Bourbaki

习题 3, § 5

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李群与李代数, V

Bourbaki marks this one as harder than the rest.

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。

令KK为特征零的域,KK上的有限维ll的VV向量空间,以及由伪反射生成的GL(V)GL(V)的GG子群。把q=Card(G)q = \mathrm{Card}(G);用SS(或LL)表示VV的对称代数(或外部代数)。如果x∈Vx \in V,则用xx(或x′x')表示其SS(或LL)中的典范像。

a) 设E=S⊗LE = S \otimes L为SS和LL中的张量积。证明 EE 上存在唯一的推导 dd,使得所有 x∈Vx \in V 都有 dx=x′dx = x' 和 dx′=0dx' = 0。

b) 令SGS^G为GG的对称不变量的代数,并令P1,…,PlP_1, \ldots, P_l为SGS^G的齐次元素,使得SG=K[P1,…,Pl]S^G = K[P_1, \ldots, P_l]。对于 [1,l][1, l] 和 i1<⋯<iri_1 < \cdots < i_r 的每个子集 I={i1,…,ir}I = \{i_1, \ldots, i_r\},将

ωI=dPi1…dPir. \omega_I = dP_{i_1} \ldots dP_{i_r}.
证明ωI\omega_I在SS上是线性独立的,并且EE的元素的属于到子代数EGE^G由……组成在GG下不变。推断出,对于所有 ω∈EG\omega \in E^G,存在 a,cI∈SGa, c_I \in S^G,以及 a≠0a \neq 0,使得
aω=∑IcIωI. a \omega = \sum_I c_I \omega_I.

c) 证明S⊗⋀lVS \otimes \bigwedge^l V中包含的EGE^G的每个元素都是形式c.dP1…dPlc.dP_1 \ldots dP_l,其中c∈SGc \in S^G。 (应用提案 5。)

d) 显示SGS^G模块EGE^G的ωI\omega_I形式基。 (b)中记号,关系aω=∑IcIωIa \omega = \sum_I c_I \omega_I两边乘以元素ωJ\omega_J,并应用c);推出,如果II是JJ的补集,则aa除cIc_I;因此9^9事实是ωI\omega_I生成EGE^G。)

e) 设 SnS_n(分别为 LmL_m)为次数 nn(分别为 mm)的 SS(分别为 LL)的齐次分量。放

En,m=Sn⊗Lm,En,mC=EG∩En,m;an,m=dim⁡En,mC, E_{n,m} = S_n \otimes L_m, \quad E^C_{n,m} = E^G \cap E_{n,m}; \quad a_{n,m} = \dim E^C_{n,m},
a(X,Y)=∑n,m≥0an,mXnYm. a(X, Y) = \sum_{n,m \geq 0} a_{n,m} X^n Y^m.
利用d),证明公式
a(X,Y)=∏i=1l1+Y.Xpi−11−Xpi; a(X, Y) = \prod_{i=1}^l \frac{1 + Y.X^{p_i-1}}{1 - X^{p_i}};
其中pi=deg⁡(Pi)p_i = \deg(P_i)。

(9) 详情请参阅L。所罗门,有限反射不变量群,*名古屋数学。杂志*,第 XXII (1963),p. 57-64。

f) 如果g∈Gg \in G,令Trn,m(g)\mathrm{Tr}_{n,m}(g)为gg定义的En,mE_{n,m}的自同构迹;把

Tr(X,Y)(g)=∑n,m≥0Trn,m(g)XnYm. \mathrm{Tr}(X, Y)(g) = \sum_{n,m \geq 0} \mathrm{Tr}_{n,m}(g) X^n Y^m.
表明
Tr(X,Y)(g)=det⁡(1+Yg)det⁡(1−Xg). \mathrm{Tr}(X, Y)(g) = \frac{\det(1 + Yg)}{\det(1 - Xg)}.
g) 设 q=Card(G)q = \mathrm{Card}(G)。表明
1q∑g∈GTr(X,Y)(g)=a(X,Y), \frac{1}{q} \sum_{g \in G} \mathrm{Tr}(X, Y)(g) = a(X, Y),
即
1q∑g∈Gdet⁡(1+Yg)det⁡(1−Xg)=∏i=1l1+Y.Xpi−11−Xpi. \frac{1}{q} \sum_{g \in G} \frac{\det(1 + Yg)}{\det(1 - Xg)} = \prod_{i=1}^l \frac{1 + Y.X^{p_i-1}}{1 - X^{p_i}}.
(使用以下结果:如果GG作用于有限维向量空间EE,则GG下的EE不变量元素空间维数等于1q∑g∈GTrE(g)\frac{1}{q} \sum_{g \in G} \mathrm{Tr}_E(g)。) 这个公式可以换取Y=0Y = 0什么? h) 对于任何整数p≥0p \geq 0,令HpH_p为元素g∈Gg \in G中的集合,其中特征值为1且重数pp。让hp=Card(Hp)h_p = \mathrm{Card}(H_p)。证明公式
∑p=0lhpTp=∏i=1l(pi−1+T). \sum_{p=0}^l h_p T^p = \prod_{i=1}^l (p_i - 1 + T).
(在g中的公式中),替换YY乘以−1+T(1−X)-1 + T(1 - X),然后将X=1X = 1放入结果中。如果g∈Hpg \in H_p,则项Tr(X,Y)(g)\mathrm{Tr}(X, Y)(g)变为TpT^p。)

解答

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