Bourbaki

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§ 1。 根系

在本段中,kk表示特征零中的域。从no. 3开始,我们假设k=Rk = \mathbf{R}。

1. 定义 / 根系

引理 1 0AU4

令 VV 为向量空间超过 kk,RR 有限子集 VV 生成的 VV。对于任何α∈R\alpha \in R使得α≠0\alpha \neq 0,最多存在一个VV的反射ss使得s(α)=−αs(\alpha) = -\alpha和s(R)=Rs(R) = R。

被以下引用 1

被以下引用 定义 1

令GG为群或VV的自同构,使RR保持稳定。由于RR生成VV,GG同构于RR的对称群的子群,因此是有限的。令 s,s′s, s' 为 VV 的反射,使得 s(α)=s′(α)=−αs(\alpha) = s'(\alpha) = -\alpha、s(R)=Rs(R) = R、s′(R)=Rs'(R) = R。然后t=ss′t = ss'属于到GG,因此是有限的阶mm。另一方面,

t(α)=αandt(x)≡xmod  .kαfor all x∈V. t(\alpha) = \alpha \quad \text{and} \quad t(x) \equiv x \mod. k\alpha \quad \text{for all } x \in V.

因此,在VV上存在线性形式ff使得

t(x)=x+f(x)αfor all x∈V t(x) = x + f(x)\alpha \quad \text{for all } x \in V

和f(α)=0f(\alpha) = 0。到 nn 归纳时,得出如下结果:

tn(x)=x+nf(x)α for all x∈V. t^n(x) = x + nf(x)\alpha \text{ for all } x \in V.

令nn等于mm,我们发现mf(x)=0mf(x) = 0适用于所有x∈Vx \in V,因此f=0f = 0、t=1t = 1和s=s′s = s'。

定义 1 0AU5

令 VV 为向量空间超过 kk,且 RR 子集为 VV。那么,如果满足以下条件,则称RR为VV中的根系:

引用了 2

引用了 V § 2. 。反思, 引理 1

(RS_I) RR 是有限的,包含不为 0,并且生成 VV。 (RS_{II}) 对于所有α∈R\alpha \in R,存在VV的对偶V∗V^*的元素α∨\alpha^\vee,使得⟨α,α∨⟩=2\langle \alpha, \alpha^\vee \rangle = 2和反射sα,α∨s_{\alpha, \alpha^\vee}(cf.章节V, § 2)离开RR稳定。

(RS_{\text{III}}) 对于所有α∈R\alpha \in \mathbf{R},α∼(R)⊆Z\alpha^{\sim}(R) \subseteq \mathbf{Z}。

通过引理 1,反射sα,α∼s_{\alpha,\alpha^{\sim}}(因此也线性形式α∼\alpha^{\sim})由α\alpha唯一确定,因此(RS_{\text{III}})是有意义的。我们放sα,α∼=sαs_{\alpha,\alpha^{\sim}} = s_{\alpha}。然后对所有 x∈Vx \in V 进行 sα(x)=x−⟨α∼,x⟩αs_{\alpha}(x) = x - \langle \alpha^{\sim}, x \rangle \alpha。

R 的元素称为根(考虑到系统)。 V的维数称为系统的秩。

使 R 保持稳定的 V 的自同构称为 R 的自同构。它们形式有限群用 A(R) 表示。由sαs_{\alpha}生成的A(R)的子群称为R的Weyl群,记为W(R),或简称为W。

注 1 0AU6

令 k′k' 为 kk 的扩张。 认同 V 与V⊗k′V \otimes k' 的子集和V∗V^* 与子集 V∗⊗k′=(V⊗k′)∗V^* \otimes k' = (V \otimes k')^* 规范化。那么,V⊗k′V \otimes k'中的R为根系,α∼\alpha^{\sim}与之前相同。

被以下引用 2

被以下引用 注 2, 命题 1

引理 2 0AU7

令 R 为 V 中的根系。令(x∣y)(x|y)是V上的对称双线性形式,在W(R)下非简并且不变。 认同V和V∗V^*通过这个形式。如果 α∈R\alpha \in R,则 α\alpha 是非各向同性的,并且

α∼=2α(α∣α). \alpha^{\sim} = \frac{2\alpha}{(\alpha|\alpha)}.
引用了 1 · 被以下引用 5

引用了 V § 2. 。反思

被以下引用 § 1. 。 根系, 推论, 命题 1, 命题 4, 引理 4, VIII § 2

这是从第 7 章公式 (4) 得出的。 V, § 2, no. 3。

命题 1 0AU8

令VQV_Q(或VQ∗V_Q^*)为由α\alpha(或α∼\alpha^{\sim})生成的V(或V∗V^*)的Q向量子空间。那么VQV_Q(分别VQ∗V_Q^*)是V(分别V∗V^*)上的Q结构(代数,第II, § 8, no. 1章)。 V×V∗V \times V^*上的规范双线性形式的限制到VQ×VQ∗V_Q \times V_Q^*给出了空间VQ,VQ∗V_Q, V_Q^*中的每一个与另一个的对偶的标识。 集合 R 是 VQV_Q 中的根系。

引用了 3 · 被以下引用 5

引用了 A II § 8. 。 向量空间中标量的域的限制, 引理 2, 注 1

被以下引用 注 2, 命题 2, 命题 3, 命题 9, VI § 2, 注 1, VIII § 2

如果 k=Rk = \mathbf{R},则在 W(R) 下的 V 不变量上存在标量乘积(积分,VII, § 3, no. 1,命题 1); 引理 2 现在显示α∼\alpha^{\sim} 生成 V∗V^*。到注 1 时,α∼\alpha^{\sim} 再次生成 V∗V^*(如果k=Qk = \mathbf{Q})。我们现在讨论一般情况。让 E = VQV_Q。通过 (RS_{\text{III}}),每个 α∼\alpha^{\sim} 映射 E 到 Q\mathbf{Q},等等定义元素 α~\tilde{\alpha} E∗E^*。 E中R为根系为直接的,E∗E^*中元素相应的至α\alpha为α~\tilde{\alpha}。按照我们上面所说的,α~\tilde{\alpha}生成向量空间E∗E^*。考虑典范同态i:E⊗Qk→Vi : E \otimes_Q k \to V,以及它的转置ti:V∗→E∗⊗Qk^t i : V^* \to E^* \otimes_Q k。由于 R 生成 V,ti^t i 是单射的;但是 ti^t i 包含的像是 α~\tilde{\alpha},所以 ti^t i 是满射。由此我们结论最终i和ti^t i是同构。因此,我们可以将认同V与E⊗kE \otimes k,V∗V^*与E∗⊗kE^* \otimes k,α∼\alpha^{\sim}与α~\tilde{\alpha},以及VQ∗V_Q^*与E∗E^*。因此,VQV_Q(分别VQ∗V_Q^*)是V(分别V∗V^*)上的Q结构。 V×V∗V \times V^*上的规范双线性形式的限制到VQ×VQ∗V_Q \times V_Q^*可以与E×E∗E \times E^*上的规范双线性形式识别,因此是命题。

注 2 0AU9

命题 1 约化根系对案例k=Qk = \mathbf{Q}的研究。 注 1 约化进一步研究真实向量空间 VR=VQ⊗QRV_{\mathbf{R}} = V_{\mathbf{Q}} \otimes_{\mathbf{Q}} \mathbf{R}中的根系。与这些不同的系统相关的 Weyl 群已被规范地识别。

引用了 2 · 被以下引用 2

引用了 注 1, 命题 1

被以下引用 § 1. 。 根系, 命题 4

注 3 0AUA

由于α~\alpha \tilde{}生成V∗V^*,群W(R)W(R)(被视为GL(VR)\mathbf{GL}(V_{\mathbf{R}})的子群)是必不可少的(第V, § 3, no. 7章)。此外,科。的 Th。第 1 章V, § 3, no. 2 显示属于到W(R)W(R) 的唯一反射是sαs_{\alpha}。

引用了 2 · 被以下引用 1

引用了 V § 3. 。反射产生的位移群, 推出, V § 3

被以下引用 定理 2

命题 2 0AUB

V∗V^*中的α~\alpha \tilde{}形式根系,以及所有α∈R\alpha \in R中的α~=α\alpha \tilde{} = \alpha。

引用了 1 · 被以下引用 1

引用了 命题 1

被以下引用 推论

提案 1 的 α~\alpha \tilde{} 满足 (RS_I)。由于 sα,α~s_{\alpha, \alpha \tilde{}} 是向量空间 VV 的自同构,配备子集 RR,t(sα,α~)−1{}^t(s_{\alpha, \alpha \tilde{}})^{-1} 离开集合 R~R \tilde{} α~\alpha \tilde{}稳定;但是t(sα,α~)−1=sα~,α{}^t(s_{\alpha, \alpha \tilde{}})^{-1} = s_{\alpha \tilde{}, \alpha},证明R~R \tilde{}满足(RS_{II})和α~=α\alpha \tilde{} = \alpha。最后,⟨α~,β⟩∈Z\langle \alpha \tilde{}, \beta \rangle \in \mathbf{Z}对于所有α~∈R~\alpha \tilde{} \in R \tilde{}和β∈R\beta \in R,因此R~R \tilde{}满足(RS_{III})。

集合 R~R \tilde{} 被称为*RR的*逆根系。 映射 α↦α~\alpha \mapsto \alpha \tilde{} 是从 RR 到 R~R \tilde{} 的双射,称为*规范双射从* RR 到 R~R \tilde{}。 注,如果α,β\alpha, \beta是RR的元素使得α+β∈R\alpha + \beta \in R,那么一般来说(α+β)~≠α~+β~(\alpha + \beta) \tilde{} \neq \alpha \tilde{} + \beta \tilde{}。

由于sα(α)=−αs_{\alpha}(\alpha) = -\alpha,公理(RS_{II})表明−R=R-R = R。显然是(−α)~=−α~(-\alpha) \tilde{} = -\alpha \tilde{}和−1∈A(R)-1 \in A(R)(但−1∈W(R)-1 \in W(R)并不总是正确)。

等式 t(sα,α~)−1=sα~,α{}^t(s_{\alpha, \alpha \tilde{}})^{-1} = s_{\alpha \tilde{}, \alpha} 显示从群 W(R)W(R) 到群 W(R~)W(R \tilde{}),映射 u↦tu−1u \mapsto {}^t u^{-1} 为同构。我们通过这个同构来认同这两个群;在其他字中,我们认为W(R)W(R)同时在VV和V∗V^*中起作用。对于 A(R)A(R) 也是如此。

命题 3 0AUC

对于x,y∈Vx, y \in V,输入*

(x∣y)=∑α∈R⟨α~,x⟩⟨α~,y⟩. (x|y) = \sum_{\alpha \in R} \langle \alpha \tilde{}, x \rangle \langle \alpha \tilde{}, y \rangle.
那么(x∣y)(x|y)*是*VV上的非简并对称双线性形式,*在*A(R)A(R)下不变。 对于 x,y∈VQx, y \in V_{\mathbf{Q}} 我们有 (x∣y)∈Q(x|y) \in \mathbf{Q}。 规范扩张 (x∣y)(x|y) 至
VR=VQ⊗QR V_{\mathbf{R}} = V_{\mathbf{Q}} \otimes_{\mathbf{Q}} \mathbf{R}
是非简并且积极的。

引用了 1 · 被以下引用 5

引用了 命题 1

被以下引用 § 1. 。 根系, 推论, 命题 4, 命题 7, 注 2, VIII § 2

显然(x∣y)(x|y)是VV上的对称双线性形式。如果g∈A(R)g \in A(R),

(g(x)∣g(y))=∑α∈R⟨tg(α~),x⟩⟨tg(α~),y⟩=(x∣y) (g(x)|g(y)) = \sum_{\alpha \in R} \langle {}^t g(\alpha \tilde{}), x \rangle \langle {}^t g(\alpha \tilde{}), y \rangle = (x|y)
从tg)(R~)=R~{}^t g)(R \tilde{}) = R \tilde{}开始。如果x,y∈VQx, y \in V_{\mathbf{Q}},则(x∣y)∈Q(x|y) \in \mathbf{Q}乘以(RS_{III})。根据命题 1,如果z∈VRz \in V_{\mathbf{R}},则(z∣z)=∑α∈R⟨α~,z⟩2≥0(z|z) = \sum_{\alpha \in R} \langle \alpha \tilde{}, z \rangle^2 \geq 0,如果z≠0z \neq 0则(z∣z)>0(z|z) > 0,因此(x∣y)(x|y)到VRV_{\mathbf{R}}的规范扩张是正的且非简并的。因此,(x∣y)(x|y)到VQV_{\mathbf{Q}}的限制是非简并的,因此VV上的形式(x∣y)(x|y)是非简并的。

命题 4 0AUD

(i) *令XX为R\mathbf{R}中的子集,令VXV_X为由XX生成的VV中的向量子空间,并令VX′V'_X为向量子空间 V∗V^*由α−\alpha^-生成,其中α∈X\alpha \in X。那么VV就是VXV_X的直和和VX′V'_X的正交补集; V∗V^*是VX′V'_X的直和和VXV_X的正交补集,VX′V'_X与VXV_X的对偶一致。

引用了 3 · 被以下引用 1

引用了 引理 2, 注 2, 命题 3

被以下引用 命题 5

(ii) R∩VXR \cap V_X是VXV_X中的根系,并且从R∩VXR \cap V_X到其逆根系的规范双射被识别为映射α↦α−\alpha \mapsto \alpha^-到R∩VXR \cap V_X的限制。

通过*注2*,我们可以假设k=Rk = \mathbf{R}。 认同 VV 和 V∗V^* 通过命题 3 的对称双线性形式得到。对于所有 α∈R\alpha \in R (引理 2),我们有 α−=2α(α∣α)\alpha^- = \frac{2\alpha}{(\alpha|\alpha)}。 VV 的每个向量子空间都是非各向同性的,命题现在是清晰的。

推论 0AUE

设V1V_1为VV的向量子空间,并令V2V_2为由R∩V1R \cap V_1生成的向量子空间。那么R∩V1R \cap V_1就是V2V_2中的根系。

引用了 3 · 被以下引用 2

引用了 命题 2, 引理 2, 命题 3

被以下引用 推论 4, 命题 24

这是从适用于 X=R∩V1X = R \cap V_1 的 (ii) 得出的。

对于α,β∈R\alpha, \beta \in R,输入

⟨α,β−⟩=n(α,β). \langle \alpha, \beta^- \rangle = n(\alpha, \beta).
(1)

然后

n(α,α)=2 n(\alpha, \alpha) = 2
(2)
n(−α,β)=n(α,−β)=−n(α,β). n(-\alpha, \beta) = n(\alpha, -\beta) = -n(\alpha, \beta).
(3)

通过(RSIII),

n(α,β)∈Z. n(\alpha, \beta) \in \mathbf{Z}.
(4)

截至 n(α,β)n(\alpha, \beta) 的定义,

sβ(α)=α−n(α,β)β. s_\beta(\alpha) = \alpha - n(\alpha, \beta)\beta.
(5)

公式 (1) 和命题 2 意味着

n(α,β)=n(β−,α−). n(\alpha, \beta) = n(\beta^-, \alpha^-).
(6)

令(x∣y)(x|y)是VV上的对称双线性形式,在W(R)W(R)(命题3)下非简并且不变。 引理2 时,

n(α,β)=2(α∣β)(β∣β). n(\alpha, \beta) = \frac{2(\alpha|\beta)}{(\beta|\beta)}.
(7)

由此可见

n(α,β)=0  ⟺  n(β,α)=0  ⟺  (α∣β)=0  ⟺  sα and sβ commute. n(\alpha, \beta) = 0 \iff n(\beta, \alpha) = 0 \iff (\alpha|\beta) = 0 \iff s_\alpha \text{ and } s_\beta \text{ commute.}
(8)

如果(α∣β)≠0(\alpha|\beta) \neq 0,那么

n(β,α)n(α,β)=(β∣β)(α∣α). \frac{n(\beta, \alpha)}{n(\alpha, \beta)} = \frac{(\beta|\beta)}{(\alpha|\alpha)}.
(9)

2. 直和根系

令 V 为向量空间超过 kk,即向量空间的家庭 (Vi)1≤i≤r(V_i)_{1 \leq i \leq r} 的直和。 认同 V∗V^* 与 Vi∗V_i^* 的直和。对于所有ii,令RiR_i为ViV_i中的根系。那么R=⋃iRiR = \bigcup_i R_i是V中的根系,其中逆系是R−=⋃iRi−R^- = \bigcup_i R_i^-;规范的双射从R到R−R^-扩展,对于所有ii,规范的双射从RiR_i到Ri−R_i^-。 集合 R 称为根系* RiR_i 的 直和。让α∈Ri\alpha \in R_i。若j≠ij \neq i、α−\alpha^-包含VjV_j核,那么sαs_\alpha诱导VjV_j上的恒等式;另一方面,kα⊆Vik\alpha \subseteq V_i,所以sαs_\alpha使得ViV_i保持稳定。这些注表明W(R)W(R)可以与*∏i=1rW(Ri)\prod_{i=1}^r W(R_i)识别。

如果 R≠∅R \neq \varnothing 并且 R 不是两个非空根系的直和,则根系 R 被称为“不可约”。

命题 5 0AUF

令 V 为向量空间超过 k,即向量空间* V1,…,VrV_1, \ldots, V_r 的直和。 令 R 为 V 中的根系。把Ri=R∩ViR_i = R \cap V_i。 以下三个条件是等效的:

引用了 2 · 被以下引用 3

引用了 命题 3, V § 2, 命题 4

被以下引用 习题 12, § 4, 推论, 推论 5

(i) **ViV_i 在W(R)W(R)下稳定; (ii) R⊆V1∪V2∪⋯∪VrR \subseteq V_1 \cup V_2 \cup \cdots \cup V_r; (iii) 对于所有 ii、RiR_i 是 ViV_i 中的根系,*且 R 是* RiR_i 中的直和。 (iii) ⟹\Longrightarrow (i):这源自我们在数开头所说的内容。

(i) ⟹\Longrightarrow (ii):假设 ViV_i 在 W(R)W(R) 下稳定。设 α∈R\alpha \in R 且 H 为 α−\alpha^- 的核。根据第 3 章的提案。 V, § 2, no. 2,每个ViV_i是H的子空间的和和kαk\alpha的子空间。因此,ViV_i包含kαk\alpha之一,所以α∈V1∪V2∪⋯∪Vr\alpha \in V_1 \cup V_2 \cup \cdots \cup V_r。

(ii) ⟹\Longrightarrow (iii):如果满足条件 (ii),则对于所有ii,RiR_i 生成 ViV_i,因此RiR_i在ViV_i中是根系(命题4)。显然,R 是RiR_i 中的直和。

推论 0AUG

令 R 为 V 中的根系。以下条件是等效的*: (i) R 是不可约的; (ii) ** W(R)W(R)*-模块* V 很简单; (iii) **W(R)W(R)*-模块*V*绝对简单*。 (ii) ⟺\Longleftrightarrow (i):这源自第 5 条提案和 Maschke 的定理(第 V、附录、第 2 条提案)。 (iii) ⟺\Longleftrightarrow (ii):这源自第 1 章的提案 1。 V, § 2, no. 1。

引用了 3 · 被以下引用 4

引用了 命题 2(马施克), V Appendix 0, 命题 5, 命题 1, V § 2

被以下引用 命题 11, 命题 12, 命题 13, 命题 2, VI § 2

命题 6 0AUH

每个根系* R in V 是一个家族的直和 (Ri)i∈I(R_i)_{i \in I} 不可约的根系,在指标集合 的双射范围内是唯一的。

RiR_i的存在性由卡R上的归纳证明:如果R非空且不可约,则R是两个根系R′,R′′R', R''的直和,使得卡R′<R' <卡RR,卡R′′<R'' <卡RR,并且归纳假设适用于R′R' 和R′′R''。为了证明唯一性,只要证明:如果RR是R′R'和R′′R''的直和,则每个RiR_i必然包含在R′R'或R′′R''中。令V′,V′′,Vi′,Vi′′V', V'', V'_i, V''_i为R′,R′′,R′∩Ri,R′′∩RiR', R'', R' \cap R_i, R'' \cap R_i生成的VV的向量子空间。由于和 V′+V′′V' + V'' 是直接的,因此和 Vi′+Vi′′V'_i + V''_i 是直接的。由于Ri⊆R′∪R′′R_i \subseteq R' \cup R'',RiR_i是根系R′∩RiR' \cap R_i和R′′∩RiR'' \cap R_i中的直和;因此R′∩Ri=∅R' \cap R_i = \varnothing或R′′∩Ri=∅R'' \cap R_i = \varnothing,这证明了断言。

RiR_i 被称为 RR 的*不可约分量*。对于任何非零标量λi\lambda_i,λiRi\lambda_i R_i的并是VV中的根系,其逆系是λi−1Ri\lambda_i^{-1} R_i的并,其Weyl群是W(R)W(R)。

命题 7 0AUI

令RR为VV、(Ri)(R_i)不可约成分族中的根系,由RiR_i、BB不变对称生成VV的ViV_i向量子空间双线性形式在命题3中定义的VV上,而B′B'是VV上的对称双线性形式在W(R)W(R)下不变。那么ViV_i相对于B′B'两两正交,并且对于所有ii,BB的限制和B′B'到ViV_i成比例。

引用了 2 · 被以下引用 2

引用了 命题 3, 命题 1, V § 2

被以下引用 § 1. 。 根系, 注

如果vi∈Vi,vj∈Vj,i≠jv_i \in V_i, v_j \in V_j, i \neq j,并且如果w∈W(Rj)w \in W(R_j),那么

B′(vi,w(vj))=B′(vi,vj), B'(v_i, w(v_j)) = B'(v_i, v_j),
这表明w(vj)−vjw(v_j) - v_j关于B′B'与viv_i正交。由于VjV_j对于W(Rj)W(R_j)是不可约的,它是由w(vj)−vjw(v_j) - v_j生成的,因此它与ViV_i正交。

The fact that the restrictions of BB and B′B' to each of the ViV_i are proportional follows from Prop. 1 of Chap. V, § 2, no. 1.

注 0AUJ

选择标量乘积在VRV_R W(R)W(R) 下不变量。然后就可以谈论根的*长度*和两个根之间的*角度*。命题 7 表明,这个角度与标量乘积的选择无关,就像两个根的长度之比一样,前提是它们属于与 RR 的*相同*不可约分量。

引用了 1

引用了 命题 7

3. 关系两个之间根

回想一下,*我们从现在开始假设*k=Rk = \mathbf{R}。 (我们将通过使用 no. 1 的 注 2 中指示的方法,将定义和结果扩展到一般情况的任务留给读者。)

以下,RR表示向量空间VV中的根系;并且 VV 在 W(R)W(R)、cf. 命题 3 下配备了标量乘积 (x,y)↦(x∣y)(x, y) \mapsto (x|y) 不变量。

让α,β∈R\alpha, \beta \in R。由no. 1的公式(7),

n(α,β)n(β,α)=4cos⁡2(α,β^)≤4. n(\alpha, \beta)n(\beta, \alpha) = 4 \cos^2 (\widehat{\alpha, \beta}) \leq 4.

因此,整数n(α,β)n(β,α)n(\alpha, \beta)n(\beta, \alpha)必须取值0、1、2、3、4之一。 V, § 2, no. 5,科。第 6 号提案以及第 1 章页脚注。 V, § 4, no. 8,我们看到唯一的可能性如下,直到交换α\alpha和β\beta:

1) n(α,β)=n(β,α)=0;n(\alpha, \beta) = n(\beta, \alpha) = 0;

(α,β‾)=π2;sαsβ of order 2; (\overline{\alpha, \beta}) = \frac{\pi}{2}; \quad s_{\alpha}s_{\beta} \text{ of order } 2;
2) n(α,β)=n(β,α)=1;n(\alpha, \beta) = n(\beta, \alpha) = 1;
(α,β‾)=π3;sαsβ of order 3; (\overline{\alpha, \beta}) = \frac{\pi}{3}; \quad s_{\alpha}s_{\beta} \text{ of order } 3;
∥α∥=∥β∥; \| \alpha \| = \| \beta \|;
3)n(α,β)=n(β,α)=−1;n(\alpha, \beta) = n(\beta, \alpha) = -1;
(α,β‾)=2π3;sαsβ of order 3; (\overline{\alpha, \beta}) = \frac{2\pi}{3}; \quad s_{\alpha}s_{\beta} \text{ of order } 3;
∥α∥=∥β∥; \| \alpha \| = \| \beta \|;
4) n(α,β)=1, n(β,α)=2;n(\alpha, \beta) = 1,\ n(\beta, \alpha) = 2;
(α,β‾)=π4;sαsβ of order 4; (\overline{\alpha, \beta}) = \frac{\pi}{4}; \quad s_{\alpha}s_{\beta} \text{ of order } 4;
∥β∥=2 ∥α∥; \| \beta \| = \sqrt{2}\ \| \alpha \|;
5) n(α,β)=−1, n(β,α)=−2;n(\alpha, \beta) = -1,\ n(\beta, \alpha) = -2;
(α,β‾)=3π4;sαsβ of order 4; (\overline{\alpha, \beta}) = \frac{3\pi}{4}; \quad s_{\alpha}s_{\beta} \text{ of order } 4;
∥β∥=2 ∥α∥; \| \beta \| = \sqrt{2}\ \| \alpha \|;
6) n(α,β)=1, n(β,α)=3;n(\alpha, \beta) = 1,\ n(\beta, \alpha) = 3;
(α,β‾)=π6;sαsβ of order 6; (\overline{\alpha, \beta}) = \frac{\pi}{6}; \quad s_{\alpha}s_{\beta} \text{ of order } 6;
∥β∥=3 ∥α∥; \| \beta \| = \sqrt{3}\ \| \alpha \|;
7) n(α,β)=−1, n(β,α)=−3;n(\alpha, \beta) = -1,\ n(\beta, \alpha) = -3;
(α,β‾)=5π6;sαsβ of order 6; (\overline{\alpha, \beta}) = \frac{5\pi}{6}; \quad s_{\alpha}s_{\beta} \text{ of order } 6;
∥β∥=3 ∥α∥; \| \beta \| = \sqrt{3}\ \| \alpha \|;
8) n(α,β)=n(β,α)=2;n(\alpha, \beta) = n(\beta, \alpha) = 2;
α=β; \alpha = \beta;
9) n(α,β)=n(β,α)=−2;n(\alpha, \beta) = n(\beta, \alpha) = -2;
α=−β; \alpha = -\beta;
10) n(α,β)=1, n(β,α)=4;n(\alpha, \beta) = 1,\ n(\beta, \alpha) = 4;
β=2α; \beta = 2\alpha;
11) n(α,β)=−1, n(β,α)=−4;n(\alpha, \beta) = -1,\ n(\beta, \alpha) = -4;
β=−2α. \beta = -2\alpha.

尤其:

命题 8 0AUK

(i) *如果两个根成比例,则比例的因子只能是±1,±12,±2\pm 1, \pm \frac{1}{2}, \pm 2。

被以下引用 1

被以下引用 命题 13

(ii) 如果α\alpha和β\beta是两个不成比例的根,并且如果∥α∥≤∥β∥\| \alpha \| \leq \| \beta \|,则n(α,β)n(\alpha, \beta)取值 0, 1, -1之一。

如果根 α∈R\alpha \in \mathbf{R} 满足 12α∉R\frac{1}{2}\alpha \notin \mathbf{R},则 α\alpha 称为*不可整除* 根。

定理 1 0AUL

令α,β\alpha, \beta等于两个根。

被以下引用 2

被以下引用 推论, 推论 3

(i) 如果 n(α,β)>0n(\alpha, \beta) > 0,α−β\alpha - \beta 为根除非 α=β\alpha = \beta。 (ii) 如果 n(α,β)<0n(\alpha, \beta) < 0,α+β\alpha + \beta 为根除非 α=−β\alpha = -\beta。

如果n(α,β)>0n(\alpha, \beta) > 0,根据上面的列表,可能性如下:

1)n(α,β)=1n(\alpha, \beta) = 1;然后α−β−sβ(α)∈R\alpha - \beta - s_{\beta}(\alpha) \in \mathbf{R}; 2)n(β,α)=1n(\beta, \alpha) = 1;那么β−α=sα(β)∈R\beta - \alpha = s_{\alpha}(\beta) \in \mathbf{R},所以α−β∈R\alpha - \beta \in \mathbf{R}; 3)β=α\beta = \alpha。

通过将 β\beta 更改为 −β-\beta,可以证明 (i) 和 (ii)。

推论 0AUM

令α\alpha和β\beta为两个根。

引用了 1 · 被以下引用 6

引用了 定理 1

被以下引用 习题 1, § 1, 命题 19, 命题 22, 命题 23, 命题 25, 命题 9

(i) 如果 (α∣β)>0(\alpha|\beta) > 0,α−β\alpha - \beta 为根除非 α=β\alpha = \beta。 (ii) 如果 (α∣β)<0(\alpha|\beta) < 0,α+β\alpha + \beta 为根除非 α=−β\alpha = -\beta。 (iii) 如果 α−β∉R∪{0}\alpha - \beta \notin \mathbf{R} \cup \{0\} 和 α+β∉R∪{0}\alpha + \beta \notin \mathbf{R} \cup \{0\},*则* (α∣β)=0(\alpha|\beta) = 0。

断言 (i) 和 (ii) 从 Th 开始。 1 和 no. 1 的公式 (7)。 断言 (iii) 由 (i) 和 (ii) 得出。

有可能是α+β∈R\alpha + \beta \in \mathbf{R}、(α∣β)=0(\alpha|\beta) = 0(cf.板X、系统B_2)。当 α−β∉R∪{0}\alpha - \beta \notin \mathbf{R} \cup \{0\} 和 α+β∉R∪{0}\alpha + \beta \notin \mathbf{R} \cup \{0\} 时,α\alpha 和 β\beta 被称为“强正交”。

命题 9 0AUN

令α\alpha和β\beta为两个不成比例的根。

引用了 1 · 被以下引用 8

引用了 推论

被以下引用 注 3, IX § 4, 习题 2, § 1, 推论, 命题 10, 推论 3, 命题 23, 命题 3, VIII § 2, 命题 1, VIII § 4

(i) 集合 I of 整数 j 使得 β+jα\beta + j\alpha 是根是一个区间 [−q,p][ -q, p ] in Z\mathbf{Z} 包含 0。 (ii) 令 S 为 β+jα\beta + j\alpha *的集合 对于 j∈Ij \in \mathrm{I}。 然后,

sα(S)=Sandsα(β+pα)=β−qα. s_{\alpha}(S) = S \quad \text{and} \quad s_{\alpha}(\beta + p\alpha) = \beta - q\alpha.
(三)p−q=−n(β,α)p - q = -n(\beta, \alpha)。

显然,0∈I0 \in \mathrm{I}。令pp(或−q-q)为最大的(或最小的)元素 / I。如果 [−q,p][ -q, p ] 属于到 I 中不存在所有整数,则[−q,p][ -q, p ] 中存在两个整数 r,sr, s,其属性如下:s>r+1,s∈I,r∈I,r+k∉Is > r + 1, s \in \mathrm{I}, r \in \mathrm{I}, r + k \notin \mathrm{I} 对应1≤k≤s−r−11 \leq k \leq s - r - 1。与Cor的记号。的 Th。 1、(α∣β+sα)≤0,(α∣β+rα)≥0(\alpha|\beta + s\alpha) \leq 0, (\alpha|\beta + r\alpha) \geq 0,这是荒谬的,因为

(α∣β+sα)≤0>(α∣β+rα). (\alpha|\beta + s\alpha) \leq 0 > (\alpha|\beta + r\alpha).
这就证明了(i)。

我们有 sα(β+jα)=β−n(β,α)α−jα=β+j′αs_{\alpha}(\beta + j\alpha) = \beta - n(\beta, \alpha)\alpha - j\alpha = \beta + j'\alpha 和 j′=−j−n(β,α)j' = -j - n(\beta, \alpha)。因而sα(S)⊆Ss_{\alpha}(S) \subseteq S,进而sα(S)=Ss_{\alpha}(S) = S。现在j↦−j−n(β,α)j \mapsto -j - n(\beta, \alpha)从I变为递减双射到I。由此可见,当j=pj = p时j′=−qj' = -q,从而−q=−p−n(β,α)-q = -p - n(\beta, \alpha)。这就证明了(ii)和(iii)。

集合 S 被称为β\beta定义的根的α\alpha链,β−qα\beta - q\alpha是它的起点,β+pα\beta + p\alpha是它的终点,p+qp + q是它的长度。

推论 0AUO

设S是根的α\alpha链,γ\gamma是S的原点。S的长度是−n(γ,α)-n(\gamma, \alpha);它等于 0、1、2 或 3。

引用了 1 · 被以下引用 1

引用了 命题 9

被以下引用 注 3, VIII § 2

第一个断言源自第9条第(iii)条,应用于β=γ\beta = \gamma,并使用q=0q = 0这一事实。

另一方面,由于γ\gamma与α\alpha不成比例,因此在本号开头给出的列表。表明 ∣n(γ,α)∣≤3|n(\gamma, \alpha)| \leq 3,因此得出推论。

注 0AUP

我们保留上面的记号。然后:

1) 如果S的长度为0,则(α∣γ)=0(\alpha|\gamma) = 0。

2)如果S的长度为1,则n(γ,α)=−1n(\gamma, \alpha) = -1,分三种情况:

n(α,γ)=−1,(α∣α)=(γ∣γ),(α∣γ)=−12(α∣α),(α,γ‾)=2π3 n(\alpha, \gamma) = -1, \quad (\alpha|\alpha) = (\gamma|\gamma), \quad (\alpha|\gamma) = -\frac{1}{2}(\alpha|\alpha), \quad (\overline{\alpha, \gamma}) = \frac{2\pi}{3}
n(α,γ)=−2,(α∣α)=2(γ∣γ),(α∣γ)=−12(α∣α),(α,γ‾)=3π4 n(\alpha, \gamma) = -2, \quad (\alpha|\alpha) = 2(\gamma|\gamma), \quad (\alpha|\gamma) = -\frac{1}{2}(\alpha|\alpha), \quad (\overline{\alpha, \gamma}) = \frac{3\pi}{4}
n(α,γ)=−3,(α∣α)=3(γ∣γ),(α∣γ)=−12(α∣α),(α,γ‾)=5π6 n(\alpha, \gamma) = -3, \quad (\alpha|\alpha) = 3(\gamma|\gamma), \quad (\alpha|\gamma) = -\frac{1}{2}(\alpha|\alpha), \quad (\overline{\alpha, \gamma}) = \frac{5\pi}{6}

!三个图表显示根系,角度标记为 π/3、π/4、2π/3 和向量 γ + α、γ、γ + 2α

3)如果S的长度是2,那么n(γ,α)=−2n(\gamma, \alpha) = -2,所以

n(α,γ)=−1,(α∣α)=12(γ∣γ),(α∣γ)=−(α∣α),(α,γ‾)=3π4. n(\alpha, \gamma) = -1, \quad (\alpha|\alpha) = \frac{1}{2}(\gamma|\gamma), \quad (\alpha|\gamma) = -(\alpha|\alpha), \quad (\overline{\alpha, \gamma}) = \frac{3\pi}{4}.

!图表显示根系,角度为 π/4、π/4 和向量 γ、γ + α、γ + 2α

4)如果S的长度是3,那么n(γ,α)=−3n(\gamma, \alpha) = -3,所以

n(α,γ)=−1,(α∣α)=13(γ∣γ),(α∣γ)=−32(α∣α),(α,γ‾)=5π6. n(\alpha, \gamma) = -1, \quad (\alpha|\alpha) = \frac{1}{3}(\gamma|\gamma), \quad (\alpha|\gamma) = -\frac{3}{2}(\alpha|\alpha), \quad (\overline{\alpha, \gamma}) = \frac{5\pi}{6}.

!图表显示根系,角度为 π/6、π/3、π/6 和向量 γ、γ + α、γ + 2α、γ + 3α

我们将会看到(图板X、系统A2、B2、G2)所有这些情况都实际实现了。

命题 10 0AUQ

令α,β\alpha, \beta为两个不成比例的根,使得β+α\beta + \alpha为根。令第 9 条命题中的 p,qp, q 为整数。那么

引用了 1 · 被以下引用 1

引用了 命题 9

被以下引用 引理 4, VIII § 2

(β+α∣β+α)(β∣β)=q+1p. \frac{(\beta + \alpha|\beta + \alpha)}{(\beta|\beta)} = \frac{q + 1}{p}.

令 S 为由 β,γ\beta, \gamma 其原点定义的 α\alpha 链;它的长度ll是≥1\geq 1,因为β+α\beta + \alpha是根。可能有以下情况:

1)l=1l = 1;然后β=γ,q=0,p=1,(β+α∣β+α)=(β∣β)\beta = \gamma, q = 0, p = 1, (\beta + \alpha|\beta + \alpha) = (\beta|\beta)。 2)l=2,β=γl = 2, \beta = \gamma;然后q=0,p=2,(β+α∣β+α)=12(β∣β)q = 0, p = 2, (\beta + \alpha|\beta + \alpha) = \frac{1}{2}(\beta|\beta)。 3)l=2,β=γ+αl = 2, \beta = \gamma + \alpha;然后q=1,p=1,(β+α∣β+α)=2(β∣β)q = 1, p = 1, (\beta + \alpha|\beta + \alpha) = 2(\beta|\beta)。

4)l=3,β=γl = 3, \beta = \gamma;然后q=0,p=3,(β+α∣β+α)=13(β∣β)q = 0, p = 3, (\beta + \alpha|\beta + \alpha) = \frac{1}{3}(\beta|\beta)。 5)l=3,β=γ+αl = 3, \beta = \gamma + \alpha;然后q=1,p=2,(β+α∣β+α)=(β∣β)q = 1, p = 2, (\beta + \alpha|\beta + \alpha) = (\beta|\beta)。 6)l=3,β=γ+2αl = 3, \beta = \gamma + 2\alpha;然后q=2,p=1,(β+α∣β+α)=3(β∣β)q = 2, p = 1, (\beta + \alpha|\beta + \alpha) = 3(\beta|\beta)。

在每种情况下,都满足要证明的公式。

命题 11 0AUR

假设 R 是不可约的。令α\alpha和β\beta是两个根,使得∥α∥=∥β∥\| \alpha \| = \| \beta \|。存在 g∈W(R)g \in W(R) 使得 g(α)=βg(\alpha) = \beta.

引用了 1 · 被以下引用 2

引用了 推论

被以下引用 习题 14, § 1, 命题 13

α\alpha的变换由W(R)W(R)生成V(no. 2,第5号提案的Cor.)。因此存在g∈W(R)g \in W(R)使得(g(α)∣β)≠0(g(\alpha)|\beta) \neq 0。从现在开始我们假设(α∣β)≠0(\alpha|\beta) \neq 0。由no. 1、n(α,β)=n(β,α)n(\alpha, \beta) = n(\beta, \alpha)的公式(9)。 替换 β\beta 如果需要sβ(β)=−βs_\beta(\beta) = -\beta,我们可以假设n(α,β)>0n(\alpha, \beta) > 0。然后,根据no. 3开头的列表,要么是α=β\alpha = \beta(在这种情况下命题是明确的),要么是n(α,β)=n(β,α)=1n(\alpha, \beta) = n(\beta, \alpha) = 1;在那种情况下

sαsβsα(β)=sαsβ(β−α)=sα(−β−α+β)=α. s_\alpha s_\beta s_\alpha(\beta) = s_\alpha s_\beta(\beta - \alpha) = s_\alpha(-\beta - \alpha + \beta) = \alpha.

4. 约化根系

如果系统中的每一个根都不可整除(no. 3),则称根系是“约简”的。

命题 12 0AUS

假设 R 是不可约且可约化的。

引用了 1 · 被以下引用 1

引用了 推论

被以下引用 命题 13

(i) α∈R,β∈R\alpha \in R, \beta \in R的比率(β∣β)(α∣α)\frac{(\beta|\beta)}{(\alpha|\alpha)}必须取值 1, 2, 12\frac{1}{2}, 3, 13\frac{1}{3}之一。

(ii) α∈R\alpha \in R的(α∣α)(\alpha|\alpha)中的集合至多有两个元素。

由于 R 是不可约的,根的变换乘以 W(R)W(R) 生成 V(no. 2,Prop. 5 的 Cor.)。因此,对于任何根α,β\alpha, \beta,都存在根β′\beta',使得(α∣β′)≠0(\alpha|\beta') \neq 0和(β′∣β′)=(β∣β)(\beta'|\beta') = (\beta|\beta)。通过no. 1的公式(9)和no. 3的列表,(β′∣β′)(α∣α)\frac{(\beta'|\beta')}{(\alpha|\alpha)}取值1、2、12\frac{1}{2}、3、13\frac{1}{3}之一(回想一下,假设系统被约简)。通过将(x∣y)(x|y)乘以合适的标量,我们可以假设(α∣α)=1(\alpha|\alpha) = 1对于某些根,并且(β∣β)(\beta|\beta)对于β∈R\beta \in R的其他可能的值是2和3。值2和3不能都可以得到,因为在这种情况下有将存在β∈R,γ∈R\beta \in R, \gamma \in R使得(γ∣γ)(β∣β)=32\frac{(\gamma|\gamma)}{(\beta|\beta)} = \frac{3}{2},与我们上面看到的相反。

命题 13 0AUT

假设 R 是不可约的、不可约的且为秩 ≥2\geq 2。

引用了 4 · 被以下引用 1

引用了 推论, 命题 8, 命题 11, 命题 12

被以下引用 习题 3, § 1

(i) 不可分割的根的集合R0R_0是V中的根系;这个系统是不可约的,是可约的;和 W(R0)=W(R)W(R_0) = W(R).

(ii) 令 A 为根 α\alpha 中的集合,其中 (α∣α)(\alpha|\alpha) 取最小的值 λ\lambda。那么 A 的任意两个不成比例的元素都是正交的。

(iii) 令 B 为 β∈R\beta \in R 的集合,使得 (β∣β)=2λ(\beta|\beta) = 2\lambda。然后B≠∅B \neq \varnothing、R0=A∪BR_0 = A \cup B、R=A∪B∪2AR = A \cup B \cup 2A。

如果α∈R−R0\alpha \in R - R_0,那么12α∈R\frac{1}{2} \alpha \in R,但是12(12α)∉R\frac{1}{2} (\frac{1}{2} \alpha) \notin R(命题8),所以12α∈R0\frac{1}{2} \alpha \in R_0。这证明R0R_0满足(RS1_1)。显然,对于所有α∈R\alpha \in R,sα,α−(R0)=R0s_{\alpha, \alpha^-}(R_0) = R_0,所以R0R_0满足(RSII_{II})和(RSIII_{III})。由于α∈R−R0\alpha \in R - R_0意味着12α∈R0\frac{1}{2} \alpha \in R_0,并且由于sα=sα/2s_\alpha = s_{\alpha/2},我们有W(R)=W(R0)W(R) = W(R_0)。因此R0R_0是不可约的(Prop.5的Cor.),并且它显然是约简的。

由于RR没有被约简,所以存在α∈R0\alpha \in R_0使得2α∈R2\alpha \in R。由于 R0R_0 不可约且 dim⁡V≥2\dim V \geq 2、α\alpha 不能与每个根成比例或正交。令β∈R0\beta \in R_0使得n(β,α)≠0n(\beta, \alpha) \neq 0和β\beta不与α\alpha成比例。如有必要,将β\beta更改为−β-\beta,我们可以假设n(β,α)>0n(\beta, \alpha) > 0。现在12n(β,α)=n(β,2α)∈Z\frac{1}{2} n(\beta, \alpha) = n(\beta, 2\alpha) \in \mathbf{Z},所以n(β,α)∈2Zn(\beta, \alpha) \in 2\mathbf{Z}。来自no. 3、n(β,α)=2n(\beta, \alpha) = 2、(β∣β)=2(α∣α)(\beta|\beta) = 2(\alpha|\alpha)的列表。由于 R0R_0 被约化,第 12 条命题表明,对于所有 γ∈R0\gamma \in R_0,要么是 (γ∣γ)=(α∣α)(\gamma|\gamma) = (\alpha|\alpha),要么是 (γ∣γ)=2(α∣α)(\gamma|\gamma) = 2(\alpha|\alpha)。另外,上式还表明,对于所有 γ∈R−R0\gamma \in R - R_0,向量 12γ\frac{1}{2} \gamma 是 R0R_0 的元素,从而 (12γ∣12γ)=(α∣α)(\frac{1}{2} \gamma|\frac{1}{2} \gamma) = (\alpha|\alpha)。因此,λ=(α∣α)\lambda = (\alpha|\alpha)、B≠∅B \neq \varnothing、R0=A∪BR_0 = A \cup B和R⊆A∪B∪2AR \subseteq A \cup B \cup 2A;另一方面,如果γ∈A\gamma \in A,则存在g∈W(R)g \in W(R)使得γ=g(α)\gamma = g(\alpha)(命题11),所以2γ=g(2α)∈R2\gamma = g(2\alpha) \in R;因此2A⊆R2A \subseteq R和R=A∪B∪2AR = A \cup B \cup 2A。最后,令γ,γ′\gamma, \gamma'为AA的两个不成比例的元素。然后

n(2γ,γ′)=2n(γ,γ′)=4n(γ,2γ′)∈4Z,and∣n(γ,γ′)∣≤1 n(2\gamma, \gamma') = 2n(\gamma, \gamma') = 4n(\gamma, 2\gamma') \in 4\mathbf{Z}, \quad \text{and} \quad |n(\gamma, \gamma')| \leq 1

由于γ\gamma和γ′\gamma'具有相同的长度,因此n(γ,γ′)=0n(\gamma, \gamma') = 0和(γ∣γ′)=0(\gamma|\gamma') = 0。

命题 14 0AUU

假设RR是不可约且可约的,并且(α∣α)(\alpha|\alpha)需要值λ\lambda和2λ2\lambda来换取α∈R\alpha \in R。令AA为根α\alpha的集合,使得(α∣α)=λ(\alpha|\alpha) = \lambda。假设 AA 中任意两个不成比例的元素是正交的。那么R1=R∪2AR_1 = R \cup 2A是不可约非约约根系,RR是R1R_1不可分的根的集合。

显然R1R_1满足(RS1_1)和(RSIII_{III})。我们证明,如果α,β∈R1\alpha, \beta \in R_1,则⟨α−,β⟩∈Z\langle \alpha^-, \beta \rangle \in \mathbf{Z}。如果α∈R\alpha \in R,这很清楚。由于α∈A\alpha \in A是(2α)−=12α−(2\alpha)^- = \frac{1}{2} \alpha^-,所以如果α,β∈2A\alpha, \beta \in 2A也是直接的。最后,假设 β∈R\beta \in R 和 α=2γ\alpha = 2\gamma 以及 γ∈A\gamma \in A。

1) 如果γ=±β\gamma = \pm \beta,则⟨α−,β⟩=±12⟨γ−,γ⟩=±1\langle \alpha^-, \beta \rangle = \pm \frac{1}{2} \langle \gamma^-, \gamma \rangle = \pm 1。 2) 如果γ\gamma 与β\beta 不成比例,且β∈A\beta \in A、假设在AA 上意味着⟨γ−,β⟩=0\langle \gamma^-, \beta \rangle = 0,因此⟨α−,β⟩=0\langle \alpha^-, \beta \rangle = 0。 3) 如果β∈R−A\beta \in R - A,则(β∣β)=2λ=2(γ∣γ)(\beta|\beta) = 2\lambda = 2(\gamma|\gamma),因此根据no. 3中的列表,⟨β,γ−⟩\langle \beta, \gamma^- \rangle等于0、2或-2。因此⟨β,α−⟩=12⟨β,γ−⟩∈Z\langle \beta, \alpha^- \rangle = \frac{1}{2} \langle \beta, \gamma^- \rangle \in \mathbf{Z}。

这样R1R_1就是VV中的根系,其他断言就清楚了。

5. 房间和基根系

对于所有α∈R\alpha \in R,令LαL_\alpha为点的VV由……组成的超平面在sαs_\alpha下不变。 VV中由LαL_\alpha(第V, § 1, no. 3章)的集合确定的房间称为RR的*房间*。由标量乘积(x∣y)(x|y)定义的双射V→V∗V \to V^*对于α∈R\alpha \in R来说需要α\alpha到2α−(α−∣α−)\frac{2\alpha^-}{(\alpha^-|\alpha^-)},因此LαL_\alpha到Lα−L_{\alpha^-},因此RR的室到R−R^-。如果CC是RR的腔室,则R−R^-的相应的腔室由C−C^-表示。根据no. 2的第7条,C−C^-仅依赖于CC,而不依赖于(x∣y)(x|y)的选择。

(ii) 设 CC 为一个房间。那么C‾\overline{C}*是*W(R)W(R)的基本域。

(iii) CC 是一个开单纯锥体(第 V, § 1, no. 6 章)。

(iv) 设 L1,L2,…,LlL_1, L_2, \ldots, L_l 为 CC 的墙。 对于所有 ii,*存在唯一不可分割的根* αi\alpha_i 使得 Li=LαiL_i = L_{\alpha_i} 并且使得 αi\alpha_i 与 LiL_i 与 CC 在同一侧。

(v) 集合 B(C)={α1,…,αl}B(C) = \{ \alpha_1, \ldots, \alpha_l \} 是 VV 的基。

(vi) CC 是 x∈Vx \in V 的集合,使得 ⟨αi,x⟩>0\langle \alpha_i, x \rangle > 0 对于所有 ii (或者,等效地,集合属于 x∈Vx \in V 使得 (x∣αi)>0(x|\alpha_i) > 0 对于所有 ii)。

(vii) 设SS*为*sαis_{\alpha_i}的集合。 对 (W(R),S)(W(R), S) 是 Coxeter 系统(第 IV, § 1, no. 3 章)。

断言 (i) 和 (vii) 源自第 1 章。 V, § 3, no. 2,周四。 1. 断言 (ii) 源自第 1 章。 V, § 3, no. 3,周四。 2. 断言 (iv) 清楚。 根αi\alpha_i与LiL_i正交,αi−\alpha_i^-与2αi/(αi∣αi)2\alpha_i / (\alpha_i|\alpha_i)一致。由于W(R)W(R)是必不可少的(no. 1,*注3*),断言(iii),(v)和(vi)来自第1章。 V, § 3, no. 9,提案 7。

注 1 0AUW

断言 (vii) 特别表明W(R)W(R) 是由反射sαis_{\alpha_i}“生成”的。

被以下引用 1

被以下引用 引理 9, VIII § 4

注 2 0AUX

如果x,y∈Cx, y \in C,则(x∣y)>0(x|y) > 0(第V, § 3, no. 5,引理 6),在其他字中,(x,y)(x, y)是*锐角*。

引用了 1

引用了 引理 6, V § 3

注 3 0AUY

设m(α,β)m(\alpha, \beta)为sαsβs_{\alpha} s_{\beta}(α,β∈B(C)\alpha, \beta \in B(C))中的阶。 矩阵 (m(α,β))(m(\alpha, \beta)) 与 (W,S)(W, S) 的 Coxeter 矩阵(第 IV, § 1, no. 9 章)进行标识。如果 α≠β\alpha \neq \beta,第 3 章的命题 3 V, § 3, no. 4表明角度(α,β)(\alpha, \beta)等于π−πm(α,β)\pi - \frac{\pi}{m(\alpha, \beta)};特别地,这个角或者是钝角或者等于π\pi和(α∣β)≤0(\alpha|\beta) \leq 0。通过使用no. 3中的列表,m(α,β)m(\alpha, \beta) 等于 2, 3, 4 或 6。

引用了 2

引用了 IV § 1. 。考克塞特群, 命题 3, V § 3

定义 2 0AUZ

子集* BB of RR 被称为基 of RR 如果存在一个房间 CC of RR 这样 B=B(C)B = B(C)。 如果CC*是一个房间*,B(C)B(C)*被称为*RR*定义的基*由*CC定义。

被以下引用 3

被以下引用 定义 3, IX § 4, 注 3, IX § 4, 命题 4, VI § 2

注 4 0AV0

断言 (vi) 的 Th。图2示出了映射C↦B(C)C \mapsto B(C)是从集合室到基的集合的*双射*。因而,W(R)W(R) 简单传递作用于基的集合。

引用了 1 · 被以下引用 2

引用了 定理 2

被以下引用 注 3, IX § 4, 命题 19, IX § 4

注 5 0AV1

令CC为RR的腔室,并令BB为相应的基。如果α∈B\alpha \in B,如果2α∉R2\alpha \notin R则放入φ(α)=α−\varphi(\alpha) = \alpha^-,如果2α∈R2\alpha \in R则放入φ(α)=12α−\varphi(\alpha) = \frac{1}{2}\alpha^-。那么φ(B)\varphi(B) 是 R−R^- *的基 由 C−C^-定义;这是因为C−C^-的墙是Lα−L_{\alpha^-},对于α∈B\alpha \in B。

被以下引用 1

被以下引用 引理 2, VIII § 7

定义 3 0AV2

设B为R的基。R(相对于B)的嘉当矩阵为矩阵(n(α,β))α,β∈B(n(\alpha, \beta))_{\alpha, \beta \in B}。

对于所有 α∈B\alpha \in B、n(α,α)=2n(\alpha, \alpha) = 2。对于α,β∈B\alpha, \beta \in B,

n(α,β)=2(α∣β)(β∣β)=−2∥α∥∥β∥cos⁡πm(α,β), n(\alpha, \beta) = 2 \frac{(\alpha|\beta)}{(\beta|\beta)} = -2 \frac{\|\alpha\|}{\|\beta\|} \cos \frac{\pi}{m(\alpha, \beta)},

其中m(α,β)m(\alpha, \beta)表示如上阶 of sαsβs_\alpha s_\beta。如果α≠β\alpha \neq \beta、n(α,β)=0,−1,−2n(\alpha, \beta) = 0, -1, -2或−3-3(cf.no. 3)。

注 6 0AV3

Cartan 矩阵 (n(α,β))(n(\alpha, \beta)) 不应与 Coxeter 矩阵 (m(α,β))(m(\alpha, \beta)) 混淆。 注特别是嘉当矩阵不一定是对称的。

注 7 0AV4

规范索引。如果B和B′B'是R的两个基,则存在唯一元素w∈Ww \in W使得w(B)=B′w(B) = B'。我们有

n(w(α),w(β))=n(α,β)andm(w(α),w(β))=m(α,β) n(w(\alpha), w(\beta)) = n(\alpha, \beta) \quad \text{and} \quad m(w(\alpha), w(\beta)) = m(\alpha, \beta)

α,β∈B\alpha, \beta \in B。因而,与 B 相关的嘉当和考克塞特矩阵可以通过合成和双射从与 B′B' 相关的那些中获得

α↦w(α) \alpha \mapsto w(\alpha)

从B到B′B'。

Cartan 和 Coxeter 矩阵实际上可以通过以下方式进行规范定义。令X为对(B,α)(B, \alpha)的集合,其中B为R的基和α∈B\alpha \in B。 群 W 以明显的方式作用于 X,并且 W 在 X 上的每个轨道恰好在一个点中满足集合 {B}×B\{B\} \times B 中的每一个。如果I是这些轨道中的集合,则每个基B承认规范索引(αi)i∈I(\alpha_i)_{i \in I}。此外,存在唯一的矩阵N=(nij)N = (n_{ij})(分别为M=(mij)M = (m_{ij})),型I×II \times I,使得对于任何基B,与B相关的嘉当(分别为Coxeter)矩阵可以通过以下方式从N(分别为M)获得具有 B 的规范索引;它被称为 R 的规范 Cartan 矩阵(分别为 Coxeter 矩阵)。

命题 15 0AV5

令 B 为 R 的基,且 α\alpha 是不可分割的根。存在β∈B\beta \in B和w∈W(R)w \in W(R)使得α=w(β)\alpha = w(\beta)。

被以下引用 6

被以下引用 推论, 推论, 定理 3, 推论 3, VIII § 12, 定理 2, VIII § 12, 引理 11, VIII § 4

让 C 成为B=B(C)B = B(C) 的腔室。 超平面LαL_\alpha是R的室C′C'的壁,存在变换C′C'至C的W(R)W(R)的元素。因而,我们被简化为LαL_\alpha是C的墙。那么α\alpha与R的元素β\beta成正比。由于α\alpha和β\beta不可整除,所以α=±β\alpha = \pm \beta。如果α=−β\alpha = -\beta,则α=sβ(β)\alpha = s_\beta(\beta),因此命题。

推论 0AV6

令R1R_1和R2R_2为向量空间、V1V_1和V2V_2中的两个约化根系,并令B1B_1和B2B_2为R1R_1和R2R_2中的基。设f:B1→B2f : B_1 \to B_2为双射,即变换R1R_1的嘉当矩阵与R2R_2的嘉当矩阵。那么对于所有α∈B1\alpha \in B_1,存在同构F:V1→V2F : V_1 \to V_2、变换、R1R_1到R2R_2和α\alpha到f(α)f(\alpha)。

引用了 2 · 被以下引用 1

引用了 命题 15, 定理 2

被以下引用 VI § 4. 。 根系的分类

令FF为从V1V_1到V2V_2的同构,对于所有α∈B1\alpha \in B_1需要α\alpha到f(α)f(\alpha)。然后FF变换sαs_\alpha到sf(α)s_{f(\alpha)},因此W(R1)W(R_1)到W(R2)W(R_2)(Th.2),因此R1R_1到R2R_2(提案15)。

命题 16 0AV7

令BB为RR的基,并且GG子群为元素的A(R)A(R)由……组成,使BB保持稳定。那么W(R)W(R)是A(R)A(R)的正常子群,A(R)A(R)是GG和W(R)W(R)的半直接乘积。

被以下引用 3

被以下引用 命题 27, 推论, VI § 4, VIII § 5. 。 自同构半单李代数

若α∈R\alpha \in R且t∈A(R)t \in A(R),则tsαt−1=st(α)ts_\alpha t^{-1} = s_{t(\alpha)};由于W(R)W(R)是由sαs_\alpha生成的,我们看到W(R)W(R)是A(R)A(R)的正常子群。由结构迁移、RRA(R)A(R)变换基至RR基。由于W(R)W(R)对基的集合作用简单传递,A(R)A(R)的每个元素都可以唯一地写成形式g1g2g_1 g_2,其中g1∈W(R)g_1 \in W(R)和g2∈Gg_2 \in G。

注 8 0AV8

令R1,…,RpR_1, \ldots, R_p为向量空间V1,…,VpV_1, \ldots, V_p中的根系,V=∏iViV = \prod_i V_i中的RiR_i的RR直和,CiC_i为RiR_i和Bi=B(Ci)B_i = B(C_i)的腔室。 C=∏iCiC = \prod_i C_i是RR的一个房间,直接的是B(C)=⋃iBiB(C) = \bigcup_i B_i。这是从 Th 得出的。 2 如此得到所有的室和RR的基。

引用了 1

引用了 定理 2

6. 积极根

令CC为RR的腔室,并令B(C)={α1,…,αl}B(C) = \{ \alpha_1, \ldots, \alpha_l \}为RR的相应的基。 The order relation on VV (resp. V∗V^*) defined by CC is the order relation compatible with the vector space structure of VV (resp. V∗V^*) for which the elements ≥0\geq 0 are the linear combinations of the αi\alpha_i (resp. the αi∗\alpha_i^*) with coefficients ≥0\geq 0. 对于这些关系之一为正值的元素被认为对于 CC 为正值,或者对于基 B(C)B(C) 为正值。 这些序关系也由C∗C^*定义,正如通过使用W(R)W(R)下的标量乘积不变量将VV与V∗V^*识别一样。 鉴于 Th. 2、V∗V^*的no. 5、元素为≥0\geq 0当且仅当其CC上的值为≥0\geq 0。 当且仅当C∗C^*上的值是≥0\geq 0时,VV的元素xx是≥0\geq 0,或者等效地,如果对于所有y∈Cy \in C来说(x∣y)≥0(x|y) \geq 0。

C‾\overline{C}中的元素是第1章的引理6对CC的≥0\geq 0。 V, § 3, no. 5。 但CC的元素≥0\geq 0的集合通常与C‾\overline{C}不同(cf.板X、系统A2,B2,G2A_2, B_2, G_2)。

定理 3 0AV9

每个根都是线性组合,其中整数系数与元素或B(C)B(C)的符号相同。特别是,每个根对于 CC 要么是正数,要么是负数。

引用了 2 · 被以下引用 8

引用了 命题 15, 定理 2

被以下引用 IX § 7. 。 不可约表示已连接紧李群, § 1. 。 根系, 引理 4, 推论, 推论 1, 推论 6, 命题 25, 命题 1, VIII § 4

如果α\alpha的α∈R\alpha \in R、核LαL_\alpha不满足C∗C^*,那么α\alpha要么是整个C∗C^*的>0> 0,要么是整个C∗C^*的<0< 0,因此是第二个断言。还需要证明α\alpha包含在B(C)B(C)生成的VV的子群PP中;我们可以假设 α\alpha 是不可分的。现在群 PP 显然稳定在 sγs_{\gamma} 之下,对于 γ∈B(C)\gamma \in B(C),因此 Th 也低于 W(R)W(R)。 2. 由于α\alpha是形式w(β)w(\beta),加上w∈W(R)w \in W(R)和β∈B(C)\beta \in B(C)(cf.命题15),我们有α∈P\alpha \in P。 Q.E.D.

用根的 R+(C)R_+(C) 集合表示,对于 CC 为正。因此,

R=R+(C)∪(−R+(C)) R = R_+(C) \cup (-R_+(C))
是划分 / RR。

推论 0AVA

令γ\gamma为根的线性组合,系数为整数,且α\alpha不可分割的根。如果 γ\gamma 与 α\alpha 成比例,则 γ∈Zα\gamma \in \mathbf{Z}\alpha。

引用了 5

引用了 命题 15, 定理 3, IV § 1. 。考克塞特群, 定理 2, 引理 1, IV § 1

根据no. 5的第15条命题,可以选择CC,从而得到α∈B(C)\alpha \in B(C)。由 Th. 3、

γ=∑β∈B(C)nββwithnβ∈Z. \gamma = \sum_{\beta \in B(C)} n_{\beta} \beta \quad \text{with} \quad n_{\beta} \in \mathbf{Z}.
因此,如果γ\gamma与α\alpha成正比,则γ=nαα\gamma = n_{\alpha} \alpha,这就证明了推论。

现在令SS为α∈B(C)\alpha \in B(C)的反射sαs_{\alpha}的集合,并令TT为WW下SS的共轭的并。对于α∈B(C)\alpha \in B(C)和w∈Ww \in W,TT的元素t=wsαw−1t = ws_{\alpha}w^{-1}是与根β=w(α)\beta = w(\alpha)相关的正交反射sβs_{\beta};相反,对于任何不可分割的根β\beta,存在元素w∈Ww \in W,使得α=w−1(β)∈B(C)\alpha = w^{-1}(\beta) \in B(C)(第15条命题)和sβ=wsαw−1∈Ts_{\beta} = ws_{\alpha}w^{-1} \in T。因此,从不可分割的根到 {±1}×T\{\pm 1\} \times T 的集合的 双射 ψ\psi 是通过关联到不可分割的根 β\beta 对 (ε,sβ)(\varepsilon, s_{\beta}) 获得的,其中 ε=+1\varepsilon = +1如果 β\beta 为正,则 ε=−1\varepsilon = -1 如果 β\beta 为负。

另一方面,(W,S)(W, S) 是 Coxeter 系统(Th.2),并且是第 2 章的结果。 IV, § 1, no. 4可以申请。我们已经看到,如果ww是长度(相对于SS)WW元素等于qq,则存在TT的子集TwT_w,和qq 元素,这样,如果 w=s1…sqw = s_1 \ldots s_q 与 si∈Ss_i \in S 并且如果

ti=s1…si−1sisi−1…s1 t_i = s_1 \ldots s_{i-1} s_i s_{i-1} \ldots s_1
(1≤i≤q1 \leq i \leq q),然后Tw={t1,…,tq}T_w = \{t_1, \ldots, t_q\}。回想一下,我们还在 § 1 数 η(w,t)\eta(w, t)(对于w∈Ww \in W和t∈Tt \in T)中定义了no. 4,如果t∉Twt \notin T_w则等于+1+1,如果t∈Twt \in T_w则等于−1-1。最后,回想一下,如果我们通过公式从集合 {±1}×T\{\pm 1\} \times T 定义映射 UwU_w 到自身
Uw(ε,t)=(εη(w−1,t),wtw−1), U_w(\varepsilon, t) = (\varepsilon \eta(w^{-1}, t), wt w^{-1}),
映射w↦Uww \mapsto U_w是集合{±1}×T\{\pm 1\} \times T的置换从WW到群的*同态*(第IV, § 1, no. 4、引理1)。

命题 17 0AVB

假设减少RR,令w∈Ww \in W和α∈R\alpha \in R。

被以下引用 4

被以下引用 推论 3, 命题 18, 命题 20, 命题 29

(i) 我们有ψ(w(α))=Uw(ψ(α))\psi(w(\alpha)) = U_w(\psi(\alpha))。 (ii) 假设 α\alpha 为正。 根 w(α)w(\alpha) 为负当且仅当

η(w−1,sα)=−1, \eta(w^{-1}, s_{\alpha}) = -1,
在其他字如果sα∈Tw−1s_{\alpha} \in T_{w^{-1}}。

(iii) 当且仅当室 C 和 w(C)w(C) 位于超平面 LαL_\alpha 的相对两侧时,我们才有 η(w,sα)=−1\eta(w, s_\alpha) = -1。在其他字中,集合 TwT_w 由相对于分隔 C 和 w(C)w(C) 的墙壁的反射组成。

设β∈B(C)\beta \in B(C)并放入s=sβs = s_\beta。显然 Ts={s}T_s = \{ s \} 因而

Us(ε,t)={(ε,sts−1)if t≠s(−ε,s)if t=s. U_s(\varepsilon, t) = \begin{cases} (\varepsilon, st s^{-1}) & \text{if } t \neq s \\ (-\varepsilon, s) & \text{if } t = s. \end{cases}

另一方面,令 ρ=∑γ∈B(C)nγ(ρ)γ\rho = \sum_{\gamma \in B(C)} n_\gamma(\rho) \gamma 为正根。放

s(ρ)=∑γ∈B(C)nγ(s(ρ))γ. s(\rho) = \sum_{\gamma \in B(C)} n_\gamma(s(\rho)) \gamma.

如果ρ≠β\rho \neq \beta,则存在元素γ∈B(C)\gamma \in B(C)和γ≠β\gamma \neq \beta,从而nγ(ρ)>0n_\gamma(\rho) > 0,并且我们有nγ(s(ρ))=nγ(ρ)>0n_\gamma(s(\rho)) = n_\gamma(\rho) > 0(no. 1,公式(5))。因而s(ρ)s(\rho)为正。我们立即推断出

ψ(s(ε,ρ))={(ε,ssρs−1)if ρ≠β(−ε,s)if ρ=β. \psi(s(\varepsilon, \rho)) = \begin{cases} (\varepsilon, ss_\rho s^{-1}) & \text{if } \rho \neq \beta \\ (-\varepsilon, s) & \text{if } \rho = \beta. \end{cases}

(12) 和 (13) 的比较现在表明,对于所有根 γ\gamma 和所有s∈Ss \in S,Us(ψ(γ))=ψ(s(γ))U_s(\psi(\gamma)) = \psi(s(\gamma))。由于 S 生成 W,因而 (i) 如下。

另一方面,w(α)w(\alpha)为负数的说等价于说

ψ(w(α))=(−1,wsαw−1), \psi(w(\alpha)) = (-1, ws_\alpha w^{-1}),

或者,通过 (i),Uw(ψ(α))=(−1,wsαw−1)U_w(\psi(\alpha)) = (-1, ws_\alpha w^{-1})。如果加法α\alpha为正,则ψ(α)=(+1,sα)\psi(\alpha) = (+1, s_\alpha)和Uw(ψ(α))=(η(w−1,sα),wsαw−1)U_w(\psi(\alpha)) = (\eta(w^{-1}, s_\alpha), ws_\alpha w^{-1}),因而(ii)。

最后,根据(ii),η(w,sα)=−1\eta(w, s_\alpha) = -1当且仅当根、α\alpha和w−1(α)w^{-1}(\alpha)之一为正,另一个为负。这相当于所有x∈Cx \in C的说和(α∣x).(w−1(α)∣x)=(α∣x).(w∣x)<0(\alpha|x).(w^{-1}(\alpha)|x) = (\alpha|x).(w|x) < 0,因此是(iii)中的第一个断言。 (iii) 中的第二个断言紧随其后。

推出 1 0AVC

让β∈B(C)\beta \in B(C)。反射sβs_\beta排列正值根,与β\beta不成比例。

被以下引用 2

被以下引用 推出 2, 命题 2, VI § 3

我们约化立即转向R减少的情况。在这种情况下,我们的断言由 (ii) 和 Tsβ=sβT_{s_\beta} = s_\beta 得出。

推出 2 0AVD

假设 R 减小。令w∈Ww \in W,令q为ww相对于S的长度(第IV, § 1, no. 1章),并令w=s1…sqw = s_1 \ldots s_q为ww的约化分解。令α1,…,αq\alpha_1, \ldots, \alpha_q为B(C)B(C)相应的到s1,…,sqs_1, \ldots, s_q中的元素。放

θi=sqsq−1…si+1(αi),i=1,…,q. \theta_i = s_q s_{q-1} \ldots s_{i+1}(\alpha_i), \quad i = 1, \ldots, q.
引用了 2 · 被以下引用 4

引用了 IV § 1. 。考克塞特群, 推出 1

被以下引用 习题 12, § 4, 推论 3, 命题 33, 推论 2, VIII § 6

根θi\theta_i是>0> 0,成对不同,w(θi)<0w(\theta_i) < 0,并且每个根α>0\alpha > 0使得w(α)<0w(\alpha) < 0等于θi\theta_i之一。

令X为α>0\alpha > 0的集合,使得w(α)<0w(\alpha) < 0。通过(二),

Card⁡(X)=Card⁡(Tw−1)=l(w−1)=l(w)=q. \operatorname{Card}(X) = \operatorname{Card}(T_{w^{-1}}) = l(w^{-1}) = l(w) = q.

另一方面,如果 α∈X\alpha \in X 显然存在 i∈{1,q}i \in \{1, q\} 使得

si+1…sq(α)>0andsisi+1…sq(α)<0. s_{i+1} \ldots s_q(\alpha) > 0 \quad \text{and} \quad s_i s_{i+1} \ldots s_q(\alpha) < 0.

由科. 1,这意味着si+1…sq(α)=αis_{i+1} \ldots s_q(\alpha) = \alpha_i,因此也意味着α=θi\alpha = \theta_i。因此,集合X包含在θi\theta_i的集合中。由于Card⁡(X)=q\operatorname{Card}(X) = q,只有当X等于θi\theta_i的集合并且它们是成对不同的时,这才是可能的。由此得出推论。

推论 3 0AVE

假设R减小。 W中存在唯一的最长元素w0w_0,其长度等于正根和w0w_0变换室C至−C-C的数。我们为所有 w∈Ww \in W 提供了 w02=1w_0^2 = 1 和 l(ww0)=l(w0)−l(w)l(ww_0) = l(w_0) - l(w)。

引用了 2 · 被以下引用 2

引用了 命题 17, 推出 2

被以下引用 VI § 2. 。艾芬·韦尔群, 注 2, VIII § 7

显然−C-C是一个房间。因此W存在元素w0w_0即变换C到−C-C。然后w0(α)<0w_0(\alpha) < 0对于所有正根α\alpha和Cor的前两个断言。 3 是 Cor 的直接的推论。 2. 我们有w02(C)=Cw_0^2(C) = C,所以w02=1w_0^2 = 1。最后,如果 w∈Ww \in W、长度 l(w)l(w)(或 l(ww0)l(ww_0))根据第 17 (iii) 条等于分隔 C 和 w(C)w(C)(或 ww0(C)=−w(C)ww_0(C) = -w(C))的墙壁的数。由于w(C)w(C)和−w(C)-w(C)位于每面墙的相对两侧,和l(w)+l(w0)l(w) + l(w_0)等于墙的总数,即l(w0)l(w_0)。

命题 18 0AVF

让x∈Vx \in V。以下三个属性是等效的:

引用了 1 · 被以下引用 3

引用了 命题 17

被以下引用 引理 1, IX § 7, § 1. 。 根系, VI § 3. 。指数不变量

(i) x∈C‾x \in \overline{C}; (ii) x≥sα(x)x \geq s_\alpha(x) 对于所有α∈B(C)\alpha \in B(C)(相对于C 定义的序关系); (iii) x≥w(x)x \geq w(x) 对于所有 w∈Ww \in W。

由于sα(x)=x−⟨x,α∨⟩αs_\alpha(x) = x - \langle x, \alpha^\vee \rangle \alpha和C‾\overline{C}是元素x∈Vx \in V的集合,使得⟨x,α∨⟩≥0\langle x, \alpha^\vee \rangle \geq 0对于所有α∈B(C)\alpha \in B(C),(i)和(ii)的等价是明显的。另一方面,显然 (iii) ⟹\Longrightarrow (ii)。我们证明 (i) ⟹\Longrightarrow (iii)。设x∈C‾x \in \overline{C},并设w∈Ww \in W。我们以ww的长度l(w)l(w)为归纳争论。案例l(w)=0l(w) = 0很简单。如果l(w)≥1l(w) \geq 1,ww可以写成形式w=w′sαw = w' s_\alpha,还有α∈B(C)\alpha \in B(C)和l(w′)=l(w)−1l(w') = l(w) - 1。然后

x−w(x)=x−w′(x)+w′(x−sα(x)). x - w(x) = x - w'(x) + w'(x - s_\alpha(x)).

归纳假设表明x−w′(x)x - w'(x)为正。另一方面,

w′(x−sα(x))=w(sα(x)−x)=−⟨x,α∨⟩w(α). w'(x - s_\alpha(x)) = w(s_\alpha(x) - x) = -\langle x, \alpha^\vee \rangle w(\alpha).

现在sα∈Tw−1s_\alpha \in T_{w^{-1}},而第 17 号提案 (ii) 表明w(α)<0w(\alpha) < 0。于是就有了这样的结果。

推论 0AVG

元素x∈Cx \in C当且仅当x>w(x)x > w(x)对于所有w∈Ww \in W使得w≠1w \neq 1。

被以下引用 1

被以下引用 定义 2, VI § 3

命题 19 0AVH

对于室 CC,令 (βi)1≤i≤n(\beta_i)_{1 \leq i \leq n} 为正根的序列,使得 β1+β2+⋯+βn\beta_1 + \beta_2 + \cdots + \beta_n 为根。那么存在置换 π∈Sn\pi \in S_n,对于所有 i∈{1,2,…,n}i \in \{1, 2, \ldots, n\},βπ(1)+βπ(2)+⋯+βπ(i)\beta_{\pi(1)} + \beta_{\pi(2)} + \cdots + \beta_{\pi(i)} 是根。

引用了 1 · 被以下引用 8

引用了 推论

被以下引用 引理 3, 推论 1, 推论 2, 推论 3, 命题 20, 推论 4, VIII § 12, 命题 9, VIII § 3, 推论, VIII § 4

我们通过归纳对nn进行论证,命题对于n≤2n \leq 2来说是明确的。把β=β1+⋯+βn\beta = \beta_1 + \cdots + \beta_n。那么∑i=1n(β∣βi)=(β∣β)>0\sum_{i=1}^n (\beta|\beta_i) = (\beta|\beta) > 0,所以存在指标kk使得(β∣βk)>0(\beta|\beta_k) > 0。如果 β=βk\beta = \beta_k,则从 βi>0\beta_i > 0 开始,n=1n = 1 对于所有 ii。否则β−βk\beta - \beta_k是根(no. 3,Th.1的Cor.);然后将归纳假设应用于 β−βk=∑i≠kβi\beta - \beta_k = \sum_{i \neq k} \beta_i 即可。

推论 1 0AVI

让α∈R+(C)\alpha \in R_+(C)。那么α∈B(C)\alpha \in B(C)当且仅当α\alpha是两个正根中的和。

引用了 2 · 被以下引用 1

引用了 定理 3, 命题 19

被以下引用 VI § 4. 。 根系的分类

如果α\alpha是两个正根中的和,则Th。 3表明α∈B(C)\alpha \in B(C)。如果α∉B(C)\alpha \notin B(C),Th。图3显示对于所有kk和n≥2n \geq 2,α=∑k=1nβk\alpha = \sum_{k=1}^n \beta_k和βk∈B(C)\beta_k \in B(C)。

如有必要,对βk\beta_k进行排列,我们可以假设∑k=1n−1\sum_{k=1}^{n-1}是根(命题19),因此α\alpha是正根∑k=1n−1βk\sum_{k=1}^{n-1} \beta_k和βn\beta_n的和。

推论 2 0AVJ

设φ\varphi为映射,从RR到阿贝尔的群Γ\Gamma,具有以下性质:

引用了 3 · 被以下引用 2

引用了 命题 19, IV § 1. 。考克塞特群, V § 3. 。反射产生的位移群

被以下引用 命题 3, IX § 3, 命题 2, VIII § 5

1) φ(−α)=−φ(α)\varphi(-\alpha) = -\varphi(\alpha) 换 α∈R\alpha \in R; 2) 如果α∈R,β∈R\alpha \in R, \beta \in R使得α+β∈R\alpha + \beta \in R,则φ(α+β)=φ(α)+φ(β)\varphi(\alpha + \beta) = \varphi(\alpha) + \varphi(\beta)。

令QQ为由RR生成的VV的子群。然后从QQ到Γ\Gamma,φ\varphi扩展到同态。

设BB为RR的基。令ψ\psi为从QQ到Γ\Gamma的唯一同态,即重合,φ\varphi位于BB。只要证明当α\alpha相对于BB是正根时,ψ(α)=φ(α)\psi(\alpha) = \varphi(\alpha)就足够了。我们有 α=β1+⋯+βm\alpha = \beta_1 + \cdots + \beta_m 和 βi∈B\beta_i \in B 代表所有 ii,β1+⋯+βh∈R\beta_1 + \cdots + \beta_h \in R 代表所有 hh(提案 19)。我们在 mm 上通过归纳显示ψ(α)=φ(α)\psi(\alpha) = \varphi(\alpha)。如果 m=1m = 1 就很清楚了。 归纳假设给出

ψ(β1+⋯+βm−1)=φ(β1+⋯+βm−1), \psi(\beta_1 + \cdots + \beta_{m-1}) = \varphi(\beta_1 + \cdots + \beta_{m-1}),

我们有ψ(βm)=φ(βm)\psi(\beta_m) = \varphi(\beta_m),因此有ψ(α)=φ(α)\psi(\alpha) = \varphi(\alpha),这证明了推论。

对于RR中的任何根α=∑β∈B(C)nββ\alpha = \sum_{\beta \in B(C)} n_\beta \beta,用β∈B(C)\beta \in B(C)的Y(α)Y(\alpha)集合表示,使得nβ≠0n_\beta \neq 0。此外,观察到B(C)B(C)可以与由W(R)W(R)和sαis_{\alpha_i}形成的Coxeter系统图的顶点集合识别(cf.第IV, § 1, no. 9章和第V, § 3, no. 2章)。

推论 3 0AVK

a) 设 α∈R\alpha \in \mathbf{R}。那么Y(α)Y(\alpha)是B(C)B(C)的连通的子集(第IV,附录)。

引用了 5

引用了 IV App. 0. 附录, 命题 19, 命题 9, 命题 8, V § 4, 定理 1

b) 令YY为B(C)B(C)的非空连通子集。然后∑β∈Yβ\sum_{\beta \in Y} \beta属于到R\mathbf{R}。

为了证明a),我们可以假设α\alpha是正数。我们通过归纳对Card(Y(α))\mathrm{Card}(Y(\alpha))进行论证,如果Card(Y(α))=1\mathrm{Card}(Y(\alpha)) = 1则断言微不足道。根据第 19 条命题,存在 β∈B(C)\beta \in B(C) 使得 α−β∈R\alpha - \beta \in \mathbf{R}。令pp为最大的整数⩾0\geqslant 0,使得γ=α−pβ∈R\gamma = \alpha - p\beta \in \mathbf{R}。从γ−β∉R\gamma - \beta \notin \mathbf{R}和γ+pβ∈R\gamma + p\beta \in \mathbf{R}开始,(γ∣β)≠0(\gamma|\beta) \neq 0(提案9);因此β\beta与Y(γ)Y(\gamma)中的至少一个元素相关联。但是Y(α)=Y(γ)∪{β}Y(\alpha) = Y(\gamma) \cup \{\beta\}和Y(γ)Y(\gamma)是通过归纳假设连接的。因此Y(α)Y(\alpha)是连通的,这就证明了a)。

现在令YY为B(C)B(C)的非空连通子集;我们通过Card(Y)\mathrm{Card}(Y)上的归纳证明∑β∈Yβ\sum_{\beta \in Y} \beta是根。 Card(Y)⩽1\mathrm{Card}(Y) \leqslant 1 是微不足道的情况。假设Card(Y)⩾2\mathrm{Card}(Y) \geqslant 2。由于 XX 是一片森林(第 V, § 4, no. 8 章,第 8 章),YY 是一棵树,并且有一个终端顶点 β\beta(第 IV 章,附录)。 集合Y−{β}Y - \{\beta\}相连,其中一个元素与β\beta相连。到归纳假设,α=∑γ∈Y−{β}γ∈R\alpha = \sum_{\gamma \in Y - \{\beta\}} \gamma \in \mathbf{R},从(α∣β)<0(\alpha|\beta) < 0开始,α+β∈R\alpha + \beta \in \mathbf{R}(Th.1)。 Q.E.D.

7. 集合根关闭

定义 4 0AVL

令 PP 为 R\mathbf{R} 中的子集。

被以下引用 2

被以下引用 引理 1, VIII § 3, 命题 11, VIII § 3

(i) 如果条件 α∈P,β∈P,α+β∈R\alpha \in P, \beta \in P, \alpha + \beta \in \mathbf{R} 隐含 α+β∈P\alpha + \beta \in P,则称PP 是封闭的。

(ii) 如果 PP 闭合且P∪(−P)=RP \cup (-P) = \mathbf{R},则PP 被称为抛物线。

(iii) 如果 P=−PP = -P,则称 PP 是对称的。

引理 3 0AVM

令CC为R\mathbf{R}和PP的腔室,以及R\mathbf{R}包含R+(C)R_+(C)的封闭子集(在no. 6的记号中)。令Σ=B(C)∩(−P)\Sigma = B(C) \cap (-P),并令QQ为根集合,即Σ\Sigma的元素线性组合具有非正整数系数。然后,P=R+(C)∪QP = R_+(C) \cup Q。

引用了 1 · 被以下引用 3

引用了 命题 19

被以下引用 推论, 命题 20, 注, VIII § 3

只要证明P∩(−R+(C))=QP \cap (-R_+(C)) = Q就足够了。 让−α∈Q-\alpha \in Q。 那么α\alpha就是nn元素的Σ\Sigma的和。 我们通过归纳在nn上展示−α∈P-\alpha \in P。 如果n=1n = 1,这很清楚。 If n>1n > 1, then by Prop. 19 of no. 6 we can write α=β+γ\alpha = \beta + \gamma with γ∈Σ\gamma \in \Sigma and β\beta the sum of n−1n - 1 elements of Σ\Sigma. 归纳假设、−β∈P-\beta \in P;由于 −γ∈P-\gamma \in P 且由于 PP 已关闭,−α∈P-\alpha \in P。 因此,Q⊆P∩(−R+(C))Q \subseteq P \cap (-R_+(C))。 相反,设−α∈P∩(−R+(C))-\alpha \in P \cap (-R_+(C))。 那么α\alpha就是pp元素的B(C)B(C)的和。 我们通过归纳在pp上展示−α∈Q-\alpha \in Q。 如果p=1p = 1,这很清楚。 如果p>1p > 1,那么根据命题19,我们可以用γ∈B(C)\gamma \in B(C)和β\beta根来写α=β+γ\alpha = \beta + \gamma,即p−1p - 1元素和B(C)B(C)。 由于 −γ=β+(−α)-\gamma = \beta + (-\alpha) 和 PP 是闭合的,−γ∈P-\gamma \in P,因此γ∈Σ\gamma \in \Sigma。 此外,由于PP是封闭的,−β=γ+(−α)-\beta = \gamma + (-\alpha)所以−β∈P-\beta \in P。 由归纳假设,−β∈Q-\beta \in Q,所以−α=−β−γ∈Q-\alpha = -\beta - \gamma \in Q。 因此,P∩(−R+(C))⊆QP \cap (-R_+(C)) \subseteq Q。

命题 20 0AVN

设PP为RR的子集。以下条件是等效的*:

引用了 3 · 被以下引用 4

引用了 引理 3, 命题 17, 命题 19

被以下引用 推论 6, 命题 28, 引理 3, VIII § 3, 命题 11, VIII § 3

(i) PP 是抛物线; (ii) PP * 关闭,并且存在 RR 的室 CC,使得 P⊇R+(C)P \supseteq R_+(C)*; (iii) 存在RR的CC和B(C)B(C)的子集Σ\Sigma,使得PP是R+(C)R_+(C)的并和集合QQ的根是线性组合元素 Σ\Sigma 具有非正整数系数。

(ii) ⟹\Longrightarrow (iii):这是从引理 3 得出的。

(iii)⟹\Longrightarrow(i):我们采用(iii)的假设和记号。显然P∪(−P)=RP \cup (-P) = R。我们证明,如果 α,β∈P\alpha, \beta \in P 满足 α+β∈R\alpha + \beta \in R,则α+β∈P\alpha + \beta \in P。如果根 α+β\alpha + \beta 为正,这一点很明显。假设α+β\alpha + \beta为负。然后是α+β=∑γ∈B(C)nγγ\alpha + \beta = \sum_{\gamma \in B(C)} n_\gamma \gamma,还有nγ≤0n_\gamma \leq 0。但α\alpha或β\beta中B(C)−ΣB(C) - \Sigma的每一个元素γ\gamma的系数为≥0\geq 0;因而nγ=0n_\gamma = 0如果γ∈B(C)−Σ\gamma \in B(C) - \Sigma,那么α+β∈Q⊆P\alpha + \beta \in Q \subseteq P。

(i) ⟹\Longrightarrow (ii):假设PP 是抛物线。令 CC 为一个室,使得 Card(P∩R+(C))\mathrm{Card}(P \cap R_+(C)) 尽可能大。设α∈B(C)\alpha \in B(C)并假设α∈P\alpha \in P,从而得到−α∈P-\alpha \in P。对于所有 β∈P∩R+(C)\beta \in P \cap R_+(C),β\beta 与 α\alpha 不成比例(对于假设 β=2α\beta = 2\alpha 意味着 α=2α+(−α)∈P\alpha = 2\alpha + (-\alpha) \in P,因为 PP 是封闭的)。因而sα(β)∈R+(C)s_\alpha(\beta) \in R_+(C)(no. 6,第 17 号提案第 1 条)。如果我们放入C′=sα(C)C' = s_\alpha(C),则β=sα(sα(β))∈sα(R+(C))=R+(C)\beta = s_\alpha(s_\alpha(\beta)) \in s_\alpha(R_+(C)) = R_+(C),−α∈P∩R+(C′)-\alpha \in P \cap R_+(C'),因而Card(P∩R+(C′))>Card(P∩R+(C))\mathrm{Card}(P \cap R_+(C')) > \mathrm{Card}(P \cap R_+(C))。这是荒谬的,从α∈P\alpha \in P开始。因而,B(C)⊆PB(C) \subseteq P,以及根据第 19 号命题的R+(C)⊆PR_+(C) \subseteq P,以及PP 是封闭的事实。

推论 1 0AVO

令PP为RR中的子集。以下条件是等效的*:

被以下引用 5

被以下引用 习题 16, § 1, 推论 2, 推论 3, 命题 21, 注, VIII § 3

(i) 存在一个室CC使得P=R+(C)P = R_+(C); (ii) PP 关闭且 {P,−P}\{P, -P\} 为 RR 中的划分。

腔室CC使得P=R+(C)P = R_+(C)是唯一的。

如果P=R+(C)P = R_+(C),CC是x∗∈V∗x^* \in V^*的集合,这样⟨x∗,x⟩>0\langle x^*, x \rangle > 0对于所有x∈Px \in P,因此唯一性等于CC。

推论 2 0AVP

假设VV配备了有序向量空间的结构,使得对于这个结构,RR的每个根不是正就是负。对于这个结构,令 PP 为正根的集合。那么存在一个独特的室CC RR 使得P=R+(C)P = R_+(C)*。

引用了 1 · 被以下引用 2

引用了 推论 1

被以下引用 命题 22, VI § 4. 。 根系的分类

事实上,PP满足Cor的条件(ii)。 1.

这个推论特别适用于当考虑的阶是总计时,条件在RR上然后自动满足。 Recall that such an order can be obtained, for example, by choosing a basis (ei)1≤i≤n(e_i)_{1 \leq i \leq n} of VV and taking the lexicographic order on VV, so x=∑iξieix = \sum_i \xi_i e_i is ≥0\geq 0 if all the ξi\xi_i are 0, or if ξi>0\xi_i > 0 for the smallest index ii such that ξi≠0\xi_i \neq 0.

推论 3 0AVQ

R 的子集 B 是 R 的基当且仅当满足以下条件:

引用了 2 · 被以下引用 2

引用了 推论 1, 定理 2

被以下引用 推论 4, VI § 4. 。 根系的分类

(i) B 的元素线性无关; (ii) R 的每个根都是 B 的元素的线性组合,其中系数要么全正,要么全负; (iii) B 的每个根都是不可分的。

我们已经知道条件是必要的(no. 5,Th.2,和no. 6,Th.3)。假设满足条件 (i), (ii), (iii)。令 P 为根的集合,即 B 的元素的线性组合,系数为 ≥0\geq 0。由于P满足Cor的条件(ii)。 1、存在C使得P=R+(C)P = R_+(C);设B′=B(C)B' = B(C),X和X′X'是B和B′B'生成的凸锥。然后

B⊆P⊆XandB′⊆P⊆X′, B \subseteq P \subseteq X \quad \text{and} \quad B' \subseteq P \subseteq X',

这表明X和X′X'都是由P生成的,因此重合。但是 B 的元素(或B′B')生成的半线是X(或X′X')的极端生成元;因为这样的半线包含只有一个不可分割的根、B=B′B = B'。

推论 4 0AVR

设B为R的基、B的B′B'子集、B′B'生成的V的V′V'向量子空间和R′=R∩V′R' = R \cap V'。那么B′B'就是根系B′B'中的基。

引用了 2 · 被以下引用 4

引用了 推论, 推论 3

被以下引用 推论 5, 推论 6, 命题 28, VI § 4. 。 根系的分类

这立即来自Cor。 3 和科。提案 4。

我们称R′R'根系*由B′B'*生成*。

推论 5 0AVS

设 B 为 R 的基,B 的A1,A2,…,ArA_1, A_2, \ldots, A_r 成对正交子集,以及A=A1∪A2∪⋯∪ArA = A_1 \cup A_2 \cup \cdots \cup A_r。那么A的每一个元素线性组合即根α\alpha实际上是AiA_i之一的元素线性组合。特别是,如果 R 是不可约的,则 B 的划分不存在成对正交子集。

引用了 3 · 被以下引用 1

引用了 推论 4, 命题 5, 定理 2

被以下引用 命题 25

令E1,…,Er,EE_1, \ldots, E_r, E分别为A1,…,Ar,AA_1, \ldots, A_r, A生成的V的向量子空间。由科. 4、我们可以假设E=VE = V。然后,由 Th. no. 5的2(vii),EiE_i在W(R)W(R)下是稳定的,所以R是R∩EiR \cap E_i的并(no. 2,命题5)。

推论 6 0AVT

我们采用命题20的假设和记号。令V1V_1为由Σ\Sigma生成的V的向量子空间。那么 P∩(−P)=Q∪(−Q)=V1∩RP \cap (-P) = Q \cup (-Q) = V_1 \cap R 就是 V1V_1 中的根系和基 Σ\Sigma。

引用了 3 · 被以下引用 1

引用了 命题 20, 推论 4, 定理 3

被以下引用 命题 21

我们有P∩(−P)=(R+(C)∪Q)∩((−R+(C))∪(−Q))=Q∪(−Q)P \cap (-P) = (R_+(C) \cup Q) \cap ((-R_+(C)) \cup (-Q)) = Q \cup (-Q)。 Th。 3证明Q∪(−Q)=V1∩RQ \cup (-Q) = V_1 \cap R。最后,Cor. 的Σ\Sigma 是根系 V1∩RV_1 \cap R 的基。 4.

命题 21 0AVU

令C(分别C′C')为R室,Σ\Sigma(分别Σ′\Sigma')子集为B(C)B(C)(分别为B(C′)B(C')),Q(分别为Q′Q')集合为线性组合 Σ\Sigma(或Σ′\Sigma')的元素,具有负整数系数,以及P=Q∪R+(C)P = Q \cup R_+(C)(或P′=Q′∪R+(C′)P' = Q' \cup R_+(C'))。如果存在Weyl 群将P变换为P′P'的元素,则存在Weyl 群将C变换为C′C'和Σ\Sigma变换为Σ′\Sigma'的元素。

引用了 2 · 被以下引用 1

引用了 推论 1, 推论 6

被以下引用 推论

我们约化立即处理案件P=P′P = P'。令V1V_1为由P∩(−P)P \cap (-P)生成的V的向量子空间。那么Σ\Sigma和Σ′\Sigma'就是V1V_1中根系R1=P∩(−P)R_1 = P \cap (-P)的基(第20号提案第6条)。因此存在g1∈W(R1)g_1 \in W(R_1)使得g1(Σ)=Σ′g_1(\Sigma) = \Sigma'。很明显,g1g_1是由W(R)W(R)的元素gg引发的,即sσs_\sigma与σ∈Σ\sigma \in \Sigma对称性的乘积。设γ=∑β∈B(C)cββ\gamma = \sum_{\beta \in B(C)} c_\beta \beta为P−R1P - R_1中的元素。然后cβ>0c_\beta > 0至少有一个β∈B(C)−Σ\beta \in B(C) - \Sigma。此外,如果σ∈Σ\sigma \in \Sigma,则sσ(γ)−γ∈V1s_\sigma(\gamma) - \gamma \in V_1,因此sσ(γ)s_\sigma(\gamma)相对于B(C)B(C)至少有一个坐标>0> 0(no. 1,公式(5)),因此sσ(γ)∈R+(C)s_\sigma(\gamma) \in R_+(C),最后sσ(γ)∈P−R1s_\sigma(\gamma) \in P - R_1。由此可见,P−R1P - R_1 在 sσ,σ∈Σs_\sigma, \sigma \in \Sigma 下稳定,因此在 gg 下稳定,因此 g(P)=Pg(P) = P。因此,当 P=P′P = P' 和 Σ=Σ′\Sigma = \Sigma' 时,我们就减少到证明命题。在这种情况下,Q=Q′Q = Q',因此R+(C)=P−Q=P−Q′=R+(C′)R_+(C) = P - Q = P - Q' = R_+(C'),因此C=C′C = C'(第20号提案的Cor.1)。

推论 0AVV

令P、P′P'为R的两个抛物线子集通过Weyl群的元素相互转化。如果存在 R 的室C,使得 R+(C)⊆PR_+(C) \subseteq P 和 R+(C)⊆P′R_+(C) \subseteq P',则P=P′P = P'。

引用了 3

引用了 引理 3, 命题 21, 定理 2

这是从引理 3和第21条命题得出的,因为W(R)W(R)将C变换到C的唯一元素是1,cf.no. 5,Th。 2.

命题 22 0AVW

令 P 为 R 的闭子集,使得 P∩(−P)=∅P \cap (-P) = \varnothing。那么存在 R 的室C使得P⊆R+(C)P \subseteq R_+(C)。

引用了 2 · 被以下引用 2

引用了 推论, 推论 2

被以下引用 命题 2, VIII § 3, 命题 7, VIII § 3

1)鉴于Cor。的 Th。 1、no. 3、假设α∈P,β∈P,(α∣β)<0\alpha \in P, \beta \in P, (\alpha|\beta) < 0暗示α+β∈P\alpha + \beta \in P。

2)我们证明P的元素中没有和α1+⋯+αq\alpha_1 + \cdots + \alpha_q(q⩾1q \geqslant 1)是零。我们于 qq 沿归纳出发。 断言对于q=1q = 1来说是清楚的,假设q⩾2q \geqslant 2。如果α1+⋯+αq=0\alpha_1 + \cdots + \alpha_q = 0,那么

−α1=α2+⋯+αq, -\alpha_1 = \alpha_2 + \cdots + \alpha_q,

所以(−α1∣α2+⋯+αq)>0(-\alpha_1|\alpha_2 + \cdots + \alpha_q) > 0,因此存在j∈{2,q}j \in \{2, q\}使得(α1∣αj)<0(\alpha_1|\alpha_j) < 0。由证明、α1+αj∈P\alpha_1 + \alpha_j \in P和关系(α1+αj)+∑i≠1,jαi=0(\alpha_1 + \alpha_j) + \sum_{i \neq 1, j} \alpha_i = 0与……矛盾归纳假设中的部分1)。

3) 我们证明VV中存在非零元素γ\gamma,使得(γ∣α)⩾0(\gamma|\alpha) \geqslant 0对于所有α∈P\alpha \in P。如果不是,1) 的结果将表明可以找到元素的 PP 的无限序列 α1,α2,…\alpha_1, \alpha_2, \ldots 使得

βi=α1+⋯+αi∈P \beta_i = \alpha_1 + \cdots + \alpha_i \in P
对于所有ii;将存在两个不同整数i,ji, j使得βi=βj\beta_i = \beta_j,这与2)的结果相矛盾。

4)为了证明命题,只要证明VV存在基(αk)1≤k≤l(\alpha_k)_{1 \leq k \leq l}就足够了(第20条的Cor.2),这样,对于由这个基定义的词典阶,PP的每个元素是>0> 0。我们在l=dim⁡Vl = \dim V上继续归纳,并假设命题对于所有维数<l< l成立。对于所有 α∈P\alpha \in P (cf. 3)),令 γ∈V\gamma \in V 满足 γ≠0\gamma \neq 0 和 (γ∣α)⩾0(\gamma|\alpha) \geqslant 0。令LL为与γ\gamma正交的超平面,以及由R∩LR \cap L生成的LL的V′V'子空间。那么R∩LR \cap L在V′V'中是根系,并且P∩LP \cap L在R∩LR \cap L中闭合。通过归纳假设,存在V′V'的基(β1,…,βl′)(\beta_1, \ldots, \beta_{l'}),使得P∩LP \cap L的元素对于由此基定义的词典阶来说是>0> 0。那么 VV 中的任何基 ,其前一个 l′+1l' + 1 元素是 γ,β1,…,βl′\gamma, \beta_1, \ldots, \beta_{l'} ,并且其剩余的元素在 LL 中,则具有所需的性质 。

命题 23 0AVX

令PP为RR的子集和由PP生成的VV的V1V_1(分别为Γ\Gamma)向量子空间(分别为子群)。以下条件是等效的:

引用了 2 · 被以下引用 2

引用了 命题 9, 推论

被以下引用 命题 13, IX § 4, 习题 6, § 1

(i) P 是封闭且对称的; (ii) P 是闭集,且 P 在 V1V_1 中为根系; (三)Γ∩R=P\Gamma \cap R = P。

假设满足这些条件。对于任何α∈P\alpha \in P,令α1~\alpha_1 \tilde{}为α~\alpha \tilde{}到V1V_1中的限制。那么映射 α↦α1~\alpha \mapsto \alpha_1 \tilde{} 就是从根系 PP 到 P~P \tilde{} 的规范双射。

(iii) ⟹\Longrightarrow (i):清楚。

(i) ⟹\Longrightarrow (ii):假设PP 是封闭且对称的。首先,PP在V1V_1中满足(RS_I)。我们证明,如果α,β∈P\alpha, \beta \in P,则sα(β)∈Ps_\alpha(\beta) \in P。如果 α\alpha 和 β\beta 成比例,这一点就很清楚了。否则,sα(β)=β−n(β,α)αs_\alpha(\beta) = \beta - n(\beta, \alpha)\alpha 和 β−pα∈R\beta - p\alpha \in R 对于 0 到 n(β,α)n(\beta, \alpha) 之间的所有有理数整数 pp(第 9 条,no. 3),所以

β−n(β,α)α∈P \beta - n(\beta, \alpha)\alpha \in P
因为 PP 是封闭且对称的。因此,sα,α1(P)=Ps_{\alpha, \alpha_1}(P) = P和PP满足(RS_{II})。显然PP满足(RS_{III})。这样,PP满足(ii),同时我们也证明了命题的最后一个断言。

(ii) ⟹\Longrightarrow (iii):我们证明,如果条件 (ii) 满足,则Γ∩R=P\Gamma \cap R = P。显然P⊆Γ∩RP \subseteq \Gamma \cap R。让β∈Γ∩R\beta \in \Gamma \cap R。从β∈Γ\beta \in \Gamma和P=−PP = -P开始,β=α1+α2+⋯+αk\beta = \alpha_1 + \alpha_2 + \cdots + \alpha_k和α1,…,αk∈P\alpha_1, \ldots, \alpha_k \in P。我们将证明β∈P\beta \in P。如果k=1k = 1,这很清楚。我们在归纳对kk争论。我们有

0<(β∣β)=∑i=1k(β∣αi), 0 < (\beta|\beta) = \sum_{i=1}^{k} (\beta|\alpha_i),
所以(β∣αi)>0(\beta|\alpha_i) > 0对于一些指标ii。如果β=αi\beta = \alpha_i,则β∈P\beta \in P。否则,β−αi∈R\beta - \alpha_i \in R(Th.1的Cor.,no. 3),因此β−αi∈P\beta - \alpha_i \in P乘以归纳假设,因此β∈P\beta \in P,因为PP是封闭的。

23号提案的条件可以用V1=VV_1 = V和P≠RP \neq R来实现。对于例,当RR是型G2G_2中的系统和型A2A_2中的PP系统时就是这种情况; cf. 板X。

命题 24 0AVY

设R′R'为RR的交,向量子空间为VV,则R′R'为向量子空间V′V'中的根系,则生成(cf. Prop. 4,no. 1)。令 B′B' 为 R′R' 中的基。

引用了 1

引用了 推论

(i) 存在RR包含B′B'中的基。 (ii) R′R'是RR元素集合即B′B'元素线性组合。

断言 (ii) 很清楚。我们证明(i)。令 (ε1,ε2,…,εl)(\varepsilon_1, \varepsilon_2, \ldots, \varepsilon_l) 为 VV 的基,使得 B′=(εp+1,εp+2,…,εl)B' = (\varepsilon_{p+1}, \varepsilon_{p+2}, \ldots, \varepsilon_l)。 VV相应的上的字典阶到基定义CCRR。很明显,B′B'中的每个元素在R+(C)R_+(C)中都是最小的。因此B′⊆B(C)B' \subseteq B(C)。

8. 最高根

命题 25 0AVZ

假设RR是不可约的。令CC为RR的腔室,并令B(C)={α1,…,αl}B(C) = \{\alpha_1, \ldots, \alpha_l\}为相应的基。

引用了 3 · 被以下引用 3

引用了 推论, 推论 5, 定理 3

被以下引用 命题 31, 命题 5, VI § 2, VI § 4. 。 根系的分类

(i) 存在根 α~=∑i=1lniαi\tilde{\alpha} = \sum_{i=1}^{l} n_i \alpha_i,因此对于每个根 ∑i=1lpiαi\sum_{i=1}^{l} p_i \alpha_i,我们有 n1≥p1,n2≥p2,…,nl≥pln_1 \geq p_1, n_2 \geq p_2, \ldots, n_l \geq p_l。在其他字中,RR 具有最大的元素,用于 CC 定义的排序。 (ii) 我们有α~∈C‾\tilde{\alpha} \in \overline{C}。 (iii) 每根 α\alpha 就有 (α~∣α~)≥(α∣α)(\tilde{\alpha}|\tilde{\alpha}) \geq (\alpha|\alpha)。 (iv) 对于每个与 α~\tilde{\alpha} 不成正比的正数根 α′\alpha',我们有 n(α′,α~)=0n(\alpha', \tilde{\alpha}) = 0 或 11。

1) 令 α=∑i=1lniαi\alpha = \sum_{i=1}^{l} n_i \alpha_i、β=∑i=1lpiαi\beta = \sum_{i=1}^{l} p_i \alpha_i 为CC 定义的排序的两个最大根。我们将证明α=β\alpha = \beta,从而成立(i)。

2) 如果(α∣αi)<0(\alpha|\alpha_i) < 0对于某些指标ii,则可以得出α+αi∈R\alpha + \alpha_i \in R或α=−αi\alpha = -\alpha_i(Th.1的Cor.,no. 3),并且两种可能性对于α\alpha的极大值来说都是荒谬的。因此 (α∣αi)≥0(\alpha|\alpha_i) \geq 0 对于所有ii。

3)如果α<0\alpha < 0,那么α<−α\alpha < -\alpha,这是荒谬的。因此 ni≥0n_i \geq 0 对于所有 ii。令JJ为ii的集合,使得ni>0n_i > 0,且J′J'为{1,2,…,l}\{1, 2, \ldots, l\}中JJ的补集。然后J≠∅J \neq \varnothing。如果J′J'非空,则存在i∈Ji \in J和i′∈J′i' \in J',使得(αi∣αi′)<0(\alpha_i|\alpha_{i'}) < 0(第20号提案第5条,no. 7);那么我们就会有

(α∣αi′)=∑i∈Ini(αi∣αi′)<0(\alpha | \alpha_{i'}) = \sum_{i \in I} n_i (\alpha_i | \alpha_{i'}) < 0

因为只要 jj 和 kk 不同,(αj∣αk)≤0(\alpha_j | \alpha_k) \leq 0 就成立,这与 2) 相矛盾。因此对于所有 ii 都有 J′=∅J' = \varnothing 和 ni>0n_i > 0。

4) 对于所有ii,我们有(β∣αi)≥0(\beta | \alpha_i) \geq 0乘以2)。自β≠0\beta \neq 0以来,我们不能为所有ii提供了(β∣αi)=0(\beta | \alpha_i) = 0。我们从 3) 推断出

(β∣α)=∑ini(β∣αi)>0.(\beta | \alpha) = \sum_i n_i (\beta | \alpha_i) > 0.

如果γ=α−β∈R\gamma = \alpha - \beta \in \mathbf{R},则α>β\alpha > \beta或β>α\beta > \alpha(Th.3,no. 6),其中与……矛盾是α\alpha和β\beta的最大值。因此α=β\alpha = \beta(Cor. of Th.1,no. 3)。

5) 到 2),α~∈C‾\tilde{\alpha} \in \overline{C}。我们将证明每α′∈R\alpha' \in \mathbf{R}都有(α′∣α′)≤(α~∣α~)(\alpha' | \alpha') \leq (\tilde{\alpha} | \tilde{\alpha})。由于C‾\overline{C}是W(R)W(\mathbf{R})的基本域,我们可以假设α′∈C‾\alpha' \in \overline{C}。我们有 α~−α′≥0\tilde{\alpha} - \alpha' \geq 0,因此所有 x∈C‾x \in \overline{C} 都有 (α~−α′∣x)≥0(\tilde{\alpha} - \alpha' | x) \geq 0。特别是(α~−α′∣α~)≥0(\tilde{\alpha} - \alpha' | \tilde{\alpha}) \geq 0和(α~−α′∣α′)≥0(\tilde{\alpha} - \alpha' | \alpha') \geq 0,因此是(α~∣α~)≥(α′∣α~)≥(α′∣α′)(\tilde{\alpha} | \tilde{\alpha}) \geq (\alpha' | \tilde{\alpha}) \geq (\alpha' | \alpha')。因此,如果 α′\alpha' 与 α~\tilde{\alpha} 不成比例,n(α′,α~)n(\alpha', \tilde{\alpha}) 必须等于 0、1 或 -1。如果 α′≥0\alpha' \geq 0,则 (α~∣α′)≥0(\tilde{\alpha} | \alpha') \geq 0 除以 2),因此 n(α′,α~)≥0n(\alpha', \tilde{\alpha}) \geq 0 和 n(α′,α~)n(\alpha', \tilde{\alpha}) 必须为 0 或 1。

注 0AW0

根

α~=∑iniαi\tilde{\alpha} = \sum_i n_i \alpha_i

(i)中据说是R\mathbf{R}的最高根(相对于CC)。 注,通过 (i),我们对所有 ii 都有 ni≥1n_i \geq 1。

9. 权,激进权

让l=dim⁡Vl = \dim V。用R\mathbf{R}生成的VV的Q(R)Q(\mathbf{R})子群表示; Q(R)Q(\mathbf{R})的元素称为R\mathbf{R}的部首权。由 Th. no. 6、Q(R)Q(\mathbf{R})的3个是秩ll的VV的离散子群,R\mathbf{R}的每一个基是Q(R)Q(\mathbf{R})的基。

类似地,群Q(R∗)Q(\mathbf{R}^*)是秩ll的V∗V^*的离散子群。

命题 26 0AW1

x∈Vx \in V的集合,使得对于所有y∗∈Q(R∗)y^* \in Q(\mathbf{R}^*)(或者等效地,对于所有y∗∈R∗y^* \in \mathbf{R}^*),⟨x,y∗⟩∈Z\langle x, y^* \rangle \in \mathbf{Z}是VV包含Q(R)Q(\mathbf{R})的离散子群GG。如果B′B'是R∗\mathbf{R}^*的基,则VV的基对B′B'是GG*的基。

让x∈Vx \in V。以下三个属性是等效的:

(i) ⟨x,y∗⟩∈Z\langle x, y^* \rangle \in \mathbf{Z} 对于所有 y∗∈Q(R∗)y^* \in Q(\mathbf{R}^*); (ii) ⟨x,y∗⟩∈Z\langle x, y^* \rangle \in \mathbf{Z} 为所有 y∗∈B′y^* \in B'; (iii) xx相对于B′B'的对偶基的坐标在Z\mathbf{Z}中。

由此我们推断,基对B′B'是基除以GG。另一方面,(RSIII)证明R⊆G\mathbf{R} \subseteq G,因此Q(R)⊆GQ(\mathbf{R}) \subseteq G。

26号提案的群GG记为P(R)P(\mathbf{R}),其元素称为R\mathbf{R}的权。我们还可以考虑R∗\mathbf{R}^*的权中的群P(R∗)P(\mathbf{R}^*)。

P(R)/Q(R),P(R~)/Q(R~) P(R)/Q(R), \quad P(\tilde{R})/Q(\tilde{R})

有限群在 Q/Z\mathbf{Q}/\mathbf{Z} 上具有对偶性,因此是同构的。这两个群的公共的阶称为R(或R~\tilde{R})的*连接指标*。

如果 R 是根系 RiR_i 中的直和,则群 Q(R)(分别为 P(R))可与 Q(RiR_i)(分别为 P(RiR_i))中的直和规范地识别。

命题 27 0AW2

令R1R_1为R的子集,由R1R_1生成的Q(R)的Q1Q_1子群,以及由sαs_\alpha(α∈R1\alpha \in R_1)生成的W(R)的W1W_1子群。如果 p∈P(R)p \in P(R) 和 w∈W1w \in W_1,则 p−w(p)∈Q1p - w(p) \in Q_1。

引用了 1 · 被以下引用 1

引用了 命题 16

被以下引用 注 3, IX § 5

如果 w=sαw = s_\alpha 与 α∈R1\alpha \in R_1,则

p−w(p)=⟨p,α∨⟩α∈Zα⊆Q1. p - w(p) = \langle p, \alpha^\vee \rangle \alpha \in \mathbf{Z}\alpha \subseteq Q_1.

如果w=sα1sα2…sαrw = s_{\alpha_1} s_{\alpha_2} \ldots s_{\alpha_r}和α1,…,αr∈R1\alpha_1, \ldots, \alpha_r \in R_1,p−w(p)∈Q1p - w(p) \in Q_1仍然成立,正如我们在r上通过归纳看到的那样。

群 A(R) 使 P(R) 和 Q(R) 保持不变,因此作用于商 P(R)/Q(R)。根据第 27 条命题,群 W(R) 对 P(R)/Q(R) 的作用微不足道。 经过到商,我们看到 商群 A(R)/W(R)(cf. 命题 16,no. 5)*规范地作用于* P(R)/Q(R)。

10. 基本权,主导权

假设 R 被*减少*。令C为R的一个室,并令B为R的相应的基。由于R被减少,B∨={α∨}α∈BB^\vee = \{ \alpha^\vee \}_{\alpha \in B}为R∨R^\vee的基。因此,B∨B^\vee的*对偶基*(ω‾α)α∈B(\overline{\omega}_\alpha)_{\alpha \in B}是权的群的基;它的元素被称为*基本权*(相对于B,或C);如果B的元素用(α1,…,αl)(\alpha_1, \ldots, \alpha_l)表示,则相应的基本权用(ω‾1,…,ω‾l)(\overline{\omega}_1, \ldots, \overline{\omega}_l)表示。

让x∈Vx \in V。那么,x∈Cx \in C当且仅当⟨x,α∨⟩>0\langle x, \alpha^\vee \rangle > 0对于所有α∈B\alpha \in B。由此可见,C 是系数为≥0\geq 0 的ω‾α\overline{\omega}_\alpha 的线性组合的集合。

对于固定的α\alpha,嘉当矩阵的条目n(α,β)=⟨α,β∨⟩n(\alpha, \beta) = \langle \alpha, \beta^\vee \rangle是α\alpha相对于基(ω‾β)β∈B(\overline{\omega}_\beta)_{\beta \in B}的坐标:

α=∑β∈Bn(α,β)ω‾β. \alpha = \sum_{\beta \in B} n(\alpha, \beta) \overline{\omega}_\beta.

因此嘉当矩阵是转置矩阵典范嵌入

Q(R)→P(R) Q(R) \to P(R)

关于Z\mathbf{Z}-模块Q(R)和P(R)的基B和(ω‾α)α∈B(\overline{\omega}_\alpha)_{\alpha \in B}。

如果权 ω‾\overline{\omega} 被认为是*主导*,如果它属于到 C‾\overline{C},在其他字,如果它相对于 (ω‾α)α∈B(\overline{\omega}_\alpha)_{\alpha \in B} 的坐标是整数 ≥0\geq 0,或者等效地,如果g(ω‾)≤ω‾g(\overline{\omega}) \leq \overline{\omega} 对于所有g∈W(R)g \in W(R)(no. 6,提案 18)。由于C‾\overline{C}是W(R)W(R)(Th.2)的基本域,因此对于任何权ω‾\overline{\omega},都存在唯一的权ω‾′\overline{\omega}',使得ω‾′\overline{\omega}'是ω‾\overline{\omega}除W(R)W(R)的变换。

我们有

⟨ω‾α,β∨⟩=(ω‾α∣2β(β∣β))=δαβ \langle \overline{\omega}_\alpha, \beta^\vee \rangle = (\overline{\omega}_\alpha | \frac{2\beta}{(\beta|\beta)}) = \delta_{\alpha\beta}
对于α,β∈B\alpha, \beta \in B(δαβ\delta_{\alpha\beta}表示克罗内克符号),因此
sβ(ω‾α)=ω‾α−δαββand(ω‾α∣β)=12(β∣β)δαβ. s_\beta(\overline{\omega}_\alpha) = \overline{\omega}_\alpha - \delta_{\alpha\beta}\beta \quad \text{and} \quad (\overline{\omega}_\alpha |\beta) = \frac{1}{2}(\beta|\beta)\delta_{\alpha\beta}.
在其他字中,ω‾α\overline{\omega}_\alpha 与 β\beta 正交,对于 β≠α\beta \neq \alpha,*其正交投影到* RαR\alpha 是 12α\frac{1}{2}\alpha。由于ω‾α∈C‾\overline{\omega}_\alpha \in \overline{C},(ω‾α∣ω‾β)⩾0(\overline{\omega}_\alpha |\overline{\omega}_\beta) \geqslant 0为α,β∈B\alpha, \beta \in B,即角(ω‾α,ω‾β)(\overline{\omega}_\alpha, \overline{\omega}_\beta)是锐角或直角。占主导地位的权是 ω‾∈V\overline{\omega} \in V,因此对于所有 α∈B\alpha \in B,2(ω‾∣α)/(∣α∣α)2(\overline{\omega}|\alpha)/(|\alpha|\alpha) 是整数 ⩾0\geqslant 0。

命题 28 0AW3

Let* BB be a basis of RR, B′B' a subset of BB, V′V' the vector subspace of VV generated by B′B', R′=R∩V′R' = R \cap V' (which is a root system in V′V'*),* R′~R'\tilde{} the inverse root system (which is identified with the canonical image of R′R' in R′~R'\tilde{}), V1V_1 the orthogonal complement of R′~R'\tilde{} in VV, and pp the projection of VV onto V′V' parallel to V1V_1. 然后,Q(R′)=Q(R)∩V′Q(R') = Q(R) \cap V',P(R′)=p(P(R))P(R') = p(P(R))。 The set of dominant weights of R′R' is the image under pp of the set of dominant weights of RR.

引用了 2 · 被以下引用 1

引用了 命题 20, 推论 4

被以下引用 VI § 4. 。 根系的分类

事实上,Q(R)Q(R)是VV的子群和基BB,Q(R′)Q(R')是V′V'的子群和基B′B'(no. 7,第20号提案的Cor.4) Q(R′)=Q(R)∩V′Q(R') = Q(R) \cap V' 是直接的。如果ω‾∈P(R)\overline{\omega} \in P(R)和α∈R′\alpha \in R',⟨p(ω‾),α∨⟩=⟨ω‾,α∨⟩∈Z\langle p(\overline{\omega}), \alpha^\vee \rangle = \langle \overline{\omega}, \alpha^\vee \rangle \in \mathbf{Z},那么p(ω‾)∈P(R′)p(\overline{\omega}) \in P(R'),因此p(P(R))⊆P(R′)p(P(R)) \subseteq P(R')。如果ω‾′∈P(R′)\overline{\omega}' \in P(R')、ω‾′\overline{\omega}'扩展到线性形式ω‾\overline{\omega}在V∗V^*上消失在(B−B′)~(B - B')\tilde{}上;我们对所有α∈B\alpha \in B都有⟨ω‾,α∨⟩∈Z\langle \overline{\omega}, \alpha^\vee \rangle \in \mathbf{Z},所以ω‾∈P(R)\overline{\omega} \in P(R)和ω‾′=p(ω‾)\overline{\omega}' = p(\overline{\omega});因此P(R′)⊆p(P(R))P(R') \subseteq p(P(R))。这样关于显性权的P(R′)=p(P(R))P(R') = p(P(R))和断言也以同样的方式得到证明。

命题 29 0AW4

令*ρ\rho*为根*>0> 0的一半和。

引用了 1 · 被以下引用 5

引用了 命题 17

被以下引用 引理 1, IX § 7, 定理 3, IX § 7, VI § 4. 。 根系的分类, 推论 2, VIII § 6, 命题 5, VIII § 7

(i) ρ=∑α∈Bω‾α\rho = \sum_{\alpha \in B} \overline{\omega}_\alpha; 这是 CC 的元素。 (ii) sα(ρ)=ρ−αs_\alpha(\rho) = \rho - \alpha 对于所有人 α∈B\alpha \in B。 (iii) (2ρ∣α)=(α∣α)(2\rho|\alpha) = (\alpha|\alpha) 对于所有人 α∈B\alpha \in B。

由于RR被减少,sα(R+(C)−{α})=R+(C)−{α}s_\alpha(R_+(C) - \{\alpha\}) = R_+(C) - \{\alpha\}和sα(α)=−αs_\alpha(\alpha) = -\alpha对应于α∈B\alpha \in B(no. 6,第17号提案的Cor.1),所以sα(2ρ)=2ρ−2αs_\alpha(2\rho) = 2\rho - 2\alpha。从sα(ρ)=ρ−⟨ρ,α∨⟩s_\alpha(\rho) = \rho - \langle \rho, \alpha^\vee \rangle开始,我们看到

⟨ρ,α∨⟩=1=⟨∑β∈Bω‾β,α∨⟩. \langle \rho, \alpha^\vee \rangle = 1 = \langle \sum_{\beta \in B} \overline{\omega}_\beta, \alpha^\vee \rangle.
因而,ρ=∑βω‾β\rho = \sum_{\beta} \overline{\omega}_\beta,进而ρ∈C\rho \in C。最后,(iii) 相当于⟨ρ,α∨⟩=1\langle \rho, \alpha^\vee \rangle = 1。

推论 0AW5

令 σ\sigma 为元素 >0> 0 R−R^- 的一半和(对于B−B^-)。对于所有α∈V\alpha \in V,α\alpha相对于基BB的坐标和是⟨α,σ⟩\langle \alpha, \sigma \rangle。如果α∈R\alpha \in R,这个和就等于12∑β∈R+(C)n(α,β)\frac{1}{2} \sum_{\beta \in R_+ (\mathbf{C})} n(\alpha, \beta)。

被以下引用 3

被以下引用 命题 31, 引理 2, VIII § 7, 命题 12, VIII § 7

交换上面RR和R−R^-的角色,我们对所有α∈B\alpha \in B都有⟨α,σ⟩=1\langle \alpha, \sigma \rangle = 1,因此得出推论。

11. 考克塞特转型

令CC为RR的腔室,令{α1,…,αl}\{ \alpha_1, \ldots, \alpha_l \}为RR的相应的基,并令c=sα1⋯sαlc = s_{\alpha_1} \cdots s_{\alpha_l}。 WW的元素cc称为WW的*Coxeter变换*,由CC和双射i↦αii \mapsto \alpha_i定义(第V, § 6, no. 1章)。它的阶hh被称为WW(或RR)的*Coxeter数*。

命题 30 0AW6

假设RR是不可约的。令 mm 为整数,介于 1 和 h−1h - 1 之间,并与hh素的。那么exp⁡(2iπmh)\exp(\frac{2i\pi m}{h})就是重数1cc特征值。

引用了 1 · 被以下引用 1

引用了 V § 6. 。考克塞特转型

被以下引用 VI § 4. 。 根系的分类

特别是,mm是WW、cf.的*指数*。 V, § 6, no. 2。

我们首先证明引理:

引理 4 0AW7

对于所有w∈Ww \in W,ww的特征多项式有整数系数。

引用了 2

引用了 定理 3, 推论 2, V § 6

我们知道(no. 6,Th.3){α1,…,αl}\{ \alpha_1, \ldots, \alpha_l \}是RR生成的VV的子群Q(R)Q(R)的基。由于ww使Q(R)Q(R)保持稳定,因此其相对于{α1,…,αl}\{ \alpha_1, \ldots, \alpha_l \}的矩阵有整数条目;因此它的特征多项式有整数系数。

令PP为cc的特征多项式。上述引理表明PP的系数为整数。由章。 V, § 6, no. 2,科。根据第 3 条命题 2,单位元 z=exp⁡(2iπh)z = \exp(\frac{2i\pi}{h}) 的原语第 hhth 根是 PP 的简单根。因此,zz超过Q\mathbf{Q}的每个*共轭*也是PP的简单根。但我们知道(*代数*,第V章)单位元的原语hh第根是共轭超过Q\mathbf{Q}。因此它们都是PP的简单根,这证明了命题。

命题 31 0AW8

假设RR不可约且可约,令β=n1α1+⋯+nlαl\beta = n_1 \alpha_1 + \cdots + n_l \alpha_l为RR(cf.no. 8)的最高根。然后n1+⋯+nl=h−1n_1 + \cdots + n_l = h - 1.

引用了 3 · 被以下引用 4

引用了 推论, 命题 25, 推论, V § 6

被以下引用 VI § 4. 。 根系的分类, 命题 10, VIII § 11, 习题 5, § 5, 习题 4, § 9

令 R+R_+ 为集合相对于 CC 的正根。那么(no. 10,Cor. of Prop. 29):

n1+⋯+nl=12∑α∈R+n(β,α) n_1 + \cdots + n_l = \frac{1}{2} \sum_{\alpha \in R_+} n(\beta, \alpha)
=1+12∑α∈R+,α≠βn(β,α)=1+∑α∈R+,α≠β(α∣β)(α∣α) = 1 + \frac{1}{2} \sum_{\alpha \in R_+, \alpha \neq \beta} n(\beta, \alpha) = 1 + \sum_{\alpha \in R_+, \alpha \neq \beta} \frac{(\alpha | \beta)}{(\alpha | \alpha)}

根据no. 8,第 25 号提案 (iv),对于所有 α∈R+\alpha \in R_+ 和 α≠β\alpha \neq \beta,n(α,β)=0n(\alpha, \beta) = 0 或 1,所以 n(α,β)2=n(α,β)n(\alpha, \beta)^2 = n(\alpha, \beta),即 4(α∣β)2(β∣β)2=2(α∣β)(β∣β)\frac{4(\alpha | \beta)^2}{(\beta | \beta)^2} = \frac{2(\alpha | \beta)}{(\beta | \beta)}。因此:

n1+⋯+nl+1=2+2∑α∈R+,α≠β(α∣β)2(α∣α)(β∣β)=2∑α∈R+(α∣β)2(α∣α)(β∣β)=(β∣β)−1∑α∈R(α∥α∥∣β)2. n_1 + \cdots + n_l + 1 = 2 + 2 \sum_{\alpha \in R_+, \alpha \neq \beta} \frac{(\alpha | \beta)^2}{(\alpha | \alpha)(\beta | \beta)} = 2 \sum_{\alpha \in R_+} \frac{(\alpha | \beta)^2}{(\alpha | \alpha)(\beta | \beta)} = (\beta | \beta)^{-1} \sum_{\alpha \in R} \left( \frac{\alpha}{\| \alpha \|} | \beta \right)^2.

由章。 V, § 6, no. 2,科。的 Th。 1、

∑α∈R(α∥α∥∣β)2=h(β∣β) \sum_{\alpha \in R} \left( \frac{\alpha}{\| \alpha \|} | \beta \right)^2 = h(\beta | \beta)

所以n1+⋯+nl+1=hn_1 + \cdots + n_l + 1 = h。

命题 32 0AW9

假设 R 是不可约的,并且所有根具有相同的长度。让α∈R\alpha \in R。 R 的元素的数不与 α\alpha 正交,为 4h−64h - 6。

引用了 1

引用了 推论, V § 6

令R′R'为根的集合,与α\alpha不成比例且不正交。 由章。 V, § 6, no. 2,科。的 Th。 1、

(α∣α)2+(α∣−α)2+∑β∈R′(α∣β)2=h(α∣α)2, (\alpha | \alpha)^2 + (\alpha | -\alpha)^2 + \sum_{\beta \in R'} (\alpha | \beta)^2 = h(\alpha | \alpha)^2,

那就是

∑β∈R′(α∣β)2=(h−2)(α∣α)2. \sum_{\beta \in R'} (\alpha | \beta)^2 = (h - 2)(\alpha | \alpha)^2.

如果β∈R′\beta \in R',则按no. 3中的列表计算(α∣β)=±12(α∣α)(\alpha | \beta) = \pm \frac{1}{2} (\alpha | \alpha)。因此

14Card⁡R′=h−2,Card⁡R′=4h−8, \frac{1}{4} \operatorname{Card} R' = h - 2, \quad \operatorname{Card} R' = 4h - 8,

根与α\alpha 不正交的数是Card⁡R′+2=4h−6\operatorname{Card} R' + 2 = 4h - 6。

命题 33 0AWA

假设 R 是不可约且可约化的。放入sαi=sis_{\alpha_i} = s_i,并令Γ\Gamma为c=s1…slc = s_1 \ldots s_l生成的W的子群。

引用了 4 · 被以下引用 4

引用了 IV § 1. 。考克塞特群, 推论 2, IV § 1, 推出 2, V § 6. 。考克塞特转型

被以下引用 习题 1, § 6, 习题 11, § 1, 习题 22, § 1, 习题 5, § 5

(i) 令 θi=slsl−1…si+1(αi)\theta_i = s_l s_{l-1} \ldots s_{i+1} (\alpha_i) (i=1,…,li = 1, \ldots, l)。然后,θi>0,c(θi)<0\theta_i > 0, c(\theta_i) < 0. (ii) 如果 α\alpha 是根 >0> 0,使得 c(α)<0c(\alpha) < 0,则 α\alpha 等于 θi\theta_i 之一。 (iii) 家族(θi)1≤i≤l(\theta_i)_{1 \leq i \leq l}是Q(R)的基。 (iv) 令Ωi\Omega_i为Γ\Gamma下θi\theta_i的轨道。 集合Ωi\Omega_i是成对的不相交的,它们都是R上Γ\Gamma的轨道,并且每个都有h元素。

首先观察(s1,…,sl)(s_1, \ldots, s_l) 是cc(第IV, § 1, no. 1 章)相对于sis_i 的集合 S 的*约化分解*。事实上,否则就会存在 S 的 l−1l - 1 元素的子集 X=S−{j}X = S - \{ j \},使得 c∈WXc \in W_X,这与 Cor.第 7 章提案 2 IV, § 1, no. 8。

应用科。 no. 6到cc的第17号提案2给出了断言(i)和(ii)。

令QiQ_i为由αj,j>i\alpha_j, j > i生成的Q(R)的子群。 QiQ_i在sj,j>is_j, j > i下稳定的是直接的,sj(αi)=αis_j (\alpha_i) = \alpha_i mod。 QiQ_i 换j>ij > i。 因此:

θi=sl…si+1(αi)=αi mod. Qi. \theta_i = s_l \ldots s_{i+1} (\alpha_i) = \alpha_i \text{ mod. } Q_i.

在其他字中,存在整数cijc_{ij}使得

θi=αi+∑j>icijαj. \theta_i = \alpha_i + \sum_{j > i} c_{ij} \alpha_j.
部分 (iii) 紧随其后。

最后,令α\alpha为根。 元素∑k=0h−1ck(α)\sum_{k=0}^{h-1} c^k(\alpha)在cc下是不变的,因此零(第V, § 6, no. 2章)。因此,ck(α)c^k(\alpha) 不能都具有相同的符号,并且存在kk,使得ck(α)>0c^k(\alpha) > 0 和ck+1(α)<0c^{k+1}(\alpha) < 0。通过(ii),ck(α)c^k(\alpha)是θi\theta_i之一。因此,RR上的Γ\Gamma的每个轨道都是Ωi\Omega_i之一。 V⊗CV \otimes \mathbf{C}扩展(x∣y)(x|y)至厄米特形式。 RR中的Γ\Gamma中的每个轨道最多有hh元素,并且最多有ll不同的轨道,由上面的注计算。现在(V, § 6, no. 2,定理2,ii)),RR的基数等于hlhl,这立即意味着(iv)。

12. 规范双线性形式

我们已经看到(no. 1,命题 3)对称的双线性形式

(x,y)↦BR(x,y)=∑α∈R⟨α∗,x⟩⟨α∗,y⟩ (x, y) \mapsto B_R(x, y) = \sum_{\alpha \in R} \langle \alpha^*, x \rangle \langle \alpha^*, y \rangle
VV 在 A(R)A(R) 下是非简并且不变的。 交换 RR 和R∗R^* 的角色,可以得出V∗V^* 上的对称双线性形式 (x∗,y∗)↦BR∗(x∗,y∗)=∑α∈R⟨α,x∗⟩⟨α,y∗⟩(x^*, y^*) \mapsto B_{R^*}(x^*, y^*) = \sum_{\alpha \in R} \langle \alpha, x^* \rangle \langle \alpha, y^* \rangle 在A(R)A(R) 下是非简并且不变的。

The inverse form of BR∗B_{R^*} (resp. BRB_R) on VV (resp. V∗V^*) will be called the canonical bilinear form on VV (resp. V∗V^*) and denoted by ΦR\Phi_R (resp. ΦR∗\Phi_{R^*}). 它在A(R)A(R)下是非简并且不变的。 设σ\sigma为由BR∗B_{R^*}定义的从VV到V∗V^*的同构。 然后,对于x∈Vx \in V和y∈Vy \in V:

ΦR(x,y)=BR∗(σ(x),σ(y))=∑α∈R⟨α,σ(x)⟩⟨α,σ(y)⟩. \Phi_R(x, y) = B_{R^*}(\sigma(x), \sigma(y)) = \sum_{\alpha \in R} \langle \alpha, \sigma(x) \rangle \langle \alpha, \sigma(y) \rangle.
但是⟨α,σ(x)⟩=BR∗(σ(α),σ(x))=ΦR(α,x)\langle \alpha, \sigma(x) \rangle = B_{R^*}(\sigma(\alpha), \sigma(x)) = \Phi_R(\alpha, x)。 因此,
ΦR(x,y)=∑α∈RΦR(α,x)Φ(α,y). \Phi_R(x, y) = \sum_{\alpha \in R} \Phi_R(\alpha, x) \Phi(\alpha, y).
(16) 根据no. 2的第7条命题,ΦR\Phi_R是W(R)W(R)下唯一满足恒等式(16)的非零对称双线性形式不变量。

对于 β∈R\beta \in R,(16) 给出

ΦR(β,β)=∑α∈RΦR(α,β)2=14ΦR(β,β)2∑α∈Rn(α,β)2, \Phi_R(\beta, \beta) = \sum_{\alpha \in R} \Phi_R(\alpha, \beta)^2 = \frac{1}{4} \Phi_R(\beta, \beta)^2 \sum_{\alpha \in R} n(\alpha, \beta)^2,
因此
4ΦR(β,β)−1=∑α∈Rn(α,β)2. 4 \Phi_R(\beta, \beta)^{-1} = \sum_{\alpha \in R} n(\alpha, \beta)^2.
此外,通过 no. 1 的引理 2,对于 x,y∈Vx, y \in V,我们有:

BR(x,y)=∑α∈RΦR(2αΦR(α,α),x)(2αΦR(α,α),y)=4∑α∈RΦR(α,x)ΦR(α,y)ΦR(α,α)−2. B_R(x, y) = \sum_{\alpha \in R} \Phi_R \left( \frac{2\alpha}{\Phi_R(\alpha, \alpha)}, x \right) \left( \frac{2\alpha}{\Phi_R(\alpha, \alpha)}, y \right) = 4 \sum_{\alpha \in R} \Phi_R(\alpha, x) \Phi_R(\alpha, y) \Phi_R(\alpha, \alpha)^{-2}.

由此可见,如果 RR 是*不可约*,则存在一个常数 γ(R)>0\gamma(R) > 0 使得

∑α∈RΦR(α,x)ΦR(α,y)ΦR(α,α)−2=γ(R)ΦR(x,y). \sum_{\alpha \in R} \Phi_R(\alpha, x) \Phi_R(\alpha, y) \Phi_R(\alpha, \alpha)^{-2} = \gamma(R) \Phi_R(x, y).
(18)

到γ(R)\gamma(R)的定义,我们有BR(x,y)=4γ(R)ΦR(x,y)B_R(x, y) = 4\gamma(R) \Phi_R(x, y),所以

ΦR∼(x∗,y∗)=(4γ(R))−1BR∼(x∗,y∗) \Phi_{R^{\sim}}(x^*, y^*) = (4\gamma(R))^{-1} B_{R^{\sim}}(x^*, y^*)

对于x∗,y∗∈V∗x^*, y^* \in V^*。这就证明了γ(R)=γ(R∼)\gamma(R) = \gamma(R^{\sim})。另一方面,对于β∈R\beta \in R,

ΦR∼(β∼,β∼)=(4γ(R))−1∑α∈R⟨β∼,α⟩2=γ(R)−1∑α∈RΦR(α,β)2ΦR(β,β)2 \Phi_{R^{\sim}}(\beta^{\sim}, \beta^{\sim}) = (4\gamma(R))^{-1} \sum_{\alpha \in R} \langle \beta^{\sim}, \alpha \rangle^2 = \gamma(R)^{-1} \sum_{\alpha \in R} \frac{\Phi_R(\alpha, \beta)^2}{\Phi_R(\beta, \beta)^2}

因此,根据 (16),

ΦR∼(β∼,β∼)=γ(R)−1ΦR(β,β)−2ΦR(β,β) \Phi_{R^{\sim}}(\beta^{\sim}, \beta^{\sim}) = \gamma(R)^{-1} \Phi_R(\beta, \beta)^{-2} \Phi_R(\beta, \beta)

或者最后

ΦR(β,β)ΦR∼(β∼,β∼)=γ(R)−1. \Phi_R(\beta, \beta) \Phi_{R^{\sim}}(\beta^{\sim}, \beta^{\sim}) = \gamma(R)^{-1}.
(19)

此外,如果RR的所有根对于ΦR\Phi_R具有相同的长度λ\lambda,则(16)和(18)表明

γ(R)=λ−4. \gamma(R) = \lambda^{-4}.
(20)

此外,如果 hh 是 WW 的 Coxeter 数,则 Cor.的 Th。第 1 章V, § 6, no. 2表明:

hΦR(x,x)=∑α∈R(x,αλ)2 for all x∈V. h \Phi_R(x, x) = \sum_{\alpha \in R} \left( x, \frac{\alpha}{\lambda} \right)^2 \text{ for all } x \in V.

与(16)比较,我们得出

λ=h−1/2orγ(R)=h2. \lambda = h^{-1/2} \quad \text{or} \quad \gamma(R) = h^2.
(21)

最后,公式(19)表明R∼R^{\sim}的根对于ΦR∼\Phi_{R^{\sim}}有长度λ\lambda。

习题

下面考虑的所有根系都是相对于真实的向量空间。我们用 (x∣y)(x|y) 表示 Weyl 群 (cf. no. 3) 下的标量乘积不变量。

参见习题为 § 1。

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