Bourbaki

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§ 7。 不可约表示已连接紧李群

我们保留 §6 中的记号。 G 的表示是从 G 到群 GL(V)\mathbf{G}\mathbf{L}(V) 的连续(因此是解析的)同态,其中 V 是有限维复数向量空间。 G 的每个表示都是半单 (§1, no. 1)。

t(\mathfrak{t}(§5, no. 2)的选择室C),并放入Γ(T)++=C‾∩Γ(T)\Gamma (T)_{++}=\overline{C}\cap \Gamma (T)。

1. 优势特征

用X(T)的元素λ\lambda的X+X_+集合表示,使得⟨λ,x⟩≥0\langle \lambda , x\rangle \geq 0对于所有x∈Γ(T)++x\in \Gamma (T)_{++},即线性形式δ(λ):tC→C\delta (\lambda ) :\mathfrak{t}_{\mathbf{C}}\rightarrow \mathbf{C}映射室C t\mathfrak{t}至iR+i\mathbf{R}_+。

给出 X(T) 有序的群结构,其正元素是X+X_+的正值;输入R+=R(G,T)∩X+R_+= R(G,T)\cap X_+和R−=−R+R_-=-R_+。 R+R_+中的元素称为正根,R−R_-称为负根;每个根要么是正数,要么是负数(第 VI, §1, no. 6 章,第 3 章)。不是两个正根中的和的正根被称为简单;每个正数根都是简单根的和(前述);由根、子群生成的X(T)的子群的简单根形式基可以用X(T/C(G))X(T/C(G))(§4, no. 4)来识别;关于简单的根生成 Weyl 群 W=WG(T)W = W_G(T) 的思考(第 VI, §1, no. 5,第 2 章)。

引理 1 01FZ

设λ\lambda为X(T)中的元素。以下条件是等效的:

引用了 4 · 被以下引用 1

引用了 IX § 4. 。 根系与紧凑型群相关, 命题 18, VI § 1, VI § 1. 。 根系, 命题 29, VI § 1

被以下引用 § 7. 。 不可约表示已连接紧李群

(i) λ−w(λ)≥0\lambda -w(\lambda )\geq 0(或>0>0)对于所有w∈Ww\in W,使得w≠1w\not= 1;

(ii) 对于所有w∈Ww\in W,使得w≠1,λ−w(λ)w\not= 1,\lambda -w(\lambda )是线性组合,且具有简单根的正系数(分别是正系数,并非全部零);

(iii) 对于每个正根 α\alpha,⟨λ,Kα⟩≥0\langle \lambda , K_{\alpha}\rangle \geq 0(或>0>0);

(iv) 对于每个简单的根 α\alpha,⟨λ,Kα⟩≥0\langle \lambda , K_{\alpha}\rangle \geq 0(或 >0>0)。

等价如果 (iii) 和 (iv) 是直接的。由于KαK_{\alpha}的集合可以与R(G,T)(R(G,T) (§4, no. 5的逆根系等同),因此(i)和(iii)的等价可从第1章得出。 VI, §1, no. 6,第 18 号提案和 Cor.蕴涵 (ii) ⇒\Rightarrow (i) 是微不足道的,相反的蕴涵由 loc 得出。引用。

用X(T)的元素的X++X_{++}集合表示,使得⟨λ,Kα⟩≥0\langle \lambda , K_{\alpha}\rangle \geq 0对于每个正根α\alpha。据说X++X_{++}中的元素占主导地位。它们形式是X(T)上W的运算的基本域(第VI, §1, no. 10章)。我们有X++⊂X+X_{++}\subset X_+。

如果 G 是单连通的,对于每个简单根 α\alpha,存在 X(T) 的元素 ϖα\varpi_{\alpha},使得对于每个简单根 β\beta ⟨ϖβ,Kα⟩=δαβ\langle \varpi_{\beta}, K_{\alpha}\rangle =\delta_{\alpha \beta},即 sα(ϖα)=s_{\alpha}(\varpi_{\alpha}) = ϖα−α,sβ(ϖα)=ϖα\varpi_{\alpha}-\alpha ,s_{\beta}(\varpi_{\alpha}) =\varpi_{\alpha} 对于每个简单的根 β≠α\beta \not=\alpha; ϖα\varpi_{\alpha} 称为基本主权;它们是交换性群 X(T) 和交换幺半群 X++X_{++} 的形式基;更准确地说,X(T)的每个元素λ\lambda都可以写成形式λ=∑α⟨λ,Kα⟩ϖα\lambda =\sum_{\alpha}\langle \lambda , K_{\alpha}\rangle \varpi_{\alpha}。

用 X(T)⊗QX(T)\otimes \mathbf{Q} 的 ρ\rho 元素表示,使得

2ρ=∑α∈R+α 2\rho =\sum_{\alpha\in R_+}\alpha

对于每个简单的根 α\alpha,我们都有⟨ρ,Kα⟩=1\langle \rho , K_{\alpha}\rangle = 1(第 VI, §1, no. 10 章,第 29 条命题)。如果 G 是单连通的,ρ\rho 是基本显性权的和。

2. 最高权不可约表示

关联到从 C\mathbf{C}-李代数 gC\mathfrak{g}_{\mathbf{C}} 到 End(V) 的任何表示 τ:G→GL(V)\tau : G\rightarrow \mathbf{G}\mathbf{L}(V) 同态 L(τ)(C)L(\tau )_{(\mathbf{C})},在实向量空间基础上延伸 g\mathfrak{g} 的线性表示 L(τ)L(\tau ) V(第III, §3, no. 11章)。根据§4, no. 3、映射 δ\delta的第7条规定,从X(T)到HomC(tC,C)=tC∗_{\mathbf{C}}(\mathfrak{t}_{\mathbf{C}},\mathbf{C}) =\mathfrak{t}^*_{\mathbf{C}} 诱导双射,从τ\tau的权集合相对于T到集合 of 权 of L(τ)(C)L(\tau )_{(\mathbf{C})} relative to 嘉当子代数 tC\mathfrak{t}_{\mathbf{C}} of gC\mathfrak{g}_{\mathbf{C}}.

引理 2 01G0

Let φ\varphi be 线性表示 of the complex 李代数 gC\mathfrak{g}_{\mathbf{C}} on a finite dimensional complex 向量空间 V.在V上存在G的表示τ\tau,使得L(τ)(C)=φL(\tau )_{(\mathbf{C})}=\varphi当且仅当φ\varphi是半单并且在V属于到δ(X(T))\delta (X(T))上存在tC\mathfrak{t}_{\mathbf{C}}的权。

引用了 3 · 被以下引用 1

引用了 推论 2, III § 6, 命题 8, IX § 2, 推论 3, VII § 2

被以下引用 定理 1

如果存在 G 的表示 τ\tau 使得 L(τ)(C)=φL(\tau )_{(\mathbf{C})}=\varphi,则 φ\varphi 为半单,因为 G 是连通的并且 τ\tau 为半单(第 13 条命题第 III, §6, no. 5 的 Cor.2),以及权 tC\mathfrak{t}_{\mathbf{C}} on V 属于 to 像 of δ\delta.因此,条件是必要的;我们将证明它是足够的。 If φ\varphi is 半单, V is 直和 of the Vμ(tC)V_\mu(\mathfrak{t}_{\mathbf{C}}), where μ\mu 属于 to 集合 of 权 of tC\mathfrak{t}_{\mathbf{C}} on V (Chap. VII, §2, no. 4,第 2 条第 3 条);如果δ\delta的所有权属于到像,则在V上存在T的表示τT\tau_T,使得L(τT)(C)=φ∣tC:L(\tau_T)_{(\mathbf{C})}=\varphi |\mathfrak{t}_{\mathbf{C}}:确实,只需将τT(t)v=tλv\tau_T(t)v=t^{\lambda}v放入t∈Tt\in T并且v∈Vδ(λ)(tC)v\in V_{\delta(\lambda)}(\mathfrak{t}_{\mathbf{C}})。 引理现在遵循§2, no. 6 的第 8 条提案。

定理 1 01G1

a) 令τ:G→GL(V)\tau : G\rightarrow \mathbf{G}\mathbf{L}(V)为G的不可约表示。则τ\tau(相对于T)的权的集合有最大的元素λ\lambda,为主导,空间 Vλ(T)V_{\lambda}(T)等于维数1。

引用了 5 · 被以下引用 7

引用了 引理 2, 定理 1, A VIII § 11, VIII § 6. 。 模超过分裂的半单李代数, 引理 2, VIII § 6, 推论 2, VIII § 7

被以下引用 § 7. 。 不可约表示已连接紧李群, 推论, 注 2, 命题 2, 定理 2(H.韦尔), 推论 2, IX § 8. 。 傅里叶变换

b) Two 不可约表示 of G are equivalent if and only if their 最高权 are equal.

c) For every dominant 元素 λ\lambda of X(T), there exists 不可约表示 of G of 最高权 λ\lambda.

由引理2,G对应不可约表示等价类双射到g\mathfrak{g}的有限维不可约表示类,其权属于到δ(X(T))\delta (X(T))。

用 CgC\mathscr{C}\mathfrak{g}_{\mathbf{C}} 中心表示,并用 DgC\mathscr{D}\mathfrak{g}_{\mathbf{C}} 表示 gC\mathfrak{g}_{\mathbf{C}} 的导出李代数,从而得到 gC=CgC⊕DgC\mathfrak{g}_{\mathbf{C}}=\mathscr{C}\mathfrak{g}_{\mathbf{C}}\oplus \mathscr{D}\mathfrak{g}_{\mathbf{C}}。 For every 双线性形式 μ\mu on tC∩DgC\mathfrak{t}_{\mathbf{C}}\cap \mathscr{D}\mathfrak{g}_{\mathbf{C}}, denote by E(μ)E(\mu) the simple DgC\mathscr{D}\mathfrak{g}_{\mathbf{C}}-module introduced in Chap. VIII, §6, no. 3;对于CgC\mathscr{C}\mathfrak{g}_{\mathbf{C}}上的每个线性形式ν\nu,用C(ν)\mathbf{C}(\nu )表示与其关联的C\mathbf{C}上的一维CgC\mathscr{C}\mathfrak{g}_{\mathbf{C}}模。然后 gC\mathfrak{g}_{\mathbf{C}}-模块 C(ν)⊗E(μ)\mathbf{C}(\nu )\otimes E(\mu) 很简单,并且由第 1 章介绍。 VIII, §7, no. 2,科。 2 Th。 1 和代数,第 1 章。 VIII, §11, no. 1,周四。 1、每个有限维简单gC\mathfrak{g}_{\mathbf{C}}模都同构于模C(ν)⊗E(μ)\mathbf{C}(\nu )\otimes E(\mu)之一;此外(前述)C(ν)⊗E(μ)\mathbf{C}(\nu )\otimes E(\mu) 是有限维的当且仅当对于每个简单的根 α\alpha μ(Hα)\mu(H_{\alpha}) 是正整数。如果我们用tC\mathfrak{t}_{\mathbf{C}}上的ν+μ\nu +\mu线性形式表示CgC\mathscr{C}\mathfrak{g}_{\mathbf{C}}上的诱导ν\nu和tC∩DgC\mathfrak{t}_{\mathbf{C}}\cap \mathscr{D}\mathfrak{g}_{\mathbf{C}}上的μ\mu,则(ν+μ)(Hα)=μ(Hα)(\nu +\mu)(H_{\alpha}) =\mu(H_{\alpha});此外,C(ν)⊗E(μ)\mathbf{C}(\nu )\otimes E(\mu)的权是ν+λ\nu +\lambda,其中λ\lambda是E(μ)E(\mu)的任何权,因此是形式ν+μ−θ\nu +\mu-\theta,其中θ∈δ(X+)\theta \in \delta (X_+)(第VIII, §6, no. 2章, 引理2)。

我们结论认为g\mathfrak{g}模C(ν)⊗E(μ)\mathbf{C}(\nu )\otimes E(\mu)是有限维的当且仅当对于每个简单的根α\alpha,(ν+μ)(Hα)(\nu +\mu)(H_{\alpha})是正整数,并且它的权属于到δ(X(T))\delta (X(T))当且仅当ν+μ\nu +\mu属于至δ(X(T))\delta (X(T))。这两个条件中的合取表示ν+μ\nu +\mu属于到δ(X++)\delta (X_{++});在这种情况下,ν+μ\nu +\mu 是 C(ν)⊗E(μ)\mathbf{C}(\nu )\otimes E(\mu) 的最高权。因此,我们为最高权λ\lambda的G的X(T)不可约表示的每个主导权λ\lambda构建,并因此获得了直到等价的G的所有不可约表示。从向量开始维数 1、证明中的C(ν)⊗E(μ)\mathbf{C}(\nu )\otimes E(\mu) 形式子空间权 ν+μ\nu +\mu 已完成。

推论 01G2

群 G 有一个(有限维)忠实的线性表示。

引用了 2

引用了 命题 6, IX § 4, 定理 1

首先观察X(T)的每个元素等于两个显性权之差:更准确地说,让ϖ\varpi是X++X_{++}的元素,这样对于每个简单的根α\alpha,⟨ϖ,Kα⟩>0\langle \varpi , K_{\alpha}\rangle >0;对于所有λ∈X(T)\lambda \in X(T),存在正整数nn,这样对于每个简单的根α\alpha,都存在⟨λ+nϖ,Kα⟩≥0\langle \lambda +n\varpi , K_{\alpha}\rangle \geq 0,即(no. 1,引理11)λ+nϖ∈X++\lambda +n\varpi \in X_{++}。

因而,存在X++X_{++}生成的Z\mathbf{Z}模X(T)的元素的有限族(λi)i∈I(\lambda_i)_{i\in I}。对于i∈Ii\in I,令τi\tau_i为最高权λi\lambda_iG不可约表示(Th.1);设表示τ\tau为τi\tau_i的直和。由τ\tau(相对于T)生成Z\mathbf{Z}-模X(T)权构造集合P(τ,T)P(\tau ,T)。现在从 §4, no. 3 的第 6 条命题可以得出,同态 τ\tau 是单射的,因此是推论。

注 1 01G3

令n+\mathfrak{n}_+为gC\mathfrak{g}_{\mathbf{C}}的子代数,即α>0\alpha >0的gα\mathfrak{g}^{\alpha}的和。令τ:G→GL(V)\tau : G\rightarrow \mathbf{G}\mathbf{L}(V)为不可约表示,λ∈X++\lambda \in X_{++}为最高权,τ′:gC→gl(V)\tau ':\mathfrak{g}_{\mathbf{C}}\rightarrow \mathfrak{g}\mathfrak{l}(V)由τ\tau诱发表示。那么Vλ(T)V_{\lambda}(T)是V中向量vv的子空间由……组成,这样对于所有x∈n+x\in \mathfrak{n}_+来说τ′(x)v=0\tau '(x)v= 0。

事实上,这是从gC\mathfrak{g}_{\mathbf{C}}模块C(ν)⊗E(μ)\mathbf{C}(\nu )\otimes E(\mu)的相应的叙述得出的(第VIII, §6, no. 2章,第3条)。

引用了 1 · 被以下引用 1

引用了 命题 3, VIII § 6

被以下引用 注 2

注 2 01G4

令 Θ(G)\Theta (G) 为 G 上连续代表函数的代数,第 1 章C(\mathbf{C}(代数中的值。 VIII)。让G通过左平移和右平移对Θ(G)\Theta (G)进行运算。对于每个λ∈X++\lambda \in X_{++},令(Vλ,τλ)(V_{\lambda}, \tau_{\lambda})为最高权λ\lambda(第1章)的G的不可约表示,以及(Vλ∗,τˇλ)(V^*_{\lambda},\check{\tau}_{\lambda})的对立表示(第III, §3, no. 11);根据谱理论,对于X++X_{++}中的所有λ\lambda,Θ(G)\Theta (G)上的G×GG\times G的表示同构于表示(Vλ⊗Vλ∗,τλ⊗τˇλ)(V_{\lambda}\otimes V^*_{\lambda}, \tau_{\lambda}\otimes \check{\tau}_{\lambda})的直和。 注 1 现在意味着以下叙述:设λ∈X++\lambda \in X_{++},并设EλE_{\lambda}为G上连续代表函数ff的Θ(G)\Theta (G)由……组成的向量子空间,使得f(gt)=λ(t)−1f(g)f(gt) =\lambda (t)^{-1}f(g)对于所有g∈Gg\in G和所有t∈Tt\in T,并且f∗x=0f*x= 0对于所有x∈n−=⨁α<0gαx\in \mathfrak{n}_-=\bigoplus_{\alpha <0}\mathfrak{g}^{\alpha}。

那么EλE_{\lambda}在左平移下是稳定的,并且左平移下G在EλE_{\lambda}上的表示是不可约的最高权λ\lambda。

引用了 3

引用了 III § 3. 。从李群到李代数的通道, 注 1, 定理 1

注 3 01G5

设τ:G→GL(V)\tau : G\rightarrow \mathbf{G}\mathbf{L}(V)为不可约表示。 X(C(G))存在元素ν\nu,使得τ(s)v=ν(s)v\tau (s)v=\nu (s)v对于所有s∈C(G),v∈V:s\in C(G), v\in V:确实,τ(C(G))\tau (C(G))包含在τ\tau(G)的交换子中,它等于C∗.1V(\mathbf{C}^*.1_V(代数,第1章。 VIII, §3, no. 2,周四。 1)。对于τ\tau中的每一个权λ\lambda,λ\lambda到C(G)中的限制等于ν\nu。

引用了 1 · 被以下引用 1

引用了 定理 1, A VIII § 3

被以下引用 命题 1

注 4 01G6

第 1 章的定义和叙述 VIII, §7,编号。 2至5可以毫无困难地推广到目前的情况;我们把细节留给读者。

引用了 1

引用了 VIII § 7. 。有限维模超过分裂的半单李代数

命题 1 01G7

令τ:G→GL(V)\tau : G\rightarrow \mathbf{G}\mathbf{L}(V)为最高权λ∈X++\lambda \in X_{++}的G的不可约表示。令mm为整数∑α∈R+⟨λ,Kα⟩\sum_{\alpha\in R_+}\langle \lambda , K_{\alpha}\rangle,并令w0w_0

引用了 3

引用了 推论 3, III § 6, 命题 12, VIII § 7, 注 3

是 Weyl 群的元素,使得 w0(R+)=R−w_0(R_+) = R_-(第 VI, § 6 章,第 17 号提案第 3 条)。有三种可能的情况:

a)w0(λ)=−λ)w_0(\lambda ) =-\lambda 和 mm 是偶数。则V上存在分离对称双线性形式的G不变量; 表示τ\tau是真正的型(附录II)。

b)w0(λ)≠−λ)w_0(\lambda )\not=-\lambda。 V 上的每个 G 不变双线性形式都是零; 表示 τ\tau 是复数型(前述)。

c)w0(λ)=−λ)w_0(\lambda ) =-\lambda 和 mm 是奇数。那么在 V 上存在分离交错的双线性形式的 G 不变量; 表示 τ\tau 属于四元数型(前述)。

如果τ\tau到C(G)0C(G)_0的限制不是微不足道的,我们就处于情况b)。

V 上的双线性形式 B 在 G 下是不变的当且仅当它在 gC\mathfrak{g}_{\mathbf{C}} 下不变(第 III, §6, no. 5 章,Cor. 3)。因此,如果 G 是半单,则命题由第 1 章得出。 VIII, §7, no. 5,附录II第12号提案和第3号提案。

一般情况下,放入C(G)0=SC(G)_0= S,认同X(T/S)X(T/S),子群为X(T)(W下稳定)。如果 τ(S)={1V},τ\tau (S) =\{1_V\},\tau 诱导代入最高权 λ\lambda 的商表示 τ′:G/S→GL(V)\tau ': G/S\rightarrow \mathbf{G}\mathbf{L}(V);在这种情况下,命题源自前面的内容,应用于G/SG/S。

假设τ(S)≠{1V}\tau (S)\not=\{1_V\}。存在X(S) 的非零元素 ν\nu,使得τ(s)=ν(s)V\tau (s) =\nu (s)_V 对于所有s∈Ss\in S (注 3)。那么ν\nu就是限制同态X(T)→X(S)X(T)\rightarrow X(S)下λ\lambda的像;由于 W 对 X(S) 的运算很简单,等式 w0(λ)=−λw_0(\lambda ) =-\lambda 意味着 ν=−ν\nu =-\nu,这是不可能的:因此是 w0(λ)≠−λw_0(\lambda )\not=-\lambda。另一方面,如果 B 是 V 上的 G 不变双线性形式,对于 V 中的所有 x,yx, y 和 S 中的 ss,我们有,

B(ν(s)x,ν(s)y)=B(x,y)=ν(s)2B(x,y) B(\nu (s)x, \nu (s)y) = B(x, y) =\nu (s)^2B(x, y)

这意味着 B = 0,因此命题。

设SR(G)\mathfrak{S}_{\mathbf{R}}(G)为有限维实数向量空间上G的不可约连续表示类集合。命题1和附录II的结果给出双射Φ:X++/Σ→SR\Phi : X_{++}/\Sigma \rightarrow \mathfrak{S}_{\mathbf{R}}(G),其中Σ\Sigma表示Aut(X(T))的子群{1,−w0}\{1,-w_0\}。更准确地说,令λ∈X++\lambda \in X_{++},并且令EλE_{\lambda}为最高权λ\lambdaG的表示;然后

Φ({λ,−w0(λ)})=Eλ[R]\Phi (\{\lambda ,-w_0(\lambda )\}) = E_{\lambda[\mathbf{R}]} 如果λ≠−w0(λ)\lambda \not=-w_0(\lambda ) 或如果∑α∈R+⟨λ,Kα⟩∉2Z\sum_{\alpha\in R_+}\langle \lambda , K_{\alpha}\rangle \notin2\mathbf{Z}

Φ({λ,−w0(λ)})=Eλ′\Phi (\{\lambda ,-w_0(\lambda )\}) = E'_{\lambda}如果λ=−w0(λ)\lambda =-w_0(\lambda )和∑α∈R+⟨λ,Kα⟩∈2Z\sum_{\alpha\in R_+}\langle \lambda , K_{\alpha}\rangle \in 2\mathbf{Z}

其中Eλ′E'_{\lambda}是G下EλE_{\lambda}不变量的R\mathbf{R}结构。

3. 环 R(G)

令 R(G) 为 G 的表示的环(连续,在有限维复数向量空间上)(代数,第 VIII, §10, no. 6)。如果τ\tau是G的表示,则用[τ][\tau ]表示其在R(G)中的类;如果τ\tau和τ′\tau '是G的两个表示,则通过定义,我们有,

[τ]+[τ′]=[τ⊕τ′] [\tau ] + [\tau '] = [\tau \oplus \tau ']
[τ][τ′]=[τ⊗τ′] [\tau ][\tau '] = [\tau \otimes \tau ']

由于G的每一个表示都是半单,所以Z\mathbf{Z}模R(G)是自由的,承认G的不可约表示类基集合,集合可以通过Th与X++X_{++}识别。 1. 映射τ→L(τ)(C)\tau \rightarrow L(\tau )_{(\mathbf{C})}诱导同态ll从环R(G)到gC\mathfrak{g}_{\mathbf{C}}表示的环R(gC)\mathscr{R}(\mathfrak{g}_{\mathbf{C}})(第VIII, §7, no. 6章)。

令τ:G→GL(V)\tau : G\rightarrow \mathbf{G}\mathbf{L}(V)为G的表示;我们考虑C\mathbf{C}向量空间V的渐变(Vλ(T))λ∈X(T)(V_{\lambda}(T))_{\lambda\in X(T)}。用Ch(V)表示,或者用Ch(τ\tau)表示,分级的向量空间V(第VIII, §7, no. 7)中的特征标;如果 (eλ)λ∈X(T)(e^{\lambda})_{\lambda\in X(T)} 表示代数 Z[X(T)]=Z(X(T))\mathbf{Z}[X(T)] =\mathbf{Z}^{(X(T))} 中的典范基,则通过定义,我们有,

Ch(τ\tau)=∑λ∈X(T)=\sum_{\lambda\in X(T)}(暗淡Vλ(T)V_{\lambda}(T))eλe^{\lambda}。

我们以同样的方式计算定义(见上文)环的同态,也用Ch表示,从R(G)到Z[X(T)]\mathbf{Z}[X(T)]。如果 G 是半单,我们有交换律图表

R(G) ⟶ChZ[X(T)]\longrightarrow^{Ch}\mathbf{Z}[X(T)]

lδ~(1) _{l\widetilde{\delta}} \tag{1}
R(gC)⟶chZ[P] \mathscr{R}(\mathfrak{g}_{\mathbf{C}})\longrightarrow^{ch}\mathbf{Z}[P]

其中P表示R(gC,tC)R(\mathfrak{g}_{\mathbf{C}},\mathfrak{t}_{\mathbf{C}})的权和δ~\widetilde{\delta}同态由δ\delta引起的群。

Weyl 群 W 在群 X(T) 上由自同构运营,因此在环 Z[X(T)]\mathbf{Z}[X(T)] 运营。根据§4, no. 3的命题5,Ch的像包含在W下元素不变量的子环Z[X(T)]W\mathbf{Z}[X(T)]^W由……组成中。

命题 2 01G8

同态 Ch 诱导同构从 R(G) 到 Z[X(T)]WZ[X(T)]^W。

引用了 1

引用了 定理 1

对于λ∈X++\lambda \in X_{++},用最高权λ\lambda的不可约表示的R(G)中的[λ][\lambda ]类表示。由于族([λ])λ∈X++([\lambda ])_{\lambda\in X_{++}}是Z\mathbf{Z}模R(G)的基,因此只需证明以下断言:

系列 (Ch[λ]\lambda ])λ∈X++_{\lambda\in X_{++}} 是 Z\mathbf{Z} 模块 Z[X(T)]W\mathbf{Z}[X(T)]^W 的基。

对于Z[X(T)]\mathbf{Z}[X(T)]的每个元素u=∑λaλeλu=\sum_{\lambda}a_{\lambda}e^{\lambda},如果λ\lambda是μ∈X(T)\mu\in X(T)的集合的极大元素,则uu中的项aλeλa_{\lambda}e^{\lambda}被称为最大,使得aμ≠0a_\mu\not= 0。 Th。 1 意味着 Ch[λ]\lambda ] 具有唯一的最大值项,即 eλe^{\lambda}。因此,命题源自以下引理。

引理 3 01G9

对于每个λ∈X++\lambda \in X_{++},令CλC_{\lambda}为Z[X(T)]W\mathbf{Z}[X(T)]^W中的元素,具有唯一的最大值项eλe^{\lambda}。那么家庭(Cλ)λ∈X++(C_{\lambda})_{\lambda\in X_{++}}就是Z[X(T)]W\mathbf{Z}[X(T)]^W的基。

证明与第 1 章的命题 3 相同。 VI, §3, no. 4、替换 A 乘以 Z,P\mathbf{Z}, P 乘以 X(T) 以及 P∩C‾P\cap \overline{C} 乘以 X++X_{++}。

令Θ(G)\Theta (G)(或Θ(T)\Theta (T))为G(或T)上连续代表函数的C\mathbf{C}-代数,令ZΘ(G)Z\Theta (G)(或Θ(T)W\Theta (T)^W)为中心的子代数由……组成(或W-不变式) 函数。 限制映射Θ(G)→Θ(T)\Theta (G)\rightarrow \Theta (T)诱导同态共环r:ZΘ(G)→Θ(T)Wr: Z\Theta (G)\rightarrow \Theta (T)^W。另一方面,与表示τ\tau关联的映射其特征标(即函数g→g \rightarrowTrτ(g)\tau (g))C\mathbf{C}-代数的扩展到同态 Tr:C⊗ZR(G)→ZΘ(G):\mathbf{C}\otimes_{\mathbf{Z}}R(G)\rightarrow Z\Theta (G),根据光谱理论,是同构。类似地,C\mathbf{C}-代数ι:C[X(T)]→Θ\iota :\mathbf{C}[X(T)]\rightarrow \Theta(T)的典范嵌入X(T)→Θ(T)X(T)\rightarrow \Theta (T)诱导同构,其中诱导同构ι:C[X(T)]W→Θ(T)W\iota :\mathbf{C}[X(T)]^W\rightarrow \Theta (T)^W。 图表

C⊗ZR(G)⟶1⊗ChC[X(T)]W \mathbf{C}\otimes_{\mathbf{Z}}R(G)\overset{1\otimes Ch}{\longrightarrow}\mathbf{C}[X(T)]^W
Trι(2) _{Tr}^{\iota} \tag{2}
ZΘ(G)⟶rΘ(T)W Z\Theta (G)\longrightarrow^r\Theta (T)^W

是可交换的:事实上,对于每个表示 τ:G→GL(V)\tau : G\rightarrow \mathbf{G}\mathbf{L}(V) 和所有 t∈Tt\in T,

Tr τ(t)=∑λ∈X(T)\tau (t) =\sum_{\lambda\in X(T)}(暗淡Vλ(T)V_{\lambda}(T))λ(t)=ι\lambda (t) =\iota(Chτ\tau)(t)(t),

即(r∘(r\circ Tr)[τ]=(ι∘\tau ] = (\iota \circ Ch)[τ]\tau ]。

我们现在可以从命题推出以下结果。

推论 01GA

限制映射 r:ZΘ(G)→Θ(T)Wr: Z\Theta (G)\rightarrow \Theta (T)^W 是双射。

被以下引用 1

被以下引用 IX § 8. 。 傅里叶变换

4. 特征标公式

在这个数中,我们乘法写出群X(T),并将其元素视为T上的复值函数。我们假设X(T)⊗QX(T)\otimes \mathbf{Q}属于的元素ρ\rho为X(T)。

T 上用L2(T)L^2(T)表示平方可积复形函数的类的希尔伯特空间,并用连续代表函数的Θ(T)\Theta (T)子空间由……组成表示。根据谱理论,X(T) 是L2(T)L^2(T) 的正交基和Θ(T)\Theta (T) 的代数基。

对于f∈L2(T)f\in L^2(T)和w∈Ww\in W,用wf(t)=f(w−1(t))^wf(t) =f(w^{-1}(t))定义的L2(T)L^2(T)的wf^wf元素表示;因而,对于λ∈X(T)\lambda \in X(T),我们有wλ=w(λ)^w\lambda =w(\lambda )。用ε:W→{1,−1}\varepsilon : W\rightarrow \{1,-1\}表示签名(唯一同态使得对于每个反射ss都有ε(s)=\varepsilon (s) =−1-1);对于 f∈L2f\in L^2(T),输入

J(f)=∑w∈Wε(w)wf J(f) =\sum_{w\in W}\varepsilon (w)^wf

如果 λ∈X++\lambda \in X_{++}、特征标 w(λρ)^w(\lambda \rho ) 不同;事实上,只要证明 w(λρ)≠λρ^w(\lambda \rho )\not=\lambda \rho 对于所有 w≠1w\not= 1 就足够了;但这是从引理 1 (no. 1) 和⟨λρ,Kα⟩=⟨λ,Kα⟩+1>0\langle \lambda \rho , K_{\alpha}\rangle =\langle \lambda , K_{\alpha}\rangle + 1>0 对于每个正根 α\alpha 的事实得出的。因而,

∥J(λρ)∥2=\|J(\lambda \rho )\|^2=卡(W)=w(G)=w(G)。

如果wf=ε(w)f^wf=\varepsilon (w)f对于所有w∈Ww\in W(即,如果sf=−f^sf=-f对于每个反射ss),则元素f∈L2(T)f\in L^2(T)被称为反不变性。我们将证明1w(G)J\frac{1}{w(G)}J是L2(T)L^2(T)到反不变量元素的子空间的正交投影。事实上,令f,f′f, f'在L2L^2(T)中,且f′f'反不变量;那么 J(f)J(f) 是反对不变的并且

⟨f′,J(f)⟩=∑w∈Wε(w)⟨f′,wf⟩=∑w∈W⟨wf′,wf⟩ \langle f',J(f)\rangle =\sum_{w\in W}\varepsilon (w)\langle f',^wf\rangle =\sum_{w\in W}\langle^wf',^wf\rangle
=∑w∈W⟨f′,f⟩=w(G)⟨f′,f⟩ =\sum_{w\in W}\langle f', f\rangle =w(G)\langle f', f\rangle

命题 3 01GB

元素 J(λρ)/√w(G)‾J(\lambda \rho )/\surd\overline{w(G)},对于 λ∈X++\lambda \in X_{++},形式反不变量子空间的正交基 L2(T)L^2(T) 元素,以及反不变量子空间的代数基元素共 Θ(T)\Theta (T)。

引用了 2 · 被以下引用 2

引用了 命题 1, VI § 3, 推论 2, IX § 6

被以下引用 定理 2(H.韦尔), 推论 2

证明与第 1 章相同。 VI, §3, no. 3,命题 1。

由章。 VI,位置。前述,提案 2,

J(ρ)=ρ∏α>0(1−α−1)=ρ−1∏α>0(α−1)(3) J(\rho ) =\rho \prod_{\alpha >0}(1-\alpha^{-1}) =\rho^{-1}\prod_{\alpha >0}(\alpha -1) \tag{3}

所以

J(ρ)J(ρ)=∏α(α−1)(4) J(\rho )J(\rho ) =\prod_{\alpha}(\alpha -1) \tag{4}

由科. 2 Th。 1 (§6, no. 2),我们推出:

引理 4 01GC

如果φ\varphi和ψ\psi是G上两个连续的中心函数,

∫Gφ(g)‾ψ(g)dg=1w(G)∫T(φ(t)J(ρ)(t))‾.(ψ(t)J(ρ)(t))dt \int_G\overline{\varphi(g)}\psi (g)dg=\frac{1}{w(G)}\int_T\overline{(\varphi(t)J(\rho)(t))}.(\psi (t)J(\rho )(t))dt
被以下引用 2

被以下引用 定理 2(H.韦尔), 推论 4

对于所有λ∈X++\lambda \in X_{++},用最高权λ\lambdaG不可约表示χλ\chi_{\lambda}特征标表示。

定理 2(H.韦尔) 01GD

对于所有λ∈X++\lambda \in X_{++},我们有J(ρ).χλ∣T=J(λρ)J(\rho ).\chi_{\lambda}|T = J(\lambda \rho )。

引用了 5 · 被以下引用 3

引用了 命题 1, VI § 3, 引理 4, 命题 3, 定理 1, 注 2, VI § 3

被以下引用 注 3, 推论 2, 推论 4

函数 J(ρ).χλ∣TJ(\rho ).\chi_{\lambda}|T 在 W 下是反对不变的,并且是线性组合,整数 X(T) 的元素系数。因此,由章。 VI, §3, no. 3,第 1 条,它可以写成 ∑μaμJ(μρ)\sum_\mu a_\mu J(\mu\rho ),其中 μ\mu 属于到 X++X_{++},aμa_\mu 是整数,几乎都是有限的,其中许多是零;从∫G∣χλ(g)∣2dg=1\int_G|\chi_{\lambda}(g)|^2dg= 1开始

(Spectral Theories), it follows from Prop. 3 and Lemma 4 that ∑μ(aμ)2=1\sum_\mu(a_\mu)^2= 1; thus, the aμa_\mu are all zero, except one which must be equal to 1 or −1-1. 但χα∣T\chi_{\alpha}|T中λ\lambda的系数等于1(Th.1),因此J(ρ).χλ∣TJ(\rho ).\chi_{\lambda}|T中λρ\lambda \rho的系数等于1(VI, §3, no. 3,注2),这意味着aλρ=1a_{\lambda \rho}= 1,因此定理。

推论 1 01GE

对于no. 3的记号,我们在Z[X(T)]\mathbf{Z}[X(T)]中有,

(∑w∈Wε(w)ewρ)(\sum_{w\in W}\varepsilon (w)e^{w\rho}) Ch[λ]=∑w∈Wε(w)ewλewρ\lambda ] =\sum_{w\in W}\varepsilon (w)e^{w\lambda}e^{w\rho} 对于所有 λ∈X++\lambda \in X_{++}。

这是从定理和交换律图表 (2) (no. 3) 得出的。

推论 2 01GF

对于 T 的所有 λ∈X++\lambda \in X_{++} 和每个正则元素 tt,

χλ(t)=∑∑wεw(wε)(λw()wtρ()wtρ()wt)(5) \chi_{\lambda}(t) =\sum\sum^w\varepsilon_w(w\varepsilon )(\lambda w()wt\rho ()wt\rho ()wt) \tag{5}
引用了 3 · 被以下引用 2

引用了 定理 1, 命题 3, 定理 2(H.韦尔)

被以下引用 引理 5, 注 1

其中两个和超过W的元素ww。

事实上,J(ρ)(t)J(\rho )(t) 是非零的,因为tt 是正则的 (公式 (4))。

如果φ\varphi是G上的中心函数,则φ\varphi到T的限制在W下是不变的,所以J(ρ).φ∣TJ(\rho ).\varphi |T在W下是反不变的。 Further, by Spectral Theories and Th. 1, the family (χλ)λ∈X++(\chi_{\lambda})_{\lambda\in X_{++}} is an algebraic basis of the space of central representative functions on G and an orthonormal basis of the space ZL2(G)^2(G) of classes of square-integrable central functions on G.

因此,根据 Prop. 3 和 Th. 2 我们推论:

推论 3 01GG

映射关联到G上的任何连续中心函数φ\varphi函数w(G)−1/2J(ρ)(φ∣T)w(G)^{-1/2}J(\rho )(\varphi |T)诱导同构从G上的中心代表函数的空间到G上的反不变量元素的空间 Θ(T)\Theta (T);它扩展通过从ZL2(G)^2(G)到L2(T)L^2(T)的反不变量元素的子空间连续到希尔伯特空间的同构。

被以下引用 1

被以下引用 IX § 8. 。 傅里叶变换

推论 4 01GH

令φ\varphi为G上的连续中心函数。那么,

∫Gχλ(g)‾φ(g)dg=∫Tλ(t)‾∏α>0(1−α(t)−1)φ(t)dt=∫Tλρ(t)‾.φ(t)J(ρ)(t)dt \int_G\overline{\chi_{\lambda}(g)}\varphi (g)dg=\int_T\overline{\lambda(t)}\prod_{\alpha >0}(1-\alpha (t)^{-1})\varphi (t)dt=\int_T\overline{\lambda \rho(t)}.\varphi (t)J(\rho )(t)dt
引用了 2 · 被以下引用 2

引用了 引理 4, 定理 2(H.韦尔)

被以下引用 注 2, 推论, IX § 8

事实上,到引理 4 和 Th。 2、

∫Gχλ(g)‾φ(g)dg=1w(G)∫Tχλ(t)J(ρ)(t)(φ(t)J(ρ)(t))dt \int_G\overline{\chi_{\lambda}(g)}\varphi (g)dg=\frac{1}{w(G)}\int_T\chi_{\lambda}(t)J(\rho )(t)(\varphi (t)J(\rho )(t))dt
=1w(G)∫TJ(λρ)(t)‾φ(t)J(ρ)(t)dt =\frac{1}{w(G)}\int_T\overline{J(\lambda \rho)(t)}\varphi (t)J(\rho )(t)dt

但函数 t→φ(t)J(ρ)(t)t \rightarrow \varphi (t)J(\rho )(t) 是反不变式,1w(G)J(λρ)\frac{1}{w(G)}J(\lambda \rho ) 是 λρ\lambda \rho 的正交投影到 L2L^2(T) 的反不变式元素的子空间,所以

1w(G)∫TJ(λρ)(t)‾φ(t)J(ρ)(t)dt=∫Tλρ(t)‾φ(t)J(ρ)(t)dt \frac{1}{w(G)}\int_T\overline{J(\lambda \rho)(t)}\varphi (t)J(\rho )(t)dt=\int_T\overline{\lambda \rho(t)}\varphi (t)J(\rho )(t)dt

最后,通过公式 (3),我们得到 ρ(t)J(ρ)(t)=∏α>0(1−α(t)−1)\rho (t)J(\rho )(t) =\prod_{\alpha >0}(1-\alpha (t)^{-1}),因此得出推论。

注 1 01GI

对于所有w∈Ww\in W,放入ρw=wρ/ρ\rho_w=^w\rho /\rho;然后

∑wε(w)ρw=∏α>0(1−α−1)=ρ−2∏α>0(α−1)(6) \sum_w\varepsilon (w)\rho_w=\prod_{\alpha >0}(1-\alpha^{-1}) =\rho^{-2}\prod_{\alpha >0}(\alpha -1) \tag{6}

如果 tt 是 T 的正则元素,我们从 (5) 推出

χλ(t)=∑∑wεw(wε)(wwλ)ρ(tw)(ρtw)(t)=∑∏α>wε(0w(1)−wλα(t()tρ)w−(1t))(7) \chi_{\lambda}(t) =\sum\sum^w\varepsilon_w(w\varepsilon )(\overset{w}{w}\lambda )\rho (t_w)(\rho t^w)(t)=\sum\prod^w_{\alpha >}\varepsilon (_0w(1)\overset{w}{-}\lambda \alpha (t()t\rho )^{w-}(_1t)) \tag{7}

注 ρw\rho_w 是根的线性组合,系数为整数,因此属于到 X(T),即使我们不假设 ρ∈X(T)\rho \in X(T)。由此可见,公式 (7) 在没有假设的情况下也是有效的,ρ∈X(T):\rho \in X(T): 确实如此,为了证明这一点,我们通过合适的连通覆盖来证明替换 G,然后将其简化为 Cor。 2.

引用了 1

引用了 推论 2

注 2 01GJ

同样,Cor 的第一个等式。如果没有假设和 ρ∈X(T)\rho \in X(T),4 仍然有效。

引用了 1

引用了 推论 4

注 3 01GK

我们可以推导出Th。 2 来自类似的无穷小叙述(第 VIII, §9, no. 1 章,第 1 章); Th 也是如此。下一个数中的 3 个(与上文中的 Th. 2 no. 2 类似)。

引用了 3

引用了 定理 2(H.韦尔), 定理 3, 定理 1(H. Weyl 的特征标公式), VIII § 9

5. 次数不可约表示

现在我们回到群 X(T) 的加法记号,并且不再假设 ρ\rho 属于到 X(T)。

定理 3 01GL

The dimension of the space of an irreducible representation of G of highest weight λ\lambda is given by

χλ(e)=∏α∈R+⟨λ+ρ,Kα⟩⟨ρ,Kα⟩ \chi_{\lambda}(e) =\prod_{\alpha\in R_+}\frac{\langle\lambda + \rho , K_{\alpha}\rangle}{\langle\rho , K_{\alpha}\rangle}
引用了 1 · 被以下引用 2

引用了 命题 29, VI § 1

被以下引用 引理 5, 注 3

对于每个简单的根 α\alpha,放入 γ=12∑α>0Kα\gamma =\frac{1}{2}\sum_{\alpha >0}K_{\alpha},因此δ(α)(γ)=2πi\delta (\alpha )(\gamma ) = 2\pi i(第 VI, §1, no. 10 章,第 29 条命题)。行Rγ\mathbf{R}\gamma不包含在超平面 Ker δ(α)\delta (\alpha )中,因此对于所有足够小的z∈R∗z\in \mathbf{R}^*,exp(zγz\gamma)是G的正则元素;对于所有μ∈X(T)\mu\in X(T)和所有z∈Rz\in \mathbf{R},我们有

J(μJ(\mu)(exp(zγz\gamma))=∑w∈Wε(w)ezδ(μ)(w−1γ)=\sum_{w\in W}\varepsilon (w)e^{z\delta(\mu)(w^{-1}\gamma)}。

让我们暂时接受以下引理:

引理 5 01GM

我们有

引用了 3

引用了 推论 2, 定理 3, 命题 2, VI § 3

J(μJ(\mu)(exp(zγz\gamma))=ezδ(μ)(γ)∏α>0(1−e−zδ(μ)(Kα))=e^{z\delta(\mu)(\gamma)}\prod_{\alpha >0}(1-e^{-z\delta(\mu)(K_{\alpha})})。

因此,函数 J(μJ(\mu)(exp(zγz\gamma )) 是函数的乘积,当 zz 趋于 0 时趋于 1,并且

zN∏α>0δ(μ)(Kα)=(2πiz)N∏α>0⟨μ,Kα⟩ z^N\prod_{\alpha >0}\delta (\mu)(K_{\alpha}) = (2\pi iz)^N\prod_{\alpha >0}\langle \mu, K_{\alpha}\rangle

其中 N = 卡 R+R_+。

首先假设ρ∈X(T)\rho \in X(T); 应用科。 2 Th。 2 我们看到,随着 zz 趋于 0,χλ(zγ)0,\chi_{\lambda}(z\gamma ) 趋于

∏α>0⟨λ+ρ,Kα⟩/∏α>0⟨ρ,Kα⟩ \prod_{\alpha >0}\langle \lambda +\rho , K_{\alpha}\rangle /\prod_{\alpha >0}\langle \rho , K_{\alpha}\rangle

因此在这种情况下是定理。

一般情况下,在证明 Th 中,注就足够了。 3,我们总是可以通过合适的连接覆盖来替换G,从而约化到前面的情况。

现在我们证明引理 5。 设 z∈Cz\in \mathbf{C};用φz\varphi_z映射从t\mathfrak{t}到C\mathbf{C}-代数映射(X(T),C,\mathbf{C})的映射从X(T)到C\mathbf{C}关联到H∈tH\in \mathfrak{t} 映射

φz(H):μ→μ\varphi_z(H) :\mu \rightarrow \mu(exp zHzH) =ezδ(μ)(H)=e^{z\delta(\mu)(H)}。

我们有 φz(H+H′)=φz(H)φz(H′)\varphi_z(H+H') =\varphi_z(H)\varphi_z(H'),所以存在同态或环

ψz:Z[t]→\psi_z:\mathbf{Z}[\mathfrak{t}]\rightarrow 映射(X(T),C,\mathbf{C})

这样ψz(eH)(μ)=ezδ(μ)(H)\psi_z(e^H)(\mu) =e^{z\delta(\mu)(H)}。另一方面,由章。 VI, §3, no. 3,命题2,我们在Z[t]:\mathbf{Z}[\mathfrak{t}]:中有以下关系

∑w∈Wε(w)ewγ=eγ∏α>0(1−e−Kα) \sum_{w\in W}\varepsilon (w)e^{w\gamma}=e^{\gamma}\prod_{\alpha >0}(1-e^{-K_{\alpha}})

应用同态 ψz\psi_z,并使用等式

ψz(ewγ)(μ)=ezδ(μ)(wγ)=ezδ(w−1μ)(γ) \psi_z(e^{w\gamma})(\mu) =e^{z\delta(\mu)(w\gamma)}=e^{z\delta(w^{-1}\mu)(\gamma)}

我们推导出所述的公式。

推出 1 01GN

令∥∥\| \|在X(T)⊗RX(T)\otimes \mathbf{R}上为范数。对于所有λ∈X++\lambda \in X_{++},令d(λ)d(\lambda )为最高权λ\lambdaG不可约表示空间维数。

被以下引用 2

被以下引用 例, IX § 8, 命题 2, IX § 8

a)supλ∈X++d(λ)/∥λ+ρ∥N<∞_{\lambda\in X_{++}}d(\lambda )/\|\lambda +\rho \|^N<\infty,其中N=1/N = 1/2(暗淡G−G-暗淡T)。

b) 如果 G 为半单,则 infλ∈X++d(λ)/∥λ+ρ∥>0_{\lambda\in X_{++}}d(\lambda )/\|\lambda +\rho \|>0。

a) 对于所有α∈R+\alpha \in R_+,存在Aα>0A_{\alpha}>0和∣⟨λ+ρ,Kα⟩∣≤Aα∥λ+ρ∥|\langle \lambda +\rho , K_{\alpha}\rangle | \leq A_{\alpha}\|\lambda +\rho \|,因此存在d(λ)/∥λ+ρ∥N≤∏α>0Aα/⟨ρ,Kα⟩d(\lambda )/\|\lambda +\rho \|^N\leq \prod_{\alpha >0}A_{\alpha}/\langle \rho , K_{\alpha}\rangle。

b) 假设G是半单,用β1,...,βr\beta_1, . . . , \beta_r表示简单的根并放入Ni=KβiN_i=K_{\beta_i}。然后

d(λ)≥∏i=1r⟨λ+ρ,Ni⟩⟨ρ,Ni⟩=∏i=1r⟨λ+ρ,Ni⟩ d(\lambda )\geq \prod_{i=1}^r\frac{\langle\lambda + \rho , N_i\rangle}{\langle\rho , N_i\rangle}=\prod_{i=1}^r\langle \lambda +\rho , N_i\rangle

从⟨λ+ρ,Ni⟩≥⟨ρ,Ni⟩=1\langle \lambda +\rho , N_i\rangle \geq \langle \rho , N_i\rangle = 1开始,这意味着

d(λ)≥d(\lambda )\geq支持i∣⟨λ+ρ,Ni⟩∣_i|\langle \lambda +\rho , N_i\rangle |。

如果 G 是半单,x→x \rightarrowsup∣⟨x,Ni⟩∣|\langle x, N_i\rangle | 是X(T)⊗RX(T)\otimes \mathbf{R} 上的范数,必然等价于给定的范数,因此 b)。

推出 2 01GO

假设G为半单;设dd为整数。 维数≤d\leq dG表示类集合是有限的。

科。 1b)1b) 意味着 X++X_{++} 的元素 λ\lambda 的集合 XdX_d,使得 d(λ)≤dd(\lambda )\leq d 是有限的。对于XdX_d中的所有λ\lambda,令VλV_{\lambda}为最高权λ\lambda中的不可约表示; 维数 ≤d\leq d 的每个表示都同构于直和 ⨁λ∈XdVλnλ\bigoplus_{\lambda\in X_d}V^{n_{\lambda}}_{\lambda},与 nλ≤dn_{\lambda}\leq d,因此有推论。

6. 卡西米尔元素

根据§1, no. 3的命题3,g\mathfrak{g}上存在负对称双线性形式,在Ad(G)下分离且不变(若G为半单,则可取g\mathfrak{g}的Killing形式,对于例)。令F为形式。回想一下(第 I, §3, no. 7 章),与 F 关联的卡西米尔元素是包络代数 U(g)U(\mathfrak{g}) 的中心的元素 Γ\Gamma,这样,对于任何基 (ei)(e_i) g\mathfrak{g}满足F(ei,ej)=−δijF(e_i, e_j) =-\delta_{ij},我们有Γ=−∑ei2\Gamma =-\sum e^2_i。

在这个章的其余部分中,我们将通过 g\mathfrak{g} 上的负分离不变对称双线性形式来调用U(g)U(\mathfrak{g}) 的 G 元素的卡西米尔元素。如果Γ\Gamma是G的卡西米尔元素,并且如果τ:G→GL(V)\tau : G\rightarrow \mathbf{G}\mathbf{L}(V)是G的不可约表示,则V的自同态ΓV\Gamma_V是位似(代数,第VIII, §3, no. 2,Th.1),其比率我们用Γ~(τ)\widetilde{\Gamma}(\tau )表示。

命题 4 01GP

设Γ\Gamma为G的卡西米尔元素。

引用了 2 · 被以下引用 2

引用了 IX § 1. 。 紧李代数, 推论, VIII § 6

被以下引用 习题 5, § 7, 命题 2, IX § 8

a) 如果G,Γ~(τ),\widetilde{\Gamma}(\tau )的τ\tau是不可约表示是实数并且是正数。如果τ\tau不是平凡的表示,则Γ~(τ)>0\widetilde{\Gamma}(\tau )>0。

b) X(T)⊗RX(T)\otimes \mathbf{R} 上存在唯一的二次形式 QΓQ_{\Gamma},使得对于 G 的每个不可约表示 τ\tau,

Γ~(τ)=QΓ(λ+ρ)−QΓ(ρ) \widetilde{\Gamma}(\tau ) = Q_{\Gamma}(\lambda +\rho )-Q_{\Gamma}(\rho )

其中 λ\lambda 是 τ\tau 的最高权。 形式 QΓQ_{\Gamma} 在 W 下为正、分离且不变。

设 F 是定义 Γ\Gamma 的 g\mathfrak{g} 上的分离负对称双线性形式。设τ:G→GL(V)\tau : G\rightarrow \mathbf{G}\mathbf{L}(V)为G的不可约表示;令 ⟨,⟩\langle ,\rangle 为 G (§1, no. 1) 下 V 不变量上的希尔伯特标量乘积,且 g\mathfrak{g} 的 (ei)(e_i) 基使得F(ei,ej)=−δijF(e_i, e_j) =-\delta_{ij}。然后,对于 V 的每个元素 vv 在 G 下不不变,我们有

Γ~(τ)⟨v,v⟩=⟨v,ΓV(v)⟩=−∑i⟨v,(ei)V2v⟩=∑i⟨v,(ei)V∗(ei)Vv⟩ \widetilde{\Gamma}(\tau )\langle v, v\rangle =\langle v, \Gamma_V(v)\rangle =-\sum_i\langle v,(e_i)^2_Vv\rangle =\sum_i\langle v,(e_i)^*_V(e_i)_Vv\rangle
=∑i⟨(ei)Vv,(ei)Vv⟩>0 =\sum_i\langle (e_i)_Vv,(e_i)_Vv\rangle >0

因此a)。

令 B 为 F 由标量扩张引起的限制 tC∗\mathfrak{t}^*_{\mathbf{C}} 上的形式到gC\mathfrak{g}_{\mathbf{C}} 上双线性形式的tC\mathfrak{t}_{\mathbf{C}} 的逆。由科。第 7 章提案VIII, §6, no. 4,我们有5Γ~(τ)=B(δ(λ),δ(λ+2ρ))^5\widetilde{\Gamma}(\tau ) = B(\delta (\lambda ), \delta (\lambda +2\rho ))。 扩展 δ:X(T)→\delta : X(T)\rightarrow tC∗\mathfrak{t}^*_{\mathbf{C}} 到R\mathbf{R}线性映射,从X(T)⊗RX(T)\otimes \mathbf{R}到tC∗\mathfrak{t}^*_{\mathbf{C}},并让QΓQ_{\Gamma}为X(T)⊗RX(T)\otimes \mathbf{R}上的二次方形式x→B(δ(x),δ(x))x \rightarrow B(\delta (x), \delta (x));它在 W 下是分离且不变的,并且

Γ~(τ)=B(δ(λ+ρ),δ(λ+ρ))−B(δ(ρ),δ(ρ))=QΓ(λ+ρ)−QΓ(ρ) \widetilde{\Gamma}(\tau ) = B(\delta (\lambda +\rho ), \delta (\lambda +\rho ))-B(\delta (\rho ), \delta (\rho )) = Q_{\Gamma}(\lambda +\rho )-Q_{\Gamma}(\rho )

我们证明形式 QΓQ_{\Gamma} 是正数。事实上,如果tC∗\mathfrak{t}^*_{\mathbf{C}}的x∈X(T)⊗Qx\in X(T)\otimes \mathbf{Q}、元素δ(x)\delta (x)在t\mathfrak{t}上取纯虚的值,因此在iti\mathfrak{t}上取实数值;我们结论通过评论,对于y∈ity\in i\mathfrak{t},我们有F(y,y)≥0F(y, y)\geq 0。

仍有待证明b)中的唯一性断言。令 Q 为 X(T)⊗RX(T)\otimes \mathbf{R} 满足上所需的条件的二次形式,并令 Φ\Phi(或ΦΓ\Phi_{\Gamma})为与 Q(或QΓQ_{\Gamma})关联的双线性形式。对于λ,μ∈X++\lambda , \mu\in X_{++},我们有

Φ(λ,μ)=(Q(λ+μ+ρ)−Q(ρ))−(Q(λ+ρ)−Q(ρ))−(Q(μ+ρ)−Q(ρ)) \Phi (\lambda , \mu) = (Q(\lambda +\mu+\rho )-Q(\rho ))-(Q(\lambda +\rho )-Q(\rho ))-(Q(\mu+\rho )-Q(\rho ))
=ΦΓ(λ,μ) =\Phi_{\Gamma}(\lambda , \mu)

由于X(T)++X(T)_{++}生成R\mathbf{R}向量空间X(T)⊗RX(T)\otimes \mathbf{R},我们有Φ=ΦΓ\Phi =\Phi_{\Gamma},所以Q=QΓQ = Q_{\Gamma}。

注 01GQ

让x∈gx\in \mathfrak{g}。存在严格正的实数 A,使得对于 G 下的每个不可约表示 τ:G→GL(V)\tau : G\rightarrow \mathbf{G}\mathbf{L}(V) 和V 不变量上的每个希尔伯特结构,

∥L(τ)(x)∥2≤A.Γ~(τ) \|L(\tau )(x)\|^2\leq A.\widetilde{\Gamma}(\tau )

事实上,通过前面的证明中的记号,我们可以将g\mathfrak{g}中的选择基(ei)(e_i)得出x=ae1,a∈Rx=ae_1,a\in \mathbf{R}。那么,对于v∈Vv\in V,我们有

⟨xVv,xVv⟩=∣a∣2⟨e1v,e1v⟩≤∣a∣2Γ~(τ)⟨v,v⟩ \langle x_Vv, x_Vv\rangle =|a|^2\langle e_1v, e_1v\rangle \leq |a|^2\widetilde{\Gamma}(\tau )\langle v, v\rangle

习题

参见习题为 § 7。

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