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§ 1。 根系
在本段中,k k k 表示特征零中的域。从no. 3开始,我们假设k = R k = \mathbf{R} k = R 。
1. 定义 / 根系
令 V V V 为向量空间超过 k k k ,R R R 有限子集 V V V 生成的 V V V 。对于任何α ∈ R \alpha \in R α ∈ R 使得α ≠ 0 \alpha \neq 0 α = 0 ,最多存在一个V V V 的反射s s s 使得s ( α ) = − α s(\alpha) = -\alpha s ( α ) = − α 和s ( R ) = R s(R) = R s ( R ) = R 。
被以下引用 1 被以下引用 定义 1
令G G G 为群或V V V 的自同构,使R R R 保持稳定。由于R R R 生成V V V ,G G G 同构于R R R 的对称群的子群,因此是有限的。令 s , s ′ s, s' s , s ′ 为 V V V 的反射,使得 s ( α ) = s ′ ( α ) = − α s(\alpha) = s'(\alpha) = -\alpha s ( α ) = s ′ ( α ) = − α 、s ( R ) = R s(R) = R s ( R ) = R 、s ′ ( R ) = R s'(R) = R s ′ ( R ) = R 。然后t = s s ′ t = ss' t = s s ′ 属于到G G G ,因此是有限的阶m m m 。另一方面,
t ( α ) = α and t ( x ) ≡ x m o d . k α for all x ∈ V .
t(\alpha) = \alpha \quad \text{and} \quad t(x) \equiv x \mod. k\alpha \quad \text{for all } x \in V.
t ( α ) = α and t ( x ) ≡ x mod . k α for all x ∈ V .
因此,在V V V 上存在线性形式f f f 使得
t ( x ) = x + f ( x ) α for all x ∈ V
t(x) = x + f(x)\alpha \quad \text{for all } x \in V
t ( x ) = x + f ( x ) α for all x ∈ V
和f ( α ) = 0 f(\alpha) = 0 f ( α ) = 0 。到 n n n 归纳时,得出如下结果:
t n ( x ) = x + n f ( x ) α for all x ∈ V .
t^n(x) = x + nf(x)\alpha \text{ for all } x \in V.
t n ( x ) = x + n f ( x ) α for all x ∈ V .
令n n n 等于m m m ,我们发现m f ( x ) = 0 mf(x) = 0 m f ( x ) = 0 适用于所有x ∈ V x \in V x ∈ V ,因此f = 0 f = 0 f = 0 、t = 1 t = 1 t = 1 和s = s ′ s = s' s = s ′ 。
令 V V V 为向量空间超过 k k k ,且 R R R 子集为 V V V 。那么,如果满足以下条件,则称R R R 为V V V 中的根系:
引用了 2 引用了 V § 2. 。反思 , 引理 1
(RS_I) R R R 是有限的,包含不为 0,并且生成 V V V 。 (RS_{II}) 对于所有α ∈ R \alpha \in R α ∈ R ,存在V V V 的对偶V ∗ V^* V ∗ 的元素α ∨ \alpha^\vee α ∨ ,使得⟨ α , α ∨ ⟩ = 2 \langle \alpha, \alpha^\vee \rangle = 2 ⟨ α , α ∨ ⟩ = 2 和反射s α , α ∨ s_{\alpha, \alpha^\vee} s α , α ∨ (cf.章节V, § 2)离开R R R 稳定。
(RS_{\text{III}}) 对于所有α ∈ R \alpha \in \mathbf{R} α ∈ R ,α ∼ ( R ) ⊆ Z \alpha^{\sim}(R) \subseteq \mathbf{Z} α ∼ ( R ) ⊆ Z 。
通过引理 1,反射s α , α ∼ s_{\alpha,\alpha^{\sim}} s α , α ∼ (因此也线性形式α ∼ \alpha^{\sim} α ∼ )由α \alpha α 唯一确定,因此(RS_{\text{III}})是有意义的。我们放s α , α ∼ = s α s_{\alpha,\alpha^{\sim}} = s_{\alpha} s α , α ∼ = s α 。然后对所有 x ∈ V x \in V x ∈ V 进行 s α ( x ) = x − ⟨ α ∼ , x ⟩ α s_{\alpha}(x) = x - \langle \alpha^{\sim}, x \rangle \alpha s α ( x ) = x − ⟨ α ∼ , x ⟩ α 。
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s α s_{\alpha} s α 生成的A(R)的子群称为R的Weyl群,记为W(R),或简称为W。
令 R 为 V 中的根系。令( x ∣ y ) (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^* V ∗ 通过这个形式。如果 α ∈ R \alpha \in R α ∈ R ,则 α \alpha α 是非各向同性的,并且
α ∼ = 2 α ( α ∣ α ) .
\alpha^{\sim} = \frac{2\alpha}{(\alpha|\alpha)}.
α ∼ = ( α ∣ α ) 2 α .
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。
令V Q V_Q V Q (或V Q ∗ V_Q^* V Q ∗ )为由α \alpha α (或α ∼ \alpha^{\sim} α ∼ )生成的V(或V ∗ V^* V ∗ )的Q向量子空间。那么V Q V_Q V Q (分别V Q ∗ V_Q^* V Q ∗ )是V(分别V ∗ V^* V ∗ )上的Q结构(代数,第II, § 8, no. 1章)。 V × V ∗ V \times V^* V × V ∗ 上的规范双线性形式的限制到V Q × V Q ∗ V_Q \times V_Q^* V Q × V Q ∗ 给出了空间V Q , V Q ∗ V_Q, V_Q^* V Q , V Q ∗ 中的每一个与另一个的对偶的标识。 集合 R 是 V Q V_Q V 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 = R k = \mathbf{R} k = 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} α ∼ 生成 V ∗ V^* V ∗ 。到注 1 时,α ∼ \alpha^{\sim} α ∼ 再次生成 V ∗ V^* V ∗ (如果k = Q k = \mathbf{Q} k = Q )。我们现在讨论一般情况。让 E = V Q V_Q V Q 。通过 (RS_{\text{III}}),每个 α ∼ \alpha^{\sim} α ∼ 映射 E 到 Q \mathbf{Q} Q ,等等定义元素 α ~ \tilde{\alpha} α ~ E ∗ E^* E ∗ 。 E中R为根系为直接的,E ∗ E^* E ∗ 中元素相应的至α \alpha α 为α ~ \tilde{\alpha} α ~ 。按照我们上面所说的,α ~ \tilde{\alpha} α ~ 生成向量空间E ∗ E^* E ∗ 。考虑典范同态i : E ⊗ Q k → V i : E \otimes_Q k \to V i : E ⊗ Q k → V ,以及它的转置t i : V ∗ → E ∗ ⊗ Q k ^t i : V^* \to E^* \otimes_Q k t i : V ∗ → E ∗ ⊗ Q k 。由于 R 生成 V,t i ^t i t i 是单射的;但是 t i ^t i t i 包含的像是 α ~ \tilde{\alpha} α ~ ,所以 t i ^t i t i 是满射。由此我们结论最终i和t i ^t i t i 是同构。因此,我们可以将认同V与E ⊗ k E \otimes k E ⊗ k ,V ∗ V^* V ∗ 与E ∗ ⊗ k E^* \otimes k E ∗ ⊗ k ,α ∼ \alpha^{\sim} α ∼ 与α ~ \tilde{\alpha} α ~ ,以及V Q ∗ V_Q^* V Q ∗ 与E ∗ E^* E ∗ 。因此,V Q V_Q V Q (分别V Q ∗ V_Q^* V Q ∗ )是V(分别V ∗ V^* V ∗ )上的Q结构。 V × V ∗ V \times V^* V × V ∗ 上的规范双线性形式的限制到V Q × V Q ∗ V_Q \times V_Q^* V Q × V Q ∗ 可以与E × E ∗ E \times E^* E × E ∗ 上的规范双线性形式识别,因此是命题。
V ∗ V^* V ∗ 中的α ~ \alpha \tilde{} α ~ 形式根系,以及所有α ∈ R \alpha \in R α ∈ R 中的α ~ = α \alpha \tilde{} = \alpha α ~ = α 。
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{} α ~ 满足 (RS_I)。由于 s α , α ~ s_{\alpha, \alpha \tilde{}} s α , α ~ 是向量空间 V V V 的自同构,配备子集 R R R ,t ( s α , α ~ ) − 1 {}^t(s_{\alpha, \alpha \tilde{}})^{-1} t ( s α , α ~ ) − 1 离开集合 R ~ R \tilde{} R ~ α ~ \alpha \tilde{} α ~ 稳定;但是t ( s α , α ~ ) − 1 = s α ~ , α {}^t(s_{\alpha, \alpha \tilde{}})^{-1} = s_{\alpha \tilde{}, \alpha} t ( s α , α ~ ) − 1 = s α ~ , α ,证明R ~ R \tilde{} R ~ 满足(RS_{II})和α ~ = α \alpha \tilde{} = \alpha α ~ = α 。最后,⟨ α ~ , β ⟩ ∈ Z \langle \alpha \tilde{}, \beta \rangle \in \mathbf{Z} ⟨ α ~ , β ⟩ ∈ Z 对于所有α ~ ∈ R ~ \alpha \tilde{} \in R \tilde{} α ~ ∈ R ~ 和β ∈ R \beta \in R β ∈ R ,因此R ~ R \tilde{} R ~ 满足(RS_{III})。
集合 R ~ R \tilde{} R ~ 被称为*R R R 的*逆根系。 映射 α ↦ α ~ \alpha \mapsto \alpha \tilde{} α ↦ α ~ 是从 R R R 到 R ~ R \tilde{} R ~ 的双射,称为*规范双射从* R R R 到 R ~ R \tilde{} R ~ 。 注,如果α , β \alpha, \beta α , β 是R R R 的元素使得α + β ∈ R \alpha + \beta \in R α + β ∈ R ,那么一般来说( α + β ) ~ ≠ α ~ + β ~ (\alpha + \beta) \tilde{} \neq \alpha \tilde{} + \beta \tilde{} ( α + β ) ~ = α ~ + β ~ 。
由于s α ( α ) = − α s_{\alpha}(\alpha) = -\alpha s α ( α ) = − α ,公理(RS_{II})表明− R = R -R = R − R = R 。显然是( − α ) ~ = − α ~ (-\alpha) \tilde{} = -\alpha \tilde{} ( − α ) ~ = − α ~ 和− 1 ∈ A ( R ) -1 \in A(R) − 1 ∈ A ( R ) (但− 1 ∈ W ( R ) -1 \in W(R) − 1 ∈ W ( R ) 并不总是正确)。
等式 t ( s α , α ~ ) − 1 = s α ~ , α {}^t(s_{\alpha, \alpha \tilde{}})^{-1} = s_{\alpha \tilde{}, \alpha} t ( s α , α ~ ) − 1 = s α ~ , α 显示从群 W ( R ) W(R) W ( R ) 到群 W ( R ~ ) W(R \tilde{}) W ( R ~ ) ,映射 u ↦ t u − 1 u \mapsto {}^t u^{-1} u ↦ 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) W ( R ) 同时在V V V 和V ∗ V^* V ∗ 中起作用。对于 A ( R ) A(R) A ( R ) 也是如此。
对于x , y ∈ V x, y \in V x , y ∈ 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.
( x ∣ y ) = α ∈ R ∑ ⟨ α ~ , x ⟩ ⟨ α ~ , y ⟩ . 那么 ( x ∣ y ) (x|y) ( x ∣ y ) *是*
V V V 上的非简并对称双线性形式,*在*
A ( R ) A(R) A ( R ) 下不变。
对于 x , y ∈ V Q x, y \in V_{\mathbf{Q}} x , y ∈ V Q 我们有 ( x ∣ y ) ∈ Q (x|y) \in \mathbf{Q} ( x ∣ y ) ∈ Q 。
规范扩张 ( x ∣ y ) (x|y) ( x ∣ y ) 至 V R = V Q ⊗ Q R
V_{\mathbf{R}} = V_{\mathbf{Q}} \otimes_{\mathbf{Q}} \mathbf{R}
V R = V Q ⊗ Q 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) ( x ∣ y ) 是V V V 上的对称双线性形式。如果g ∈ A ( R ) g \in A(R) g ∈ A ( R ) ,
( g ( x ) ∣ g ( y ) ) = ∑ α ∈ R ⟨ t g ( α ~ ) , x ⟩ ⟨ t g ( 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)
( g ( x ) ∣ g ( y )) = α ∈ R ∑ ⟨ t g ( α ~ ) , x ⟩ ⟨ t g ( α ~ ) , y ⟩ = ( x ∣ y ) 从
t g ) ( R ~ ) = R ~ {}^t g)(R \tilde{}) = R \tilde{} t g ) ( R ~ ) = R ~ 开始。如果
x , y ∈ V Q x, y \in V_{\mathbf{Q}} x , y ∈ V Q ,则
( x ∣ y ) ∈ Q (x|y) \in \mathbf{Q} ( x ∣ y ) ∈ Q 乘以(RS_{III})。根据命题 1,如果
z ∈ V R z \in V_{\mathbf{R}} z ∈ V R ,则
( z ∣ z ) = ∑ α ∈ R ⟨ α ~ , z ⟩ 2 ≥ 0 (z|z) = \sum_{\alpha \in R} \langle \alpha \tilde{}, z \rangle^2 \geq 0 ( z ∣ z ) = ∑ α ∈ R ⟨ α ~ , z ⟩ 2 ≥ 0 ,如果
z ≠ 0 z \neq 0 z = 0 则
( z ∣ z ) > 0 (z|z) > 0 ( z ∣ z ) > 0 ,因此
( x ∣ y ) (x|y) ( x ∣ y ) 到
V R V_{\mathbf{R}} V R 的规范扩张是正的且非简并的。因此,
( x ∣ y ) (x|y) ( x ∣ y ) 到
V Q V_{\mathbf{Q}} V Q 的限制是非简并的,因此
V V V 上的形式
( x ∣ y ) (x|y) ( x ∣ y ) 是非简并的。
(i) *令X X X 为R \mathbf{R} R 中的子集,令V X V_X V X 为由X X X 生成的V V V 中的向量子空间,并令V X ′ V'_X V X ′ 为向量子空间 V ∗ V^* V ∗ 由α − \alpha^- α − 生成,其中α ∈ X \alpha \in X α ∈ X 。那么V V V 就是V X V_X V X 的直和和V X ′ V'_X V X ′ 的正交补集; V ∗ V^* V ∗ 是V X ′ V'_X V X ′ 的直和和V X V_X V X 的正交补集,V X ′ V'_X V X ′ 与V X V_X V 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 ∩ V X R \cap V_X R ∩ V X 是V X V_X V X 中的根系,并且从R ∩ V X R \cap V_X R ∩ V X 到其逆根系的规范双射被识别为映射α ↦ α − \alpha \mapsto \alpha^- α ↦ α − 到R ∩ V X R \cap V_X R ∩ V X 的限制。
通过*注2*,我们可以假设k = R k = \mathbf{R} k = R 。 认同 V V V 和 V ∗ 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 α ∈ R (引理 2),我们有 α − = 2 α ( α ∣ α ) \alpha^- = \frac{2\alpha}{(\alpha|\alpha)} α − = ( α ∣ α ) 2 α 。 V V V 的每个向量子空间都是非各向同性的,命题现在是清晰的。
设V 1 V_1 V 1 为V V V 的向量子空间,并令V 2 V_2 V 2 为由R ∩ V 1 R \cap V_1 R ∩ V 1 生成的向量子空间。那么R ∩ V 1 R \cap V_1 R ∩ V 1 就是V 2 V_2 V 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 ∩ V 1 X = R \cap V_1 X = R ∩ V 1 的 (ii) 得出的。
对于α , β ∈ R \alpha, \beta \in R α , β ∈ R ,输入
⟨ α , β − ⟩ = n ( α , β ) .
\langle \alpha, \beta^- \rangle = n(\alpha, \beta).
⟨ α , β − ⟩ = n ( α , β ) . (1)
然后
n ( α , α ) = 2
n(\alpha, \alpha) = 2
n ( α , α ) = 2 (2)
n ( − α , β ) = n ( α , − β ) = − n ( α , β ) .
n(-\alpha, \beta) = n(\alpha, -\beta) = -n(\alpha, \beta).
n ( − α , β ) = n ( α , − β ) = − n ( α , β ) . (3)
通过(RSIII),
n ( α , β ) ∈ Z .
n(\alpha, \beta) \in \mathbf{Z}.
n ( α , β ) ∈ Z . (4)
截至 n ( α , β ) n(\alpha, \beta) n ( α , β ) 的定义,
s β ( α ) = α − n ( α , β ) β .
s_\beta(\alpha) = \alpha - n(\alpha, \beta)\beta.
s β ( α ) = α − n ( α , β ) β . (5)
公式 (1) 和命题 2 意味着
n ( α , β ) = n ( β − , α − ) .
n(\alpha, \beta) = n(\beta^-, \alpha^-).
n ( α , β ) = n ( β − , α − ) . (6)
令( x ∣ y ) (x|y) ( x ∣ y ) 是V V V 上的对称双线性形式,在W ( R ) 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)}.
n ( α , β ) = ( β ∣ β ) 2 ( α ∣ β ) . (7)
由此可见
n ( α , β ) = 0 ⟺ n ( β , α ) = 0 ⟺ ( α ∣ β ) = 0 ⟺ s α and s β commute.
n(\alpha, \beta) = 0 \iff n(\beta, \alpha) = 0 \iff (\alpha|\beta) = 0 \iff s_\alpha \text{ and } s_\beta \text{ commute.}
n ( α , β ) = 0 ⟺ n ( β , α ) = 0 ⟺ ( α ∣ β ) = 0 ⟺ s α and s β commute. (8)
如果( α ∣ β ) ≠ 0 (\alpha|\beta) \neq 0 ( α ∣ β ) = 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)}.
n ( α , β ) n ( β , α ) = ( α ∣ α ) ( β ∣ β ) . (9)
2. 直和根系
令 V 为向量空间超过 k k k ,即向量空间的家庭 ( V i ) 1 ≤ i ≤ r (V_i)_{1 \leq i \leq r} ( V i ) 1 ≤ i ≤ r 的直和。 认同 V ∗ V^* V ∗ 与 V i ∗ V_i^* V i ∗ 的直和。对于所有i i i ,令R i R_i R i 为V i V_i V i 中的根系。那么R = ⋃ i R i R = \bigcup_i R_i R = ⋃ i R i 是V中的根系,其中逆系是R − = ⋃ i R i − R^- = \bigcup_i R_i^- R − = ⋃ i R i − ;规范的双射从R到R − R^- R − 扩展,对于所有i i i ,规范的双射从R i R_i R i 到R i − R_i^- R i − 。 集合 R 称为根系* R i R_i R i 的 直和。让α ∈ R i \alpha \in R_i α ∈ R i 。若j ≠ i j \neq i j = i 、α − \alpha^- α − 包含V j V_j V j 核,那么s α s_\alpha s α 诱导V j V_j V j 上的恒等式;另一方面,k α ⊆ V i k\alpha \subseteq V_i k α ⊆ V i ,所以s α s_\alpha s α 使得V i V_i V i 保持稳定。这些注表明W ( R ) W(R) W ( R ) 可以与*∏ i = 1 r W ( R i ) \prod_{i=1}^r W(R_i) ∏ i = 1 r W ( R i ) 识别。
如果 R ≠ ∅ R \neq \varnothing R = ∅ 并且 R 不是两个非空根系的直和,则根系 R 被称为“不可约”。
令 V 为向量空间超过 k,即向量空间* V 1 , … , V r V_1, \ldots, V_r V 1 , … , V r 的直和。 令 R 为 V 中的根系。把 R i = R ∩ V i R_i = R \cap V_i R i = R ∩ 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) **V i V_i V i 在 W ( R ) W(R) W ( R ) 下稳定; (ii) R ⊆ V 1 ∪ V 2 ∪ ⋯ ∪ V r R \subseteq V_1 \cup V_2 \cup \cdots \cup V_r R ⊆ V 1 ∪ V 2 ∪ ⋯ ∪ V r ; (iii) 对于所有 i i i 、R i R_i R i 是 V i V_i V i 中的根系,*且 R 是* R i R_i R 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 V i V_i V i 在 W ( R ) W(R) W ( R ) 下稳定。设 α ∈ R \alpha \in R α ∈ R 且 H 为 α − \alpha^- α − 的核。根据第 3 章的提案。 V, § 2, no. 2,每个V i V_i V i 是H的子空间的和和k α k\alpha k α 的子空间。因此,V i V_i V i 包含k α k\alpha k α 之一,所以α ∈ V 1 ∪ V 2 ∪ ⋯ ∪ V r \alpha \in V_1 \cup V_2 \cup \cdots \cup V_r α ∈ V 1 ∪ V 2 ∪ ⋯ ∪ V r 。
(ii) ⟹ \Longrightarrow ⟹ (iii):如果满足条件 (ii),则对于所有i i i ,R i R_i R i 生成 V i V_i V i ,因此R i R_i R i 在V i V_i V i 中是根系(命题4)。显然,R 是R i R_i R i 中的直和。
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) W ( R ) *-模块* V 很简单 ; (iii) **W ( R ) 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
每个根系* R in V 是一个家族的直和 ( R i ) i ∈ I (R_i)_{i \in I} ( R i ) i ∈ I 不可约的根系,在指标集合 的双射范围内是唯一的。
R i R_i R 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'' R ′ , R ′′ 的直和,使得卡R ′ < R' < R ′ < 卡R R R ,卡R ′ ′ < R'' < R ′′ < 卡R R R ,并且归纳假设适用于R ′ R' R ′ 和R ′ ′ R'' R ′′ 。为了证明唯一性,只要证明:如果R R R 是R ′ R' R ′ 和R ′ ′ R'' R ′′ 的直和,则每个R i R_i R i 必然包含在R ′ R' R ′ 或R ′ ′ R'' R ′′ 中。令V ′ , V ′ ′ , V i ′ , V i ′ ′ V', V'', V'_i, V''_i V ′ , V ′′ , V i ′ , V i ′′ 为R ′ , R ′ ′ , R ′ ∩ R i , R ′ ′ ∩ R i R', R'', R' \cap R_i, R'' \cap R_i R ′ , R ′′ , R ′ ∩ R i , R ′′ ∩ R i 生成的V V V 的向量子空间。由于和 V ′ + V ′ ′ V' + V'' V ′ + V ′′ 是直接的,因此和 V i ′ + V i ′ ′ V'_i + V''_i V i ′ + V i ′′ 是直接的。由于R i ⊆ R ′ ∪ R ′ ′ R_i \subseteq R' \cup R'' R i ⊆ R ′ ∪ R ′′ ,R i R_i R i 是根系R ′ ∩ R i R' \cap R_i R ′ ∩ R i 和R ′ ′ ∩ R i R'' \cap R_i R ′′ ∩ R i 中的直和;因此R ′ ∩ R i = ∅ R' \cap R_i = \varnothing R ′ ∩ R i = ∅ 或R ′ ′ ∩ R i = ∅ R'' \cap R_i = \varnothing R ′′ ∩ R i = ∅ ,这证明了断言。
R i R_i R i 被称为 R R R 的*不可约分量*。对于任何非零标量λ i \lambda_i λ i ,λ i R i \lambda_i R_i λ i R i 的并是V V V 中的根系,其逆系是λ i − 1 R i \lambda_i^{-1} R_i λ i − 1 R i 的并,其Weyl群是W ( R ) W(R) W ( R ) 。
令R R R 为V V V 、( R i ) (R_i) ( R i ) 不可约成分族中的根系,由R i R_i R i 、B B B 不变对称生成V V V 的V i V_i V i 向量子空间双线性形式在命题3中定义的V V V 上,而B ′ B' B ′ 是V V V 上的对称双线性形式在W ( R ) W(R) W ( R ) 下不变。那么V i V_i V i 相对于B ′ B' B ′ 两两正交,并且对于所有i i i ,B B B 的限制和B ′ B' B ′ 到V i V_i V 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v i ∈ V i , v j ∈ V j , i ≠ j v_i \in V_i, v_j \in V_j, i \neq j v i ∈ V i , v j ∈ V j , i = j ,并且如果w ∈ W ( R j ) w \in W(R_j) w ∈ W ( R j ) ,那么
B ′ ( v i , w ( v j ) ) = B ′ ( v i , v j ) ,
B'(v_i, w(v_j)) = B'(v_i, v_j),
B ′ ( v i , w ( v j )) = B ′ ( v i , v j ) , 这表明
w ( v j ) − v j w(v_j) - v_j w ( v j ) − v j 关于
B ′ B' B ′ 与
v i v_i v i 正交。由于
V j V_j V j 对于
W ( R j ) W(R_j) W ( R j ) 是不可约的,它是由
w ( v j ) − v j w(v_j) - v_j w ( v j ) − v j 生成的,因此它与
V i V_i V i 正交。
The fact that the restrictions of B B B and B ′ B' B ′ to each of the V i V_i V i are proportional follows from Prop. 1 of Chap. V, § 2, no. 1.
3. 关系两个之间根
回想一下,*我们从现在开始假设*k = R k = \mathbf{R} k = 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,R R R 表示向量空间V V V 中的根系;并且 V V V 在 W ( R ) 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) ( x , y ) ↦ ( x ∣ y ) 不变量。
让α , β ∈ R \alpha, \beta \in R α , β ∈ R 。由no. 1的公式(7),
n ( α , β ) n ( β , α ) = 4 cos 2 ( α , β ^ ) ≤ 4.
n(\alpha, \beta)n(\beta, \alpha) = 4 \cos^2 (\widehat{\alpha, \beta}) \leq 4.
n ( α , β ) n ( β , α ) = 4 cos 2 ( α , β ) ≤ 4.
因此,整数n ( α , β ) n ( β , α ) n(\alpha, \beta)n(\beta, \alpha) n ( α , β ) n ( β , α ) 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 α 和β \beta β :
1) n ( α , β ) = n ( β , α ) = 0 ; n(\alpha, \beta) = n(\beta, \alpha) = 0; n ( α , β ) = n ( β , α ) = 0 ;
( α , β ‾ ) = π 2 ; s α s β of order 2 ;
(\overline{\alpha, \beta}) = \frac{\pi}{2}; \quad s_{\alpha}s_{\beta} \text{ of order } 2;
( α , β ) = 2 π ; s α s β of order 2 ; 2) n ( α , β ) = n ( β , α ) = 1 ; n(\alpha, \beta) = n(\beta, \alpha) = 1; n ( α , β ) = n ( β , α ) = 1 ; ( α , β ‾ ) = π 3 ; s α s β of order 3 ;
(\overline{\alpha, \beta}) = \frac{\pi}{3}; \quad s_{\alpha}s_{\beta} \text{ of order } 3;
( α , β ) = 3 π ; s α s β of order 3 ; ∥ α ∥ = ∥ β ∥ ;
\| \alpha \| = \| \beta \|;
∥ α ∥ = ∥ β ∥ ; 3)n ( α , β ) = n ( β , α ) = − 1 ; n(\alpha, \beta) = n(\beta, \alpha) = -1; n ( α , β ) = n ( β , α ) = − 1 ; ( α , β ‾ ) = 2 π 3 ; s α s β of order 3 ;
(\overline{\alpha, \beta}) = \frac{2\pi}{3}; \quad s_{\alpha}s_{\beta} \text{ of order } 3;
( α , β ) = 3 2 π ; s α s β of order 3 ; ∥ α ∥ = ∥ β ∥ ;
\| \alpha \| = \| \beta \|;
∥ α ∥ = ∥ β ∥ ; 4) n ( α , β ) = 1 , n ( β , α ) = 2 ; n(\alpha, \beta) = 1,\ n(\beta, \alpha) = 2; n ( α , β ) = 1 , n ( β , α ) = 2 ; ( α , β ‾ ) = π 4 ; s α s β of order 4 ;
(\overline{\alpha, \beta}) = \frac{\pi}{4}; \quad s_{\alpha}s_{\beta} \text{ of order } 4;
( α , β ) = 4 π ; s α s β of order 4 ; ∥ β ∥ = 2 ∥ α ∥ ;
\| \beta \| = \sqrt{2}\ \| \alpha \|;
∥ β ∥ = 2 ∥ α ∥ ; 5) n ( α , β ) = − 1 , n ( β , α ) = − 2 ; n(\alpha, \beta) = -1,\ n(\beta, \alpha) = -2; n ( α , β ) = − 1 , n ( β , α ) = − 2 ; ( α , β ‾ ) = 3 π 4 ; s α s β of order 4 ;
(\overline{\alpha, \beta}) = \frac{3\pi}{4}; \quad s_{\alpha}s_{\beta} \text{ of order } 4;
( α , β ) = 4 3 π ; s α s β of order 4 ; ∥ β ∥ = 2 ∥ α ∥ ;
\| \beta \| = \sqrt{2}\ \| \alpha \|;
∥ β ∥ = 2 ∥ α ∥ ; 6) n ( α , β ) = 1 , n ( β , α ) = 3 ; n(\alpha, \beta) = 1,\ n(\beta, \alpha) = 3; n ( α , β ) = 1 , n ( β , α ) = 3 ; ( α , β ‾ ) = π 6 ; s α s β of order 6 ;
(\overline{\alpha, \beta}) = \frac{\pi}{6}; \quad s_{\alpha}s_{\beta} \text{ of order } 6;
( α , β ) = 6 π ; s α s β of order 6 ; ∥ β ∥ = 3 ∥ α ∥ ;
\| \beta \| = \sqrt{3}\ \| \alpha \|;
∥ β ∥ = 3 ∥ α ∥ ; 7) n ( α , β ) = − 1 , n ( β , α ) = − 3 ; n(\alpha, \beta) = -1,\ n(\beta, \alpha) = -3; n ( α , β ) = − 1 , n ( β , α ) = − 3 ; ( α , β ‾ ) = 5 π 6 ; s α s β of order 6 ;
(\overline{\alpha, \beta}) = \frac{5\pi}{6}; \quad s_{\alpha}s_{\beta} \text{ of order } 6;
( α , β ) = 6 5 π ; s α s β of order 6 ; ∥ β ∥ = 3 ∥ α ∥ ;
\| \beta \| = \sqrt{3}\ \| \alpha \|;
∥ β ∥ = 3 ∥ α ∥ ; 8) n ( α , β ) = n ( β , α ) = 2 ; n(\alpha, \beta) = n(\beta, \alpha) = 2; n ( α , β ) = n ( β , α ) = 2 ; α = β ;
\alpha = \beta;
α = β ; 9) n ( α , β ) = n ( β , α ) = − 2 ; n(\alpha, \beta) = n(\beta, \alpha) = -2; n ( α , β ) = n ( β , α ) = − 2 ; α = − β ;
\alpha = -\beta;
α = − β ; 10) n ( α , β ) = 1 , n ( β , α ) = 4 ; n(\alpha, \beta) = 1,\ n(\beta, \alpha) = 4; n ( α , β ) = 1 , n ( β , α ) = 4 ; β = 2 α ;
\beta = 2\alpha;
β = 2 α ; 11) n ( α , β ) = − 1 , n ( β , α ) = − 4 ; n(\alpha, \beta) = -1,\ n(\beta, \alpha) = -4; n ( α , β ) = − 1 , n ( β , α ) = − 4 ; β = − 2 α .
\beta = -2\alpha.
β = − 2 α .
尤其:
(i) *如果两个根成比例,则比例的因子只能是± 1 , ± 1 2 , ± 2 \pm 1, \pm \frac{1}{2}, \pm 2 ± 1 , ± 2 1 , ± 2 。
被以下引用 1 被以下引用 命题 13
(ii) 如果α \alpha α 和β \beta β 是两个不成比例的根,并且如果∥ α ∥ ≤ ∥ β ∥ \| \alpha \| \leq \| \beta \| ∥ α ∥ ≤ ∥ β ∥ ,则n ( α , β ) n(\alpha, \beta) n ( α , β ) 取值 0, 1, -1之一。
如果根 α ∈ R \alpha \in \mathbf{R} α ∈ R 满足 1 2 α ∉ R \frac{1}{2}\alpha \notin \mathbf{R} 2 1 α ∈ / R ,则 α \alpha α 称为*不可整除* 根。
令α , β \alpha, \beta α , β 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 ) > 0 n(\alpha, \beta) > 0 n ( α , β ) > 0 ,α − β \alpha - \beta α − β 为根除非 α = β \alpha = \beta α = β 。 (ii) 如果 n ( α , β ) < 0 n(\alpha, \beta) < 0 n ( α , β ) < 0 ,α + β \alpha + \beta α + β 为根除非 α = − β \alpha = -\beta α = − β 。
如果n ( α , β ) > 0 n(\alpha, \beta) > 0 n ( α , β ) > 0 ,根据上面的列表,可能性如下:
1)n ( α , β ) = 1 n(\alpha, \beta) = 1 n ( α , β ) = 1 ;然后α − β − s β ( α ) ∈ R \alpha - \beta - s_{\beta}(\alpha) \in \mathbf{R} α − β − s β ( α ) ∈ R ; 2)n ( β , α ) = 1 n(\beta, \alpha) = 1 n ( β , α ) = 1 ;那么β − α = s α ( β ) ∈ R \beta - \alpha = s_{\alpha}(\beta) \in \mathbf{R} β − α = s α ( β ) ∈ R ,所以α − β ∈ R \alpha - \beta \in \mathbf{R} α − β ∈ R ; 3)β = α \beta = \alpha β = α 。
通过将 β \beta β 更改为 − β -\beta − β ,可以证明 (i) 和 (ii)。
(i) 如果 ( α ∣ β ) > 0 (\alpha|\beta) > 0 ( α ∣ β ) > 0 ,α − β \alpha - \beta α − β 为根除非 α = β \alpha = \beta α = β 。 (ii) 如果 ( α ∣ β ) < 0 (\alpha|\beta) < 0 ( α ∣ β ) < 0 ,α + β \alpha + \beta α + β 为根除非 α = − β \alpha = -\beta α = − β 。 (iii) 如果 α − β ∉ R ∪ { 0 } \alpha - \beta \notin \mathbf{R} \cup \{0\} α − β ∈ / R ∪ { 0 } 和 α + β ∉ R ∪ { 0 } \alpha + \beta \notin \mathbf{R} \cup \{0\} α + β ∈ / R ∪ { 0 } ,*则* ( α ∣ β ) = 0 (\alpha|\beta) = 0 ( α ∣ β ) = 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 ∈ R 、( α ∣ β ) = 0 (\alpha|\beta) = 0 ( α ∣ β ) = 0 (cf.板X、系统B_2)。当 α − β ∉ R ∪ { 0 } \alpha - \beta \notin \mathbf{R} \cup \{0\} α − β ∈ / R ∪ { 0 } 和 α + β ∉ R ∪ { 0 } \alpha + \beta \notin \mathbf{R} \cup \{0\} α + β ∈ / R ∪ { 0 } 时,α \alpha α 和 β \beta β 被称为“强正交”。
令α \alpha α 和β \beta β 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 + j α \beta + j\alpha β + j α 是根是一个区间 [ − q , p ] [ -q, p ] [ − q , p ] in Z \mathbf{Z} Z 包含 0。 (ii) 令 S 为 β + j α \beta + j\alpha β + j α *的集合 对于 j ∈ I j \in \mathrm{I} j ∈ I 。 然后 ,
s α ( S ) = S and s α ( β + p α ) = β − q α .
s_{\alpha}(S) = S \quad \text{and} \quad s_{\alpha}(\beta + p\alpha) = \beta - q\alpha.
s α ( S ) = S and s α ( β + p α ) = β − q α . (三)
p − q = − n ( β , α ) p - q = -n(\beta, \alpha) p − q = − n ( β , α ) 。
显然,0 ∈ I 0 \in \mathrm{I} 0 ∈ I 。令p p p (或− q -q − q )为最大的(或最小的)元素 / I。如果 [ − q , p ] [ -q, p ] [ − q , p ] 属于到 I 中不存在所有整数,则[ − q , p ] [ -q, p ] [ − q , p ] 中存在两个整数 r , s r, s r , s ,其属性如下:s > r + 1 , s ∈ I , r ∈ I , r + k ∉ I s > r + 1, s \in \mathrm{I}, r \in \mathrm{I}, r + k \notin \mathrm{I} s > r + 1 , s ∈ I , r ∈ I , r + k ∈ / I 对应1 ≤ k ≤ s − r − 1 1 \leq k \leq s - r - 1 1 ≤ k ≤ s − r − 1 。与Cor的记号。的 Th。 1、( α ∣ β + s α ) ≤ 0 , ( α ∣ β + r α ) ≥ 0 (\alpha|\beta + s\alpha) \leq 0, (\alpha|\beta + r\alpha) \geq 0 ( α ∣ β + s α ) ≤ 0 , ( α ∣ β + r α ) ≥ 0 ,这是荒谬的,因为
( α ∣ β + s α ) ≤ 0 > ( α ∣ β + r α ) .
(\alpha|\beta + s\alpha) \leq 0 > (\alpha|\beta + r\alpha).
( α ∣ β + s α ) ≤ 0 > ( α ∣ β + r α ) . 这就证明了(i)。
我们有 s α ( β + j α ) = β − n ( β , α ) α − j α = β + j ′ α s_{\alpha}(\beta + j\alpha) = \beta - n(\beta, \alpha)\alpha - j\alpha = \beta + j'\alpha s α ( β + j α ) = β − n ( β , α ) α − j α = β + j ′ α 和 j ′ = − j − n ( β , α ) j' = -j - n(\beta, \alpha) j ′ = − j − n ( β , α ) 。因而s α ( S ) ⊆ S s_{\alpha}(S) \subseteq S s α ( S ) ⊆ S ,进而s α ( S ) = S s_{\alpha}(S) = S s α ( S ) = S 。现在j ↦ − j − n ( β , α ) j \mapsto -j - n(\beta, \alpha) j ↦ − j − n ( β , α ) 从I变为递减双射到I。由此可见,当j = p j = p j = p 时j ′ = − q j' = -q j ′ = − q ,从而− q = − p − n ( β , α ) -q = -p - n(\beta, \alpha) − q = − p − n ( β , α ) 。这就证明了(ii)和(iii)。
集合 S 被称为β \beta β 定义的根的α \alpha α 链,β − q α \beta - q\alpha β − q α 是它的起点,β + p α \beta + p\alpha β + p α 是它的终点,p + q p + q p + q 是它的长度。
设S是根的α \alpha α 链,γ \gamma γ 是S的原点。S的长度是− n ( γ , α ) -n(\gamma, \alpha) − n ( γ , α ) ;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 β = γ ,并使用q = 0 q = 0 q = 0 这一事实。
另一方面,由于γ \gamma γ 与α \alpha α 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 ∣ n ( γ , α ) ∣ ≤ 3 ,因此得出推论。
令α , β \alpha, \beta α , β 为两个不成比例的根,使得β + α \beta + \alpha β + α 为根。令第 9 条命题中的 p , q p, q p , 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 + 1 p .
\frac{(\beta + \alpha|\beta + \alpha)}{(\beta|\beta)} = \frac{q + 1}{p}.
( β ∣ β ) ( β + α ∣ β + α ) = p q + 1 .
令 S 为由 β , γ \beta, \gamma β , γ 其原点定义的 α \alpha α 链;它的长度l l l 是≥ 1 \geq 1 ≥ 1 ,因为β + α \beta + \alpha β + α 是根。可能有以下情况:
1)l = 1 l = 1 l = 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) β = γ , q = 0 , p = 1 , ( β + α ∣ β + α ) = ( β ∣ β ) 。 2)l = 2 , β = γ l = 2, \beta = \gamma l = 2 , β = γ ;然后q = 0 , p = 2 , ( β + α ∣ β + α ) = 1 2 ( β ∣ β ) q = 0, p = 2, (\beta + \alpha|\beta + \alpha) = \frac{1}{2}(\beta|\beta) q = 0 , p = 2 , ( β + α ∣ β + α ) = 2 1 ( β ∣ β ) 。 3)l = 2 , β = γ + α l = 2, \beta = \gamma + \alpha l = 2 , β = γ + α ;然后q = 1 , p = 1 , ( β + α ∣ β + α ) = 2 ( β ∣ β ) q = 1, p = 1, (\beta + \alpha|\beta + \alpha) = 2(\beta|\beta) q = 1 , p = 1 , ( β + α ∣ β + α ) = 2 ( β ∣ β ) 。
4)l = 3 , β = γ l = 3, \beta = \gamma l = 3 , β = γ ;然后q = 0 , p = 3 , ( β + α ∣ β + α ) = 1 3 ( β ∣ β ) q = 0, p = 3, (\beta + \alpha|\beta + \alpha) = \frac{1}{3}(\beta|\beta) q = 0 , p = 3 , ( β + α ∣ β + α ) = 3 1 ( β ∣ β ) 。 5)l = 3 , β = γ + α l = 3, \beta = \gamma + \alpha l = 3 , β = γ + α ;然后q = 1 , p = 2 , ( β + α ∣ β + α ) = ( β ∣ β ) q = 1, p = 2, (\beta + \alpha|\beta + \alpha) = (\beta|\beta) q = 1 , p = 2 , ( β + α ∣ β + α ) = ( β ∣ β ) 。 6)l = 3 , β = γ + 2 α l = 3, \beta = \gamma + 2\alpha l = 3 , β = γ + 2 α ;然后q = 2 , p = 1 , ( β + α ∣ β + α ) = 3 ( β ∣ β ) q = 2, p = 1, (\beta + \alpha|\beta + \alpha) = 3(\beta|\beta) q = 2 , p = 1 , ( β + α ∣ β + α ) = 3 ( β ∣ β ) 。
在每种情况下,都满足要证明的公式。
假设 R 是不可约的。令α \alpha α 和β \beta β 是两个根,使得∥ α ∥ = ∥ β ∥ \| \alpha \| = \| \beta \| ∥ α ∥ = ∥ β ∥ 。存在 g ∈ W ( R ) g \in W(R) g ∈ W ( R ) 使得 g ( α ) = β g(\alpha) = \beta g ( α ) = β .
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 α 的变换由W ( R ) 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) g ∈ W ( R ) 使得( g ( α ) ∣ β ) ≠ 0 (g(\alpha)|\beta) \neq 0 ( g ( α ) ∣ β ) = 0 。从现在开始我们假设( α ∣ β ) ≠ 0 (\alpha|\beta) \neq 0 ( α ∣ β ) = 0 。由no. 1、n ( α , β ) = n ( β , α ) n(\alpha, \beta) = n(\beta, \alpha) n ( α , β ) = n ( β , α ) 的公式(9)。 替换 β \beta β 如果需要s β ( β ) = − β s_\beta(\beta) = -\beta s β ( β ) = − β ,我们可以假设n ( α , β ) > 0 n(\alpha, \beta) > 0 n ( α , β ) > 0 。然后,根据no. 3开头的列表,要么是α = β \alpha = \beta α = β (在这种情况下命题是明确的),要么是n ( α , β ) = n ( β , α ) = 1 n(\alpha, \beta) = n(\beta, \alpha) = 1 n ( α , β ) = n ( β , α ) = 1 ;在那种情况下
s α s β s α ( β ) = s α s β ( β − α ) = s α ( − β − α + β ) = α .
s_\alpha s_\beta s_\alpha(\beta) = s_\alpha s_\beta(\beta - \alpha) = s_\alpha(-\beta - \alpha + \beta) = \alpha.
s α s β s α ( β ) = s α s β ( β − α ) = s α ( − β − α + β ) = α .
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。
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 α ∈ R , β ∈ R 的比率( β ∣ β ) ( α ∣ α ) \frac{(\beta|\beta)}{(\alpha|\alpha)} ( α ∣ α ) ( β ∣ β ) 必须取值 1, 2, 1 2 \frac{1}{2} 2 1 , 3, 1 3 \frac{1}{3} 3 1 之一。
(ii) α ∈ R \alpha \in R α ∈ R 的( α ∣ α ) (\alpha|\alpha) ( α ∣ α ) 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) W ( R ) 生成 V(no. 2,Prop. 5 的 Cor.)。因此,对于任何根α , β \alpha, \beta α , β ,都存在根β ′ \beta' β ′ ,使得( α ∣ β ′ ) ≠ 0 (\alpha|\beta') \neq 0 ( α ∣ β ′ ) = 0 和( β ′ ∣ β ′ ) = ( β ∣ β ) (\beta'|\beta') = (\beta|\beta) ( β ′ ∣ β ′ ) = ( β ∣ β ) 。通过no. 1的公式(9)和no. 3的列表,( β ′ ∣ β ′ ) ( α ∣ α ) \frac{(\beta'|\beta')}{(\alpha|\alpha)} ( α ∣ α ) ( β ′ ∣ β ′ ) 取值1、2、1 2 \frac{1}{2} 2 1 、3、1 3 \frac{1}{3} 3 1 之一(回想一下,假设系统被约简)。通过将( x ∣ y ) (x|y) ( x ∣ y ) 乘以合适的标量,我们可以假设( α ∣ α ) = 1 (\alpha|\alpha) = 1 ( α ∣ α ) = 1 对于某些根,并且( β ∣ β ) (\beta|\beta) ( β ∣ β ) 对于β ∈ R \beta \in R β ∈ 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 β ∈ R , γ ∈ R 使得( γ ∣ γ ) ( β ∣ β ) = 3 2 \frac{(\gamma|\gamma)}{(\beta|\beta)} = \frac{3}{2} ( β ∣ β ) ( γ ∣ γ ) = 2 3 ,与我们上面看到的相反。
(i) 不可分割的根的集合R 0 R_0 R 0 是V中的根系;这个系统是不可约的,是可约的;和 W ( R 0 ) = W ( R ) W(R_0) = W(R) W ( R 0 ) = W ( R ) .
(ii) 令 A 为根 α \alpha α 中的集合,其中 ( α ∣ α ) (\alpha|\alpha) ( α ∣ α ) 取最小的值 λ \lambda λ 。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 β ∈ R 的集合,使得 ( β ∣ β ) = 2 λ (\beta|\beta) = 2\lambda ( β ∣ β ) = 2 λ 。然后B ≠ ∅ B \neq \varnothing B = ∅ 、R 0 = A ∪ B R_0 = A \cup B R 0 = A ∪ B 、R = A ∪ B ∪ 2 A R = A \cup B \cup 2A R = A ∪ B ∪ 2 A 。
如果α ∈ R − R 0 \alpha \in R - R_0 α ∈ R − R 0 ,那么1 2 α ∈ R \frac{1}{2} \alpha \in R 2 1 α ∈ R ,但是1 2 ( 1 2 α ) ∉ R \frac{1}{2} (\frac{1}{2} \alpha) \notin R 2 1 ( 2 1 α ) ∈ / R (命题8),所以1 2 α ∈ R 0 \frac{1}{2} \alpha \in R_0 2 1 α ∈ R 0 。这证明R 0 R_0 R 0 满足(RS1 _1 1 )。显然,对于所有α ∈ R \alpha \in R α ∈ R ,s α , α − ( R 0 ) = R 0 s_{\alpha, \alpha^-}(R_0) = R_0 s α , α − ( R 0 ) = R 0 ,所以R 0 R_0 R 0 满足(RSI I _{II} I I )和(RSI I I _{III} I I I )。由于α ∈ R − R 0 \alpha \in R - R_0 α ∈ R − R 0 意味着1 2 α ∈ R 0 \frac{1}{2} \alpha \in R_0 2 1 α ∈ R 0 ,并且由于s α = s α / 2 s_\alpha = s_{\alpha/2} s α = s α /2 ,我们有W ( R ) = W ( R 0 ) W(R) = W(R_0) W ( R ) = W ( R 0 ) 。因此R 0 R_0 R 0 是不可约的(Prop.5的Cor.),并且它显然是约简的。
由于R R R 没有被约简,所以存在α ∈ R 0 \alpha \in R_0 α ∈ R 0 使得2 α ∈ R 2\alpha \in R 2 α ∈ R 。由于 R 0 R_0 R 0 不可约且 dim V ≥ 2 \dim V \geq 2 dim V ≥ 2 、α \alpha α 不能与每个根成比例或正交。令β ∈ R 0 \beta \in R_0 β ∈ R 0 使得n ( β , α ) ≠ 0 n(\beta, \alpha) \neq 0 n ( β , α ) = 0 和β \beta β 不与α \alpha α 成比例。如有必要,将β \beta β 更改为− β -\beta − β ,我们可以假设n ( β , α ) > 0 n(\beta, \alpha) > 0 n ( β , α ) > 0 。现在1 2 n ( β , α ) = n ( β , 2 α ) ∈ Z \frac{1}{2} n(\beta, \alpha) = n(\beta, 2\alpha) \in \mathbf{Z} 2 1 n ( β , α ) = n ( β , 2 α ) ∈ Z ,所以n ( β , α ) ∈ 2 Z n(\beta, \alpha) \in 2\mathbf{Z} n ( β , α ) ∈ 2 Z 。来自no. 3、n ( β , α ) = 2 n(\beta, \alpha) = 2 n ( β , α ) = 2 、( β ∣ β ) = 2 ( α ∣ α ) (\beta|\beta) = 2(\alpha|\alpha) ( β ∣ β ) = 2 ( α ∣ α ) 的列表。由于 R 0 R_0 R 0 被约化,第 12 条命题表明,对于所有 γ ∈ R 0 \gamma \in R_0 γ ∈ R 0 ,要么是 ( γ ∣ γ ) = ( α ∣ α ) (\gamma|\gamma) = (\alpha|\alpha) ( γ ∣ γ ) = ( α ∣ α ) ,要么是 ( γ ∣ γ ) = 2 ( α ∣ α ) (\gamma|\gamma) = 2(\alpha|\alpha) ( γ ∣ γ ) = 2 ( α ∣ α ) 。另外,上式还表明,对于所有 γ ∈ R − R 0 \gamma \in R - R_0 γ ∈ R − R 0 ,向量 1 2 γ \frac{1}{2} \gamma 2 1 γ 是 R 0 R_0 R 0 的元素,从而 ( 1 2 γ ∣ 1 2 γ ) = ( α ∣ α ) (\frac{1}{2} \gamma|\frac{1}{2} \gamma) = (\alpha|\alpha) ( 2 1 γ ∣ 2 1 γ ) = ( α ∣ α ) 。因此,λ = ( α ∣ α ) \lambda = (\alpha|\alpha) λ = ( α ∣ α ) 、B ≠ ∅ B \neq \varnothing B = ∅ 、R 0 = A ∪ B R_0 = A \cup B R 0 = A ∪ B 和R ⊆ A ∪ B ∪ 2 A R \subseteq A \cup B \cup 2A R ⊆ A ∪ B ∪ 2 A ;另一方面,如果γ ∈ A \gamma \in A γ ∈ A ,则存在g ∈ W ( R ) g \in W(R) g ∈ W ( R ) 使得γ = g ( α ) \gamma = g(\alpha) γ = g ( α ) (命题11),所以2 γ = g ( 2 α ) ∈ R 2\gamma = g(2\alpha) \in R 2 γ = g ( 2 α ) ∈ R ;因此2 A ⊆ R 2A \subseteq R 2 A ⊆ R 和R = A ∪ B ∪ 2 A R = A \cup B \cup 2A R = A ∪ B ∪ 2 A 。最后,令γ , γ ′ \gamma, \gamma' γ , γ ′ 为A A A 的两个不成比例的元素。然后
n ( 2 γ , γ ′ ) = 2 n ( γ , γ ′ ) = 4 n ( γ , 2 γ ′ ) ∈ 4 Z , 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
n ( 2 γ , γ ′ ) = 2 n ( γ , γ ′ ) = 4 n ( γ , 2 γ ′ ) ∈ 4 Z , and ∣ n ( γ , γ ′ ) ∣ ≤ 1
由于γ \gamma γ 和γ ′ \gamma' γ ′ 具有相同的长度,因此n ( γ , γ ′ ) = 0 n(\gamma, \gamma') = 0 n ( γ , γ ′ ) = 0 和( γ ∣ γ ′ ) = 0 (\gamma|\gamma') = 0 ( γ ∣ γ ′ ) = 0 。
假设R R R 是不可约且可约的,并且( α ∣ α ) (\alpha|\alpha) ( α ∣ α ) 需要值λ \lambda λ 和2 λ 2\lambda 2 λ 来换取α ∈ R \alpha \in R α ∈ R 。令A A A 为根α \alpha α 的集合,使得( α ∣ α ) = λ (\alpha|\alpha) = \lambda ( α ∣ α ) = λ 。假设 A A A 中任意两个不成比例的元素是正交的。那么R 1 = R ∪ 2 A R_1 = R \cup 2A R 1 = R ∪ 2 A 是不可约非约约根系,R R R 是R 1 R_1 R 1 不可分的根的集合。
显然R 1 R_1 R 1 满足(RS1 _1 1 )和(RSI I I _{III} I I I )。我们证明,如果α , β ∈ R 1 \alpha, \beta \in R_1 α , β ∈ R 1 ,则⟨ α − , β ⟩ ∈ Z \langle \alpha^-, \beta \rangle \in \mathbf{Z} ⟨ α − , β ⟩ ∈ Z 。如果α ∈ R \alpha \in R α ∈ R ,这很清楚。由于α ∈ A \alpha \in A α ∈ A 是( 2 α ) − = 1 2 α − (2\alpha)^- = \frac{1}{2} \alpha^- ( 2 α ) − = 2 1 α − ,所以如果α , β ∈ 2 A \alpha, \beta \in 2A α , β ∈ 2 A 也是直接的。最后,假设 β ∈ R \beta \in R β ∈ R 和 α = 2 γ \alpha = 2\gamma α = 2 γ 以及 γ ∈ A \gamma \in A γ ∈ A 。
1) 如果γ = ± β \gamma = \pm \beta γ = ± β ,则⟨ α − , β ⟩ = ± 1 2 ⟨ γ − , γ ⟩ = ± 1 \langle \alpha^-, \beta \rangle = \pm \frac{1}{2} \langle \gamma^-, \gamma \rangle = \pm 1 ⟨ α − , β ⟩ = ± 2 1 ⟨ γ − , γ ⟩ = ± 1 。 2) 如果γ \gamma γ 与β \beta β 不成比例,且β ∈ A \beta \in A β ∈ A 、假设在A A A 上意味着⟨ γ − , β ⟩ = 0 \langle \gamma^-, \beta \rangle = 0 ⟨ γ − , β ⟩ = 0 ,因此⟨ α − , β ⟩ = 0 \langle \alpha^-, \beta \rangle = 0 ⟨ α − , β ⟩ = 0 。 3) 如果β ∈ R − A \beta \in R - A β ∈ R − A ,则( β ∣ β ) = 2 λ = 2 ( γ ∣ γ ) (\beta|\beta) = 2\lambda = 2(\gamma|\gamma) ( β ∣ β ) = 2 λ = 2 ( γ ∣ γ ) ,因此根据no. 3中的列表,⟨ β , γ − ⟩ \langle \beta, \gamma^- \rangle ⟨ β , γ − ⟩ 等于0、2或-2。因此⟨ β , α − ⟩ = 1 2 ⟨ β , γ − ⟩ ∈ Z \langle \beta, \alpha^- \rangle = \frac{1}{2} \langle \beta, \gamma^- \rangle \in \mathbf{Z} ⟨ β , α − ⟩ = 2 1 ⟨ β , γ − ⟩ ∈ Z 。
这样R 1 R_1 R 1 就是V V V 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 α ∈ R ,令L α L_\alpha L α 为点的V V V 由……组成的超平面在s α s_\alpha s α 下不变。 V V V 中由L α L_\alpha L α (第V, § 1, no. 3章)的集合确定的房间称为R R R 的*房间*。由标量乘积( x ∣ y ) (x|y) ( x ∣ y ) 定义的双射V → V ∗ V \to V^* V → V ∗ 对于α ∈ R \alpha \in R α ∈ R 来说需要α \alpha α 到2 α − ( α − ∣ α − ) \frac{2\alpha^-}{(\alpha^-|\alpha^-)} ( α − ∣ α − ) 2 α − ,因此L α L_\alpha L α 到L α − L_{\alpha^-} L α − ,因此R R R 的室到R − R^- R − 。如果C C C 是R R R 的腔室,则R − R^- R − 的相应的腔室由C − C^- C − 表示。根据no. 2的第7条,C − C^- C − 仅依赖于C C C ,而不依赖于( x ∣ y ) (x|y) ( x ∣ y ) 的选择。
(i) 群 W ( R ) W(R) W ( R ) 简单传递作用于室的集合 。
引用了 6 · 被以下引用 14 引用了 V § 1. 。 超平面,腔室和刻面 , IV § 1. 。考克塞特群 , 命题 7, V § 3 , 定理 1, V § 3 , 定理 2, V § 3 , 注 3
被以下引用 IX § 7. 。 不可约表示已连接紧李群 , § 1. 。 根系 , 推论 , 注 4 , 注 8 , 推论 , 推论 , 推论 3 , 推论 5 , 定理 3 , VI § 3. 。指数不变量 , 命题 5, VIII § 11 , 注, VIII § 3 , 引理 10, VIII § 4
(ii) 设 C C C 为一个房间。那么 C ‾ \overline{C} C *是*W ( R ) W(R) W ( R ) 的基本域。
(iii) C C C 是一个开单纯锥体 (第 V, § 1, no. 6 章)。
(iv) 设 L 1 , L 2 , … , L l L_1, L_2, \ldots, L_l L 1 , L 2 , … , L l 为 C C C 的墙。 对于所有 i i i ,*存在唯一不可分割的根* α i \alpha_i α i 使得 L i = L α i L_i = L_{\alpha_i} L i = L α i 并且使得 α i \alpha_i α i 与 L i L_i L i 与 C C C 在同一侧。
(v) 集合 B ( C ) = { α 1 , … , α l } B(C) = \{ \alpha_1, \ldots, \alpha_l \} B ( C ) = { α 1 , … , α l } 是 V V V 的基。
(vi) C C C 是 x ∈ V x \in V x ∈ V 的集合,使得 ⟨ α i , x ⟩ > 0 \langle \alpha_i, x \rangle > 0 ⟨ α i , x ⟩ > 0 对于所有 i i i (或者,等效地,集合属于 x ∈ V x \in V x ∈ V 使得 ( x ∣ α i ) > 0 (x|\alpha_i) > 0 ( x ∣ α i ) > 0 对于所有 i i i )。
(vii) 设 S S S *为*s α i s_{\alpha_i} s α i 的集合。 对 ( W ( R ) , S ) (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α i \alpha_i α i 与L i L_i L i 正交,α i − \alpha_i^- α i − 与2 α i / ( α i ∣ α i ) 2\alpha_i / (\alpha_i|\alpha_i) 2 α i / ( α i ∣ α i ) 一致。由于W ( R ) 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。
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} ( n ( α , β ) ) α , β ∈ B 。
对于所有 α ∈ B \alpha \in B α ∈ B 、n ( α , α ) = 2 n(\alpha, \alpha) = 2 n ( α , α ) = 2 。对于α , β ∈ B \alpha, \beta \in B α , β ∈ B ,
n ( α , β ) = 2 ( α ∣ β ) ( β ∣ β ) = − 2 ∥ α ∥ ∥ β ∥ cos π m ( α , β ) ,
n(\alpha, \beta) = 2 \frac{(\alpha|\beta)}{(\beta|\beta)} = -2 \frac{\|\alpha\|}{\|\beta\|} \cos \frac{\pi}{m(\alpha, \beta)},
n ( α , β ) = 2 ( β ∣ β ) ( α ∣ β ) = − 2 ∥ β ∥ ∥ α ∥ cos m ( α , β ) π ,
其中m ( α , β ) m(\alpha, \beta) m ( α , β ) 表示如上阶 of s α s β s_\alpha s_\beta s α s β 。如果α ≠ β \alpha \neq \beta α = β 、n ( α , β ) = 0 , − 1 , − 2 n(\alpha, \beta) = 0, -1, -2 n ( α , β ) = 0 , − 1 , − 2 或− 3 -3 − 3 (cf.no. 3)。
让 C 成为B = B ( C ) B = B(C) B = B ( C ) 的腔室。 超平面L α L_\alpha L α 是R的室C ′ C' C ′ 的壁,存在变换C ′ C' C ′ 至C的W ( R ) W(R) W ( R ) 的元素。因而,我们被简化为L α L_\alpha L α 是C的墙。那么α \alpha α 与R的元素β \beta β 成正比。由于α \alpha α 和β \beta β 不可整除,所以α = ± β \alpha = \pm \beta α = ± β 。如果α = − β \alpha = -\beta α = − β ,则α = s β ( β ) \alpha = s_\beta(\beta) α = s β ( β ) ,因此命题。
令R 1 R_1 R 1 和R 2 R_2 R 2 为向量空间、V 1 V_1 V 1 和V 2 V_2 V 2 中的两个约化根系,并令B 1 B_1 B 1 和B 2 B_2 B 2 为R 1 R_1 R 1 和R 2 R_2 R 2 中的基。设f : B 1 → B 2 f : B_1 \to B_2 f : B 1 → B 2 为双射,即变换R 1 R_1 R 1 的嘉当矩阵与R 2 R_2 R 2 的嘉当矩阵。那么对于所有α ∈ B 1 \alpha \in B_1 α ∈ B 1 ,存在同构F : V 1 → V 2 F : V_1 \to V_2 F : V 1 → V 2 、变换、R 1 R_1 R 1 到R 2 R_2 R 2 和α \alpha α 到f ( α ) f(\alpha) f ( α ) 。
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F F F 为从V 1 V_1 V 1 到V 2 V_2 V 2 的同构,对于所有α ∈ B 1 \alpha \in B_1 α ∈ B 1 需要α \alpha α 到f ( α ) f(\alpha) f ( α ) 。然后F F F 变换s α s_\alpha s α 到s f ( α ) s_{f(\alpha)} s f ( α ) ,因此W ( R 1 ) W(R_1) W ( R 1 ) 到W ( R 2 ) W(R_2) W ( R 2 ) (Th.2),因此R 1 R_1 R 1 到R 2 R_2 R 2 (提案15)。
若α ∈ R \alpha \in R α ∈ R 且t ∈ A ( R ) t \in A(R) t ∈ A ( R ) ,则t s α t − 1 = s t ( α ) ts_\alpha t^{-1} = s_{t(\alpha)} t s α t − 1 = s t ( α ) ;由于W ( R ) W(R) W ( R ) 是由s α s_\alpha s α 生成的,我们看到W ( R ) W(R) W ( R ) 是A ( R ) A(R) A ( R ) 的正常子群。由结构迁移、R R R A ( R ) A(R) A ( R ) 变换基至R R R 基。由于W ( R ) W(R) W ( R ) 对基的集合作用简单传递,A ( R ) A(R) A ( R ) 的每个元素都可以唯一地写成形式g 1 g 2 g_1 g_2 g 1 g 2 ,其中g 1 ∈ W ( R ) g_1 \in W(R) g 1 ∈ W ( R ) 和g 2 ∈ G g_2 \in G g 2 ∈ G 。
6. 积极根
令C C C 为R R R 的腔室,并令B ( C ) = { α 1 , … , α l } B(C) = \{ \alpha_1, \ldots, \alpha_l \} B ( C ) = { α 1 , … , α l } 为R R R 的相应的基。 The order relation on V V V (resp. V ∗ V^* V ∗ ) defined by C C C is the order relation compatible with the vector space structure of V V V (resp. V ∗ V^* V ∗ ) for which the elements ≥ 0 \geq 0 ≥ 0 are the linear combinations of the α i \alpha_i α i (resp. the α i ∗ \alpha_i^* α i ∗ ) with coefficients ≥ 0 \geq 0 ≥ 0 . 对于这些关系之一为正值的元素被认为对于 C C C 为正值,或者对于基 B ( C ) B(C) B ( C ) 为正值。 这些序关系也由C ∗ C^* C ∗ 定义,正如通过使用W ( R ) W(R) W ( R ) 下的标量乘积不变量将V V V 与V ∗ V^* V ∗ 识别一样。 鉴于 Th. 2、V ∗ V^* V ∗ 的no. 5、元素为≥ 0 \geq 0 ≥ 0 当且仅当其C C C 上的值为≥ 0 \geq 0 ≥ 0 。 当且仅当C ∗ C^* C ∗ 上的值是≥ 0 \geq 0 ≥ 0 时,V V V 的元素x x x 是≥ 0 \geq 0 ≥ 0 ,或者等效地,如果对于所有y ∈ C y \in C y ∈ C 来说( x ∣ y ) ≥ 0 (x|y) \geq 0 ( x ∣ y ) ≥ 0 。
C ‾ \overline{C} C 中的元素是第1章的引理6对C C C 的≥ 0 \geq 0 ≥ 0 。 V, § 3, no. 5。 但C C C 的元素≥ 0 \geq 0 ≥ 0 的集合通常与C ‾ \overline{C} C 不同(cf.板X、系统A 2 , B 2 , G 2 A_2, B_2, G_2 A 2 , B 2 , G 2 )。
如果α \alpha α 的α ∈ R \alpha \in R α ∈ R 、核L α L_\alpha L α 不满足C ∗ C^* C ∗ ,那么α \alpha α 要么是整个C ∗ C^* C ∗ 的> 0 > 0 > 0 ,要么是整个C ∗ C^* C ∗ 的< 0 < 0 < 0 ,因此是第二个断言。还需要证明α \alpha α 包含在B ( C ) B(C) B ( C ) 生成的V V V 的子群P P P 中;我们可以假设 α \alpha α 是不可分的。现在群 P P P 显然稳定在 s γ s_{\gamma} s γ 之下,对于 γ ∈ B ( C ) \gamma \in B(C) γ ∈ B ( C ) ,因此 Th 也低于 W ( R ) W(R) W ( R ) 。 2. 由于α \alpha α 是形式w ( β ) w(\beta) w ( β ) ,加上w ∈ W ( R ) w \in W(R) w ∈ W ( R ) 和β ∈ B ( C ) \beta \in B(C) β ∈ B ( C ) (cf.命题15),我们有α ∈ P \alpha \in P α ∈ P 。 Q.E.D.
用根的 R + ( C ) R_+(C) R + ( C ) 集合表示,对于 C C C 为正。因此,
R = R + ( C ) ∪ ( − R + ( C ) )
R = R_+(C) \cup (-R_+(C))
R = R + ( C ) ∪ ( − R + ( C )) 是划分 /
R R R 。
根据no. 5的第15条命题,可以选择C C C ,从而得到α ∈ B ( C ) \alpha \in B(C) α ∈ B ( C ) 。由 Th. 3、
γ = ∑ β ∈ B ( C ) n β β with n β ∈ Z .
\gamma = \sum_{\beta \in B(C)} n_{\beta} \beta \quad \text{with} \quad n_{\beta} \in \mathbf{Z}.
γ = β ∈ B ( C ) ∑ n β β with n β ∈ Z . 因此,如果
γ \gamma γ 与
α \alpha α 成正比,则
γ = n α α \gamma = n_{\alpha} \alpha γ = n α α ,这就证明了推论。
现在令S S S 为α ∈ B ( C ) \alpha \in B(C) α ∈ B ( C ) 的反射s α s_{\alpha} s α 的集合,并令T T T 为W W W 下S S S 的共轭的并。对于α ∈ B ( C ) \alpha \in B(C) α ∈ B ( C ) 和w ∈ W w \in W w ∈ W ,T T T 的元素t = w s α w − 1 t = ws_{\alpha}w^{-1} t = w s α w − 1 是与根β = w ( α ) \beta = w(\alpha) β = w ( α ) 相关的正交反射s β s_{\beta} s β ;相反,对于任何不可分割的根β \beta β ,存在元素w ∈ W w \in W w ∈ W ,使得α = w − 1 ( β ) ∈ B ( C ) \alpha = w^{-1}(\beta) \in B(C) α = w − 1 ( β ) ∈ B ( C ) (第15条命题)和s β = w s α w − 1 ∈ T s_{\beta} = ws_{\alpha}w^{-1} \in T s β = w s α w − 1 ∈ T 。因此,从不可分割的根到 { ± 1 } × T \{\pm 1\} \times T { ± 1 } × T 的集合的 双射 ψ \psi ψ 是通过关联到不可分割的根 β \beta β 对 ( ε , s β ) (\varepsilon, s_{\beta}) ( ε , s β ) 获得的,其中 ε = + 1 \varepsilon = +1 ε = + 1 如果 β \beta β 为正,则 ε = − 1 \varepsilon = -1 ε = − 1 如果 β \beta β 为负。
另一方面,( W , S ) (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w w w 是长度(相对于S S S )W W W 元素等于q q q ,则存在T T T 的子集T w T_w T w ,和q q q 元素,这样,如果 w = s 1 … s q w = s_1 \ldots s_q w = s 1 … s q 与 s i ∈ S s_i \in S s i ∈ S 并且如果
t i = s 1 … s i − 1 s i s i − 1 … s 1
t_i = s_1 \ldots s_{i-1} s_i s_{i-1} \ldots s_1
t i = s 1 … s i − 1 s i s i − 1 … s 1 (
1 ≤ i ≤ q 1 \leq i \leq q 1 ≤ i ≤ q ),然后
T w = { t 1 , … , t q } T_w = \{t_1, \ldots, t_q\} T w = { t 1 , … , t q } 。回想一下,我们还在 § 1 数
η ( w , t ) \eta(w, t) η ( w , t ) (对于
w ∈ W w \in W w ∈ W 和
t ∈ T t \in T t ∈ T )中定义了no. 4,如果
t ∉ T w t \notin T_w t ∈ / T w 则等于
+ 1 +1 + 1 ,如果
t ∈ T w t \in T_w t ∈ T w 则等于
− 1 -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 { ± 1 } × T 定义映射
U w U_w U w 到自身
U w ( ε , t ) = ( ε η ( w − 1 , t ) , w t w − 1 ) ,
U_w(\varepsilon, t) = (\varepsilon \eta(w^{-1}, t), wt w^{-1}),
U w ( ε , t ) = ( ε η ( w − 1 , t ) , w t w − 1 ) , 映射
w ↦ U w w \mapsto U_w w ↦ U w 是集合
{ ± 1 } × T \{\pm 1\} \times T { ± 1 } × T 的置换从
W W W 到群的*同态*(第IV, § 1, no. 4、引理1)。
(i) 我们有ψ ( w ( α ) ) = U w ( ψ ( α ) ) \psi(w(\alpha)) = U_w(\psi(\alpha)) ψ ( w ( α )) = U w ( ψ ( α )) 。 (ii) 假设 α \alpha α 为正。 根 w ( α ) w(\alpha) w ( α ) 为负当且仅当
η ( w − 1 , s α ) = − 1 ,
\eta(w^{-1}, s_{\alpha}) = -1,
η ( w − 1 , s α ) = − 1 , 在其他字如果 s α ∈ T w − 1 s_{\alpha} \in T_{w^{-1}} s α ∈ T w − 1 。
(iii) 当且仅当室 C 和 w ( C ) w(C) w ( C ) 位于超平面 L α L_\alpha L α 的相对两侧时,我们才有 η ( w , s α ) = − 1 \eta(w, s_\alpha) = -1 η ( w , s α ) = − 1 。在其他字中,集合 T w T_w T w 由相对于分隔 C 和 w ( C ) w(C) w ( C ) 的墙壁的反射组成。
设β ∈ B ( C ) \beta \in B(C) β ∈ B ( C ) 并放入s = s β s = s_\beta s = s β 。显然 T s = { s } T_s = \{ s \} T s = { s } 因而
U s ( ε , t ) = { ( ε , s t s − 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}
U s ( ε , t ) = { ( ε , s t s − 1 ) ( − ε , s ) if t = s if t = s .
另一方面,令 ρ = ∑ γ ∈ B ( C ) n γ ( ρ ) γ \rho = \sum_{\gamma \in B(C)} n_\gamma(\rho) \gamma ρ = ∑ γ ∈ B ( C ) n γ ( ρ ) γ 为正根。放
s ( ρ ) = ∑ γ ∈ B ( C ) n γ ( s ( ρ ) ) γ .
s(\rho) = \sum_{\gamma \in B(C)} n_\gamma(s(\rho)) \gamma.
s ( ρ ) = γ ∈ B ( C ) ∑ n γ ( s ( ρ )) γ .
如果ρ ≠ β \rho \neq \beta ρ = β ,则存在元素γ ∈ B ( C ) \gamma \in B(C) γ ∈ B ( C ) 和γ ≠ β \gamma \neq \beta γ = β ,从而n γ ( ρ ) > 0 n_\gamma(\rho) > 0 n γ ( ρ ) > 0 ,并且我们有n γ ( s ( ρ ) ) = n γ ( ρ ) > 0 n_\gamma(s(\rho)) = n_\gamma(\rho) > 0 n γ ( s ( ρ )) = n γ ( ρ ) > 0 (no. 1,公式(5))。因而s ( ρ ) s(\rho) s ( ρ ) 为正。我们立即推断出
ψ ( s ( ε , ρ ) ) = { ( ε , s s ρ s − 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}
ψ ( s ( ε , ρ )) = { ( ε , s s ρ s − 1 ) ( − ε , s ) if ρ = β if ρ = β .
(12) 和 (13) 的比较现在表明,对于所有根 γ \gamma γ 和所有s ∈ S s \in S s ∈ S ,U s ( ψ ( γ ) ) = ψ ( s ( γ ) ) U_s(\psi(\gamma)) = \psi(s(\gamma)) U s ( ψ ( γ )) = ψ ( s ( γ )) 。由于 S 生成 W,因而 (i) 如下。
另一方面,w ( α ) w(\alpha) w ( α ) 为负数的说等价于说
ψ ( w ( α ) ) = ( − 1 , w s α w − 1 ) ,
\psi(w(\alpha)) = (-1, ws_\alpha w^{-1}),
ψ ( w ( α )) = ( − 1 , w s α w − 1 ) ,
或者,通过 (i),U w ( ψ ( α ) ) = ( − 1 , w s α w − 1 ) U_w(\psi(\alpha)) = (-1, ws_\alpha w^{-1}) U w ( ψ ( α )) = ( − 1 , w s α w − 1 ) 。如果加法α \alpha α 为正,则ψ ( α ) = ( + 1 , s α ) \psi(\alpha) = (+1, s_\alpha) ψ ( α ) = ( + 1 , s α ) 和U w ( ψ ( α ) ) = ( η ( w − 1 , s α ) , w s α w − 1 ) U_w(\psi(\alpha)) = (\eta(w^{-1}, s_\alpha), ws_\alpha w^{-1}) U w ( ψ ( α )) = ( η ( w − 1 , s α ) , w s α w − 1 ) ,因而(ii)。
最后,根据(ii),η ( w , s α ) = − 1 \eta(w, s_\alpha) = -1 η ( w , s α ) = − 1 当且仅当根、α \alpha α 和w − 1 ( α ) w^{-1}(\alpha) w − 1 ( α ) 之一为正,另一个为负。这相当于所有x ∈ C x \in C x ∈ 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 ( α ∣ x ) . ( w − 1 ( α ) ∣ x ) = ( α ∣ 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。
让β ∈ B ( C ) \beta \in B(C) β ∈ B ( C ) 。反射s β s_\beta s β 排列正值根,与β \beta β 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 T s β = s β T_{s_\beta} = s_\beta T s β = s β 得出。
假设 R 减小。令w ∈ W w \in W w ∈ W ,令q为w w w 相对于S的长度(第IV, § 1, no. 1章),并令w = s 1 … s q w = s_1 \ldots s_q w = s 1 … s q 为w w w 的约化分解。令α 1 , … , α q \alpha_1, \ldots, \alpha_q α 1 , … , α q 为B ( C ) B(C) B ( C ) 相应的到s 1 , … , s q s_1, \ldots, s_q s 1 , … , s q 中的元素。放
θ i = s q s q − 1 … s i + 1 ( α i ) , i = 1 , … , q .
\theta_i = s_q s_{q-1} \ldots s_{i+1}(\alpha_i), \quad i = 1, \ldots, q.
θ i = s q s q − 1 … s i + 1 ( α i ) , i = 1 , … , 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θ i \theta_i θ i 是> 0 > 0 > 0 ,成对不同,w ( θ i ) < 0 w(\theta_i) < 0 w ( θ i ) < 0 ,并且每个根α > 0 \alpha > 0 α > 0 使得w ( α ) < 0 w(\alpha) < 0 w ( α ) < 0 等于θ i \theta_i θ i 之一。
令X为α > 0 \alpha > 0 α > 0 的集合,使得w ( α ) < 0 w(\alpha) < 0 w ( α ) < 0 。通过(二),
Card ( X ) = Card ( T w − 1 ) = l ( w − 1 ) = l ( w ) = q .
\operatorname{Card}(X) = \operatorname{Card}(T_{w^{-1}}) = l(w^{-1}) = l(w) = q.
Card ( X ) = Card ( T w − 1 ) = l ( w − 1 ) = l ( w ) = q .
另一方面,如果 α ∈ X \alpha \in X α ∈ X 显然存在 i ∈ { 1 , q } i \in \{1, q\} i ∈ { 1 , q } 使得
s i + 1 … s q ( α ) > 0 and s i s i + 1 … s q ( α ) < 0.
s_{i+1} \ldots s_q(\alpha) > 0 \quad \text{and} \quad s_i s_{i+1} \ldots s_q(\alpha) < 0.
s i + 1 … s q ( α ) > 0 and s i s i + 1 … s q ( α ) < 0.
由科. 1,这意味着s i + 1 … s q ( α ) = α i s_{i+1} \ldots s_q(\alpha) = \alpha_i s i + 1 … s q ( α ) = α i ,因此也意味着α = θ i \alpha = \theta_i α = θ i 。因此,集合X包含在θ i \theta_i θ i 的集合中。由于Card ( X ) = q \operatorname{Card}(X) = q Card ( X ) = q ,只有当X等于θ i \theta_i θ 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。
假设R减小。 W中存在唯一的最长元素w 0 w_0 w 0 ,其长度等于正根和w 0 w_0 w 0 变换室C至− C -C − C 的数。我们为所有 w ∈ W w \in W w ∈ W 提供了 w 0 2 = 1 w_0^2 = 1 w 0 2 = 1 和 l ( w w 0 ) = l ( w 0 ) − l ( w ) l(ww_0) = l(w_0) - l(w) l ( w w 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 − C 是一个房间。因此W存在元素w 0 w_0 w 0 即变换C到− C -C − C 。然后w 0 ( α ) < 0 w_0(\alpha) < 0 w 0 ( α ) < 0 对于所有正根α \alpha α 和Cor的前两个断言。 3 是 Cor 的直接的推论。 2. 我们有w 0 2 ( C ) = C w_0^2(C) = C w 0 2 ( C ) = C ,所以w 0 2 = 1 w_0^2 = 1 w 0 2 = 1 。最后,如果 w ∈ W w \in W w ∈ W 、长度 l ( w ) l(w) l ( w ) (或 l ( w w 0 ) l(ww_0) l ( w w 0 ) )根据第 17 (iii) 条等于分隔 C 和 w ( C ) w(C) w ( C ) (或 w w 0 ( C ) = − w ( C ) ww_0(C) = -w(C) w w 0 ( C ) = − w ( C ) )的墙壁的数。由于w ( C ) w(C) w ( C ) 和− w ( C ) -w(C) − w ( C ) 位于每面墙的相对两侧,和l ( w ) + l ( w 0 ) l(w) + l(w_0) l ( w ) + l ( w 0 ) 等于墙的总数,即l ( w 0 ) l(w_0) l ( w 0 ) 。
(i) x ∈ C ‾ x \in \overline{C} x ∈ C ; (ii) x ≥ s α ( x ) x \geq s_\alpha(x) x ≥ s α ( x ) 对于所有α ∈ B ( C ) \alpha \in B(C) α ∈ B ( C ) (相对于C 定义的序关系); (iii) x ≥ w ( x ) x \geq w(x) x ≥ w ( x ) 对于所有 w ∈ W w \in W w ∈ W 。
由于s α ( x ) = x − ⟨ x , α ∨ ⟩ α s_\alpha(x) = x - \langle x, \alpha^\vee \rangle \alpha s α ( x ) = x − ⟨ x , α ∨ ⟩ α 和C ‾ \overline{C} C 是元素x ∈ V x \in V x ∈ V 的集合,使得⟨ x , α ∨ ⟩ ≥ 0 \langle x, \alpha^\vee \rangle \geq 0 ⟨ x , α ∨ ⟩ ≥ 0 对于所有α ∈ B ( C ) \alpha \in B(C) α ∈ 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} x ∈ C ,并设w ∈ W w \in W w ∈ W 。我们以w w w 的长度l ( w ) l(w) l ( w ) 为归纳争论。案例l ( w ) = 0 l(w) = 0 l ( w ) = 0 很简单。如果l ( w ) ≥ 1 l(w) \geq 1 l ( w ) ≥ 1 ,w w w 可以写成形式w = w ′ s α w = w' s_\alpha w = w ′ s α ,还有α ∈ B ( C ) \alpha \in B(C) α ∈ B ( C ) 和l ( w ′ ) = l ( w ) − 1 l(w') = l(w) - 1 l ( w ′ ) = l ( w ) − 1 。然后
x − w ( x ) = x − w ′ ( x ) + w ′ ( x − s α ( x ) ) .
x - w(x) = x - w'(x) + w'(x - s_\alpha(x)).
x − w ( x ) = x − w ′ ( x ) + w ′ ( x − s α ( x )) .
归纳假设表明x − w ′ ( x ) x - w'(x) x − w ′ ( x ) 为正。另一方面,
w ′ ( x − s α ( x ) ) = w ( s α ( x ) − x ) = − ⟨ x , α ∨ ⟩ w ( α ) .
w'(x - s_\alpha(x)) = w(s_\alpha(x) - x) = -\langle x, \alpha^\vee \rangle w(\alpha).
w ′ ( x − s α ( x )) = w ( s α ( x ) − x ) = − ⟨ x , α ∨ ⟩ w ( α ) .
现在s α ∈ T w − 1 s_\alpha \in T_{w^{-1}} s α ∈ T w − 1 ,而第 17 号提案 (ii) 表明w ( α ) < 0 w(\alpha) < 0 w ( α ) < 0 。于是就有了这样的结果。
元素x ∈ C x \in C x ∈ C 当且仅当x > w ( x ) x > w(x) x > w ( x ) 对于所有w ∈ W w \in W w ∈ W 使得w ≠ 1 w \neq 1 w = 1 。
被以下引用 1 被以下引用 定义 2, VI § 3
对于室 C C C ,令 ( β i ) 1 ≤ i ≤ n (\beta_i)_{1 \leq i \leq n} ( β i ) 1 ≤ i ≤ n 为正根的序列,使得 β 1 + β 2 + ⋯ + β n \beta_1 + \beta_2 + \cdots + \beta_n β 1 + β 2 + ⋯ + β n 为根。那么存在置换 π ∈ S n \pi \in S_n π ∈ S n ,对于所有 i ∈ { 1 , 2 , … , n } i \in \{1, 2, \ldots, n\} i ∈ { 1 , 2 , … , n } ,β π ( 1 ) + β π ( 2 ) + ⋯ + β π ( i ) \beta_{\pi(1)} + \beta_{\pi(2)} + \cdots + \beta_{\pi(i)} β π ( 1 ) + β π ( 2 ) + ⋯ + β π ( 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n n n 进行论证,命题对于n ≤ 2 n \leq 2 n ≤ 2 来说是明确的。把β = β 1 + ⋯ + β n \beta = \beta_1 + \cdots + \beta_n β = β 1 + ⋯ + β n 。那么∑ i = 1 n ( β ∣ β i ) = ( β ∣ β ) > 0 \sum_{i=1}^n (\beta|\beta_i) = (\beta|\beta) > 0 ∑ i = 1 n ( β ∣ β i ) = ( β ∣ β ) > 0 ,所以存在指标k k k 使得( β ∣ β k ) > 0 (\beta|\beta_k) > 0 ( β ∣ β k ) > 0 。如果 β = β k \beta = \beta_k β = β k ,则从 β i > 0 \beta_i > 0 β i > 0 开始,n = 1 n = 1 n = 1 对于所有 i i i 。否则β − β k \beta - \beta_k β − β k 是根(no. 3,Th.1的Cor.);然后将归纳假设应用于 β − β k = ∑ i ≠ k β i \beta - \beta_k = \sum_{i \neq k} \beta_i β − β k = ∑ i = k β i 即可。
让α ∈ R + ( C ) \alpha \in R_+(C) α ∈ R + ( C ) 。那么α ∈ B ( C ) \alpha \in B(C) α ∈ B ( C ) 当且仅当α \alpha α 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 α 是两个正根中的和,则Th。 3表明α ∈ B ( C ) \alpha \in B(C) α ∈ B ( C ) 。如果α ∉ B ( C ) \alpha \notin B(C) α ∈ / B ( C ) ,Th。图3显示对于所有k k k 和n ≥ 2 n \geq 2 n ≥ 2 ,α = ∑ k = 1 n β k \alpha = \sum_{k=1}^n \beta_k α = ∑ k = 1 n β k 和β k ∈ B ( C ) \beta_k \in B(C) β k ∈ B ( C ) 。
如有必要,对β k \beta_k β k 进行排列,我们可以假设∑ k = 1 n − 1 \sum_{k=1}^{n-1} ∑ k = 1 n − 1 是根(命题19),因此α \alpha α 是正根∑ k = 1 n − 1 β k \sum_{k=1}^{n-1} \beta_k ∑ k = 1 n − 1 β k 和β n \beta_n β n 的和。
1) φ ( − α ) = − φ ( α ) \varphi(-\alpha) = -\varphi(\alpha) φ ( − α ) = − φ ( α ) 换 α ∈ R \alpha \in R α ∈ R ; 2) 如果α ∈ R , β ∈ R \alpha \in R, \beta \in R α ∈ R , β ∈ R 使得α + β ∈ R \alpha + \beta \in R α + β ∈ R ,则φ ( α + β ) = φ ( α ) + φ ( β ) \varphi(\alpha + \beta) = \varphi(\alpha) + \varphi(\beta) φ ( α + β ) = φ ( α ) + φ ( β ) 。
令Q Q Q 为由R R R 生成的V V V 的子群。然后从Q Q Q 到Γ \Gamma Γ ,φ \varphi φ 扩展到同态。
设B B B 为R R R 的基。令ψ \psi ψ 为从Q Q Q 到Γ \Gamma Γ 的唯一同态,即重合,φ \varphi φ 位于B B B 。只要证明当α \alpha α 相对于B B B 是正根时,ψ ( α ) = φ ( α ) \psi(\alpha) = \varphi(\alpha) ψ ( α ) = φ ( α ) 就足够了。我们有 α = β 1 + ⋯ + β m \alpha = \beta_1 + \cdots + \beta_m α = β 1 + ⋯ + β m 和 β i ∈ B \beta_i \in B β i ∈ B 代表所有 i i i ,β 1 + ⋯ + β h ∈ R \beta_1 + \cdots + \beta_h \in R β 1 + ⋯ + β h ∈ R 代表所有 h h h (提案 19)。我们在 m m m 上通过归纳显示ψ ( α ) = φ ( α ) \psi(\alpha) = \varphi(\alpha) ψ ( α ) = φ ( α ) 。如果 m = 1 m = 1 m = 1 就很清楚了。 归纳假设给出
ψ ( β 1 + ⋯ + β m − 1 ) = φ ( β 1 + ⋯ + β m − 1 ) ,
\psi(\beta_1 + \cdots + \beta_{m-1}) = \varphi(\beta_1 + \cdots + \beta_{m-1}),
ψ ( β 1 + ⋯ + β m − 1 ) = φ ( β 1 + ⋯ + β m − 1 ) ,
我们有ψ ( β m ) = φ ( β m ) \psi(\beta_m) = \varphi(\beta_m) ψ ( β m ) = φ ( β m ) ,因此有ψ ( α ) = φ ( α ) \psi(\alpha) = \varphi(\alpha) ψ ( α ) = φ ( α ) ,这证明了推论。
对于R R R 中的任何根α = ∑ β ∈ B ( C ) n β β \alpha = \sum_{\beta \in B(C)} n_\beta \beta α = ∑ β ∈ B ( C ) n β β ,用β ∈ B ( C ) \beta \in B(C) β ∈ B ( C ) 的Y ( α ) Y(\alpha) Y ( α ) 集合表示,使得n β ≠ 0 n_\beta \neq 0 n β = 0 。此外,观察到B ( C ) B(C) B ( C ) 可以与由W ( R ) W(R) W ( R ) 和s α i s_{\alpha_i} s α 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)。
b) 令Y Y Y 为B ( C ) B(C) B ( C ) 的非空连通子集。然后∑ β ∈ Y β \sum_{\beta \in Y} \beta ∑ β ∈ Y β 属于到R \mathbf{R} R 。
为了证明a),我们可以假设α \alpha α 是正数。我们通过归纳对C a r d ( Y ( α ) ) \mathrm{Card}(Y(\alpha)) Card ( Y ( α )) 进行论证,如果C a r d ( Y ( α ) ) = 1 \mathrm{Card}(Y(\alpha)) = 1 Card ( Y ( α )) = 1 则断言微不足道。根据第 19 条命题,存在 β ∈ B ( C ) \beta \in B(C) β ∈ B ( C ) 使得 α − β ∈ R \alpha - \beta \in \mathbf{R} α − β ∈ R 。令p p p 为最大的整数⩾ 0 \geqslant 0 ⩾ 0 ,使得γ = α − p β ∈ R \gamma = \alpha - p\beta \in \mathbf{R} γ = α − pβ ∈ R 。从γ − β ∉ R \gamma - \beta \notin \mathbf{R} γ − β ∈ / R 和γ + p β ∈ R \gamma + p\beta \in \mathbf{R} γ + pβ ∈ R 开始,( γ ∣ β ) ≠ 0 (\gamma|\beta) \neq 0 ( γ ∣ β ) = 0 (提案9);因此β \beta β 与Y ( γ ) Y(\gamma) Y ( γ ) 中的至少一个元素相关联。但是Y ( α ) = Y ( γ ) ∪ { β } Y(\alpha) = Y(\gamma) \cup \{\beta\} Y ( α ) = Y ( γ ) ∪ { β } 和Y ( γ ) Y(\gamma) Y ( γ ) 是通过归纳假设连接的。因此Y ( α ) Y(\alpha) Y ( α ) 是连通的,这就证明了a)。
现在令Y Y Y 为B ( C ) B(C) B ( C ) 的非空连通子集;我们通过C a r d ( Y ) \mathrm{Card}(Y) Card ( Y ) 上的归纳证明∑ β ∈ Y β \sum_{\beta \in Y} \beta ∑ β ∈ Y β 是根。 C a r d ( Y ) ⩽ 1 \mathrm{Card}(Y) \leqslant 1 Card ( Y ) ⩽ 1 是微不足道的情况。假设C a r d ( Y ) ⩾ 2 \mathrm{Card}(Y) \geqslant 2 Card ( Y ) ⩾ 2 。由于 X X X 是一片森林(第 V, § 4, no. 8 章,第 8 章),Y Y Y 是一棵树,并且有一个终端顶点 β \beta β (第 IV 章,附录)。 集合Y − { β } Y - \{\beta\} Y − { β } 相连,其中一个元素与β \beta β 相连。到归纳假设,α = ∑ γ ∈ Y − { β } γ ∈ R \alpha = \sum_{\gamma \in Y - \{\beta\}} \gamma \in \mathbf{R} α = ∑ γ ∈ Y − { β } γ ∈ R ,从( α ∣ β ) < 0 (\alpha|\beta) < 0 ( α ∣ β ) < 0 开始,α + β ∈ R \alpha + \beta \in \mathbf{R} α + β ∈ R (Th.1)。 Q.E.D.
7. 集合根关闭
(i) 如果条件 α ∈ P , β ∈ P , α + β ∈ R \alpha \in P, \beta \in P, \alpha + \beta \in \mathbf{R} α ∈ P , β ∈ P , α + β ∈ R 隐含 α + β ∈ P \alpha + \beta \in P α + β ∈ P ,则称P P P 是封闭的。
(ii) 如果 P P P 闭合且P ∪ ( − P ) = R P \cup (-P) = \mathbf{R} P ∪ ( − P ) = R ,则P P P 被称为抛物线。
(iii) 如果 P = − P P = -P P = − P ,则称 P P P 是对称的。
令C C C 为R \mathbf{R} R 和P P P 的腔室,以及R \mathbf{R} R 包含R + ( C ) 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) Σ = B ( C ) ∩ ( − P ) ,并令Q Q Q 为根集合,即Σ \Sigma Σ 的元素线性组合具有非正整数系数。然后,P = R + ( C ) ∪ Q P = R_+(C) \cup Q P = R + ( C ) ∪ 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 ) ) = Q P \cap (-R_+(C)) = Q P ∩ ( − R + ( C )) = Q 就足够了。 让− α ∈ Q -\alpha \in Q − α ∈ Q 。 那么α \alpha α 就是n n n 元素的Σ \Sigma Σ 的和。 我们通过归纳在n n n 上展示− α ∈ P -\alpha \in P − α ∈ P 。 如果n = 1 n = 1 n = 1 ,这很清楚。 If n > 1 n > 1 n > 1 , then by Prop. 19 of no. 6 we can write α = β + γ \alpha = \beta + \gamma α = β + γ with γ ∈ Σ \gamma \in \Sigma γ ∈ Σ and β \beta β the sum of n − 1 n - 1 n − 1 elements of Σ \Sigma Σ . 归纳假设、− β ∈ P -\beta \in P − β ∈ P ;由于 − γ ∈ P -\gamma \in P − γ ∈ P 且由于 P P P 已关闭,− α ∈ P -\alpha \in P − α ∈ P 。 因此,Q ⊆ P ∩ ( − R + ( C ) ) Q \subseteq P \cap (-R_+(C)) Q ⊆ P ∩ ( − R + ( C )) 。 相反,设− α ∈ P ∩ ( − R + ( C ) ) -\alpha \in P \cap (-R_+(C)) − α ∈ P ∩ ( − R + ( C )) 。 那么α \alpha α 就是p p p 元素的B ( C ) B(C) B ( C ) 的和。 我们通过归纳在p p p 上展示− α ∈ Q -\alpha \in Q − α ∈ Q 。 如果p = 1 p = 1 p = 1 ,这很清楚。 如果p > 1 p > 1 p > 1 ,那么根据命题19,我们可以用γ ∈ B ( C ) \gamma \in B(C) γ ∈ B ( C ) 和β \beta β 根来写α = β + γ \alpha = \beta + \gamma α = β + γ ,即p − 1 p - 1 p − 1 元素和B ( C ) B(C) B ( C ) 。 由于 − γ = β + ( − α ) -\gamma = \beta + (-\alpha) − γ = β + ( − α ) 和 P P P 是闭合的,− γ ∈ P -\gamma \in P − γ ∈ P ,因此γ ∈ Σ \gamma \in \Sigma γ ∈ Σ 。 此外,由于P P P 是封闭的,− β = γ + ( − α ) -\beta = \gamma + (-\alpha) − β = γ + ( − α ) 所以− β ∈ P -\beta \in P − β ∈ P 。 由归纳假设,− β ∈ Q -\beta \in Q − β ∈ Q ,所以− α = − β − γ ∈ Q -\alpha = -\beta - \gamma \in Q − α = − β − γ ∈ Q 。 因此,P ∩ ( − R + ( C ) ) ⊆ Q P \cap (-R_+(C)) \subseteq Q P ∩ ( − R + ( C )) ⊆ Q 。
(i) P P P 是抛物线 ; (ii) P P P * 关闭,并且存在 R R R 的室 C C C ,使得 P ⊇ R + ( C ) P \supseteq R_+(C) P ⊇ R + ( C ) *; (iii) 存在R R R 的C C C 和B ( C ) B(C) B ( C ) 的子集Σ \Sigma Σ ,使得P P P 是R + ( C ) R_+(C) R + ( C ) 的并和集合Q Q Q 的根是线性组合元素 Σ \Sigma Σ 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 ) = R P \cup (-P) = R P ∪ ( − P ) = R 。我们证明,如果 α , β ∈ P \alpha, \beta \in P α , β ∈ P 满足 α + β ∈ R \alpha + \beta \in R α + β ∈ R ,则α + β ∈ P \alpha + \beta \in P α + β ∈ P 。如果根 α + β \alpha + \beta α + β 为正,这一点很明显。假设α + β \alpha + \beta α + β 为负。然后是α + β = ∑ γ ∈ B ( C ) n γ γ \alpha + \beta = \sum_{\gamma \in B(C)} n_\gamma \gamma α + β = ∑ γ ∈ B ( C ) n γ γ ,还有n γ ≤ 0 n_\gamma \leq 0 n γ ≤ 0 。但α \alpha α 或β \beta β 中B ( C ) − Σ B(C) - \Sigma B ( C ) − Σ 的每一个元素γ \gamma γ 的系数为≥ 0 \geq 0 ≥ 0 ;因而n γ = 0 n_\gamma = 0 n γ = 0 如果γ ∈ B ( C ) − Σ \gamma \in B(C) - \Sigma γ ∈ B ( C ) − Σ ,那么α + β ∈ Q ⊆ P \alpha + \beta \in Q \subseteq P α + β ∈ Q ⊆ P 。
(i) ⟹ \Longrightarrow ⟹ (ii):假设P P P 是抛物线。令 C C C 为一个室,使得 C a r d ( P ∩ R + ( C ) ) \mathrm{Card}(P \cap R_+(C)) Card ( P ∩ R + ( C )) 尽可能大。设α ∈ B ( C ) \alpha \in B(C) α ∈ B ( C ) 并假设α ∈ P \alpha \in P α ∈ P ,从而得到− α ∈ P -\alpha \in P − α ∈ P 。对于所有 β ∈ P ∩ R + ( C ) \beta \in P \cap R_+(C) β ∈ P ∩ R + ( C ) ,β \beta β 与 α \alpha α 不成比例(对于假设 β = 2 α \beta = 2\alpha β = 2 α 意味着 α = 2 α + ( − α ) ∈ P \alpha = 2\alpha + (-\alpha) \in P α = 2 α + ( − α ) ∈ P ,因为 P P P 是封闭的)。因而s α ( β ) ∈ R + ( C ) s_\alpha(\beta) \in R_+(C) s α ( β ) ∈ R + ( C ) (no. 6,第 17 号提案第 1 条)。如果我们放入C ′ = s α ( C ) C' = s_\alpha(C) C ′ = s α ( C ) ,则β = s α ( s α ( β ) ) ∈ s α ( R + ( C ) ) = R + ( C ) \beta = s_\alpha(s_\alpha(\beta)) \in s_\alpha(R_+(C)) = R_+(C) β = s α ( s α ( β )) ∈ s α ( R + ( C )) = R + ( C ) ,− α ∈ P ∩ R + ( C ′ ) -\alpha \in P \cap R_+(C') − α ∈ P ∩ R + ( C ′ ) ,因而C a r d ( P ∩ R + ( C ′ ) ) > C a r d ( P ∩ R + ( C ) ) \mathrm{Card}(P \cap R_+(C')) > \mathrm{Card}(P \cap R_+(C)) Card ( P ∩ R + ( C ′ )) > Card ( P ∩ R + ( C )) 。这是荒谬的,从α ∈ P \alpha \in P α ∈ P 开始。因而,B ( C ) ⊆ P B(C) \subseteq P B ( C ) ⊆ P ,以及根据第 19 号命题的R + ( C ) ⊆ P R_+(C) \subseteq P R + ( C ) ⊆ P ,以及P P P 是封闭的事实。
(i) 存在一个室C C C 使得P = R + ( C ) P = R_+(C) P = R + ( C ) ; (ii) P P P 关闭且 { P , − P } \{P, -P\} { P , − P } 为 R R R 中的划分。
腔室C C C 使得P = R + ( C ) P = R_+(C) P = R + ( C ) 是唯一的 。
如果P = R + ( C ) P = R_+(C) P = R + ( C ) ,C C C 是x ∗ ∈ V ∗ x^* \in V^* x ∗ ∈ V ∗ 的集合,这样⟨ x ∗ , x ⟩ > 0 \langle x^*, x \rangle > 0 ⟨ x ∗ , x ⟩ > 0 对于所有x ∈ P x \in P x ∈ P ,因此唯一性等于C C C 。
假设V V V 配备了有序向量空间的结构,使得对于这个结构,R R R 的每个根不是正就是负。对于这个结构,令 P P P 为正根的集合。那么存在一个独特的室C C C R R R 使得P = R + ( C ) 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,P P P 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R R R 上然后自动满足。 Recall that such an order can be obtained, for example, by choosing a basis ( e i ) 1 ≤ i ≤ n (e_i)_{1 \leq i \leq n} ( e i ) 1 ≤ i ≤ n of V V V and taking the lexicographic order on V V V , so x = ∑ i ξ i e i x = \sum_i \xi_i e_i x = ∑ i ξ i e i is ≥ 0 \geq 0 ≥ 0 if all the ξ i \xi_i ξ i are 0, or if ξ i > 0 \xi_i > 0 ξ i > 0 for the smallest index i i i such that ξ i ≠ 0 \xi_i \neq 0 ξ i = 0 .
(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 ≥ 0 。由于P满足Cor的条件(ii)。 1、存在C使得P = R + ( C ) P = R_+(C) P = R + ( C ) ;设B ′ = B ( C ) B' = B(C) B ′ = B ( C ) ,X和X ′ X' X ′ 是B和B ′ B' B ′ 生成的凸锥。然后
B ⊆ P ⊆ X and B ′ ⊆ P ⊆ X ′ ,
B \subseteq P \subseteq X \quad \text{and} \quad B' \subseteq P \subseteq X',
B ⊆ P ⊆ X and B ′ ⊆ P ⊆ X ′ ,
这表明X和X ′ X' X ′ 都是由P生成的,因此重合。但是 B 的元素(或B ′ B' B ′ )生成的半线是X(或X ′ 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' B = B ′ 。
这立即来自Cor。 3 和科。提案 4。
我们称R ′ R' R ′ 根系*由B ′ B' B ′ *生成*。
设 B 为 R 的基,B 的A 1 , A 2 , … , A r A_1, A_2, \ldots, A_r A 1 , A 2 , … , A r 成对正交子集,以及A = A 1 ∪ A 2 ∪ ⋯ ∪ A r A = A_1 \cup A_2 \cup \cdots \cup A_r A = A 1 ∪ A 2 ∪ ⋯ ∪ A r 。那么A的每一个元素线性组合即根α \alpha α 实际上是A i A_i A 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E 1 , … , E r , E E_1, \ldots, E_r, E E 1 , … , E r , E 分别为A 1 , … , A r , A A_1, \ldots, A_r, A A 1 , … , A r , A 生成的V的向量子空间。由科. 4、我们可以假设E = V E = V E = V 。然后,由 Th. no. 5的2(vii),E i E_i E i 在W ( R ) W(R) W ( R ) 下是稳定的,所以R是R ∩ E i R \cap E_i R ∩ E i 的并(no. 2,命题5)。
我们采用命题20的假设和记号。令V 1 V_1 V 1 为由Σ \Sigma Σ 生成的V的向量子空间。那么 P ∩ ( − P ) = Q ∪ ( − Q ) = V 1 ∩ R P \cap (-P) = Q \cup (-Q) = V_1 \cap R P ∩ ( − P ) = Q ∪ ( − Q ) = V 1 ∩ R 就是 V 1 V_1 V 1 中的根系和基 Σ \Sigma Σ 。
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) P ∩ ( − P ) = ( R + ( C ) ∪ Q ) ∩ (( − R + ( C )) ∪ ( − Q )) = Q ∪ ( − Q ) 。 Th。 3证明Q ∪ ( − Q ) = V 1 ∩ R Q \cup (-Q) = V_1 \cap R Q ∪ ( − Q ) = V 1 ∩ R 。最后,Cor. 的Σ \Sigma Σ 是根系 V 1 ∩ R V_1 \cap R V 1 ∩ R 的基。 4.
令C(分别C ′ C' C ′ )为R室,Σ \Sigma Σ (分别Σ ′ \Sigma' Σ ′ )子集为B ( C ) B(C) B ( C ) (分别为B ( C ′ ) B(C') B ( C ′ ) ),Q(分别为Q ′ Q' Q ′ )集合为线性组合 Σ \Sigma Σ (或Σ ′ \Sigma' Σ ′ )的元素,具有负整数系数,以及P = Q ∪ R + ( C ) P = Q \cup R_+(C) P = Q ∪ R + ( C ) (或P ′ = Q ′ ∪ R + ( C ′ ) P' = Q' \cup R_+(C') P ′ = Q ′ ∪ R + ( C ′ ) )。如果存在Weyl 群将P变换为P ′ P' P ′ 的元素,则存在Weyl 群将C变换为C ′ C' C ′ 和Σ \Sigma Σ 变换为Σ ′ \Sigma' Σ ′ 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' P = P ′ 。令V 1 V_1 V 1 为由P ∩ ( − P ) P \cap (-P) P ∩ ( − P ) 生成的V的向量子空间。那么Σ \Sigma Σ 和Σ ′ \Sigma' Σ ′ 就是V 1 V_1 V 1 中根系R 1 = P ∩ ( − P ) R_1 = P \cap (-P) R 1 = P ∩ ( − P ) 的基(第20号提案第6条)。因此存在g 1 ∈ W ( R 1 ) g_1 \in W(R_1) g 1 ∈ W ( R 1 ) 使得g 1 ( Σ ) = Σ ′ g_1(\Sigma) = \Sigma' g 1 ( Σ ) = Σ ′ 。很明显,g 1 g_1 g 1 是由W ( R ) W(R) W ( R ) 的元素g g g 引发的,即s σ s_\sigma s σ 与σ ∈ Σ \sigma \in \Sigma σ ∈ Σ 对称性的乘积。设γ = ∑ β ∈ B ( C ) c β β \gamma = \sum_{\beta \in B(C)} c_\beta \beta γ = ∑ β ∈ B ( C ) c β β 为P − R 1 P - R_1 P − R 1 中的元素。然后c β > 0 c_\beta > 0 c β > 0 至少有一个β ∈ B ( C ) − Σ \beta \in B(C) - \Sigma β ∈ B ( C ) − Σ 。此外,如果σ ∈ Σ \sigma \in \Sigma σ ∈ Σ ,则s σ ( γ ) − γ ∈ V 1 s_\sigma(\gamma) - \gamma \in V_1 s σ ( γ ) − γ ∈ V 1 ,因此s σ ( γ ) s_\sigma(\gamma) s σ ( γ ) 相对于B ( C ) B(C) B ( C ) 至少有一个坐标> 0 > 0 > 0 (no. 1,公式(5)),因此s σ ( γ ) ∈ R + ( C ) s_\sigma(\gamma) \in R_+(C) s σ ( γ ) ∈ R + ( C ) ,最后s σ ( γ ) ∈ P − R 1 s_\sigma(\gamma) \in P - R_1 s σ ( γ ) ∈ P − R 1 。由此可见,P − R 1 P - R_1 P − R 1 在 s σ , σ ∈ Σ s_\sigma, \sigma \in \Sigma s σ , σ ∈ Σ 下稳定,因此在 g g g 下稳定,因此 g ( P ) = P g(P) = P g ( P ) = P 。因此,当 P = P ′ P = P' P = P ′ 和 Σ = Σ ′ \Sigma = \Sigma' Σ = Σ ′ 时,我们就减少到证明命题。在这种情况下,Q = Q ′ Q = Q' Q = Q ′ ,因此R + ( C ) = P − Q = P − Q ′ = R + ( C ′ ) R_+(C) = P - Q = P - Q' = R_+(C') R + ( C ) = P − Q = P − Q ′ = R + ( C ′ ) ,因此C = C ′ C = C' C = C ′ (第20号提案的Cor.1)。
令P、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 ) ⊆ P R_+(C) \subseteq P R + ( C ) ⊆ P 和 R + ( C ) ⊆ P ′ R_+(C) \subseteq P' R + ( C ) ⊆ P ′ ,则P = P ′ 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) W ( R ) 将C变换到C的唯一元素是1,cf.no. 5,Th。 2.
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 α ∈ P , β ∈ P , ( α ∣ β ) < 0 暗示α + β ∈ P \alpha + \beta \in P α + β ∈ P 。
2)我们证明P的元素中没有和α 1 + ⋯ + α q \alpha_1 + \cdots + \alpha_q α 1 + ⋯ + α q (q ⩾ 1 q \geqslant 1 q ⩾ 1 )是零。我们于 q q q 沿归纳出发。 断言对于q = 1 q = 1 q = 1 来说是清楚的,假设q ⩾ 2 q \geqslant 2 q ⩾ 2 。如果α 1 + ⋯ + α q = 0 \alpha_1 + \cdots + \alpha_q = 0 α 1 + ⋯ + α q = 0 ,那么
− α 1 = α 2 + ⋯ + α q ,
-\alpha_1 = \alpha_2 + \cdots + \alpha_q,
− α 1 = α 2 + ⋯ + α q ,
所以( − α 1 ∣ α 2 + ⋯ + α q ) > 0 (-\alpha_1|\alpha_2 + \cdots + \alpha_q) > 0 ( − α 1 ∣ α 2 + ⋯ + α q ) > 0 ,因此存在j ∈ { 2 , q } j \in \{2, q\} j ∈ { 2 , q } 使得( α 1 ∣ α j ) < 0 (\alpha_1|\alpha_j) < 0 ( α 1 ∣ α j ) < 0 。由证明、α 1 + α j ∈ P \alpha_1 + \alpha_j \in P α 1 + α j ∈ P 和关系( α 1 + α j ) + ∑ i ≠ 1 , j α i = 0 (\alpha_1 + \alpha_j) + \sum_{i \neq 1, j} \alpha_i = 0 ( α 1 + α j ) + ∑ i = 1 , j α i = 0 与……矛盾归纳假设中的部分1)。
3) 我们证明V V V 中存在非零元素γ \gamma γ ,使得( γ ∣ α ) ⩾ 0 (\gamma|\alpha) \geqslant 0 ( γ ∣ α ) ⩾ 0 对于所有α ∈ P \alpha \in P α ∈ P 。如果不是,1) 的结果将表明可以找到元素的 P P P 的无限序列 α 1 , α 2 , … \alpha_1, \alpha_2, \ldots α 1 , α 2 , … 使得
β i = α 1 + ⋯ + α i ∈ P
\beta_i = \alpha_1 + \cdots + \alpha_i \in P
β i = α 1 + ⋯ + α i ∈ P 对于所有
i i i ;将存在两个不同整数
i , j i, j i , j 使得
β i = β j \beta_i = \beta_j β i = β j ,这与2)的结果相矛盾。
4)为了证明命题,只要证明V V V 存在基( α k ) 1 ≤ k ≤ l (\alpha_k)_{1 \leq k \leq l} ( α k ) 1 ≤ k ≤ 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,P P P 的每个元素是> 0 > 0 > 0 。我们在l = dim V l = \dim V l = dim V 上继续归纳,并假设命题对于所有维数< l < l < l 成立。对于所有 α ∈ P \alpha \in P α ∈ P (cf. 3)),令 γ ∈ V \gamma \in V γ ∈ V 满足 γ ≠ 0 \gamma \neq 0 γ = 0 和 ( γ ∣ α ) ⩾ 0 (\gamma|\alpha) \geqslant 0 ( γ ∣ α ) ⩾ 0 。令L L L 为与γ \gamma γ 正交的超平面,以及由R ∩ L R \cap L R ∩ L 生成的L L L 的V ′ V' V ′ 子空间。那么R ∩ L R \cap L R ∩ L 在V ′ V' V ′ 中是根系,并且P ∩ L P \cap L P ∩ L 在R ∩ L R \cap L R ∩ L 中闭合。通过归纳假设,存在V ′ V' V ′ 的基( β 1 , … , β l ′ ) (\beta_1, \ldots, \beta_{l'}) ( β 1 , … , β l ′ ) ,使得P ∩ L P \cap L P ∩ L 的元素对于由此基定义的词典阶来说是> 0 > 0 > 0 。那么 V V V 中的任何基 ,其前一个 l ′ + 1 l' + 1 l ′ + 1 元素是 γ , β 1 , … , β l ′ \gamma, \beta_1, \ldots, \beta_{l'} γ , β 1 , … , β l ′ ,并且其剩余的元素在 L L L 中,则具有所需的性质 。
(i) P 是封闭且对称的; (ii) P 是闭集,且 P 在 V 1 V_1 V 1 中为根系; (三)Γ ∩ R = P \Gamma \cap R = P Γ ∩ R = P 。
假设满足这些条件。对于任何α ∈ P \alpha \in P α ∈ P ,令α 1 ~ \alpha_1 \tilde{} α 1 ~ 为α ~ \alpha \tilde{} α ~ 到V 1 V_1 V 1 中的限制。那么映射 α ↦ α 1 ~ \alpha \mapsto \alpha_1 \tilde{} α ↦ α 1 ~ 就是从根系 P P P 到 P ~ P \tilde{} P ~ 的规范双射。
(iii) ⟹ \Longrightarrow ⟹ (i):清楚。
(i) ⟹ \Longrightarrow ⟹ (ii):假设P P P 是封闭且对称的。首先,P P P 在V 1 V_1 V 1 中满足(RS_I)。我们证明,如果α , β ∈ P \alpha, \beta \in P α , β ∈ P ,则s α ( β ) ∈ P s_\alpha(\beta) \in P s α ( β ) ∈ P 。如果 α \alpha α 和 β \beta β 成比例,这一点就很清楚了。否则,s α ( β ) = β − n ( β , α ) α s_\alpha(\beta) = \beta - n(\beta, \alpha)\alpha s α ( β ) = β − n ( β , α ) α 和 β − p α ∈ R \beta - p\alpha \in R β − p α ∈ R 对于 0 到 n ( β , α ) n(\beta, \alpha) n ( β , α ) 之间的所有有理数整数 p p p (第 9 条,no. 3),所以
β − n ( β , α ) α ∈ P
\beta - n(\beta, \alpha)\alpha \in P
β − n ( β , α ) α ∈ P 因为
P P P 是封闭且对称的。因此,
s α , α 1 ( P ) = P s_{\alpha, \alpha_1}(P) = P s α , α 1 ( P ) = P 和
P P P 满足(RS_{II})。显然
P P P 满足(RS_{III})。这样,
P P P 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 Γ ∩ R = P 。显然P ⊆ Γ ∩ R P \subseteq \Gamma \cap R P ⊆ Γ ∩ R 。让β ∈ Γ ∩ R \beta \in \Gamma \cap R β ∈ Γ ∩ R 。从β ∈ Γ \beta \in \Gamma β ∈ Γ 和P = − P P = -P P = − P 开始,β = α 1 + α 2 + ⋯ + α k \beta = \alpha_1 + \alpha_2 + \cdots + \alpha_k β = α 1 + α 2 + ⋯ + α k 和α 1 , … , α k ∈ P \alpha_1, \ldots, \alpha_k \in P α 1 , … , α k ∈ P 。我们将证明β ∈ P \beta \in P β ∈ P 。如果k = 1 k = 1 k = 1 ,这很清楚。我们在归纳对k k k 争论。我们有
0 < ( β ∣ β ) = ∑ i = 1 k ( β ∣ α i ) ,
0 < (\beta|\beta) = \sum_{i=1}^{k} (\beta|\alpha_i),
0 < ( β ∣ β ) = i = 1 ∑ k ( β ∣ α i ) , 所以
( β ∣ α i ) > 0 (\beta|\alpha_i) > 0 ( β ∣ α i ) > 0 对于一些指标
i i i 。如果
β = α i \beta = \alpha_i β = α i ,则
β ∈ P \beta \in P β ∈ P 。否则,
β − α i ∈ R \beta - \alpha_i \in R β − α i ∈ R (Th.1的Cor.,no. 3),因此
β − α i ∈ P \beta - \alpha_i \in P β − α i ∈ P 乘以归纳假设,因此
β ∈ P \beta \in P β ∈ P ,因为
P P P 是封闭的。
23号提案的条件可以用V 1 = V V_1 = V V 1 = V 和P ≠ R P \neq R P = R 来实现。对于例,当R R R 是型G 2 G_2 G 2 中的系统和型A 2 A_2 A 2 中的P P P 系统时就是这种情况; cf. 板X。
设R ′ R' R ′ 为R R R 的交,向量子空间为V V V ,则R ′ R' R ′ 为向量子空间V ′ V' V ′ 中的根系,则生成(cf. Prop. 4,no. 1)。令 B ′ B' B ′ 为 R ′ R' R ′ 中的基。
引用了 1 引用了 推论
(i) 存在R R R 包含B ′ B' B ′ 中的基。 (ii) R ′ R' R ′ 是R R R 元素集合即B ′ B' B ′ 元素线性组合。
断言 (ii) 很清楚。我们证明(i)。令 ( ε 1 , ε 2 , … , ε l ) (\varepsilon_1, \varepsilon_2, \ldots, \varepsilon_l) ( ε 1 , ε 2 , … , ε l ) 为 V V V 的基,使得 B ′ = ( ε p + 1 , ε p + 2 , … , ε l ) B' = (\varepsilon_{p+1}, \varepsilon_{p+2}, \ldots, \varepsilon_l) B ′ = ( ε p + 1 , ε p + 2 , … , ε l ) 。 V V V 相应的上的字典阶到基定义C C C R R R 。很明显,B ′ B' B ′ 中的每个元素在R + ( C ) R_+(C) R + ( C ) 中都是最小的。因此B ′ ⊆ B ( C ) B' \subseteq B(C) B ′ ⊆ B ( C ) 。
8. 最高根
假设R R R 是不可约的。令C C C 为R R R 的腔室,并令B ( C ) = { α 1 , … , α l } B(C) = \{\alpha_1, \ldots, \alpha_l\} B ( C ) = { α 1 , … , α 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 = 1 l n i α i \tilde{\alpha} = \sum_{i=1}^{l} n_i \alpha_i α ~ = ∑ i = 1 l n i α i ,因此对于每个根 ∑ i = 1 l p i α i \sum_{i=1}^{l} p_i \alpha_i ∑ i = 1 l p i α i ,我们有 n 1 ≥ p 1 , n 2 ≥ p 2 , … , n l ≥ p l n_1 \geq p_1, n_2 \geq p_2, \ldots, n_l \geq p_l n 1 ≥ p 1 , n 2 ≥ p 2 , … , n l ≥ p l 。在其他字中,R R R 具有最大的元素,用于 C C C 定义的排序。 (ii) 我们有α ~ ∈ C ‾ \tilde{\alpha} \in \overline{C} α ~ ∈ C 。 (iii) 每根 α \alpha α 就有 ( α ~ ∣ α ~ ) ≥ ( α ∣ α ) (\tilde{\alpha}|\tilde{\alpha}) \geq (\alpha|\alpha) ( α ~ ∣ α ~ ) ≥ ( α ∣ α ) 。 (iv) 对于每个与 α ~ \tilde{\alpha} α ~ 不成正比的正数根 α ′ \alpha' α ′ ,我们有 n ( α ′ , α ~ ) = 0 n(\alpha', \tilde{\alpha}) = 0 n ( α ′ , α ~ ) = 0 或 1 1 1 。
1) 令 α = ∑ i = 1 l n i α i \alpha = \sum_{i=1}^{l} n_i \alpha_i α = ∑ i = 1 l n i α i 、β = ∑ i = 1 l p i α i \beta = \sum_{i=1}^{l} p_i \alpha_i β = ∑ i = 1 l p i α i 为C C C 定义的排序的两个最大根。我们将证明α = β \alpha = \beta α = β ,从而成立(i)。
2) 如果( α ∣ α i ) < 0 (\alpha|\alpha_i) < 0 ( α ∣ α i ) < 0 对于某些指标i i i ,则可以得出α + α i ∈ R \alpha + \alpha_i \in R α + α i ∈ R 或α = − α i \alpha = -\alpha_i α = − α i (Th.1的Cor.,no. 3),并且两种可能性对于α \alpha α 的极大值来说都是荒谬的。因此 ( α ∣ α i ) ≥ 0 (\alpha|\alpha_i) \geq 0 ( α ∣ α i ) ≥ 0 对于所有i i i 。
3)如果α < 0 \alpha < 0 α < 0 ,那么α < − α \alpha < -\alpha α < − α ,这是荒谬的。因此 n i ≥ 0 n_i \geq 0 n i ≥ 0 对于所有 i i i 。令J J J 为i i i 的集合,使得n i > 0 n_i > 0 n i > 0 ,且J ′ J' J ′ 为{ 1 , 2 , … , l } \{1, 2, \ldots, l\} { 1 , 2 , … , l } 中J J J 的补集。然后J ≠ ∅ J \neq \varnothing J = ∅ 。如果J ′ J' J ′ 非空,则存在i ∈ J i \in J i ∈ J 和i ′ ∈ J ′ i' \in J' i ′ ∈ J ′ ,使得( α i ∣ α i ′ ) < 0 (\alpha_i|\alpha_{i'}) < 0 ( α i ∣ α i ′ ) < 0 (第20号提案第5条,no. 7);那么我们就会有
( α ∣ α i ′ ) = ∑ i ∈ I n i ( α i ∣ α i ′ ) < 0 (\alpha | \alpha_{i'}) = \sum_{i \in I} n_i (\alpha_i | \alpha_{i'}) < 0 ( α ∣ α i ′ ) = i ∈ I ∑ n i ( α i ∣ α i ′ ) < 0
因为只要 j j j 和 k k k 不同,( α j ∣ α k ) ≤ 0 (\alpha_j | \alpha_k) \leq 0 ( α j ∣ α k ) ≤ 0 就成立,这与 2) 相矛盾。因此对于所有 i i i 都有 J ′ = ∅ J' = \varnothing J ′ = ∅ 和 n i > 0 n_i > 0 n i > 0 。
4) 对于所有i i i ,我们有( β ∣ α i ) ≥ 0 (\beta | \alpha_i) \geq 0 ( β ∣ α i ) ≥ 0 乘以2)。自β ≠ 0 \beta \neq 0 β = 0 以来,我们不能为所有i i i 提供了( β ∣ α i ) = 0 (\beta | \alpha_i) = 0 ( β ∣ α i ) = 0 。我们从 3) 推断出
( β ∣ α ) = ∑ i n i ( β ∣ α i ) > 0. (\beta | \alpha) = \sum_i n_i (\beta | \alpha_i) > 0. ( β ∣ α ) = i ∑ n i ( β ∣ α i ) > 0.
如果γ = α − β ∈ R \gamma = \alpha - \beta \in \mathbf{R} γ = α − β ∈ R ,则α > β \alpha > \beta α > β 或β > α \beta > \alpha β > α (Th.3,no. 6),其中与……矛盾是α \alpha α 和β \beta β 的最大值。因此α = β \alpha = \beta α = β (Cor. of Th.1,no. 3)。
5) 到 2),α ~ ∈ C ‾ \tilde{\alpha} \in \overline{C} α ~ ∈ C 。我们将证明每α ′ ∈ R \alpha' \in \mathbf{R} α ′ ∈ R 都有( α ′ ∣ α ′ ) ≤ ( α ~ ∣ α ~ ) (\alpha' | \alpha') \leq (\tilde{\alpha} | \tilde{\alpha}) ( α ′ ∣ α ′ ) ≤ ( α ~ ∣ α ~ ) 。由于C ‾ \overline{C} C 是W ( R ) W(\mathbf{R}) W ( R ) 的基本域,我们可以假设α ′ ∈ C ‾ \alpha' \in \overline{C} α ′ ∈ C 。我们有 α ~ − α ′ ≥ 0 \tilde{\alpha} - \alpha' \geq 0 α ~ − α ′ ≥ 0 ,因此所有 x ∈ C ‾ x \in \overline{C} x ∈ C 都有 ( α ~ − α ′ ∣ x ) ≥ 0 (\tilde{\alpha} - \alpha' | x) \geq 0 ( α ~ − α ′ ∣ x ) ≥ 0 。特别是( α ~ − α ′ ∣ α ~ ) ≥ 0 (\tilde{\alpha} - \alpha' | \tilde{\alpha}) \geq 0 ( α ~ − α ′ ∣ α ~ ) ≥ 0 和( α ~ − α ′ ∣ α ′ ) ≥ 0 (\tilde{\alpha} - \alpha' | \alpha') \geq 0 ( α ~ − α ′ ∣ α ′ ) ≥ 0 ,因此是( α ~ ∣ α ~ ) ≥ ( α ′ ∣ α ~ ) ≥ ( α ′ ∣ α ′ ) (\tilde{\alpha} | \tilde{\alpha}) \geq (\alpha' | \tilde{\alpha}) \geq (\alpha' | \alpha') ( α ~ ∣ α ~ ) ≥ ( α ′ ∣ α ~ ) ≥ ( α ′ ∣ α ′ ) 。因此,如果 α ′ \alpha' α ′ 与 α ~ \tilde{\alpha} α ~ 不成比例,n ( α ′ , α ~ ) n(\alpha', \tilde{\alpha}) n ( α ′ , α ~ ) 必须等于 0、1 或 -1。如果 α ′ ≥ 0 \alpha' \geq 0 α ′ ≥ 0 ,则 ( α ~ ∣ α ′ ) ≥ 0 (\tilde{\alpha} | \alpha') \geq 0 ( α ~ ∣ α ′ ) ≥ 0 除以 2),因此 n ( α ′ , α ~ ) ≥ 0 n(\alpha', \tilde{\alpha}) \geq 0 n ( α ′ , α ~ ) ≥ 0 和 n ( α ′ , α ~ ) n(\alpha', \tilde{\alpha}) n ( α ′ , α ~ ) 必须为 0 或 1。
9. 权,激进权
让l = dim V l = \dim V l = dim V 。用R \mathbf{R} R 生成的V V V 的Q ( R ) Q(\mathbf{R}) Q ( R ) 子群表示; Q ( R ) Q(\mathbf{R}) Q ( R ) 的元素称为R \mathbf{R} R 的部首权。由 Th. no. 6、Q ( R ) Q(\mathbf{R}) Q ( R ) 的3个是秩l l l 的V V V 的离散子群,R \mathbf{R} R 的每一个基是Q ( R ) Q(\mathbf{R}) Q ( R ) 的基。
类似地,群Q ( R ∗ ) Q(\mathbf{R}^*) Q ( R ∗ ) 是秩l l l 的V ∗ V^* V ∗ 的离散子群。
x ∈ V x \in V x ∈ V 的集合,使得对于所有y ∗ ∈ Q ( R ∗ ) y^* \in Q(\mathbf{R}^*) y ∗ ∈ Q ( R ∗ ) (或者等效地,对于所有y ∗ ∈ R ∗ y^* \in \mathbf{R}^* y ∗ ∈ R ∗ ),⟨ x , y ∗ ⟩ ∈ Z \langle x, y^* \rangle \in \mathbf{Z} ⟨ x , y ∗ ⟩ ∈ Z 是V V V 包含Q ( R ) Q(\mathbf{R}) Q ( R ) 的离散子群G G G 。如果B ′ B' B ′ 是R ∗ \mathbf{R}^* R ∗ 的基,则V V V 的基对B ′ B' B ′ 是G G G *的基。
让x ∈ V x \in V x ∈ V 。以下三个属性是等效的:
(i) ⟨ x , y ∗ ⟩ ∈ Z \langle x, y^* \rangle \in \mathbf{Z} ⟨ x , y ∗ ⟩ ∈ Z 对于所有 y ∗ ∈ Q ( R ∗ ) y^* \in Q(\mathbf{R}^*) y ∗ ∈ Q ( R ∗ ) ; (ii) ⟨ x , y ∗ ⟩ ∈ Z \langle x, y^* \rangle \in \mathbf{Z} ⟨ x , y ∗ ⟩ ∈ Z 为所有 y ∗ ∈ B ′ y^* \in B' y ∗ ∈ B ′ ; (iii) x x x 相对于B ′ B' B ′ 的对偶基的坐标在Z \mathbf{Z} Z 中。
由此我们推断,基对B ′ B' B ′ 是基除以G G G 。另一方面,(RSIII)证明R ⊆ G \mathbf{R} \subseteq G R ⊆ G ,因此Q ( R ) ⊆ G Q(\mathbf{R}) \subseteq G Q ( R ) ⊆ G 。
26号提案的群G G G 记为P ( R ) P(\mathbf{R}) P ( R ) ,其元素称为R \mathbf{R} R 的权。我们还可以考虑R ∗ \mathbf{R}^* R ∗ 的权中的群P ( R ∗ ) P(\mathbf{R}^*) P ( R ∗ ) 。
P ( R ) / Q ( R ) , P ( R ~ ) / Q ( R ~ )
P(R)/Q(R), \quad P(\tilde{R})/Q(\tilde{R})
P ( R ) / Q ( R ) , P ( R ~ ) / Q ( R ~ )
有限群在 Q / Z \mathbf{Q}/\mathbf{Z} Q / 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} R ~ )的*连接指标*。
如果 R 是根系 R i R_i R i 中的直和,则群 Q(R)(分别为 P(R))可与 Q(R i R_i R i )(分别为 P(R i R_i R i ))中的直和规范地识别。
令R 1 R_1 R 1 为R的子集,由R 1 R_1 R 1 生成的Q(R)的Q 1 Q_1 Q 1 子群,以及由s α s_\alpha s α (α ∈ R 1 \alpha \in R_1 α ∈ R 1 )生成的W(R)的W 1 W_1 W 1 子群。如果 p ∈ P ( R ) p \in P(R) p ∈ P ( R ) 和 w ∈ W 1 w \in W_1 w ∈ W 1 ,则 p − w ( p ) ∈ Q 1 p - w(p) \in Q_1 p − w ( p ) ∈ 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 = s α w = s_\alpha w = s α 与 α ∈ R 1 \alpha \in R_1 α ∈ R 1 ,则
p − w ( p ) = ⟨ p , α ∨ ⟩ α ∈ Z α ⊆ Q 1 .
p - w(p) = \langle p, \alpha^\vee \rangle \alpha \in \mathbf{Z}\alpha \subseteq Q_1.
p − w ( p ) = ⟨ p , α ∨ ⟩ α ∈ Z α ⊆ Q 1 .
如果w = s α 1 s α 2 … s α r w = s_{\alpha_1} s_{\alpha_2} \ldots s_{\alpha_r} w = s α 1 s α 2 … s α r 和α 1 , … , α r ∈ R 1 \alpha_1, \ldots, \alpha_r \in R_1 α 1 , … , α r ∈ R 1 ,p − w ( p ) ∈ Q 1 p - w(p) \in Q_1 p − w ( p ) ∈ 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 ∈ B B^\vee = \{ \alpha^\vee \}_{\alpha \in B} B ∨ = { α ∨ } α ∈ B 为R ∨ R^\vee R ∨ 的基。因此,B ∨ B^\vee B ∨ 的*对偶基*( ω ‾ α ) α ∈ B (\overline{\omega}_\alpha)_{\alpha \in B} ( ω α ) α ∈ 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( α 1 , … , α l ) (\alpha_1, \ldots, \alpha_l) ( α 1 , … , α l ) 表示,则相应的基本权用( ω ‾ 1 , … , ω ‾ l ) (\overline{\omega}_1, \ldots, \overline{\omega}_l) ( ω 1 , … , ω l ) 表示。
让x ∈ V x \in V x ∈ V 。那么,x ∈ C x \in C x ∈ C 当且仅当⟨ x , α ∨ ⟩ > 0 \langle x, \alpha^\vee \rangle > 0 ⟨ x , α ∨ ⟩ > 0 对于所有α ∈ B \alpha \in B α ∈ B 。由此可见,C 是系数为≥ 0 \geq 0 ≥ 0 的ω ‾ α \overline{\omega}_\alpha ω α 的线性组合的集合。
对于固定的α \alpha α ,嘉当矩阵的条目n ( α , β ) = ⟨ α , β ∨ ⟩ n(\alpha, \beta) = \langle \alpha, \beta^\vee \rangle n ( α , β ) = ⟨ α , β ∨ ⟩ 是α \alpha α 相对于基( ω ‾ β ) β ∈ B (\overline{\omega}_\beta)_{\beta \in B} ( ω β ) β ∈ B 的坐标:
α = ∑ β ∈ B n ( α , β ) ω ‾ β .
\alpha = \sum_{\beta \in B} n(\alpha, \beta) \overline{\omega}_\beta.
α = β ∈ B ∑ n ( α , β ) ω β .
因此嘉当矩阵是转置矩阵典范嵌入
Q ( R ) → P ( R )
Q(R) \to P(R)
Q ( R ) → P ( R )
关于Z \mathbf{Z} Z -模块Q(R)和P(R)的基B和( ω ‾ α ) α ∈ B (\overline{\omega}_\alpha)_{\alpha \in B} ( ω α ) α ∈ B 。
如果权 ω ‾ \overline{\omega} ω 被认为是*主导*,如果它属于到 C ‾ \overline{C} C ,在其他字,如果它相对于 ( ω ‾ α ) α ∈ B (\overline{\omega}_\alpha)_{\alpha \in B} ( ω α ) α ∈ B 的坐标是整数 ≥ 0 \geq 0 ≥ 0 ,或者等效地,如果g ( ω ‾ ) ≤ ω ‾ g(\overline{\omega}) \leq \overline{\omega} g ( ω ) ≤ ω 对于所有g ∈ W ( R ) g \in W(R) g ∈ W ( R ) (no. 6,提案 18)。由于C ‾ \overline{C} C 是W ( R ) W(R) W ( R ) (Th.2)的基本域,因此对于任何权ω ‾ \overline{\omega} ω ,都存在唯一的权ω ‾ ′ \overline{\omega}' ω ′ ,使得ω ‾ ′ \overline{\omega}' ω ′ 是ω ‾ \overline{\omega} ω 除W ( R ) W(R) W ( R ) 的变换。
我们有
⟨ ω ‾ α , β ∨ ⟩ = ( ω ‾ α ∣ 2 β ( β ∣ β ) ) = δ α β
\langle \overline{\omega}_\alpha, \beta^\vee \rangle = (\overline{\omega}_\alpha | \frac{2\beta}{(\beta|\beta)}) = \delta_{\alpha\beta}
⟨ ω α , β ∨ ⟩ = ( ω α ∣ ( β ∣ β ) 2 β ) = δ α β 对于α , β ∈ B \alpha, \beta \in B α , β ∈ B (δ α β \delta_{\alpha\beta} δ α β 表示克罗内克符号),因此 s β ( ω ‾ α ) = ω ‾ α − δ α β β and ( ω ‾ α ∣ β ) = 1 2 ( β ∣ β ) δ α β .
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}.
s β ( ω α ) = ω α − δ α β β and ( ω α ∣ β ) = 2 1 ( β ∣ β ) δ α β . 在其他字中,ω ‾ α \overline{\omega}_\alpha ω α 与 β \beta β 正交,对于 β ≠ α \beta \neq \alpha β = α ,*其正交投影到* R α R\alpha R α 是 1 2 α \frac{1}{2}\alpha 2 1 α 。由于ω ‾ α ∈ C ‾ \overline{\omega}_\alpha \in \overline{C} ω α ∈ C ,( ω ‾ α ∣ ω ‾ β ) ⩾ 0 (\overline{\omega}_\alpha |\overline{\omega}_\beta) \geqslant 0 ( ω α ∣ ω β ) ⩾ 0 为α , β ∈ B \alpha, \beta \in B α , β ∈ B ,即角( ω ‾ α , ω ‾ β ) (\overline{\omega}_\alpha, \overline{\omega}_\beta) ( ω α , ω β ) 是锐角或直角。占主导地位的权是 ω ‾ ∈ V \overline{\omega} \in V ω ∈ V ,因此对于所有 α ∈ B \alpha \in B α ∈ B ,2 ( ω ‾ ∣ α ) / ( ∣ α ∣ α ) 2(\overline{\omega}|\alpha)/(|\alpha|\alpha) 2 ( ω ∣ α ) / ( ∣ α ∣ α ) 是整数 ⩾ 0 \geqslant 0 ⩾ 0 。
Let* B B B be a basis of R R R , B ′ B' B ′ a subset of B B B , V ′ V' V ′ the vector subspace of V V V generated by B ′ B' B ′ , R ′ = R ∩ V ′ R' = R \cap V' R ′ = R ∩ V ′ (which is a root system in V ′ V' V ′ *),* R ′ ~ R'\tilde{} R ′ ~ the inverse root system (which is identified with the canonical image of R ′ R' R ′ in R ′ ~ R'\tilde{} R ′ ~ ), V 1 V_1 V 1 the orthogonal complement of R ′ ~ R'\tilde{} R ′ ~ in V V V , and p p p the projection of V V V onto V ′ V' V ′ parallel to V 1 V_1 V 1 . 然后, Q ( R ′ ) = Q ( R ) ∩ V ′ Q(R') = Q(R) \cap V' Q ( R ′ ) = Q ( R ) ∩ V ′ ,P ( R ′ ) = p ( P ( R ) ) P(R') = p(P(R)) P ( R ′ ) = p ( P ( R )) 。 The set of dominant weights of R ′ R' R ′ is the image under p p p of the set of dominant weights of R R R .
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) Q ( R ) 是V V V 的子群和基B B B ,Q ( R ′ ) Q(R') Q ( R ′ ) 是V ′ V' V ′ 的子群和基B ′ B' B ′ (no. 7,第20号提案的Cor.4) Q ( R ′ ) = Q ( R ) ∩ V ′ Q(R') = Q(R) \cap V' Q ( R ′ ) = Q ( R ) ∩ V ′ 是直接的。如果ω ‾ ∈ P ( R ) \overline{\omega} \in P(R) ω ∈ P ( R ) 和α ∈ R ′ \alpha \in R' α ∈ R ′ ,⟨ p ( ω ‾ ) , α ∨ ⟩ = ⟨ ω ‾ , α ∨ ⟩ ∈ Z \langle p(\overline{\omega}), \alpha^\vee \rangle = \langle \overline{\omega}, \alpha^\vee \rangle \in \mathbf{Z} ⟨ p ( ω ) , α ∨ ⟩ = ⟨ ω , α ∨ ⟩ ∈ Z ,那么p ( ω ‾ ) ∈ P ( R ′ ) p(\overline{\omega}) \in P(R') p ( ω ) ∈ P ( R ′ ) ,因此p ( P ( R ) ) ⊆ P ( R ′ ) p(P(R)) \subseteq P(R') p ( P ( R )) ⊆ P ( R ′ ) 。如果ω ‾ ′ ∈ P ( R ′ ) \overline{\omega}' \in P(R') ω ′ ∈ P ( R ′ ) 、ω ‾ ′ \overline{\omega}' ω ′ 扩展到线性形式ω ‾ \overline{\omega} ω 在V ∗ V^* V ∗ 上消失在( B − B ′ ) ~ (B - B')\tilde{} ( B − B ′ ) ~ 上;我们对所有α ∈ B \alpha \in B α ∈ B 都有⟨ ω ‾ , α ∨ ⟩ ∈ Z \langle \overline{\omega}, \alpha^\vee \rangle \in \mathbf{Z} ⟨ ω , α ∨ ⟩ ∈ Z ,所以ω ‾ ∈ P ( R ) \overline{\omega} \in P(R) ω ∈ P ( R ) 和ω ‾ ′ = p ( ω ‾ ) \overline{\omega}' = p(\overline{\omega}) ω ′ = p ( ω ) ;因此P ( R ′ ) ⊆ p ( P ( R ) ) P(R') \subseteq p(P(R)) P ( R ′ ) ⊆ p ( P ( R )) 。这样关于显性权的P ( R ′ ) = p ( P ( R ) ) P(R') = p(P(R)) P ( R ′ ) = p ( P ( R )) 和断言也以同样的方式得到证明。
(i) ρ = ∑ α ∈ B ω ‾ α \rho = \sum_{\alpha \in B} \overline{\omega}_\alpha ρ = ∑ α ∈ B ω α ; 这是 C C C 的元素。 (ii) s α ( ρ ) = ρ − α s_\alpha(\rho) = \rho - \alpha s α ( ρ ) = ρ − α 对于所有人 α ∈ B \alpha \in B α ∈ B 。 (iii) ( 2 ρ ∣ α ) = ( α ∣ α ) (2\rho|\alpha) = (\alpha|\alpha) ( 2 ρ ∣ α ) = ( α ∣ α ) 对于所有人 α ∈ B \alpha \in B α ∈ B 。
由于R R R 被减少,s α ( R + ( C ) − { α } ) = R + ( C ) − { α } s_\alpha(R_+(C) - \{\alpha\}) = R_+(C) - \{\alpha\} s α ( R + ( C ) − { α }) = R + ( C ) − { α } 和s α ( α ) = − α s_\alpha(\alpha) = -\alpha s α ( α ) = − α 对应于α ∈ B \alpha \in B α ∈ B (no. 6,第17号提案的Cor.1),所以s α ( 2 ρ ) = 2 ρ − 2 α s_\alpha(2\rho) = 2\rho - 2\alpha s α ( 2 ρ ) = 2 ρ − 2 α 。从s α ( ρ ) = ρ − ⟨ ρ , α ∨ ⟩ s_\alpha(\rho) = \rho - \langle \rho, \alpha^\vee \rangle s α ( ρ ) = ρ − ⟨ ρ , α ∨ ⟩ 开始,我们看到
⟨ ρ , α ∨ ⟩ = 1 = ⟨ ∑ β ∈ B ω ‾ β , α ∨ ⟩ .
\langle \rho, \alpha^\vee \rangle = 1 = \langle \sum_{\beta \in B} \overline{\omega}_\beta, \alpha^\vee \rangle.
⟨ ρ , α ∨ ⟩ = 1 = ⟨ β ∈ B ∑ ω β , α ∨ ⟩ . 因而,
ρ = ∑ β ω ‾ β \rho = \sum_{\beta} \overline{\omega}_\beta ρ = ∑ β ω β ,进而
ρ ∈ C \rho \in C ρ ∈ C 。最后,(iii) 相当于
⟨ ρ , α ∨ ⟩ = 1 \langle \rho, \alpha^\vee \rangle = 1 ⟨ ρ , α ∨ ⟩ = 1 。
令 σ \sigma σ 为元素 > 0 > 0 > 0 R − R^- R − 的一半和(对于B − B^- B − )。对于所有α ∈ V \alpha \in V α ∈ V ,α \alpha α 相对于基B B B 的坐标和是⟨ α , σ ⟩ \langle \alpha, \sigma \rangle ⟨ α , σ ⟩ 。如果α ∈ R \alpha \in R α ∈ R ,这个和就等于1 2 ∑ β ∈ R + ( C ) n ( α , β ) \frac{1}{2} \sum_{\beta \in R_+ (\mathbf{C})} n(\alpha, \beta) 2 1 ∑ β ∈ R + ( C ) n ( α , β ) 。
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R R R 和R − R^- R − 的角色,我们对所有α ∈ B \alpha \in B α ∈ B 都有⟨ α , σ ⟩ = 1 \langle \alpha, \sigma \rangle = 1 ⟨ α , σ ⟩ = 1 ,因此得出推论。
11. 考克塞特转型
令C C C 为R R R 的腔室,令{ α 1 , … , α l } \{ \alpha_1, \ldots, \alpha_l \} { α 1 , … , α l } 为R R R 的相应的基,并令c = s α 1 ⋯ s α l c = s_{\alpha_1} \cdots s_{\alpha_l} c = s α 1 ⋯ s α l 。 W W W 的元素c c c 称为W W W 的*Coxeter变换*,由C C C 和双射i ↦ α i i \mapsto \alpha_i i ↦ α i 定义(第V, § 6, no. 1章)。它的阶h h h 被称为W W W (或R R R )的*Coxeter数*。
假设R R R 是不可约的。令 m m m 为整数,介于 1 和 h − 1 h - 1 h − 1 之间,并与h h h 素的。那么exp ( 2 i π m h ) \exp(\frac{2i\pi m}{h}) exp ( h 2 iπ m ) 就是重数1c c c 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,m m m 是W W W 、cf.的*指数*。 V, § 6, no. 2。
我们首先证明引理:
我们知道(no. 6,Th.3){ α 1 , … , α l } \{ \alpha_1, \ldots, \alpha_l \} { α 1 , … , α l } 是R R R 生成的V V V 的子群Q ( R ) Q(R) Q ( R ) 的基。由于w w w 使Q ( R ) Q(R) Q ( R ) 保持稳定,因此其相对于{ α 1 , … , α l } \{ \alpha_1, \ldots, \alpha_l \} { α 1 , … , α l } 的矩阵有整数条目;因此它的特征多项式有整数系数。
令P P P 为c c c 的特征多项式。上述引理表明P P P 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 ( 2 i π h ) z = \exp(\frac{2i\pi}{h}) z = exp ( h 2 iπ ) 的原语第 h h h th 根是 P P P 的简单根。因此,z z z 超过Q \mathbf{Q} Q 的每个*共轭*也是P P P 的简单根。但我们知道(*代数*,第V章)单位元的原语h h h 第根是共轭超过Q \mathbf{Q} Q 。因此它们都是P P P 的简单根,这证明了命题。
令 R + R_+ R + 为集合相对于 C C C 的正根。那么(no. 10,Cor. of Prop. 29):
n 1 + ⋯ + n l = 1 2 ∑ α ∈ R + n ( β , α )
n_1 + \cdots + n_l = \frac{1}{2} \sum_{\alpha \in R_+} n(\beta, \alpha)
n 1 + ⋯ + n l = 2 1 α ∈ R + ∑ n ( β , α )
= 1 + 1 2 ∑ α ∈ R + , α ≠ β n ( 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)}
= 1 + 2 1 α ∈ R + , α = β ∑ n ( β , α ) = 1 + α ∈ R + , α = β ∑ ( α ∣ α ) ( α ∣ β )
根据no. 8,第 25 号提案 (iv),对于所有 α ∈ R + \alpha \in R_+ α ∈ R + 和 α ≠ β \alpha \neq \beta α = β ,n ( α , β ) = 0 n(\alpha, \beta) = 0 n ( α , β ) = 0 或 1,所以 n ( α , β ) 2 = n ( α , β ) n(\alpha, \beta)^2 = n(\alpha, \beta) n ( α , β ) 2 = n ( α , β ) ,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)} ( β ∣ β ) 2 4 ( α ∣ β ) 2 = ( β ∣ β ) 2 ( α ∣ β ) 。因此:
n 1 + ⋯ + n l + 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.
n 1 + ⋯ + n l + 1 = 2 + 2 α ∈ R + , α = β ∑ ( α ∣ α ) ( β ∣ β ) ( α ∣ β ) 2 = 2 α ∈ R + ∑ ( α ∣ α ) ( β ∣ β ) ( α ∣ β ) 2 = ( β ∣ β ) − 1 α ∈ R ∑ ( ∥ α ∥ α ∣ β ) 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)
α ∈ R ∑ ( ∥ α ∥ α ∣ β ) 2 = h ( β ∣ β )
所以n 1 + ⋯ + n l + 1 = h n_1 + \cdots + n_l + 1 = h n 1 + ⋯ + n l + 1 = h 。
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 α ∈ R 。 R 的元素的数不与 α \alpha α 正交,为 4 h − 6 4h - 6 4 h − 6 。
引用了 1 引用了 推论, V § 6
令R ′ R' R ′ 为根的集合,与α \alpha α 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,
( α ∣ α ) 2 + ( α ∣ − α ) 2 + β ∈ R ′ ∑ ( α ∣ β ) 2 = h ( α ∣ α ) 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.
β ∈ R ′ ∑ ( α ∣ β ) 2 = ( h − 2 ) ( α ∣ α ) 2 .
如果β ∈ R ′ \beta \in R' β ∈ R ′ ,则按no. 3中的列表计算( α ∣ β ) = ± 1 2 ( α ∣ α ) (\alpha | \beta) = \pm \frac{1}{2} (\alpha | \alpha) ( α ∣ β ) = ± 2 1 ( α ∣ α ) 。因此
1 4 Card R ′ = h − 2 , Card R ′ = 4 h − 8 ,
\frac{1}{4} \operatorname{Card} R' = h - 2, \quad \operatorname{Card} R' = 4h - 8,
4 1 Card R ′ = h − 2 , Card R ′ = 4 h − 8 ,
根与α \alpha α 不正交的数是Card R ′ + 2 = 4 h − 6 \operatorname{Card} R' + 2 = 4h - 6 Card R ′ + 2 = 4 h − 6 。
假设 R 是不可约且可约化的。放入s α i = s i s_{\alpha_i} = s_i s α i = s i ,并令Γ \Gamma Γ 为c = s 1 … s l c = s_1 \ldots s_l c = s 1 … 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 θ i = s l s l − 1 … s i + 1 ( α i ) \theta_i = s_l s_{l-1} \ldots s_{i+1} (\alpha_i) θ i = s l s l − 1 … s i + 1 ( α i ) (i = 1 , … , l i = 1, \ldots, l i = 1 , … , l )。然后,θ i > 0 , c ( θ i ) < 0 \theta_i > 0, c(\theta_i) < 0 θ i > 0 , c ( θ i ) < 0 . (ii) 如果 α \alpha α 是根 > 0 > 0 > 0 ,使得 c ( α ) < 0 c(\alpha) < 0 c ( α ) < 0 ,则 α \alpha α 等于 θ i \theta_i θ i 之一。 (iii) 家族( θ i ) 1 ≤ i ≤ l (\theta_i)_{1 \leq i \leq l} ( θ i ) 1 ≤ i ≤ l 是Q(R)的基。 (iv) 令Ω i \Omega_i Ω i 为Γ \Gamma Γ 下θ i \theta_i θ i 的轨道。 集合Ω i \Omega_i Ω i 是成对的不相交的,它们都是R上Γ \Gamma Γ 的轨道,并且每个都有h元素。
首先观察( s 1 , … , s l ) (s_1, \ldots, s_l) ( s 1 , … , s l ) 是c c c (第IV, § 1, no. 1 章)相对于s i s_i s i 的集合 S 的*约化分解*。事实上,否则就会存在 S 的 l − 1 l - 1 l − 1 元素的子集 X = S − { j } X = S - \{ j \} X = S − { j } ,使得 c ∈ W X c \in W_X c ∈ W X ,这与 Cor.第 7 章提案 2 IV, § 1, no. 8。
应用科。 no. 6到c c c 的第17号提案2给出了断言(i)和(ii)。
令Q i Q_i Q i 为由α j , j > i \alpha_j, j > i α j , j > i 生成的Q(R)的子群。 Q i Q_i Q i 在s j , j > i s_j, j > i s j , j > i 下稳定的是直接的,s j ( α i ) = α i s_j (\alpha_i) = \alpha_i s j ( α i ) = α i mod。 Q i Q_i Q i 换j > i j > i j > i 。 因此:
θ i = s l … s i + 1 ( α i ) = α i mod. Q i .
\theta_i = s_l \ldots s_{i+1} (\alpha_i) = \alpha_i \text{ mod. } Q_i.
θ i = s l … s i + 1 ( α i ) = α i mod. Q i .
在其他字中,存在整数c i j c_{ij} c ij 使得
θ i = α i + ∑ j > i c i j α j .
\theta_i = \alpha_i + \sum_{j > i} c_{ij} \alpha_j.
θ i = α i + j > i ∑ c ij α j . 部分 (iii) 紧随其后。
最后,令α \alpha α 为根。 元素∑ k = 0 h − 1 c k ( α ) \sum_{k=0}^{h-1} c^k(\alpha) ∑ k = 0 h − 1 c k ( α ) 在c c c 下是不变的,因此零(第V, § 6, no. 2章)。因此,c k ( α ) c^k(\alpha) c k ( α ) 不能都具有相同的符号,并且存在k k k ,使得c k ( α ) > 0 c^k(\alpha) > 0 c k ( α ) > 0 和c k + 1 ( α ) < 0 c^{k+1}(\alpha) < 0 c k + 1 ( α ) < 0 。通过(ii),c k ( α ) c^k(\alpha) c k ( α ) 是θ i \theta_i θ i 之一。因此,R R R 上的Γ \Gamma Γ 的每个轨道都是Ω i \Omega_i Ω i 之一。 V ⊗ C V \otimes \mathbf{C} V ⊗ C 扩展( x ∣ y ) (x|y) ( x ∣ y ) 至厄米特形式。 R R R 中的Γ \Gamma Γ 中的每个轨道最多有h h h 元素,并且最多有l l l 不同的轨道,由上面的注计算。现在(V, § 6, no. 2,定理2,ii)),R R R 的基数等于h l hl h l ,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 ) ↦ B R ( 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
( x , y ) ↦ B R ( x , y ) = α ∈ R ∑ ⟨ α ∗ , x ⟩ ⟨ α ∗ , y ⟩ V V V 在 A ( R ) A(R) A ( R ) 下是非简并且不变的。 交换 R R R 和R ∗ R^* R ∗ 的角色,可以得出V ∗ V^* V ∗ 上的对称双线性形式 ( x ∗ , y ∗ ) ↦ B R ∗ ( 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 ( x ∗ , y ∗ ) ↦ B R ∗ ( x ∗ , y ∗ ) = ∑ α ∈ R ⟨ α , x ∗ ⟩ ⟨ α , y ∗ ⟩ 在A ( R ) A(R) A ( R ) 下是非简并且不变的。
The inverse form of B R ∗ B_{R^*} B R ∗ (resp. B R B_R B R ) on V V V (resp. V ∗ V^* V ∗ ) will be called the canonical bilinear form on V V V (resp. V ∗ V^* V ∗ ) and denoted by Φ R \Phi_R Φ R (resp. Φ R ∗ \Phi_{R^*} Φ R ∗ ). 它在A ( R ) A(R) A ( R ) 下是非简并且不变的。 设σ \sigma σ 为由B R ∗ B_{R^*} B R ∗ 定义的从V V V 到V ∗ V^* V ∗ 的同构。 然后,对于x ∈ V x \in V x ∈ V 和y ∈ V y \in V y ∈ V :
Φ R ( x , y ) = B R ∗ ( 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.
Φ R ( x , y ) = B R ∗ ( σ ( x ) , σ ( y )) = α ∈ R ∑ ⟨ α , σ ( x )⟩ ⟨ α , σ ( y )⟩ . 但是⟨ α , σ ( x ) ⟩ = B R ∗ ( σ ( α ) , σ ( x ) ) = Φ R ( α , x ) \langle \alpha, \sigma(x) \rangle = B_{R^*}(\sigma(\alpha), \sigma(x)) = \Phi_R(\alpha, x) ⟨ α , σ ( x )⟩ = B R ∗ ( σ ( α ) , σ ( x )) = Φ R ( α , x ) 。 因此, Φ R ( x , y ) = ∑ α ∈ R Φ R ( α , x ) Φ ( α , y ) .
\Phi_R(x, y) = \sum_{\alpha \in R} \Phi_R(\alpha, x) \Phi(\alpha, y).
Φ R ( x , y ) = α ∈ R ∑ Φ R ( α , x ) Φ ( α , y ) . (16) 根据no. 2的第7条命题,Φ R \Phi_R Φ R 是W ( R ) 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 β ∈ R ,(16) 给出
Φ R ( β , β ) = ∑ α ∈ R Φ R ( α , β ) 2 = 1 4 Φ R ( β , β ) 2 ∑ α ∈ R n ( 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,
Φ R ( β , β ) = α ∈ R ∑ Φ R ( α , β ) 2 = 4 1 Φ R ( β , β ) 2 α ∈ R ∑ n ( α , β ) 2 , 因此 4 Φ R ( β , β ) − 1 = ∑ α ∈ R n ( α , β ) 2 .
4 \Phi_R(\beta, \beta)^{-1} = \sum_{\alpha \in R} n(\alpha, \beta)^2.
4 Φ R ( β , β ) − 1 = α ∈ R ∑ n ( α , β ) 2 . 此外,通过 no. 1 的引理 2,对于 x , y ∈ V x, y \in V x , y ∈ V ,我们有:
B R ( x , y ) = ∑ α ∈ R Φ R ( 2 α Φ R ( α , α ) , x ) ( 2 α Φ R ( α , α ) , y ) = 4 ∑ α ∈ R Φ R ( α , x ) Φ R ( α , y ) Φ R ( 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}.
B R ( x , y ) = α ∈ R ∑ Φ R ( Φ R ( α , α ) 2 α , x ) ( Φ R ( α , α ) 2 α , y ) = 4 α ∈ R ∑ Φ R ( α , x ) Φ R ( α , y ) Φ R ( α , α ) − 2 .
由此可见,如果 R R R 是*不可约*,则存在一个常数 γ ( R ) > 0 \gamma(R) > 0 γ ( R ) > 0 使得
∑ α ∈ R Φ R ( α , x ) Φ R ( α , y ) Φ R ( α , α ) − 2 = γ ( R ) Φ R ( 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).
α ∈ R ∑ Φ R ( α , x ) Φ R ( α , y ) Φ R ( α , α ) − 2 = γ ( R ) Φ R ( x , y ) . (18)
到γ ( R ) \gamma(R) γ ( R ) 的定义,我们有B R ( x , y ) = 4 γ ( R ) Φ R ( x , y ) B_R(x, y) = 4\gamma(R) \Phi_R(x, y) B R ( x , y ) = 4 γ ( R ) Φ R ( x , y ) ,所以
Φ R ∼ ( x ∗ , y ∗ ) = ( 4 γ ( R ) ) − 1 B R ∼ ( x ∗ , y ∗ )
\Phi_{R^{\sim}}(x^*, y^*) = (4\gamma(R))^{-1} B_{R^{\sim}}(x^*, y^*)
Φ R ∼ ( x ∗ , y ∗ ) = ( 4 γ ( R ) ) − 1 B R ∼ ( x ∗ , y ∗ )
对于x ∗ , y ∗ ∈ V ∗ x^*, y^* \in V^* x ∗ , y ∗ ∈ V ∗ 。这就证明了γ ( R ) = γ ( R ∼ ) \gamma(R) = \gamma(R^{\sim}) γ ( R ) = γ ( R ∼ ) 。另一方面,对于β ∈ R \beta \in R β ∈ R ,
Φ R ∼ ( β ∼ , β ∼ ) = ( 4 γ ( R ) ) − 1 ∑ α ∈ R ⟨ β ∼ , α ⟩ 2 = γ ( R ) − 1 ∑ α ∈ R Φ R ( α , β ) 2 Φ R ( 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}
Φ R ∼ ( β ∼ , β ∼ ) = ( 4 γ ( R ) ) − 1 α ∈ R ∑ ⟨ β ∼ , α ⟩ 2 = γ ( R ) − 1 α ∈ R ∑ Φ R ( β , β ) 2 Φ R ( α , β ) 2
因此,根据 (16),
Φ R ∼ ( β ∼ , β ∼ ) = γ ( R ) − 1 Φ R ( β , β ) − 2 Φ R ( β , β )
\Phi_{R^{\sim}}(\beta^{\sim}, \beta^{\sim}) = \gamma(R)^{-1} \Phi_R(\beta, \beta)^{-2} \Phi_R(\beta, \beta)
Φ R ∼ ( β ∼ , β ∼ ) = γ ( R ) − 1 Φ R ( β , β ) − 2 Φ R ( β , β )
或者最后
Φ R ( β , β ) Φ R ∼ ( β ∼ , β ∼ ) = γ ( R ) − 1 .
\Phi_R(\beta, \beta) \Phi_{R^{\sim}}(\beta^{\sim}, \beta^{\sim}) = \gamma(R)^{-1}.
Φ R ( β , β ) Φ R ∼ ( β ∼ , β ∼ ) = γ ( R ) − 1 . (19)
此外,如果R R R 的所有根对于Φ R \Phi_R Φ R 具有相同的长度λ \lambda λ ,则(16)和(18)表明
γ ( R ) = λ − 4 .
\gamma(R) = \lambda^{-4}.
γ ( R ) = λ − 4 . (20)
此外,如果 h h h 是 W W W 的 Coxeter 数,则 Cor.的 Th。第 1 章V, § 6, no. 2表明:
h Φ R ( x , x ) = ∑ α ∈ R ( x , α λ ) 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.
h Φ R ( x , x ) = α ∈ R ∑ ( x , λ α ) 2 for all x ∈ V .
与(16)比较,我们得出
λ = h − 1 / 2 or γ ( R ) = h 2 .
\lambda = h^{-1/2} \quad \text{or} \quad \gamma(R) = h^2.
λ = h − 1/2 or γ ( R ) = h 2 . (21)
最后,公式(19)表明R ∼ R^{\sim} R ∼ 的根对于Φ R ∼ \Phi_{R^{\sim}} Φ R ∼ 有长度λ \lambda λ 。
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) ( x ∣ y ) 表示 Weyl 群 (cf. no. 3) 下的标量乘积不变量。
参见习题为 § 1 。