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§ 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×B 通过 (b,b′).g=bgb′−1 对 b,b′∈B 和 g∈G 作用于 G。 G 上B×B的轨道对于g∈G来说是集合BgB,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/B表示。如果C和C′是双陪集,则CC′是双陪集中的并。
A Tits 系统是四元数(G,B,N,S),其中G是群,B和N是G的两个子群,S是N/(B∩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∪N 生成 G 和 B∩N 是 N 的正规子群。 (T2) 集合 S 生成群 W=N/(B∩N) 并由元素阶 2 组成。 (T3) sBw⊂BwB∪BswB 代表 s∈S 和 w∈W。 (T4) 对于所有s∈S、sBs∈/B。
群W=N/(B∩N)被有时称为山雀系统(G,B,N,S)的韦尔群。
5 W 的每个元素都是模B∩N 的陪集,因此是 G 的子集;因此乘积例如 BwB 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 表示。
设 s1,…,sq∈S 并设 w∈W。我们有
C(s1…sq).C(w)⊂(i1,…,ip)⋃C(si1…sipw), 其中
(i1,…,ip) 表示区间
[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q进行争论,q=0的情况是微不足道的。如果q⩾1,我们有C(s1…sq).C(w)⊂C(s1).C(s2…sq).C(w)。到归纳假设,C(s2…sq).C(w)包含在C(sj1…sjpw)的并中,其中
2≤j1<⋯<jp≤q. 通过(T3),集合
C(s1).C(sj1…sjpw)包含在集合
C(s1sj1…sjpw)和
C(sj1…sjpw)的并中。这就证明了引理。
2. AN 例
令k为域,n整数≥0,(ei)典范基为kn。令G=GL(n,k),令B为G的上三角子群,令N为矩阵的G由……组成的子群,每一行中恰好有一个非零元素, 列。 N 的元素排列kei 行;这就产生了满同态N→Sn,其核是对角线矩阵的子群T=B∩N,并且允许我们用Sn来计算认同W=N/T。我们用W相应的的sj(1≤j≤n−1)元素表示j和j+1的转置;设S为sj的集合。 四倍 (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, 或同等地, sjB⊂BB′∪BsjB′,with B′=wBw−1. 设Gj为G由……组成或元素的子群,将ei固定为i=j,j+1,并稳定ej和ej+1所跨越的平面;这个群与GL(2,k)同构的。一个人检查GjB=BGj。从sj∈Gj开始,我们有sjB⊂BGj,这足以证明 Gj⊂(B∩Gj)(B′∩Gj)∪(∩Gj)sj(B′∩Gj). 认同 Gj 与 GL(2,k);然后,群 B∩Gj 与GL(2,k) 的上三角子群 B2 进行识别,而群 B′∩Gj 在w(j)<w(j+1) 时与B2 以及下三角子群进行识别B2− 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);
对于例,这是因为在射影线P1(k)上,对于GL(2,k)的作用,B2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−;
从B2−=sB2s开始,这是前面的公式通过在右侧乘以s得出的。
3. G 的分解变成双陪集
显然,BWB在x↦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B和N,所以它等于G。
仍有待证明 C(w)=C(w′) if w=w′。为此,我们将通过归纳对整数q证明以下断言:
(A_q) 如果w和w′不同于W的元素,使得lS(w)≥lS(w′)=q,则C(w)=C(w′)。
(对于lS(w)中的定义,请参阅§ 1, no. 1。)
这个断言对于q=0来说是明确的,从那时起w′=1和w=1,因此C(w′)=B和C(w)=B。
假设 q≥1 和 w,w′ 满足 (A_q) 的假设。存在s∈S使得sw′是长度q−1。我们有
lS(w)>lS(sw′)
因此w=sw′。此外,sw=sw′;通过 § 1, no. 1 的公式 (3),我们有
lS(sw)≥lS(w)−1≥lS(sw′)=q−1.
通过归纳假设,C(sw′)不同于C(w)和C(sw);由公式 (2) 可知
C(sw′)∩C(s).C(w)=∅.
从C(sw′)⊂C(s).C(w′)开始,我们终于有了C(w)=C(w′)。
4. 关系与考克塞特系统
对 (W,S) 是 Coxeter 系统。此外,对于s∈S和w∈W,关系C(sw)=C(s).C(w)和lS(sw)>lS(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∈S,令Ps为元素w∈W中的集合,使得
C(s).C(w)=C(sw). 我们要验证§ 1, no. 7的
Ps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Ps和sPs在公共的中有元素w,我们就会有w∈Ps和sw∈Ps,因此
C(s).C(w)=C(sw),C(s).C(sw)=C(w). 由此得出
C(s).C(s).C(w)=C(w),并且通过公式 (5),这将意味着
C(w)=C(sw),这将与 Th 相矛盾。 1.
我们验证(C)。让s,s′∈S和w,w′∈W与w′=ws′。 假设 w∈Ps 和 w′∈/Ps 意味着
C(sw)=C(s).C(w)(9) C(w′)⊂C(s).C(w′)(10) 由(3)。
由 (9) 和关系 w=w′s′ 可知
C(s)w′s′B=C(sw).(11) 通过公式 (2'),
C(w′).C(s′)⊂C(w′)∪C(w′s′),这立即意味着
C(w′)s′B⊂C(ws′)∪C(w).(12) 因为
C(w′) 是左陪集
gB 的并并且因为
C(s).C(w′)=C(s)w′B, 公式 (10) 表明
C(s)w′ 满足
C(w′) 并且*更不必说*
C(s)w′s′B 满足
C(w′)s′B。从公式 (11) 和 (12) 可以得出,双陪集
C(sw) 等于双陪集
C(ws′) 和
C(w) 之一;从
sw=w 开始1 允许我们结论
sw=ws′。
让*w1,…,wq∈W*并让*w=w1…wq。 如果
lS(w)=lS(w1)+⋯+lS(wq), 然后 C(w)=C(w1)…C(wq).
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 wi 的减少的分解时,减少到减少的分解的情况
w=s1…sq,with si∈S.
如果u=s2…sq,则w=s1u和lS(s1u)>lS(u),因此C(w)=C(s1).C(u)乘以定理。所需的公式由 q 上的归纳得出。
令w∈W和Tw为通过§ 1, no. 4的引理2的过程与w相关联的W的子集。如果t∈Tw,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).
如果 t∈Tw,则存在定义元素 w′,w′′∈W 和 s∈S 使得
w=w′sw′′,lS(w)=lS(w′)+lS(w′′)+1andt=w′sw′−1.
由科. 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).
由 (4),C(s)⊂C(s).C(s)。因此,
C(w).C(w−1)⊃C(w′).C(s).C(w′−1)⊃C(t).
a) 对于任何减少的分解 (s1,…,sq) 或 w,
C(sj)⊂Hwfor 1≤j≤q.
b) 群 Hw 包含于 C(w) 由C(w)生成。
我们通过归纳在j上证明a)。假设对于k<j,C(sk)包含在Hw中。让
t=(s1…sj−1)sj(s1…sj−1)−1.
W的元素t属于至子集Tw在§ 1, no. 4的引理2中定义。由科. 2、C(t)⊂Hw,因此C(sj)⊂Hw。
从 C(w)=C(s1)…C(sq) 开始,cf. Cor. 1,我们有C(w)⊂Hw,b)如下。
Th。 2,应用于no. 2中描述的山雀系统,表明*对称群*Sn,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。
b) 映射X↦G_X是G包含B的子群的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∈IXi,则GX=⋂i∈IGXi。
d) 令X和Y为S的两个子集。则GX⊂GY(或GX=GY)当且仅当X⊂Y(或X=Y)。
显然GX=(GX)−1; 引理 1 of no. 1 表明GX.GX⊂GX;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∈W 的集合,使得 C(w)⊂H。我们有H=BUB,因为H是双陪集的并。设 X=U∩S;我们证明H=GX。显然,GX⊂H。另一方面,令 u∈U 和(s1,…,sq) 为 u 的约化分解。科。 3 Th。 2 意味着 C(sj)⊂H,因此 sj∈X 代表 1≤j≤q。因此,u∈WX,并且由于 u∈U 的 H 是 C(u) 的并,所以我们有 H⊂GX,这证明了 b)。
断言 c) 和 d) 源自 W_X (§ 1, no. 8, Th. 2) 的类似属性。
集合 S 由元素 w∈W 组成,使得 w=1 和 B∪C(w) 是 G 的子群。
被以下引用 1
被以下引用 注 1
元素w∈W使得B∪C(w)是G的子群是那些存在X⊂S和WX={1,w}的。此外,如果w=1,我们必然有 Card(X) = 1 ,即w∈S。
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′B,这表明GX是由B∪N′生成的。 公理(T1)到(T4)的验证现在是直接的。
设 X,Y ⊂ S 和 w∈W。我们有
GXwGY=BWXwWYB.
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∈X和t1,…,tq∈Y。 引理 1 表明
C(s1…sq).C(w).C(t1…tq)⊂BWXwWYB, 因此
GXwGY⊂BWXwWYB. 相反的包容性是显而易见的。
设X⊂S和g∈G。 关系 gBg−1⊂GX 意味着 g∈GX.
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∈W使得g∈C(w)。 Since B is a subgroup of GX, the hypothesis gBg−1⊂GX implies that C(w).C(w−1)⊂GX, and hence that C(w)⊂GX by Cor. 3 of Th. 2, so g belongs to GX.
6. 抛物线子群
如果B的包含共轭,则称G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。
a) P 是抛物线当且仅当存在 S 的子集 X 且 P 为共轭到 GX(对于 GX 的定义,cf. no. 5)。
b) 设X,X′⊂S和g,g′∈G使得P=gGXg−1=g′GX′g′−1。然后,X=X′和g′g−1∈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, 命题 3 表明
g−1g′∈GX。因此,Th 为
GX′=GX 和
X′=X。 3、b)。最后,
g′g−1=g.g−1g′.g−1∈gGXg−1, 这就证明了b)。
如果抛物线子群 P 为共轭到 GX,其中 X⊂S,则 P 被称为 型 X。
(i) 令P1和P2是G的两个抛物线子群,其中交是抛物线,并令g∈G使得gP1g−1⊂P2。然后是g∈P2和P1⊂P2。
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Q1和Q2为包含在G的子群Q中的G的两个抛物线子群。然后任意g∈G使得gQ1g−1=Q2属于到Q。
(iv) 每个抛物线子群都是其自己的归一化器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⊂Q,这意味着g∈Q乘以(i)。最后,(iv) 由 (iii) 得出 Q1=Q2=Q。
令P1和P2为G的两个抛物线子群。然后P1∩P2包含共轭共T。
引用了 1
引用了 定理 1
首先将P1和P2变换为G的内自同构,我们可以假设B⊂P1。令g∈G 使得gB2g−1⊂P2。由 Th. 1、存在n∈N和b,b′∈B使得g=bnb′。由于T在N中是正常的,
P2⊃gB2g−1=bnBn−1b−1⊃bnTn−1b−1=bTb−1
和
P1⊃B⊃bTb−1,
这就证明了命题。
7. 简单定理
由于BH是G包含于B的子群,因此存在S的唯一子集X,使得BH=GX(Th.3)。
设s1∈X和s2∈S−X;设n1和n2分别为s1和s2中N的代表。那么n1∈GX=BH并且存在b∈B使得bn1∈H。由于H在G中是正常的,所以G属于到H中的元素h=n2bn1n2−1。这意味着
h∈C(s2).C(s1).C(s2).
如果 s2s1s2 的长度等于 3,Cor. 1 Th。 2 意味着
C(s2).C(s1).C(s2)=C(s2s1s2),
(6) 如果H是群G的子群,则G中H的归一化器是元素g的子群N(H)由……组成 G使得gHg−1=H。如果 H′⊂N(H),子群 H′ 据说可以标准化 H,在这种情况下,HH′=H′H 是 G 的子群,其中 H 是正常的。
因此h∈H∩C(s2s1s2)。由于H∩C(s2s1s2)非空,因此s2s1s2∈WX。由于(s2,s1,s2)是缩小的分解,因此得出s2∈X,与我们的假设相反。
因此lS(s2s1s2)≤2;如果lS(s2s1s2)=1,则s1s2∈S,如此(s1s2)2=1,或s1s2=s2s1。如果lS(s2s1s2)=2,§1, no. 5的性质(E)意味着s2s1=s1s2,因为s1=s2。 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满足(R)(cf.Exerc.29)。
(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 G1T 包含于 B,因此是它自己的标准化器(Th. 4);但当 N 标准化 G1 和 T 时,它也标准化 G1T,因此N⊂G1T。由于G是由B和N生成的,因此有G=G1T。
下一个,集合
G′=G1H,B′=B∩G′,N′=N∩G′,T′=T∩G′=B′∩N′andW′=N′/T′.
从 G′ 包含于 G1 开始,我们有 G=G′T,因此有 N=N′T。将N′包含在N中,因此定义,在经过上商,同构α:W′→W。让S′=α−1(S)。
我们现在证明 (G', B', N', S') 是山雀系统。从G=BNB和B=TU=UT开始,我们有G=UNU。由于U是G′的子群,因此有G′=UN′U;从U⊂B′开始,这证明了(T1)。公理 (T2) 满足,因为 α 是同构。令 w∈W 且令 w′=α−1(w) 为 W′ 的相应的元素。我们有
BwB=BwB′=Bw′B′,since B=B′T.
由此我们结论得出G′∩BwB=B′w′B′,这意味着将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.
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).
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。
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。
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≥2则满足条件(4)。可以证明(cf. 代数,第 II, § 10 章,练习 13),如果 n≥3 和 Card(k)≥4,则满足 (3)。在这些条件下,我们结论认为G1/(G1∩Z)是*简单的*并且G1∩Z是G1的中心(cf.*注*2)。
当 k 可交换时,G1=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
令g为C上的简单李代数,并令G为g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 G 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。