Bourbaki

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§ 4。 根系与紧凑型群相关

在第4至8段中,我们用G表示连接的紧李群,用T表示G的最大环面。我们用G的g\mathfrak{g}(分别t\mathfrak{t})李代数(分别T)表示,用gC\mathfrak{g}_{\mathbf{C}}(分别tC\mathfrak{t}_{\mathbf{C}})表示复数g\mathfrak{g}(或t\mathfrak{t})的李代数,以及W 相对于T (§2, no. 5) 的G 的Weyl 群。

1. 群X(H)

令 H 为紧李群。用 X(H) 表示从 H 到拓扑群 C∗\mathbf{C}^* 连续同态的(交换)群。由章。 III, §8, no. 1,周四。 1、X(H)元素为李群态射;对于所有a∈X(H)a\in X(H),aa的微分是R\mathbf{R}线性映射L(a):L(H)→L(C∗)L(a) : L(H)\rightarrow L(\mathbf{C}^*)。从现在开始,我们将C∗\mathbf{C}^*的认同李代数与C\mathbf{C}进行计算,使得C∗\mathbf{C}^*重合的指数映射与映射z→ezz \rightarrow e^z从C\mathbf{C}到C∗\mathbf{C}^*。然后,与任意元素a∈X(H)a\in X(H)相关联的是元素L(a)∈L(a)\inHomR(L(H),C)_{\mathbf{R}}(L(H),\mathbf{C});我们用HomC(L(H)(C),C)_{\mathbf{C}}(L(H)_{(\mathbf{C})},\mathbf{C})的δ(a)\delta (a)元素表示它的对应(即,其限制到L(H)⊂L(H)(C)L(H)\subset L(H)_{(\mathbf{C})}等于L(a)L(a))。

对于所有 x∈L(H)x\in L(H) 和所有 a∈X(H)a\in X(H),我们有

aa(expHx_Hx) =eδ(a)(x)=e^{\delta(a)(x)},

由指数映射的函数性(第 III, §6, no. 4 章,命题 10)。

我们经常将群 X(H) 表示为相加;在这种情况下,我们用 gag^a 表示 C∗\mathbf{C}^* 的元素 a(g)a(g)。有了这个记号,我们就有了公式

ga+b=gagb,g∈H,a,b∈X(H) g^{a+b}=g^ag^b,g\in H, a, b\in X(H)

和

(经验Hx_Hx)a=eδ(a)(x),x∈L(H),a∈X(H)^a=e^{\delta(a)(x)}, x\in L(H), a\in X(H)。

由于H是紧的,X(H)的元素取绝对值1的复数的子群U=U(1,C)\mathbf{U}=\mathbf{U}(1,\mathbf{C})中的值,这样X(H)就可以用连续的群来辨识(或者解析)同态从H到U\mathbf{U}。由此可见,对于所有a∈L(H)a\in L(H),映射L(a)L(a)在C\mathbf{C}的子空间Ri\mathbf{R}i中取值,因此δ(a)\delta (a)映射L(H) Ri\mathbf{R}i。

如果 H 是可交换的,X(H) 只是 H 的(离散)对偶群(谱理论,第 II, §1, no. 1)。如果 H 是可交换的且有限的,则 X(H) 可以用对偶有限群 D(H) = HomZ(H,Q/Z)_{\mathbf{Z}}(H,\mathbf{Q}/\mathbf{Z}) 来识别(其中,如VII, §4, no. 9、例 1 章中的代数所示,我们将认同 Q/Z\mathbf{Q}/\mathbf{Z} 与子群 / C∗\mathbf{C}^* 由同态 r→r \rightarrow exp(2πir\pi ir))。

对于紧李群中的任何态射f:H→H′f: H\rightarrow H',我们用X(f)X(f)同态a→a∘fa \rightarrow a\circ f表示从X(H′)X(H')到X(H)。如果K是闭集

正常的子群 / 紧李群 H,我们有正合序列 / Z\mathbf Z-模块

0⟶X(H/K)⟶X(H)⟶X(K). 0\longrightarrow X(H/K)\longrightarrow X(H)\longrightarrow X(K).

命题 1 01JH

— 对于任何紧李群 H,** Z\mathbf Z-*模* X(H)X(H) 是有限的型。如果 H *连通,则免费。

首先假设H是连通的; X(H)X(H)的每个元素都消失在H的导出群D(H)D(H)上,因此我们有同态X(H/D(H))⟶X(H)X(H/D(H))\longrightarrow X(H)。但H/D(H)H/D(H)是连通且可交换的,因此是环面,而X(H/D(H))X(H/D(H))是有限型的自由Z\mathbf Z模(*谱理论*,第II, §2, no. 1章,第1条命题的Cor.2)。一般情况下,根据序列的正确性得出

0⟶X(H/H0)⟶X(H)⟶X(H0), 0\longrightarrow X(H/H_0)\longrightarrow X(H)\longrightarrow X(H_0),
其中 X(H0)X(H_0) 不受有限型的影响,X(H/H0)X(H/H_0) 是有限的,X(H)X(H) 是有限的型。

命题 2 01JI

— 设 H 是可交换的紧李群,并且 (ai)i∈I(a_i)_{i\in I} 元素的族 X(H)X(H); 该 aia_i 生成 X(H)X(H) 当且仅当 Ker⁡ai\operatorname{Ker}a_i *约化到单位元素的交。

被以下引用 1

被以下引用 命题 6

作者:*光谱理论*,第一章。 II, §1, no. 7,周四。 4、aia_i的核的正交补为aia_i生成的X(H)X(H)的子群AiA_i;由*loc。引用。*,Cor。 2 Th。 4、⋂Ker⁡ai\bigcap\operatorname{Ker}a_i的正交补是由AiA_i生成的X(H)X(H)的子群,因此是命题。

2. 节点群环面

环面 S 的*节点群*,用 Γ(S)\Gamma(S) 表示,是指数映射 L(S)⟶S\mathscr L(S)\longrightarrow S 的核。这是L(S)\mathscr L(S)的离散子群,其秩等于S的维数,以及Γ(S)\Gamma(S)的扩展典范嵌入的R\mathbf R线性映射R⊗ZΓ(S)⟶L(S)\mathbf R\otimes_{\mathbf Z}\Gamma(S)\longrightarrow\mathscr L(S) L(S)\mathscr L(S) 是双射的。通过商同构得到诱导

R/Z⊗ZΓ(S)⟶S. \mathbf R/\mathbf Z\otimes_{\mathbf Z}\Gamma(S)\longrightarrow S.

对于例,U\mathbf U的节点群Γ(U)\Gamma(\mathbf U)是L(U)=iR\mathscr L(\mathbf U)=i\mathbf R的子群2πiZ2\pi i\mathbf Z。

对于环f:S⟶S′f:S\longrightarrow S'的任何态射,用L(f)L(f)诱导的Γ(f)\Gamma(f)同态Γ(S)⟶Γ(S′)\Gamma(S)\longrightarrow\Gamma(S')表示。我们有一个可交换的图表

0⟶Γ(S)⟶L(S)→exp⁡SS⟶0↓Γ(f)↓L(f)↓f0⟶Γ(S′)⟶L(S′)→exp⁡S′S′⟶0.(1) \begin{array}{ccccccccc} 0&\longrightarrow&\Gamma(S)&\longrightarrow&\mathscr L(S)&\xrightarrow{\exp_S}&S&\longrightarrow&0\\ &&\downarrow{\Gamma(f)}&&\downarrow{\mathscr L(f)}&&\downarrow f&&\\ 0&\longrightarrow&\Gamma(S')&\longrightarrow&\mathscr L(S')&\xrightarrow{\exp_{S'}}&S'&\longrightarrow&0. \end{array} \tag{1}

让a∈X(S)a\in X(S);由a定义的应用到态射从S到U\mathbf U,我们看到no. 1映射Γ(S)\Gamma(S)到2πiZ2\pi i\mathbf Z的C\mathbf C线性映射δ(a):L(S)C⟶C\delta(a):\mathscr L(S)_{\mathbf C}\longrightarrow\mathbf C。因此,我们可以通过将 X(S)×Γ(S)X(S)\times\Gamma(S) 定义 Z\mathbf Z 双线性形式

⟨a,X⟩=12πiδ(a)(X),a∈X(S),X∈Γ(S).(2) \langle a,X\rangle=\frac{1}{2\pi i}\delta(a)(X),\qquad a\in X(S),\quad X\in\Gamma(S). \tag{2}

命题 3 01BP

双线性形式 (a,X)→⟨a,X⟩(a, X) \rightarrow \langle a, X\rangle 在 X(S)×Γ(S)X(S)\times \Gamma (S) 上是可逆的。

被以下引用 1

被以下引用 定理 2

回想一下(代数,第IX),通过定义,这意味着与此双线性形式相关的线性映射X(S)→X(S)\rightarrowHomZ(Γ(S),Z)_{\mathbf{Z}}(\Gamma (S),\mathbf{Z})和Γ(S)→\Gamma (S)\rightarrowHomZ(X(S),Z)_{\mathbf{Z}}(X(S),\mathbf{Z})是双射的。

直接的,如果命题的结论对于两个花环成立,那么对于他们的乘积也成立。因此,由于维数nn的每个环面都同构于Un\mathbf{U}^n,所以我们被简化为S=US =\mathbf{U}的情况。在这种特殊情况下,断言是直接的。

设f:S→S′f: S\rightarrow S'为环面的态射。然后,线性映射 X(f):X(S′)→X(S)X(f) : X(S')\rightarrow X(S) 和 Γ(f):Γ(S)→Γ(S′)\Gamma (f) :\Gamma (S)\rightarrow \Gamma (S') 都是另一个的转置:对于所有 a′∈X(S′)a'\in X(S') 和所有 X∈ΓX\in \Gamma(S),

⟨X(f)(a′),X⟩=⟨a′,Γ(f)(X)⟩(3) \langle X(f)(a'), X\rangle =\langle a', \Gamma (f)(X)\rangle \tag{3}

命题 4 01BQ

令 S 和 S′S' 为环面。从S到S′S'用李群态射M(S,S′)M(S,S')群表示。 映射 f→X(f)f \rightarrow X(f) 和 f→Γ(f)f \rightarrow \Gamma (f) 分别是从 M(S,S′)M(S,S') 到 HomZ(X(S′),X(S))_{\mathbf{Z}}(X(S'),X(S)) 和到 HomZ(Γ(S),Γ(S′))_{\mathbf{Z}}(\Gamma (S), \Gamma (S')) 的同构或群。

被以下引用 2

被以下引用 注 2, 命题 15

如果ff是从S到S′S'的李群的态射,则同态X(f)X(f)只是光谱理论意义上的ff的对偶,第1章。 II, §1, no. 7。 映射 φ→φ^\varphi \rightarrow \widehat{\varphi} 从 HomZ(X(S′),X(S))_{\mathbf{Z}}(X(S'),X(S)) 到 M(S,S′)M(S,S') 在 loc 中定义。引用。是映射 f→X(f)f \rightarrow X(f) 从 M(S,S′)M(S,S') 到 HomZ(X(S′),X(S))_{\mathbf{Z}}(X(S'),X(S)) 的倒数;因此,后者是双射的。如果我们认同Γ(S)\Gamma (S)(或Γ(S′)\Gamma (S'))与X(S)(或X(S′)X(S'))的双Z\mathbf{Z}模(道具33),Γ(f),\Gamma (f)重合与转置同态X(f)X(f),因此命题。

注 1 01BR

令 ff : S →S′\rightarrow S' 为 tori 的态射。与(1)相关的蛇图表(代数,第X, §1, no. 2)给出正合序列

0 ⟶\longrightarrow 克尔Γ(f)⟶\Gamma (f)\longrightarrow 克尔L(f)⟶L(f)\longrightarrow 克尔f⟶df\longrightarrow^d (4)

⟶d\longrightarrow^d焦化器Γ(f)⟶\Gamma (f)\longrightarrow焦化器L(f)⟶L(f)\longrightarrow焦化器f⟶0f\longrightarrow 0。

特别是,假设 ff 是满射,且核 N 有限,因此我们有正合序列

0 ⟶\longrightarrow N ⟶i\longrightarrow^i S ⟶fS′⟶0\longrightarrow^fS'\longrightarrow 0,

其中 ii 是典范嵌入。那么,L(f)L(f)是双射的,并且(4)给出同构N→N\rightarrowCokerΓ(f)\Gamma (f),因此正合序列

0 ⟶Γ(S)⟶Γ(f)Γ(S′)⟶\longrightarrow \Gamma (S)\overset{\Gamma(f)}{\longrightarrow}\Gamma (S')\longrightarrow N ⟶0\longrightarrow 0。 (5)

此外,通过光谱理论,第一章。 II, §1, no. 7,周四。 4、序列

0 ⟶X(S′)⟶X(f)\longrightarrow X(S')\overset{X(f)}{\longrightarrow} X(S) ⟶X(i)\longrightarrow^{X(i)} X(N) ⟶\longrightarrow 0 (6)

是准确的。

被以下引用 1

被以下引用 命题 11

注 2 01BS

根据命题4,从M(U,S)M(\mathbf{U},S)到Γ(S)\Gamma (S)的映射f→Γ(f)(2πi)f \rightarrow \Gamma (f)(2\pi i)为同构;如果a∈X(S)=M(S,U)a\in X(S) = M(S,\mathbf{U})和f∈M(U,S)f\in M(\mathbf{U},S),则复合a∘f∈M(U,U)a\circ f\in M(\mathbf{U},\mathbf{U})是自同态u→uru \rightarrow u^r,其中r=⟨a,Γ(f)(2πi)⟩r=\langle a, \Gamma (f)(2\pi i)\rangle。从现在开始,我们将认同M(U,U)=X(U)M(\mathbf{U},\mathbf{U}) = X(\mathbf{U})与Z\mathbf{Z}关联,Z\mathbf{Z}中的元素rr关联到自同态u→uru \rightarrow u^r;因此,对于以上记号,

a∘f=⟨a,Γ(f)(2πi)⟩ a\circ f=\langle a, \Gamma (f)(2\pi i)\rangle
引用了 1

引用了 命题 4

注 3 01BT

正合序列 0→Γ(S)→L(S)⟶expSS→00\rightarrow \Gamma (S)\rightarrow L(S)\longrightarrow^{exp_S}S\rightarrow 0 与Γ(S)\Gamma (S) 的同构关联到 S 的基本群,在续集中称为规范。对于环面f:S→S′,Γ(f)f: S\rightarrow S',\Gamma (f)的任何态射,可以通过典范同构Γ(S)→π1(S)\Gamma (S)\rightarrow \pi_1(S)和Γ(S′)→π1(S′)\Gamma (S')\rightarrow \pi_1(S')以及由ff诱导的同态π1(f):π1(S)→π1(S′)\pi_1(f) :\pi_1(S)\rightarrow \pi_1(S')来识别。 注,这给出了正合序列(5)的另一个解释(cf.一般拓扑,第XI章,正在准备中)。

被以下引用 1

被以下引用 § 4. 。 根系与紧凑型群相关

注 4 01BU

Z\mathbf{Z}-模块δ:X(S)→\delta : X(S)\rightarrow HomC(L(S)(C),C)_{\mathbf{C}}(L(S)_{(\mathbf{C})},\mathbf{C})和ι:Γ(S)→L(S)(C)(ι\iota :\Gamma (S)\rightarrow L(S)_{(\mathbf{C})}(\iota的同态由Γ(S)\Gamma (S)的典范嵌入诱导成L(S))扩展到同构 C\mathbf{C}-向量空间

u:C⊗X(S)→u:\mathbf{C}\otimes X(S)\rightarrow坎C(L(S)(C),C)_{\mathbf{C}}(L(S)_{(\mathbf{C})},\mathbf{C})

v:C⊗Γ(S)→L(S)(C) v:\mathbf{C}\otimes \Gamma (S)\rightarrow L(S)_{(\mathbf{C})}

我们将在续集中将其称为规范。 注,如果我们扩展X(S)和Γ(S)\Gamma (S)之间的配对通过C\mathbf{C}-线性到双线性形式≪,≫\ll ,\gg在(C⊗X(S))×(C⊗Γ(\mathbf{C}\otimes X(S))\times (\mathbf{C}\otimes \Gamma(S))上,那么

⟨u(a),v(b)⟩=2πi≪a,b≫ \langle u(a), v(b)\rangle = 2\pi i\ll a, b\gg

3. 权 / 线性表示

其中数kk表示域R\mathbf{R}或C\mathbf{C}之一。

令V是kk上的有限维向量空间,ρ:G→GL(V)\rho : G\rightarrow \mathbf{G}\mathbf{L}(V)是V上相连的紧李群G的连续(因此实解析,第III, §8, no. 1,第1章)表示。 定义复数向量空间V~\widetilde{V}和连续表示ρ~:G→GL(V~)\widetilde{\rho}: G\rightarrow \mathbf{G}\mathbf{L}( \widetilde{V})如下:如果k=Ck=\mathbf{C},集合V~=V,ρ~=ρ\widetilde{V} = V, \widetilde{\rho}=\rho;如果k=Rk=\mathbf{R}、集合、V~=V(C)\widetilde{V} = V_{(\mathbf{C})}和ρ~\widetilde{\rho}是ρ\rho与典范同态GL(V)→GL(V~)\mathbf{G}\mathbf{L}(V)\rightarrow \mathbf{G}\mathbf{L}( \widetilde{V})的复合。

对于所有λ∈X(G)\lambda \in X(G),用v∈V~v\in \widetilde{V}的V~\widetilde{V}由……组成的V~λ(G)\widetilde{V}_{\lambda}(G)向量子空间表示,这样ρ~(g)v=gλv\widetilde{\rho}(g)v=g^{\lambda}v对于所有g∈Gg\in G(cf.) VII, §1, no. 1)。按地点。引文,第 3 号提案,V~λ(G)\widetilde{V}_{\lambda}(G)(对于 λ\lambda 属于到 X(G))的和是直接的。此外:

引理 1 01BV

如果 G 是可交换的,则 V~\widetilde{V} 是 λ∈X(G)\lambda \in X(G) 的 V~λ(G)\widetilde{V}_{\lambda}(G) 的直和。

引用了 2 · 被以下引用 1

引用了 定理 1, A VIII § 3, IX § 1. 。 紧李代数

被以下引用 定义 1

由于ρ\rho是半单(§1, no. 1),因此在ρ\rho很简单的情况下证明引理就足够了。 在这种情况下,End( V~\widetilde{V}) 约化中ρ(G)\rho (G) 的交换子 Z 与同位 (代数,第 VIII, §3, no. 2,第 1 章);因而,同态ρ~\widetilde{\rho}的像包含在GL(V~\widetilde{V})的子群C∗.1V\mathbf{C}^*.1_V中,并且存在λ∈X(G)\lambda \in X(G)使得V~=V~λ(G)\widetilde{V} = \widetilde{V}_{\lambda}(G)。

定义 1 01BW

G 的表示 ρ\rho 的权,相对于 G 的最大环面 T,是 X(T) 的元素 λ\lambda,使得 V~λ(T)≠0\widetilde{V}_{\lambda}(T)\not= 0。

引用了 2

引用了 引理 1, 定理 2, IX § 2

用P(ρ,T)P(\rho ,T)表示,如果T的选择、ρ\rho的权相对于T的集合不存在混淆的可能性,则用P(ρ)P(\rho )表示。用引理1,

V~=⨁λ∈P(ρ,T)V~λ(T)(7) \widetilde{V} =\bigoplus_{\lambda\in P(\rho ,T)}\widetilde{V}_{\lambda}(T) \tag{7}

令T′T'为G的另一个最大环面和G的gg元素,使得(Intgg)T=T′(T = T'(§2, no. 2,Th。 2)。对于所有λ∈X(T)\lambda \in X(T),

ρ~(g)(V~λ(T))=V~λ′(T′)\widetilde{\rho}(g)( \widetilde{V}_{\lambda}(T)) = \widetilde{V}_{\lambda'}(T'),其中 λ′=\lambda '= X(Int g−1g^{-1})(λ)(\lambda )。 (8)

最后,

X(整数gg)(P(ρ,T′))=P(ρ,T)(P(\rho ,T')) = P(\rho ,T)。 (9)

Weyl 群 W=WG(T)W = W_G(T) 在 Z\mathbf{Z} 模 X(T) 的左侧通过 w→X(w−1)w \rightarrow X(w^{-1}) 进行运算;因而,对于t∈T,λ∈X(T),w∈Wt\in T, \lambda \in X(T), w\in W,我们有twλ=(w−1(t))λt^{w\lambda}= (w^{-1}(t))^{\lambda}。

命题 5 01BX

集合 P(ρ,T)P(\rho ,T) 在Weyl 群 W 的运算下是稳定的。设n∈NG(T)n\in N_G(T),并令ww为其在W中的类;对于λ∈X(T)\lambda \in X(T),我们有ρ(n)(V~λ(T))=V~wλ(T)\rho (n)( \widetilde{V}_{\lambda}(T)) = \widetilde{V}_{w\lambda}(T)和暗淡V~wλ(T)=\widetilde{V}_{w\lambda}(T) =暗淡V~λ(T)\widetilde{V}_{\lambda}(T)。

被以下引用 2

被以下引用 推论 2, IX § 7. 。 不可约表示已连接紧李群

公式(9),与T′=T,g=nT'= T, g=n,意味着P(ρ,T)P(\rho ,T)在ww下是稳定的;此外,ρ~(n)\widetilde{\rho}(n)诱导同构从V~λ(T)\widetilde{V}_{\lambda}(T)到V~wλ(T)\widetilde{V}_{w\lambda}(T)(公式(8)),因此命题。

命题 6 01BY

同态 ρ:G→GL(V)\rho : G\rightarrow \mathbf{G}\mathbf{L}(V) 是单射当且仅当 P(ρ,T)P(\rho ,T) 生成 Z\mathbf{Z}-模 X(T)。

引用了 3 · 被以下引用 2

引用了 命题 9, IX § 2, 命题 2, VII § 1. 。 初等分解 / 线性表示

被以下引用 § 4. 。 根系与紧凑型群相关, 推论, IX § 7

同态 ρ\rho 是单射的当且仅当其限制到 T 是单射的(§2, no. 6,命题 9)。此外,由于典范同态GL(V)→GL(V~)\mathbf{G}\mathbf{L}(V)\rightarrow \mathbf{G}\mathbf{L}( \widetilde{V})是单射的,我们可以通过ρ~\widetilde{\rho}来替换ρ\rho。则从(7)可知,ρ\rho到T的限制到T的核是P(ρ,T)P(\rho ,T)的元素核的交。因而,结论由no. 1的命题2得出。

gl(V~)\mathfrak{g}\mathfrak{l}( \widetilde{V}) 扩展至 C\mathbf{C} 的同态 - 李代数中的 t\mathfrak{t} 线性表示 L(ρ)L(\rho )

L~(ρ):tC→gl(V~) \widetilde{L}(\rho ) :\mathfrak{t}_{\mathbf{C}}\rightarrow \mathfrak{g}\mathfrak{l}( \widetilde{V})

此外,回想一下 (no. 1),我们已将 tC\mathfrak{t}_{\mathbf{C}} 上的 X(T) 线性形式 δ(λ)\delta (\lambda ) 的每个元素 λ\lambda 关联起来,这样

(expTx_Tx)λ=eδ(λ)(x),x∈t^{\lambda}=e^{\delta(\lambda)(x)},x\in \mathfrak{t}。 (10)

最后回想一下(第 VII, §1, no. 1 章),对于任何映射 μ:tC→C\mu:\mathfrak{t}_{\mathbf{C}}\rightarrow \mathbf{C},我们用 vv 的 V~\widetilde{V} 由……组成的 V~μ(tC)\widetilde{V}_\mu(\mathfrak{t}_{\mathbf{C}}) 向量子空间表示,这样对于所有(L~(ρ)(u))(v)=μ(u).v(\widetilde{L}(\rho )(u))(v) =\mu(u).v u∈tCu\in \mathfrak{t}_{\mathbf{C}}。

我们现在从 (7) 和 loc 中推出。引文,提案 3:

命题 7 01BZ

a) 对于所有λ∈X(T)\lambda \in X(T),我们有V~λ(T)=V~δ(λ)(tC)\widetilde{V}_{\lambda}(T) = \widetilde{V}_{\delta(\lambda)}(\mathfrak{t}_{\mathbf{C}})。

被以下引用 2

被以下引用 命题 11, IX § 7. 。 不可约表示已连接紧李群

b) V~\widetilde{V}tC\mathfrak{t}_{\mathbf{C}}权P(ρ,T)P(\rho ,T)至集合映射δ:X(T)→\delta : X(T)\rightarrow坎C(tC,C)_{\mathbf{C}}(\mathfrak{t}_{\mathbf{C}},\mathbf{C})诱导双射。

注首先,如果 W 通过关联到 tC\mathfrak{t}_{\mathbf{C}} 的 W 自同态 L(w)(C)L(w)_{(\mathbf{C})} 中的任意元素 ww 对 tC\mathfrak{t}_{\mathbf{C}} 进行操作,则映射 δ\delta 与 W 上的运算兼容X(T)和坎C(tC,C)_{\mathbf{C}}(\mathfrak{t}_{\mathbf{C}},\mathbf{C})。

现在假设k=Rk=\mathbf{R}。用σ\sigma表示V~\widetilde{V}相对于V的共轭,由σ(x+iy)=x−iy\sigma (x+iy) =x-iy定义为V中的x,yx, y;对于V~\widetilde{V}的每个复数向量子空间E,V~\widetilde{V}有理数R\mathbf{R}的最小的子空间和包含E是E+σ(E)E +\sigma (E)。特别是,对于所有λ∈X(T)\lambda \in X(T),存在V的实向量子空间V(λ)V(\lambda ),使得V~\widetilde{V}的子空间V(λ)(C)V(\lambda )_{(\mathbf{C})}是V~λ(T)+V~−λ(T)\widetilde{V}_{\lambda}(T) + \widetilde{V}_{-\lambda}(T)(注即σ(V~λ(T))=V~−λ(T)\sigma ( \widetilde{V}_{\lambda}(T)) = \widetilde{V}_{-\lambda}(T))。我们有V(λ)=V(−λ)V(\lambda ) = V(-\lambda ),V(λ)V(\lambda )是由ρ\rho诱导的V上T的表示的同型成分。

4. 根

G 相对于 T 的根是 G 的伴随表示的非零权。G 相对于 T 的根的集合表示为 R(G,T)R(G,T),或者在不存在混淆风险的情况下简单地表示为 R。根据第 6 号提案,映射

δ:X(T)→tC∗ \delta : X(T)\rightarrow \mathfrak{t}^*_{\mathbf{C}}

(tC∗(\mathfrak{t}^*_{\mathbf{C}}表示复数向量空间tC)\mathfrak{t}_{\mathbf{C}})映射R(G,T)R(G,T)双射到分裂的还原代数的根的集合R(gC,tC)R(\mathfrak{g}_{\mathbf{C}},\mathfrak{t}_{\mathbf{C}}) (gC,tC)(\mathfrak{g}_{\mathbf{C}},\mathfrak{t}_{\mathbf{C}})(第VIII, §2, no. 2、注4章)。如果我们把

gα=(gC)α(T)=(gC)δ(α)(tC)(11) \mathfrak{g}^{\alpha}= (\mathfrak{g}_{\mathbf{C}})_{\alpha}(T) = (\mathfrak{g}_{\mathbf{C}})_{\delta(\alpha)}(\mathfrak{t}_{\mathbf{C}}) \tag{11}

对于所有α∈R\alpha \in R,则每个gα\mathfrak{g}^{\alpha}在C(\mathbf{C}(loc上有维数1。引用,Th。 1) 和

gC=tC⊕⨁α∈Rgα(12) \mathfrak{g}_{\mathbf{C}}=\mathfrak{t}_{\mathbf{C}}\oplus \bigoplus_{\alpha\in R}\mathfrak{g}^{\alpha} \tag{12}

对于每个α∈R\alpha \in R,用V(α)V(\alpha )表示g\mathfrak{g}的二维子空间,使得V(α)(C)=gα+g−αV(\alpha )_{(\mathbf{C})}=\mathfrak{g}^{\alpha}+\mathfrak{g}^{-\alpha}; T 的伴随表示的g\mathfrak{g} 的非零同型分量是t\mathfrak{t} 和V(α)V(\alpha )。此外,令 K 为与 g\mathfrak{g} 的杀戮形式相关的二次方形式;它是负数(§1, no. 3,命题1)并且它的限制K(α)K(\alpha )到V(α)V(\alpha )是负数并且是分离的。对于 T 的每个元素 tt,Ad tt 使 K(α)K(\alpha ) 保持稳定,因此给出态射或李群

ια:T→SO(K(α)) \iota_{\alpha}: T\rightarrow \mathbf{S}\mathbf{O}(K(\alpha ))

存在唯一的同构ρα:U→SO(K(α))\rho_{\alpha}:\mathbf{U}\rightarrow \mathbf{S}\mathbf{O}(K(\alpha ))使得ια=ρα∘α\iota_{\alpha}=\rho_{\alpha}\circ \alpha。事实上,让XX是gα\mathfrak{g}^{\alpha}的非零元素,并且在gC\mathfrak{g}_{\mathbf{C}}相对于g\mathfrak{g}的共轭下,让YY是XX的像;然后Y∈g−αY\in \mathfrak{g}^{-\alpha},我们通过放入U=X+Y,V=i(X−Y)U=X+Y, V=i(X-Y)得到V(α)V(\alpha )的基(U,V)(U, V);由Ad t,t∈Tt,t\in T诱发的V(α)V(\alpha )自同态矩阵,相对于基(U,V)(U, V)为

(R(tα)−I(tα)) (\mathscr{R}(t^{\alpha})-\mathscr{I}(t^{\alpha}))
I(tα)R(tα) \mathscr{I}(t^{\alpha})\mathscr{R}(t^{\alpha})

因此断言。

命题 8 01C0

令 Q(R) 为由 G 的根生成的 X(T) 的子群。

引用了 1 · 被以下引用 5

引用了 推论 2, IX § 2

被以下引用 引理 2, 注 1, 命题 13, 命题 9, 注 3, IX § 5

a) G 的中心 C(G) 是 T 的闭子群,等于根的核的交。规范映射 X(T/C(G))→X(T)X(T/C(G))\rightarrow X(T) 与像 Q(R) 是单射的。

b) 紧致群 C(G) 同构于离散群 X(T)/Q(R)(X(T)/Q(R) (谱理论,第 1 章。 II, §1, no. 1,防御。 2)。

c) C(G) 约化到单位元素当且仅当 Q(R) 等于 X(T)。

§2, no. 2,科。 2 Th。 2、C(G)包含在T中。由于这是伴随表示的核,所以它是根的核交,在其他字子群Q(R)的正交补X(T)。因此,命题来自光谱理论,第 1 章。 II, §1, no. 7,周四。 4 和 no. 5,Th。 2.

命题 9 01C1

李群 G 的每个自同构,诱导 T 上的恒等式为形式 Int tt,其中t∈Tt\in T。

引用了 3 · 被以下引用 3

引用了 命题 8, 命题 2, VIII § 5, 推论 1, IX § 1

被以下引用 推论, 推论, 命题 15

首先假设C(G)约化到单位元素,在其他字中X(T) = Q(R)(命题8)。设ff为G的自同构在T上的恒等式,以及φ=L(f)(C)\varphi = L(f)_{(\mathbf{C})};那么φ\varphi是gC\mathfrak{g}_{\mathbf{C}}的自同构,归纳出tC\mathfrak{t}_{\mathbf{C}}上的恒等式。由章。 VIII, §5, no. 2,命题2,存在唯一同态θ:Q(R)→C∗\theta : Q(R)\rightarrow \mathbf{C}^*,使得每个gα\mathfrak{g}^{\alpha}位似上都有φ\varphi诱导,比率为θ(α)\theta (\alpha )。由于φ\varphi使gC\mathfrak{g}_{\mathbf{C}}的实形式g\mathfrak{g}保持稳定,因此它与gC\mathfrak{g}_{\mathbf{C}}的共轭σ\sigma相对于g\mathfrak{g}交换;但是 σ(gα)=g−α\sigma (\mathfrak{g}^{\alpha}) =\mathfrak{g}^{-\alpha},所以 θ(−α)=θ(α)‾\theta (-\alpha ) =\overline{\theta(\alpha)} 对于所有 α∈R\alpha \in R。这意味着θ(α)θ(α)=θ(α)θ(−α)=1\theta (\alpha )\theta (\alpha ) =\theta (\alpha )\theta (-\alpha ) = 1。由此可见,θ\theta在U\mathbf{U}中取值,因此对应通过对偶性与T的元素tt,使得(Adtt)(C)=φ_{(\mathbf{C})}=\varphi,因此Intt=ft=f。

一般情况下,上述适用于群G/C(G)G/C(G),其中心约化至单位元素,及其最大值环面T/C(G)T/C(G)。由此可见,如果ff是G的自同构归纳出T上的恒等式,则存在T的元素tt,使得ff和Inttt诱导通过通向与G/C(G)G/C(G)相同的自同构商。但是,由于规范的态射 D(G)→G/C(G)D(G)\rightarrow G/C(G) 是有限覆盖(§1, no. 4,第 4 条命题的 Cor.1),ff 和 Int tt 诱导与 D(G) 相同的自同构,因此与 D(G)×C(G)D(G)\times C(G) 相同,因此也与 G (loc.1) 相同。引用。)。

推论 01C2

设uu为G的自同构,H为uu的固定点的G由……组成的闭子群。那么,自同构uu是内部当且仅当H0H_0是最大的秩。

引用了 2

引用了 推论 3, IX § 2, 命题 9

如果 uu 等于 Int gg,则 g∈Gg\in G,子群 H0=Z(g)0H_0= Z(g)_0 的最大值为秩(§2, no. 2,Cor. 3)。相反,如果 H 包含最大环面 S,则自同构 uu 为形式 Int ss 和 s∈Ss\in S(命题 9)。

5. 节点向量和逆根

引理 2 01C3

令 S 为 T 的闭子群,Z(S) 为 G 中的归一化器。

引用了 3 · 被以下引用 2

引用了 命题 8, III § 9, 推论 5, IX § 2, 命题 8

被以下引用 注 2, 定理 1

(i) R(Z(S)0,T)R(Z(S)_0,T) 是α∈R(G,T)\alpha \in R(G,T) 的集合,使得α(S)={1}\alpha (S) =\{1\}。

(ii) Z(S)0Z(S)_0 的中心是α∈R(Z(S)0,T)\alpha \in R(Z(S)_0,T) 的 Kerα\alpha 的交。

(iii) 如果 S 连通,则 Z(S) 连通。

李代数 L(Z(S))(C)L(Z(S))_{(\mathbf{C})} 由 gC\mathfrak{g}_{\mathbf{C}} 上的 S 不变量组成(第 III, §9, no. 3 章,命题 8),因此是 tC\mathfrak{t}_{\mathbf{C}} 的直和和gα\mathfrak{g}^{\alpha},α(S)={1}\alpha (S) =\{1\},因此 (i)。 断言(ii)由第8条命题(no. 4)得出,并且断言(iii)已经被证明(§2, no. 2,Th.2的Cor.5)。

定理 1 01C4

让α∈R(G,T)\alpha \in R(G,T)。 α\alpha的核的扶正器ZαZ_{\alpha}是G的连通闭子群;它的中心是Kerα\alpha;它的导出群D(Zα)=SαD(Z_{\alpha}) = S_{\alpha}是秩1的G的连通闭半单子群。我们有R(Zα,T)={α,−α}R(Z_{\alpha},T) =\{\alpha ,-\alpha \}和暗淡Zα=Z_{\alpha}=暗淡T + 2。

引用了 3 · 被以下引用 2

引用了 引理 2, 推论 1, IX § 1, 定理 2, VIII § 2

被以下引用 推论, 命题 16

令 Zα′Z'_{\alpha} 为 (Ker α\alpha )0_0 的中心化子。到引理 2,这是 G 的连通闭子群,R(Zα′,T)R(Z'_{\alpha},T) 是 β∈R(G,T)\beta \in R(G,T) 的集合,使得 β\beta((Kerα\alpha )0_0) ={1}=\{1\}。显然,{α,−α}⊂R(Zα′,T)\{\alpha ,-\alpha \} \subset R(Z'_{\alpha},T)。反之,设 β∈R(Zα′,T)\beta \in R(Z'_{\alpha},T);由于 (Ker α\alpha )0_0 在 Ker α\alpha 中具有有限指标,因此存在整数 r≠0r\not= 0,使得 trβ=1t^{r\beta}= 1 对于 t∈t\in Ker α\alpha。从序列的精确度来看

0⟶Z⟶X(T)⟶0\longrightarrow \mathbf{Z}\longrightarrow X(T)\longrightarrowX(克α\alpha)⟶0\longrightarrow 0

相应的由对偶性变为正合序列

0 ⟶\longrightarrow Kerα⟶\alpha \longrightarrow T ⟶αU⟶0\longrightarrow^{\alpha}\mathbf{U}\longrightarrow 0,

由此可见,rβr\beta 是 α\alpha 的倍数;由章。 VIII, §2, no. 2,周四。 2 (i),这意味着 β∈{α,−α}\beta \in \{\alpha ,-\alpha \}。因此,R(Zα′,T)={α,−α}R(Z'_{\alpha},T) =\{\alpha ,-\alpha \}。由此可见 (引理 2) Zα′Z'_{\alpha} 的中心是 Kerα\alpha,因此Zα′=ZαZ'_{\alpha}= Z_{\alpha}。最后,由 Cor.第 4 条命题 1 (§1, no. 4),D(Zα)D(Z_\alpha) 是 GG 的连通闭半单子群;它是秩11,因为L(Zα)(C)=gα+g−α+[gα,g−α]\mathscr{L}(Z_\alpha)(\mathbf C)=\mathfrak{g}^\alpha+\mathfrak{g}^{-\alpha}+[\mathfrak{g}^\alpha,\mathfrak{g}^{-\alpha}]。

推论 01C7

— 存在态射或李群 ν:SU(2,C)→G\nu:\mathbf{SU}(2,\mathbf C)\to G *具有以下属性:

引用了 7 · 被以下引用 1

引用了 命题 6, IX § 3, 定理 1, 命题 1, IX § 2, 定理 2, IX § 2, IX § 3. 。 紧形式复半单李代数, 命题 9, VIII § 2. 。 根系分裂的半单李代数

被以下引用 命题 10

a) 像共 ν\nu 通勤需核共 α\alpha。

b) 对于所有人 a∈Ua\in\mathbf U,*我们有*

ν(a00aˉ)∈Tandα∘ν(a00aˉ)=a2. \nu\begin{pmatrix}a&0\\0&\bar a\end{pmatrix}\in\mathbf T \quad\text{and}\quad \alpha\circ\nu\begin{pmatrix}a&0\\0&\bar a\end{pmatrix}=a^2.

如果 ν1\nu_1 和 ν2\nu_2 是两个态射,从 SU(2,C)\mathbf{SU}(2,\mathbf C) 到 GG 具有前述属性,则存在 a∈Ua\in\mathbf U 这样

ν2=ν1∘Int⁡(a00aˉ). \nu_2=\nu_1\circ\operatorname{Int} \begin{pmatrix}a&0\\0&\bar a\end{pmatrix}.

由 Th. 1和§3, no. 6的命题6,李群存在态射

ν:SU(2,C)→Sα \nu:\mathbf{SU}(2,\mathbf C)\to S_\alpha
这是具有离散核的满射。那么ν−1(T∩Sα)\nu^{-1}(\mathbf T\cap S_\alpha)是SU(2,C)\mathbf{SU}(2,\mathbf C)的最大环面(§2, no. 3,命题1)。由于SU(2,C)\mathbf{SU}(2,\mathbf C)的最大环面为共轭(§2, no. 2,Th.2),如果需要,我们可以假设替换ν\nu乘ν∘Int⁡s\nu\circ\operatorname{Int}s(与s∈SU(2,C)s\in\mathbf{SU}(2,\mathbf C)),ν−1(T∩Sα)\nu^{-1}(\mathbf T\cap S_\alpha)是对角线的群矩阵 SU(2,C)\mathbf{SU}(2,\mathbf C)。然后
ν(a00aˉ)∈T \nu\begin{pmatrix}a&0\\0&\bar a\end{pmatrix}\in\mathbf T
对于所有 a∈Ua\in\mathbf U 和映射
(a00aˉ)⟼α∘ν(a00aˉ) \begin{pmatrix}a&0\\0&\bar a\end{pmatrix} \longmapsto \alpha\circ\nu\begin{pmatrix}a&0\\0&\bar a\end{pmatrix}
是 SU(2,C)\mathbf{SU}(2,\mathbf C) 的根,因此等于两个映射之一
(a00aˉ)⟼a2 \begin{pmatrix}a&0\\0&\bar a\end{pmatrix}\longmapsto a^2
或
(a00aˉ)⟼a−2 \begin{pmatrix}a&0\\0&\bar a\end{pmatrix}\longmapsto a^{-2}
(§3, no. 6,公式(19))。在第一种情况下,同态ν\nu具有所需的属性;在第二种情况下,同态ν∘Int⁡θ\nu\circ\operatorname{Int}\theta有它们(loc.cit.,公式(18))。

如果ν1\nu_1和ν2\nu_2是两个态射,从SU(2,C)\mathbf{SU}(2,\mathbf C)到GG满足指定的条件,它们都映射SU(2,C)\mathbf{SU}(2,\mathbf C)到SαS_\alpha(条件a)),因此是SαS_\alpha 的两种通用覆盖物。因此,存在SU(2,C)\mathbf{SU}(2,\mathbf C)的自同构φ\varphi使得ν2=ν1∘φ\nu_2=\nu_1\circ\varphi,并且我们通过使用no. 4的第9条命题结论。

根据前面的推论,同态νT\nu_{\mathbf T}从U\mathbf U到T\mathbf T,定义为

νT(a)=ν(a00aˉ) \nu_{\mathbf T}(a)=\nu\begin{pmatrix}a&0\\0&\bar a\end{pmatrix}
对于a∈Ua\in\mathbf U,独立于ν\nu的选择。用Γ(U)=2πiZ\Gamma(\mathbf U)=2\pi i\mathbf Z元素2πi2\pi iΓ(νT)\Gamma(\nu_{\mathbf T})下的Kα∈Γ(T)K_\alpha\in\Gamma(\mathbf T)像表示;它被称为与根* α\alpha 伴随的 节点向量。我们有⟨α,Kα⟩=2\langle\alpha,K_\alpha\rangle=2,其他字(no. 2,公式(2))δ(α)(Kα)=4πi\delta(\alpha)(K_\alpha)=4\pi i;从t\mathfrak t和L(Sα)(C)\mathscr L(S_\alpha)(\mathbf C)的KαK_\alpha属于到交,我们有
Kα=2πiHδ(α),(13) K_\alpha=2\pi iH_{\delta(\alpha)}, \tag{13}
其中 Hδ(α)H_{\delta(\alpha)} 是与 (gC,tC)(\mathfrak g_{\mathbf C},\mathfrak t_{\mathbf C}) 的根
δ(α)\delta(\alpha) 相关的*逆根(第 VIII, §2, no. 2 章)。在其他字中,当Γ(T)⊗R\Gamma(\mathbf T)\otimes\mathbf R通过配对与X(T)⊗RX(T)\otimes \mathbf{R}对偶识别时,⟨,⟩,Kα\langle ,\rangle ,K_{\alpha}与逆根α∨∈(X(T)⊗R)∗\alpha^{\vee}\in (X(T)\otimes \mathbf{R})^*识别。

注 01C5

对于所有x∈Rx\in \mathbf{R},我们有

((exp(2πix\pi ix) 0 )2πix)_{2\pi ix}

ν\nu 0 经验值(−2πix-2\pi ix)=νT(e=\nu_T(e) = 经验值(xKαxK_{\alpha})。 (14)

特别是:

ν(−0\nu (-01 −01)=νT(−1)=-01)=\nu_T(-1) = (12Kα)(\frac{1}{2}K_{\alpha})。 (15)

由此可见,ν\nu是单射的当且仅当Kα∉2ΓK_{\alpha}\notin2\Gamma(T),在其他字中,如果存在λ∈X(T)\lambda \in X(T)使得⟨λ,Kα⟩∉2Z\langle \lambda , K_{\alpha}\rangle \notin2\mathbf{Z}。当gC\mathfrak{g}_{\mathbf{C}}很简单时,ν\nu是单射除非,gC\mathfrak{g}_{\mathbf{C}}是型Bn,C(G)={1}B_n, C(G) =\{1\},α\alpha是短根(cf.第VI,板)。

在本段的其余部分中,我们用节点向量KαK_{\alpha}中的R∨(G,T)R^{\vee}(G,T)集合来表示α∈R(G,T)\alpha \in R(G,T)。这是Γ(T)\Gamma (T)典范嵌入到tC\mathfrak{t}_{\mathbf{C}}与位似与δ(R)\delta (R)的倒数根系R∨(gC,tC)={Hδ(α)}R^{\vee}(\mathfrak{g}_{\mathbf{C}},\mathfrak{t}_{\mathbf{C}}) =\{H_{\delta(\alpha)}\}的比率2πi2\pi i等同的Γ(T)\Gamma (T)子集。由此可见,R∨(G,T)R^{\vee}(G,T)生成是R\mathbf{R}向量空间L(T∩D(G))L(T\cap D(G)),因此X(T)中的正交补是X(T/(T∩D(G)))X(T/(T\cap D(G)))。

用李群 T 自同构 Aut(T) 群表示; Weyl 群 W=WG(T)(W = W_G(T) (§2, no. 5) 可以用 Aut(T) 的子群来识别。另一方面,回想一下(第VIII, §2, no. 2,注 4),分裂的还原代数(gC,tC)(\mathfrak{g}_{\mathbf{C}},\mathfrak{t}_{\mathbf{C}})的Weyl群W(gC,tC)W(\mathfrak{g}_{\mathbf{C}},\mathfrak{t}_{\mathbf{C}})在tC\mathfrak{t}_{\mathbf{C}}上运行,因此规范地与子群相同GL(tC)\mathbf{G}\mathbf{L}(\mathfrak{t}_{\mathbf{C}})。

引用了 2

引用了 IX § 2. 。最大环面紧李群, 注 4, VIII § 2

命题 10 01C6

映射 u→L(u)(C)u \rightarrow L(u)_{(\mathbf{C})} 从 Aut(T) 到 GL(tC)\mathbf{G}\mathbf{L}(\mathfrak{t}_{\mathbf{C}}) 诱导同构从 W 到分裂约化李代数 (gC,tC)(\mathfrak{g}_{\mathbf{C}},\mathfrak{t}_{\mathbf{C}}) 的 Weyl 群。对于所有α∈R\alpha \in R,WZα(T)W_{Z_{\alpha}}(T)是阶2,WZα(T)W_{Z_{\alpha}}(T)的非恒等元素前面的同构下的像是反射sHδ(α)s_{H_{\delta(\alpha)}}。

引用了 3 · 被以下引用 1

引用了 VIII § 5. 。 自同构半单李代数, IX § 3. 。 紧形式复半单李代数, 推论

被以下引用 命题 17

所考虑的映射是单射的。还需要证明它的像等于W(gC,tC)W(\mathfrak{g}_{\mathbf{C}},\mathfrak{t}_{\mathbf{C}})。

让g∈NG(T)g\in N_G(T)。第 1 章中有记号。 VIII, §5, no. 2,我们有 Ad g∈g\in Aut(gC,tC\mathfrak{g}_{\mathbf{C}},\mathfrak{t}_{\mathbf{C}})∩\cap Int(gC\mathfrak{g}_{\mathbf{C}}),所以 Ad g∈g\in Aut0(gC,tC)(_0(\mathfrak{g}_{\mathbf{C}},\mathfrak{t}_{\mathbf{C}}) (loc。前述,no. 5,提案 11)。按地点。前述,no. 2,第 4 号提案,由广告 gg 属于至 W(gC,tC)W(\mathfrak{g}_{\mathbf{C}},\mathfrak{t}_{\mathbf{C}}) 诱导的 tC\mathfrak{t}_{\mathbf{C}} 自同构。因此,GL(tC)\mathbf{G}\mathbf{L}(\mathfrak{t}_{\mathbf{C}})中的W的像包含在W(gC,tC)W(\mathfrak{g}_{\mathbf{C}},\mathfrak{t}_{\mathbf{C}})中。

令α∈R(G,T)\alpha \in R(G,T),并令ν:SU(2,C)→G\nu :\mathbf{S}\mathbf{U}(2,\mathbf{C})\rightarrow G为具有Cor中属性的李群的态射。的 Th。 1. The image under ν\nu of the element θ\theta of SU(2,C)\mathbf{S}\mathbf{U}(2,\mathbf{C}) has the following properties (§3, no. 6, formulas (17)):

a)(Intν(θ)\nu (\theta ))(t)=t(t) =t如果t∈t\inKerα\alpha,

b) (Intν(θ)\nu (\theta ))(t)=t−1(t) =t^{-1}如果t∈T∩Sαt\in T\cap S_{\alpha}。

由此可见,Ad ν(θ)\nu (\theta ) 诱导是 Ker δ(α)⊂tC\delta (\alpha )\subset \mathfrak{t}_{\mathbf{C}} 上的身份,诱导映射 x→−xx \rightarrow -x 是 [gα,g−α][\mathfrak{g}^{\alpha},\mathfrak{g}^{-\alpha}] 上的身份,因此重合具有反射 sHδ(α)s_{H_{\delta(\alpha)}}。因此,W 包含中的像全部为 sHδ(α)s_{H_{\delta(\alpha)}},因此等于 W(gC,tC)W(\mathfrak{g}_{\mathbf{C}},\mathfrak{t}_{\mathbf{C}})。特别是 WZα(T)W_{Z_{\alpha}}(T) 的值为阶 2,因此由恒等式和 Int ν(θ)\nu (\theta ) 组成。这样就完成了命题的证明。

推论 01JJ

假设G是半单。那么G的每个元素都是G的两个元素的换位子。

引用了 4 · 被以下引用 2

引用了 V § 6. 。考克塞特转型, IX § 2. 。最大环面紧李群, 定理 2, 定理 1, V § 6

被以下引用 命题 2, IX Appendix 1, 习题 14, § 4

令 cc 为 Weyl 群 W(gC,tC)W(\mathfrak{g}_{\mathbf{C}},\mathfrak{t}_{\mathbf{C}})(第 V, §6, no. 1 章)的 Coxeter 变换,并令 nn 为 NG(T)N_G(T) 的元素,其 W 中的类通过同构与 cc 标识,定义于命题。从T到T用fcf_c态射t→(n,t)t \rightarrow (n, t)表示;对于x∈tCx\in \mathfrak{t}_{\mathbf{C}},我们有L(fc)(C)(x)=L(f_c)_{(\mathbf{C})}(x) =(广告nn)(x)−x=(x)-x=c(x)−xc(x)-x。

由 Th.第 1 章tC\mathfrak{t}_{\mathbf{C}}的V, §6, no. 2、自同态cc没有特征值等于1。因而,L(fc)L(f_c)是满射,因而fcf_c也是满射。由此可见,T 的每个元素都是 G 的两个元素的换位子,这暗示了针对 Th 的推论。 2、§2, no. 2。

6. 基础群

在下面的命题中,f(G,T)f(G,T)表示从Γ(T)\Gamma (T)到π1(G)\pi_1(G)的同态,它是Γ(T)\Gamma (T)到π1(T)\pi_1(T)的典范同构(no. 2,注3)和同态的合成π1(ι)\pi_1(\iota ),其中 ι\iota 是典范嵌入 T→GT\rightarrow G。

命题 11 01C8

同态 f(G,T):Γ(T)→π1(G)f(G,T) :\Gamma (T)\rightarrow \pi_1(G) 是满射。它的核是由节点向量(Kα)α∈R(G,T)(K_{\alpha})_{\alpha\in R(G,T)}家族产生的Γ(T)\Gamma (T)中的子群N(G,T)N(G,T)。

引用了 6 · 被以下引用 3

引用了 命题 3, IX § 2, 命题 7, 定理 1, VIII § 7, 命题 4, IX § 1, 命题 1, IX § 2, 注 1

被以下引用 例 4, 推论 3, IX § 5. 。 共轭类

根据命题 3 (§2, no. 4),同态 f(G,T)f(G,T) 是满射。我们用A(G,T)A(G,T)断言表示:“f(G,T)f(G,T)的核是由KαK_{\alpha}生成的”,这还有待证明,并区分几种情况:

a)Ga) G 是单连通的。在有限维复数向量空间 V 上,令 ρ:gC→gl(V)\rho :\mathfrak{g}_{\mathbf{C}}\rightarrow \mathfrak{g}\mathfrak{l}(V) 为 gC\mathfrak{g}_{\mathbf{C}} 的线性表示。限制在g\mathfrak{g},我们在真实的向量空间V(R)V_{(\mathbf{R})}上得到g\mathfrak{g}的表示;由于 G 是单连通的,因此存在 G 在 V(R)V_{(\mathbf{R})} 上的解析线性表示 π\pi,使得 ρ=L(π)\rho = L(\pi )。根据no. 3的第7条命题,tC∗\mathfrak{t}^*_{\mathbf{C}}包含中X(T)的像δ(X(T))\delta (X(T))在V上ρ\rho的所有权。对于 gC\mathfrak{g}_{\mathbf{C}} 的每一个表示 ρ\rho 都是如此,这是从第 1 章得出的结论。 VIII, §7, no. 2,周四。 1 δ\delta(R) 的权 δ(X(T))\delta (X(T)) 包含群,即 λ∈tC∗\lambda \in \mathfrak{t}^*_{\mathbf{C}} 的定义集合,使得 λ(Hδ(α))∈Z\lambda (H_{\delta(\alpha)})\in \mathbf{Z} 对于所有 α∈R\alpha \in R,在其他情况下字,λ(Kα)∈2πiZ\lambda (K_{\alpha})\in 2\pi i\mathbf{Z} 适合所有 α∈R\alpha \in R。因而,X(T)⊗QX(T)\otimes \mathbf{Q}的群X(T)包含所有元素λ\lambda使得⟨λ,Kα⟩∈Z\langle \lambda , K_{\alpha}\rangle \in \mathbf{Z}对于所有α∈R\alpha \in R,这通过对偶性意味着Γ(T)\Gamma (T)是由KαK_{\alpha}生成的,因此断言A(G,T)A(G,T)。

b)Gb) G 是单连群 G′G' 和环面 S 的直接乘积。则 T 是 G′G' 的最大环面 T′T' 与 S,Γ(T)S,\Gamma (T) 的直接乘积可以识别为Γ(T′)×Γ\Gamma (T')\times \Gamma(S)、π1(G)\pi_1(G) 与 π1(G′)×π1\pi_1(G')\times \pi_1(S) 以及 f(G,T)f(G,T) 与同态以及组件 f(G′,T′)f(G',T') 和 f(S,S)f(S,S)。由于 f(S,S)f(S,S) 是双射的,因此规范的映射 Γ(T′)→Γ(T)\Gamma (T')\rightarrow \Gamma (T) 映射 Ker f(G′,T′)f(G',T') 双射到 Ker f(G,T)f(G,T)。而且,G的导出群G′G'的KαK_{\alpha}属于到李代数,因此到Γ(T′)\Gamma (T')的像,所以A(G′,T′)A(G',T')蕴涵A(G,T)A(G,T)是直接的,因此断言A(G,T)A(G,T),鉴于a)。

c) 一般情况。存在一个具有有限核的满射态射 p:G′→Gp: G'\rightarrow G,其中 G′G' 是由环面简单连接的群的直接乘积(§1, no. 4,命题 4)。如果T′T'是G′G'中T的逆像(这是§2, no. 3乘以G′G'的最大环面,命题1),并且pp的N核,我们有正合序列0→N→G′→G→00\rightarrow N\rightarrow G'\rightarrow G\rightarrow 0和 0→N→T′→T→00\rightarrow N\rightarrow T'\rightarrow T\rightarrow 0,因此是具有精确行的交换式图表(no. 2、注 1 和一般拓扑,第 XI 章,正在准备中)

0 ⟶Γ(T′)⟶Γ(T)⟶\longrightarrow \Gamma (T')\longrightarrow \Gamma (T)\longrightarrow N ⟶\longrightarrow 0

f(G′,T′)f(G,T)f(G',T')f(G,T) IDN_N

0 ⟶π1(G′)⟶π1(G)⟶\longrightarrow \pi_1(G')\longrightarrow \pi_1(G)\longrightarrow N ⟶0\longrightarrow 0。

直接从蛇图表(代数,第X,p. 4,命题2)得出A(G′,T′)A(G',T')意味着A(G,T)A(G,T),因此鉴于b),命题。

推论 1 01C9

G 是单连通的当且仅当族 (Kα)α∈R(G,T)(K_{\alpha})_{\alpha\in R(G,T)} 生成 Γ(T)\Gamma (T)。

推论 2 01CA

令 H 为 G 包含 T 的连通闭子群;有正合序列

0⟶N(H,T)⟶N(G,T)⟶π1(H)⟶π1(G)⟶0 0\longrightarrow N(H,T)\longrightarrow N(G,T)\longrightarrow \pi_1(H)\longrightarrow \pi_1(G)\longrightarrow 0

这是从代数,第 1 章得出的。 X,p. 4,命题 2(蛇图表),应用于交换律图表

0 ⟶N(H,T)⟶Γ(T)⟶π1(H)⟶\longrightarrow N(H,T)\longrightarrow \Gamma (T)\longrightarrow \pi_1(H)\longrightarrow 0

0 ⟶N(G,T)⟶Γ(T)⟶π1(G)⟶0\longrightarrow N(G,T)\longrightarrow \Gamma (T)\longrightarrow \pi_1(G)\longrightarrow 0。

注 01CB

可以证明(cf.习题 2 of §5)π2(G/H)\pi_2(G/H)是零。前面的序列的精确性则给出从π2(G/H)\pi_2(G/H)到N(G,T)/N(H,T)N(G,T)/N(H,T)的同构。

引用了 1

引用了 习题 2, § 5

推论 3 01CC

同态π1(D(G))→π1(G)\pi_1(D(G))\rightarrow \pi_1(G)相应的将D(G)纳入G诱导同构,从π1(D(G))\pi_1(D(G))到挠元子群π1(G)\pi_1(G)。

引用了 2 · 被以下引用 1

引用了 IX § 2. 。最大环面紧李群, 命题 11

被以下引用 推出 1, IX § 5

事实上,T∩D(G)T\cap D(G)是D(G)的最大环面(§2, no. 3,命题1c1c))); 正合序列起

0⟶Γ(T∩D(G))⟶Γ(T)⟶Γ(T/(T∩D(G)))⟶0 0\longrightarrow \Gamma (T\cap D(G))\longrightarrow \Gamma (T)\longrightarrow \Gamma (T/(T\cap D(G)))\longrightarrow 0

和命题 11,我们得到正合序列

0⟶π1(D(G))⟶π1(G)⟶Γ(T/(T∩D(G)))⟶0 0\longrightarrow \pi_1(D(G))\longrightarrow \pi_1(G)\longrightarrow \Gamma (T/(T\cap D(G)))\longrightarrow 0

因此推论,因为π1(D(G))\pi_1(D(G))是有限的而Γ(T/(T∩D(G)))\Gamma (T/(T\cap D(G)))是自由的。

7. 最大子群秩

回想一下(第 VI, §1, no. 7 章),如果(P+P)∩R⊂P(P + P)\cap R\subset P,子集 P 的R=R(G,T)R = R(G,T) 被认为是封闭的,如果P=−PP =-P 则被称为对称。

命题 12 01CD

令 H\mathscr{H} 为 G 包含于 T 的连通闭合子群的集合,按包含排序。 映射H→R(H,T)H \rightarrow R(H,T)是R(G,T)R(G,T)的对称闭子集的从H\mathscr{H}到集合的递增双射,按包含排序。

引用了 3 · 被以下引用 1

引用了 引理 2, VIII § 3, 命题 2, VIII § 3, 注 1, IX § 2

被以下引用 命题 13

如果H∈HH\in \mathscr{H},则L(H)(C)L(H)_{(\mathbf{C})}是tC\mathfrak{t}_{\mathbf{C}}的直和,gα\mathfrak{g}^{\alpha}是α∈R(H,T)\alpha \in R(H,T);因为这是gC\mathfrak{g}_{\mathbf{C}}中的约子代数,所以R的子集R(H,T)R(H,T)满足规定的条件(第VIII, §3, no. 1、引理2和命题2)。相反,如果 P 是 R 满足这些条件的子集,则 tC⊕∑α∈Pgα\mathfrak{t}_{\mathbf{C}}\oplus \sum_{\alpha\in P}\mathfrak{g}^{\alpha} 是子代数

gC(\mathfrak{g}_{\mathbf{C}}(loc。引),它在R\mathbf{R}(no. 3)上是有理数,因此是形式h(C)\mathfrak{h}_{(\mathbf{C})},其中h\mathfrak{h}是g\mathfrak{g}的子代数。令H(P)为由h\mathfrak{h}定义的G的积分子群;它已关闭(§2, no. 4,注1)。我们立即验证映射H→R(H,T)H \rightarrow R(H,T)和P→H(P)P \rightarrow H(P)是递增并且互为倒数。

推论 1 01CE

G 包含于 T 仅有有限多闭子群。

引用了 2 · 被以下引用 1

引用了 注 2, IX § 2, 命题 4, IX § 2

被以下引用 推论

令H为子群;那么H0∈HH_0\in \mathscr{H},H\mathscr{H}是有限的。此外,H 是 NG(H0)N_G(H_0) 包含于 H0H_0 的子群,NG(H0)/H0N_G(H_0)/H_0 是有限的(§2, no. 4,命题 4 和注 2)。

推论 2 01CF

设H为G 包含于 T的连通闭子群,并令WGH(T)W^H_G(T)为R的子集R(H,T)R(H,T)的WG(T)W_G(T)中的稳定子。群NG(H)/HN_G(H)/H同构于商群WGH(T)/WH(T)W^H_G(T)/W_H(T)。

引用了 3

引用了 命题 11, III § 9, 命题 7, IX § 2, 命题 5

事实上,根据应用于NGN_G(H)的§2, no. 5的第7条命题,NG(H)/HN_G(H)/H同构于WN(H)(T)/WHW_{N(H)}(T)/W_H(T),其中WN(H)(T)W_{N(H)}(T)是WG(T)W_G(T)的元素的集合,其代表在NG(T)N_G(T)标准化H。令n∈NGn\in N_G(T),并令ww为其WG(T)W_G(T)中的类。由章。 III, §9, no. 4,命题 11,nn 标准化 H 当且仅当 (Ad nn)(L(H))=L(H)(L(H)) = L(H);鉴于no. 3的命题5,这也意味着R的子集R(H,T)R(H,T)在ww下是稳定的,由此得出推论。

注 1 01CG

群 WGH(T)W^H_G(T) 也是 T 的子群 C(H) 的 WG(T)W_G(T) 中的稳定子:这源自no. 4 的第 8 条命题。

引用了 1

引用了 命题 8

命题 13 01CH

令 H 为最大秩的 G 的连通闭子群,且C其中心。那么G的C包含中心,H是C的中心化器的恒等分量。

引用了 3 · 被以下引用 2

引用了 命题 12, 命题 8, 命题 23, VI § 1

被以下引用 推论, 注 2

令S为H的最大环面。由于G的中心包含在S中,因此它包含在C中。把L=Z(C)0L = Z(C)_0;这是 G 包含于 H 的连通闭子群,因此最大秩,并且其中心等于C。分别用相对于S的H和L的RHR_H和RLR_L根系表示;然后RH⊂RL⊂R(G,S)R_H\subset R_L\subset R(G,S)。由于 C(H) = C(L),第 8 条命题 (no. 4) 意味着等式 Q(RH)=Q(RL)Q(R_H) = Q(R_L);但是 Q(RH)∩RL=RHQ(R_H)\cap R_L= R_H(第 VI, §1, no. 7 章,第 23 条命题),所以 RH=RLR_H= R_L 且 H = L(第 12 条命题)。

注 2 01CI

如果存在 G 的最大环面 S 和 R(G,S)R(G,S) 的子集 P,使得 C=⋂α∈PC =\bigcap_{\alpha\in P} Kerα\alpha,则称 G 的子群 C 是激进的。根据第 13 条命题和 no. 5 的引理 2,映射 H→C(H)H \rightarrow C(H) 诱导双射从最大秩的已连接闭合子群的集合到G. 逆双射的部首子群的集合是映射C→Z(C)0C \rightarrow Z(C)_0。

引用了 2

引用了 引理 2, 命题 13

推论 01CJ

g∈Gg\in G的集合使得T∩gTg−1≠C(G)T\cap gTg^{-1}\not= C(G)是不同于G的G的有限闭解析子流形数的并。

引用了 3

引用了 定理 2, IX § 2, 推论 1, 命题 13

确实,输入Ag=T∩gTg−1A_g= T\cap gTg^{-1};我们有T⊂Z(Ag)T\subset Z(A_g)和gTg−1⊂Z(Ag)gTg^{-1}\subset Z(A_g)。因而,存在x∈Z(Ag)x\in Z(A_g)使得xTx−1=gTg−1(xTx^{-1}=gTg^{-1}(§2, no. 2,Th。 2),这意味着g∈Z(Ag).NG(T)g\in Z(A_g).N_G(T)。用 A\mathscr{A} 表示 G 包含 T 的闭子群且不同于 G 的有限(Cor.1)集合,并令 X = ⋃H∈AH.NG(T)\bigcup_{H\in\mathscr{A}}H.N_G(T);这是 G 的闭子流形的有限并,与 G 不同。如果 Ag≠C(G)A_g\not= C(G),则Z(Ag)∈AZ(A_g)\in \mathscr{A},以及gg 属于到 X。相反,如果g∈H.NGg\in H.N_G(T),与H∈AH\in \mathscr{A},则AgA_g包含C(H),所以Ag≠C(G)A_g\not= C(G)(命题13)。

命题 14 01CK

令X为T的子集,并令RXR_X为根α∈R(G,T)\alpha \in R(G,T)的集合,使得α(X)={1}\alpha (X) =\{1\}。 群ZG(X)/ZG(X)0Z_G(X)/Z_G(X)_0同构于子群与WG(T)W_G(T)的商,固定X除以由sαs_{\alpha}对α∈RX\alpha \in R_X的反射产生的子群。

引用了 2 · 被以下引用 1

引用了 命题 7, IX § 2, 定理 1, IX § 5

被以下引用 注, IX § 5

把H=ZG(X)H = Z_G(X);由于L(H)(C)L(H)_{(\mathbf{C})}是由Ad(X)固定的gC\mathfrak{g}_{\mathbf{C}}的点集合,所以tC\mathfrak{t}_{\mathbf{C}}的和和α(X)={1}\alpha (X) =\{1\}的gα\mathfrak{g}^{\alpha}。因而,R(H0,T)=R(H_0,T) =RXR_X,因而WH0(T)W_{H_0}(T)是由α∈RX\alpha \in R_X的反射sαs_{\alpha}生成的。现在应用§2, no. 5第7号提案就足够了。

我们将在下面看到(§5, no. 3,Th.1),如果G是单连通的并且X约化到点,则扶正器Z(X)是连通的。

8. 根图表

定义 2 01CL

根图表(或者简称为图表,如果没有混淆的风险)是三元组 D=(M,M0,R)D = (M,M_0,R),其中:

引用了 1

引用了 VI § 1. 。 根系

(RD0_0)MM是有限型的自由Z\mathbf{Z}模,子模M0M_0是M的直因子;

(RDI_I)RR是M;R∪M0M; R\cup M_0生成的有限子集Q\mathbf{Q}向量空间Q⊗M\mathbf{Q}\otimes M;

(RDII_{II})对于所有α∈R\alpha \in R,存在M∗=M^*=HomZ(M,Z)_{\mathbf{Z}}(M,\mathbf{Z})的元素α∨\alpha^{\vee},使得M的α∨(M0)=0,α∨(α)=2\alpha^{\vee}(M_0) = 0,\alpha^{\vee}(\alpha ) = 2和自同态x→x−α∨(x)αx \rightarrow x-\alpha^{\vee}(x)\alpha使R保持稳定。

由章。 VI, §1, no. 1,对于M∗M^*的所有α∈R\alpha \in R 元素 α∨\alpha^{\vee},由α\alpha唯一确定;我们用 M 的 sαs_{\alpha} 自同态 x→x−α∨(x)αx \rightarrow x-\alpha^{\vee}(x)\alpha 表示。此外(前述),Q\mathbf{Q}向量空间Q⊗M\mathbf{Q}\otimes M是Q⊗M0\mathbf{Q}\otimes M_0和向量子空间的直和 V(R) 由 R 生成,R 是 V(R) 中的根系(参见上文,定义 1)。

R 的元素称为根图表 D 的根,以及M∗M^* 的逆根的元素 α∨\alpha^{\vee}。 The group generated by the automorphisms sαs_{\alpha} of M is called the Weyl group of D and is denoted by W(D); the elements of W(D) induce the identity on M0M_0, and induce on V(R) the transformations of the Weyl group of the root system R.

例 1 01CM

对于有限型 M 的每个自由 Z\mathbf{Z} 模,三元组 (M,M,∅)(M,M,\emptyset ) 是根图表。

例 2 01CN

如果D=(M,M0,R)D = (M,M_0,R)是根图表,则令M0∗M^*_0为M∗M^*中V(R)的正交补,令R∨R^{\vee}为D的逆根的集合,则D∨=(M∗,M0∗,R∨)D^{\vee}= (M^*,M^*_0,R^{\vee})为根图表,称为 D 的逆。对于所有 α∈R\alpha \in R,M∗M^* 的对称性 sα∨s_{\alpha^{\vee}} 是 M 对称性 sαs_{\alpha} 的反对自同构;从 W(D) 到 W(D∨)W(D^{\vee}),映射 w→tw−1w \rightarrow^tw^{-1} 为同构。此外,V(R∨)V(R^{\vee})可以自然地识别为Q\mathbf{Q}向量空间V(R),R∨V(R), R^{\vee}的对偶,然后识别为R的逆根系。

如果M∗M^*的对偶用M表示,则D∨D^{\vee}的逆图表用D表示。

例 3 01CO

令 (g,h)(\mathfrak{g},\mathfrak{h}) 为分裂的约简 Q\mathbf{Q}-李代数,且 M⊂hM\subset \mathfrak{h} 为许用格(第 VIII, §12, no. 6 章,定义 1)。令M0M_0为与(g,h)(\mathfrak{g},\mathfrak{h})的根和Hα,α∈R(g,h)H_{\alpha},\alpha \in R(\mathfrak{g},\mathfrak{h})的R∨R^{\vee}集合正交的M的子群。那么(M,M0,R∨)(M,M_0,R^{\vee})是根图表,(M∗,M0∗,R(g,h))(M^*,M^*_0,R(\mathfrak{g},\mathfrak{h}))是图表的逆。

引用了 1

引用了 定义 1, VIII § 12

例 4 01CP

令V在Q\mathbf{Q}上成为向量空间,并且在V中R根系;由 R 的权的 P(R) 群和 R 的基团权的 Q(R) 群表示(第 VI, §1, no. 9 章)。 那么(Q(R),0,R)(Q(R),0,R)和(P(R),0,R)(P(R),0,R)就是根图表。 A root diagram (M,M0,S)(M,M_0,S) is isomorphic to a diagram of the form (Q(R),0,R)(Q(R),0,R) (resp. (P(R),0,R)(P(R),0,R)) if and only if M is generated by S (resp. M∗M^* is generated by S∨S^{\vee}).

对于 P(R) 包含 Q(R),(X,0,R)Q(R), (X,0,R) 的每个子群 X 是根图表,并且直到同构,每个图表 (M,M0,S)(M,M_0,S) 使得 M0=0M_0= 0,在其他字使得 S有限指标的M的生成子群,就是这样产生的。

如果根系 R 减少,则根图表 (M,M0,R)(M,M_0,R) 被称为减少(在其他字(VI, §1, no. 4),如果关系 α,β∈R,λ∈Z\alpha , \beta \in R,\lambda \in \mathbf{Z}、β=λα\beta =\lambda \alpha 暗示λ=1\lambda = 1 或λ=−1\lambda =-1)。 例 1) 和 3) 中的图表减少。

引用了 1

引用了 VI § 1. 。 根系

9. 紧李群和根系

有了前面数中引入的术语,数4和5的结果中一个重要的部分可以总结为下面的定理:

定理 2 01CQ

a)(X(T),X(T/(T∩D(G)),R(G,T)))) (X(T),X(T/(T\cap D(G)),R(G,T))) 是根图表的约化;它的 Weyl 群由 X(w)X(w) 和 w∈Ww\in W 组成; 群 X(C(G)) 同构于X(T) 与R(G,T)R(G,T) 生成的子群的商。

引用了 1 · 被以下引用 1

引用了 命题 3

被以下引用 推论

b)(Γ(T),Γ(C(G)0),R∨(G,T))) (\Gamma (T), \Gamma (C(G)_0),R^{\vee}(G,T)) 是根图表的简化;它的 Weyl 群由 Γ(w)\Gamma (w) 组成,对于 w∈Ww\in W; 群π1(G)\pi_1(G)同构于R∨(G,T)R^{\vee}(G,T)生成的Γ(T)\Gamma (T)除以子群的商。

c) 如果Z\mathbf{Z}-模X(T) 和Γ(T)\Gamma (T) 中的每一个都可以用另一个的对偶来标识(no. 2,命题3),那么前面的根图表中的每一个都可以用另一个的逆来标识。

用D∗(G,T)D^*(G,T)图表(X(T),X(T/(T∩D(G)),R(G,T)))(X(T),X(T/(T\cap D(G)),R(G,T)))和D∗(G,T)D_*(G,T)图表(Γ(T),Γ(C(G)0),R∨(G,T))(\Gamma (T), \Gamma (C(G)_0),R^{\vee}(G,T))表示;它们分别称为 G(相对于 T)的逆变图表和协变图表。

例 1 01CR

如果 G 是秩 1 的半单,则 D∗(G,T)D^*(G,T) 和 D∗(G,T)D_*(G,T) 必然同构于两个图表 Δ2=(Z,0,{2,−2})\Delta_2= (\mathbf{Z},0,\{2,-2\})、Δ1=(Z,0,{1,−1})\Delta_1= (\mathbf{Z},0,\{1,-1\}) 之一。如果 G 同构于 SU(2,C),D∗(G,T)\mathbf{S}\mathbf{U}(2,\mathbf{C}), D_*(G,T) 则同构于 Δ1\Delta_1(因为 G 是单连通的),所以 D∗(G,T)D^*(G,T) 同构于 Δ2\Delta_2。如果 G 同构于 SO(3,R),D∗(G,T)\mathbf{S}\mathbf{O}(3,\mathbf{R}), D^*(G,T) 则同构于 Δ1\Delta_1(因为 C(G)={1}C(G) =\{1\}),所以 D∗(G,T)D_*(G,T) 同构于 Δ2\Delta_2。

例 2 01CS

如果G和G′G'是两个连通的紧李群,分别具有最大圆环T和T′T',并且如果D∗(G,T)=(M,M0,R)D^*(G,T) = (M,M_0,R)和D∗(G′,T′)=D^*(G',T') =(M′,M0′,R′)(M',M'_0,R'),则D∗(G×G′,T×T′)D^*(G\times G',T\times T')可以与(M⊕M′,M0⊕(M\oplus M',M_0\oplusM0′,R∪R′)M'_0,R\cup R')识别。对于协变图表也是如此。

被以下引用 1

被以下引用 命题 16

例 3 01CT

设 N 为 T 的闭子群,以 G 为中心,(M,M0,R)(M,M_0,R) 为 G 相对于 T 的逆变图表。则 G/NG/N 相对于 T/NT/N 的逆变图表可以用 (M′,M0′,R)(M',M'_0,R) 来识别,其中 M′M' 为λ\lambda的M由……组成的子群使得λ(N)={1}\lambda (N) =\{1\}和M0′=M′∩M0M'_0= M'\cap M_0。

被以下引用 1

被以下引用 命题 16

例 4 01CU

类似地,令 N 为有限阿贝尔的群和 φ:π1(G)→N\varphi :\pi_1(G)\rightarrow N 满同态。设G′G'为与此同态相关的G的覆盖;这是一个连通的紧李群,其中N是一个中心子群(总论拓扑,XI章,正在准备中),G可以自然地与G′/NG'/N等同。令T′T'为G′G'的最大环面,即T的逆像。如果(P,P0,S)(P,P_0,S)是G相对于T的协变图表,则G′G'相对于T′T'的协变图表可以识别为(P′,P0′,S)(P',P'_0,S),其中P′P'是复合同态φ∘f(G,T):P→N\varphi \circ f(G,T) : P\rightarrow N的核(cf.no. 6,命题11),以及P0′=P0∩P′P'_0= P_0\cap P'。

引用了 1

引用了 命题 11

注 1 01CV

设c\mathfrak{c}为gC\mathfrak{g}_{\mathbf{C}}中的中心;然后c=L(C(G))(C)\mathfrak{c}= L(C(G))_{(\mathbf{C})}。我们在 G 相对于 T 的图表和分裂的还原代数 (gC,tC):(\mathfrak{g}_{\mathbf{C}},\mathfrak{t}_{\mathbf{C}}): 的正向和逆向根系之间有以下关系

a) 典范同构从C⊗Γ(T)\mathbf{C}\otimes \Gamma (T)到tC\mathfrak{t}_{\mathbf{C}},诱导双射从C⊗Γ(C(G)0)\mathbf{C}\otimes \Gamma (C(G)_0)到c\mathfrak{c}以及双射从1⊗R∨(G,T)1\otimes R^{\vee}(G,T)到2πi.R∨(gC,tC)2\pi i.R^{\vee}(\mathfrak{g}_{\mathbf{C}},\mathfrak{t}_{\mathbf{C}})。

b) 典范同构从C⊗X(T)\mathbf{C}\otimes X(T)到tC\mathfrak{t}_{\mathbf{C}}诱导的对偶tC∗\mathfrak{t}^*_{\mathbf{C}},双射从C⊗X(T/(T∩D(G)))\mathbf{C}\otimes X(T/(T\cap D(G)))到tC∩D(g)C\mathfrak{t}_{\mathbf{C}}\cap \mathscr{D}(\mathfrak{g})_{\mathbf{C}}的正交补集,以及双射从1⊗R(G,T)1\otimes R(G,T)到R(gC,tC)R(\mathfrak{g}_{\mathbf{C}},\mathfrak{t}_{\mathbf{C}})。

注 2 01CW

假设群G为半单;用 R (resp. R∨R^{\vee}) 根系 R(G,T)R(G,T) (resp. R∨(G,T)R^{\vee}(G,T)) 表示,这样我们就有了包含项

Q(R)⊂X(T)⊂P(R)Q(R∨)⊂Γ(T)⊂P(R∨) Q(R)\subset X(T)\subset P(R)Q(R^{\vee})\subset \Gamma (T)\subset P(R^{\vee})

有限的阿贝尔的群 P(R)/Q(R)P(R)/Q(R) 和 P(R∨)/Q(R∨)P(R^{\vee})/Q(R^{\vee}) 具有对偶性(第 VI, §1, no. 9 章);如果M^\widehat{M}表示有限阿贝尔的群M的对偶群,我们从前面的典范同构推出

Γ(T)/Q(R∨)→π1(G)P(R∨)/Γ(T)→C(G) \Gamma (T)/Q(R^{\vee})\rightarrow \pi_1(G)P(R^{\vee})/\Gamma (T)\rightarrow C(G)
P(R)/X(T)→(π1(G))^X(T)/Q(R)→(C(G)).^ P(R)/X(T)\rightarrow (\pi_1(G)\widehat{)}X(T)/Q(R)\rightarrow (C(G))\widehat{.}

特别地,π1(G)\pi_1(G)和C(G)的阶的乘积等于R(G,T)(R(G,T) (loc的连接指标ff。引用。)。

现在让G′G'与另一个连接紧李群、T′T',最大环面为G′G'。令 f:G→G′f: G\rightarrow G' 为李群的同构,使得 f(T)=T′f(T) = T';用fTf_T同构从T到T′T'表示定义。那么X(fT)X(f_T)是从D∗(G′,T′)D^*(G',T')到D∗(G,T)D^*(G,T)的同构,用D∗(f)D^*(f)表示,Γ(fT)\Gamma (f_T)是从D∗(G,T)D_*(G,T)到D∗(G′,T′)D_*(G',T')的同构,用D∗(f)D_*(f)表示。如果t∈Tt\in T,并且如果我们放入g=f∘g=f\circ Int t=t= (Int f(t)f(t))∘f\circ f,则D∗(g)=D∗(f),D∗(g)=D∗(f)D^*(g) = D^*(f), D_*(g) = D_*(f)。

引用了 1

引用了 VI § 1. 。 根系

命题 15 01CX

令从D∗(G′,T′)D^*(G',T')到D∗(G,T)D^*(G,T)(或从D∗(G,T)D_*(G,T)到D∗(G′,T′)D_*(G',T'))的φ\varphi为同构。存在同构 f:G→G′f: G\rightarrow G',使得 f(T)=T′f(T) = T' 和 φ=D∗(f)\varphi = D^*(f)(分别为 φ=D∗(f)\varphi = D_*(f));如果f1f_1和f2f_2是两个这样的同构,则存在T的元素tt使得f2=f1∘f_2=f_1\circInttt。

引用了 6 · 被以下引用 2

引用了 命题 8, IX § 2, 命题 3, IX § 3, 命题 4, 命题 9, 定理 2, VIII § 4, E II § 6. 等价关系

被以下引用 § 4. 。 根系与紧凑型群相关, 注

第二个断言紧随第9条命题(no. 4);我们证明了协变图表和例的第一个。 用G′G'(分别T′T')的g′\mathfrak{g}'(分别t′\mathfrak{t}')李代数表示,并用gC′\mathfrak{g}'_{\mathbf{C}}(分别tC′\mathfrak{t}'_{\mathbf{C}})表示其复数李代数。 By Chap. VIII, §4, no. 4, Th. 2 (i), there exists an isomorphism ψ:gC→gC′\psi :\mathfrak{g}_{\mathbf{C}}\rightarrow \mathfrak{g}'_{\mathbf{C}} that maps tC\mathfrak{t}_{\mathbf{C}} to tC′\mathfrak{t}'_{\mathbf{C}} and induces on Γ(T)⊂tC\Gamma (T)\subset \mathfrak{t}_{\mathbf{C}} the given isomorphism φ:Γ(T)→Γ(T′)\varphi :\Gamma (T)\rightarrow \Gamma (T'). 那么g\mathfrak{g}和ψ−1(g′)\psi^{-1}(\mathfrak{g}')是gC\mathfrak{g}_{\mathbf{C}}中的两个紧形式,它们具有与tC\mathfrak{t}_{\mathbf{C}}相同的交t\mathfrak{t};根据§3, no. 2,命题3,存在gC\mathfrak{g}_{\mathbf{C}}的内自同构θ\theta,归纳tC\mathfrak{t}_{\mathbf{C}}上的恒等式,从而θ(g)=ψ−1(g′)\theta (\mathfrak{g}) =\psi^{-1}(\mathfrak{g}')。 通过替换 ψ\psi ψ∘θ\psi \circ \theta,我们可以假设 ψ\psi 映射 g\mathfrak{g} 到 g′\mathfrak{g}'。 此外,根据no. 2的命题4,存在唯一态射fT:T→T′f_T: T\rightarrow T'使得Γ(fT)=φ\Gamma (f_T) =\varphi。 那么ψ\psi到t\mathfrak{t}的限制是L(fT)L(f_T),并且根据§2, no. 6,第8条命题,存在唯一态射f:G→G′f: G\rightarrow G',即T上的诱导fTf_T和gC\mathfrak{g}_{\mathbf{C}}上的ψ\psi。 应用是φ−1\varphi^{-1}和ψ−1\psi^{-1}的前面,我们得到态射到ff的逆,因此是同构。 然后D∗(f)=Γ(fT)=φD_*(f) =\Gamma (f_T) =\varphi,因此命题。

注,如果 T 和 T′T' 是 G 的两个最大环面,图表 D∗(G,T)D^*(G,T) 和 D∗(G,T′)D^*(G,T') 同构的(如果 g∈Gg\in G 使得 gTg−1=T′gTg^{-1}= T',则 Int gg 是从 G 到 G 的同构, 映射 T 至 T′T')。用D∗(G,T)D^*(G,T)的D∗(G)D^*(G)同构类表示(cf.集合论,第II, §6, no. 2章);这就是只依赖于G的根图表,称为G的逆变图表。G的协变图表D∗(G)D_*(G)类似地定义,我们得到:

推论 01CY

两个相连的紧李群 G 和 G′G' 同构当且仅当图表 D∗(G)D^*(G) 和 D∗(G′)D^*(G')(分别为 D∗(G)D_*(G) 和 D∗(G′)D_*(G'))相等。

命题 16 01CZ

对于每个约简的根图表 D,都存在一个连通的紧李群 G,使得 D∗(G)D^*(G)(分别为 D∗(G)D_*(G))与 D 同构的。

引用了 6

引用了 定理 1, IX § 1, 定理 1, IX § 3, 定理 1, VIII § 4. 。 分裂的半单李代数由约化根系定义, 例 2, 例 3

a) 通过替换 D,如有必要,通过它的逆图表,我们可以简化为构造 G,使得 D∗(G)D^*(G) 与 D 同构。 把D=(M,M0,R)D = (M,M_0,R);那么Q⊗M\mathbf{Q}\otimes M就是R生成的Q⊗M0\mathbf{Q}\otimes M_0和向量子空间V(R)的直和。 而且,由于M上的逆根取整数值,与Q⊗M0\mathbf{Q}\otimes M_0平行的V(R)上M的投影包含在R的权P(R)的群中,所以M是有限指标的M0⊕P(R)M_0\oplus P(R)的子群。 用D′D'图表(M0⊕P(R),M0,R)(M_0\oplus P(R),M_0,R)表示。

b) 令a\mathfrak{a}为复半单李代数,其规范根系同构于R⊂C⊗V(R)R\subset \mathbf{C}\otimes V(R)(第VIII, §4, no. 3章),并令g1\mathfrak{g}_1为a(\mathfrak{a}(§3, no. 2的紧实数形式,Th。 1)。令G1G_1为单连通实李群,其李代数与g1\mathfrak{g}_1同构;那么 G1G_1 是紧致的 (§1, no. 4, Th. 1)。令 T1T_1 为 G1G_1 的最大值环面。由 Th. 1、图表D∗(G1,T1)D^*(G_1,T_1)与(P(R),0,R)(P(R),0,R)同构。

c) 令T0T_0为维数的环面等于M0M_0的秩;则 D∗(T0,T0)D^*(T_0,T_0) 同构于 (M0,M0,∅)(M_0,M_0,\emptyset ),因而 D∗(G1×T0,T1×T0)D^*(G_1\times T_0,T_1\times T_0) 同构于 D′D' (例 2)。

d) 最后,令 N 为与 M 正交的 T1×T0T_1\times T_0 的有限子群。放入 G=(G1×T0)/N,T=(T1×T0)/NG = (G_1\times T_0)/N, T = (T_1\times T_0)/N。那么G是连通的紧李群,T是G的最大环面,D(G,T)D(G,T)同构于D(例3)。

学院 01D0

因而,连接的紧李群直到同构的分类被减少为减少的根图表的分类。连接紧凑半单李群对应到约化根图表 (M,M0,R)(M,M_0,R),使得 M0=0M_0= 0;给出这样的图表相当于在Q\mathbf{Q}和V的子群M中给出向量空间V中的约化根系R,使得Q(R)⊂M⊂P(R)Q(R)\subset M\subset P(R)。

注 3 01D1

令 T′T' 为 G、B(分别为 B′B')基的根系 R(G,T)R(G,T)(分别为 R(G′,T′)R(G',T'))的另一个最大环面(第 VI, §1, no. 5,定义 2)。 存在元素g∈Gg\in G使得Intgg映射T到T′T'并且B到B′B',并且这些元素形式是唯一的陪集模Int(T)(因为T和T′T'是共轭,我们可以假设T=T′T = T',并且应用VI, §1, no. 5,注4和no. 4的第9条就足够了)。 由此可见,由 Int gg 引起的从 T 到T′T' 的同构与gg 的选择无关;因而D∗D_*(Int gg)和D∗D^*(Int gg)也是如此。 释义章节。 VIII, §5, no. 3,注 2,经过必要的修改,我们现在可以得到定义 G 的规范极大值环面,G,..G,. . 的规范协变和逆变根图表..

引用了 4

引用了 定义 2, VI § 1, 注 4, VI § 1, 命题 9, VI § 1, 注 2, VIII § 5

10. 连接的自同构紧李群

用 G 的自同构的 Aut(G) 李群(第III, §10, no. 2)表示,并用 Aut(G,T,T) 表示元素 uu 的 Aut(G) 由……组成的闭子群,使得 u(T)=Tu(T) = T。我们已经看到(§1, no. 4,命题 4 的 Cor.5),Aut(G) 的恒等分量是子群 Int(G) of 内自同构;用 G 的子群 H 的 Int(G) 中的 IntG(H)_G(H) 像表示。

设 D 为 G 相对于 T 的协变图表;用 Aut(D) 群表示其自同构,用 W(D) 表示其 Weyl 群。从 Aut(G,T,T) 到 Aut(D) 映射 u→D∗(u)u \rightarrow D_*(u) 为同态。 no. 9 的第 15 条命题立即给出:

命题 17 01D2

同态 Aut(G,T,T)→\rightarrow Aut(D) 是满射,具有核 IntG(T)_G(T)。

引用了 1

引用了 命题 10

注 Aut(G,T,T)∩\cap Int(G) = IntG(NG(T))_G(N_G(T)) 并且 Aut(D) 中 IntG(NG(T))_G(N_G(T)) 的像是 W(D)(no. 5,命题 10)。因而,命题 17 给出同构

自动(G,T,T)//(自动(G,T,T)∩\capInt(G))→\rightarrow自动(D)/W(D)/W(D)。

此外,Aut(G) = Int(G).Aut(G,T,T)。事实上,如果 uu 属于到 Aut(G),u(T)u(T) 是 T 的最大环面,因此是共轭到 T,并且存在 G 的内自同构 vv,使得 u(T)=vu(T) =v(T),在其他字 v−1u∈v^{-1}u\in 自动(G,T,T)。由此可见,Aut(G)//Int(G) 可以与 Aut(G,T,T)//(Aut(G,T,T)∩\capInt(G)) 等价,因此根据前面的内容我们有正合序列

1→1\rightarrow Int(G) →\rightarrow 自动(G) →\rightarrow 自动(D)/W(D)→1/W(D)\rightarrow 1。 (16)

因而:

命题 18 01K9

群 Aut(G)//Int(G) 与 Aut(D)/W(D)/W(D) 同构。

引用了 1

引用了 VI § 1. 。 根系

特别地,假设G是半单;然后,群 Aut(D) 可以用 A(R(G,T))A(R(G,T)) 的子群(VI, §1, no. 1 章)由……组成或元素 uu 来识别,这样u(X(T))⊂X(T)u(X(T))\subset X(T) 和子群 W(D) 可以用W(R(G,T))W(R(G,T))。

推论 01D3

如果 G 是单连通的,或者如果 C(G) 约化到单位元素,则群 Aut(G)//Int(G) 同构于 R(G,T)R(G,T) 的 Dynkin 图的自同构的群。

引用了 1

引用了 推论, VI § 4

这是从前面的章节得出的。 VI, §4, no. 2,科。提案 1。

我们现在要证明扩张 (16) 承认截面。

对于所有α∈R(G,T)\alpha \in R(G,T),用V(α)V(\alpha )表示g\mathfrak{g}的二维向量子空间,使得V(α)(C)=gα+g−αV(\alpha )_{(\mathbf{C})}=\mathfrak{g}^{\alpha}+\mathfrak{g}^{-\alpha}; K 表示与 g\mathfrak{g} 的杀戮形式相关的二次形式。

定义 3 01D4

(G,T)(G,T) 的框架为对 (B,(Uα)α∈B)(B,(U_{\alpha})_{\alpha\in B}),其中 B 为 R(G,T)R(G,T) 的基(第 VI, §1, no. 5 章,定义 2),并且对于所有 α∈B,Uα\alpha \in B,U_{\alpha} 为 V(α)V(\alpha ) 的元素,使得K(Uα)=−1K(U_{\alpha}) =-1。

引用了 1 · 被以下引用 1

引用了 定义 2, VI § 1

被以下引用 引理 1, IX § 5

G 的成帧是 G 的最大环面 T 与(G,T)(G,T) 的成帧。

引理 3 01D5

令 B0B_0 为 R(G,T)R(G,T) 的基。 群IntG(T)_G(T)在形式(B0,(Uα)α∈B0)(B_0,(U_{\alpha})_{\alpha\in B_0})的(G,T)(G,T)帧的集合上进行简单传递操作。

被以下引用 2

被以下引用 注, 命题 19

对于所有 α∈B0\alpha \in B_0,用形式 K 到 V(α)V(\alpha ) 的二次方的 K(α)K(\alpha ) 限制表示; T V(α)V(\alpha ) 定义态射 ια:T→SO(K(α))\iota_{\alpha}: T\rightarrow \mathbf{S}\mathbf{O}(K(\alpha )) 的运算。我们在no. 4中看到,SO(K(α))\mathbf{S}\mathbf{O}(K(\alpha ))可以与U\mathbf{U}识别,就像ια\iota_{\alpha}可以与根α\alpha识别一样。由于B0B_0是R的基,它是根生成的Z\mathbf{Z}模Q(R)的基,因此基是X(T)的子模X(T/C(G))X(T/C(G))。由此可见,态射ια\iota_{\alpha}诱导同构的乘积从T/C(G)T/C(G)到群SO(K(α))\mathbf{S}\mathbf{O}(K(\alpha ))的乘积。但后者群在(G,T)(G,T)的框架的集合上简单传递,其第一个组件是B0B_0。

命题 19 01D6

群 Int(G) 在 G 的框架集合上进行简单传递操作。

引用了 2 · 被以下引用 1

引用了 引理 3, 注 4, VI § 1

被以下引用 推论

令e=(T,B,(Uα))e= (T,B,(U_{\alpha}))和e′=(T′,B′,(Uα′))e'= (T',B',(U'_{\alpha}))为G的两个框架。G中存在元素gg使得(Intgg)(T)=T′(T) = T',并且这些元素形式为模NG(T)N_G(T)的单个陪集。因此,我们可以假设T=T′T = T',并且我们必须证明存在IntG(NG(T))_G(N_G(T))的唯一元素,即变换ee到e′e'。由章。 VI, §1, no. 5,注 4,W(R)存在唯一元素ww使得w(B)=B′w(B) = B'。由于W(R)可以用NG(T)/TN_G(T)/T识别,因此存在n∈NG(T)n\in N_G(T),使得w=w= Int nn,并且nn唯一确定模T。因此,我们可以假设B=B′B = B',并且我们必须证明存在唯一元素 IntG(T)_G(T)即变换ee到e′e',简单来说就是引理3。

推论 01D7

令ee为(G,T)(G,T)的框架,并令E为G的自同构的群,使ee保持稳定。那么Aut(G)就是E通过Int(G)半直接乘积,Aut(G,T,T)是E通过Int(G)∩\capAut(G,T,T)==IntG(NG(T))_G(N_G(T))半直接乘积。

引用了 1

引用了 命题 19

事实上,Aut(G) 变换 ee 的每个元素都成为 G 的一个框架。根据 Prop. 19,Aut(G) 模 Int(G) 的每个陪集在单个点中满足 E,因此第一个断言。第二个也用同样的方法证明。

注 01D8

设G和G′G'为两个相连的紧李群,并令e=e=(T,B,(Uα))(T,B,(U_{\alpha}))和e′=(T′,B′,(Uα′))e'= (T',B',(U'_{\alpha}))分别为G和G′G'的框架。令X为从G到G′G'的同构中的集合,需要ee到e′e'。 映射f→D∗(f)f \rightarrow D^*(f)(或D∗(f)D_*(f))是双射从X到集合,同构从D∗(G′,T′)D^*(G',T')到D∗(G,T)D^*(G,T)(或D∗(G,T)D_*(G,T)到D∗(G′,T′)D_*(G',T')), 映射 B′B' 至 B(或 B 至 B′B')。事实上,这直接来自第 15 号提案和引理 3。

引用了 2

引用了 引理 3, 命题 15

习题

参见习题为 § 4。

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