = HB'T = HB.

当 B 对 U 进行归一化时,U 的每个共轭都是形式 hUh^{-1},其中 h \in H。这样的子群包含在群 UH 中,因此 G_1 \子集 UH 乘以 G_1 的定义。因此,我们有同构

U/(U∩H)≅UH/H=G1H/H≅G1/(G1∩H). U/(U \cap H) \cong UH/H = G_1 H/H \cong G_1/(G_1 \cap H).

通过假设 (3),G_1/(G_1 \cap H) 等于其换位子子群。 假设 (2) 现在显示群 U/(U \cap H),它同构于 G_1/(G_1 \cap H)、约化到单位元素。因此 G_1 \cap H = G_1 和 G_1 \子集 H,完成证明。

推论 0ANW

Th 假设以下。 5、 群 G_1/(G_1 \cap Z) 要么是简单非交换矩阵,要么是约化到单位元素。

引用了 1

引用了 定理 5

Th。图 5 显示 G_1/(G_1 \cap Z) 是简单的或约化到单位元素。另一方面,假设(3)意味着它等于它的换位子子群。由此得出推论。

注 1 0ANX

假设 (2), (3), (4) 未在证明中使用,即 (G', B', N', S') 是山雀系统。

注 2 0ANY

假设 Z \cap U = \{1\}。由于 Z 和 U 在 B 中是正规的,因此 Z 的每个元素与 U 的每个元素交换,因此与 G_1 的每个元素交换。鉴于前面的推论,G_1 \cap Z 是 G_1 的中心。

注 3 0ANZ

假设 (3) 由以下条件隐含:

(3') U 由换位子 b^{-1} u^{-1} b u 生成,其中 u \in U 和 b \in B \cap G_1。

例 1 0AO0

令 k 为域,n 整数 \geqslant 0,G = \mathbf{GL}(n, k),并令 (G, B, N, S) 为 no. 2 中描述的山雀系统。令U为G的严格上三角子群,即矩阵的B由……组成的子群,其对角线条目等于1。Th中的条件 (1)。 5 是直接的,(2) 也是如此,因为 U 是可溶的。如果n≥2n \geq 2则满足条件(4)。可以证明(cf. 代数,第 II, § 10 章,练习 13),如果 n≥3n \geq 3 和 Card(k)≥4(k) \geq 4,则满足 (3)。在这些条件下,我们结论认为G1/(G1∩Z)G_1 / (G_1 \cap Z)是*简单的*并且G1∩ZG_1 \cap Z是G1G_1的中心(cf.*注*2)。

当 kk 可交换时,G1=SL(n,k)G_1 = \mathbf{SL}(n, k) (cf. 代数,第 III, § 8, no. 9)。

引用了 3

引用了 习题 13, § 10, 定理 5, A III § 8. 。决定因素

例 2 0AO1

令gg为C\mathbf{C}上的简单李代数,并令GG为gg的内自同构的群(cf.第III, § 6, no. 2章,第2条)。通过使用 Th. 5, 可以证明 GG 是简单非交换矩阵。

引用了 2

引用了 命题 2, III § 6, 定理 5

习题

参见习题为 § 2。

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