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§ 3。指数不变量
在这个截面中,字母A表示交换环,与单位元,并没有减少到0。
1. 群代数免费阿贝尔的群
设 P 为有限秩 l 的自由 Z 模。我们用 P 在 A 上的加法群 A[P] 群代数表示(*代数*,第 III, § 2, no. 6)。对于任何p∈P,用A[P]的ep相应的元素表示。那么(ep)p∈P是A-模A[P]的*基*,并且对于任何p,p′∈P,我们有
epep′=ep+p′,(ep)−1=e−p,e0=1.
假设 A 是阶乘*(*交换代数*,第 VII, § 3, no. 1 章,定义 1)。 (i) 环 A[P] 是阶乘。 (ii) *如果u,v与P不成比例元素,则A[P]的元素1−eu,1−ev互质。
被以下引用 1
被以下引用 命题 2
令 (p1,p2,…,pl) 为 P 的基,且 X1,X2,…,Xl 为不定数。从A[X1,…,Xl,X1−1,…,Xl−1]到A[P]需要X1n1X2n2…Xlnl(其中n1,n2,…,nl∈Z)到en1p1+⋯+nlpl的A线性映射是环的同构。现在A[X1,…,Xl]是阶乘环(*交换代数*,第VII, § 3, no. 5章),而A[X1,…,Xl,X1−1,…,Xl−1]是A[X1,…,Xl]的分数的环,因此也是阶乘。
令P′(分别为P′′)为P 的元素中的集合,其中一些倍数、属于到Zu+Zv(分别为Zu)。则群 P/P′ 和 P′/P′′ 是无扭的,因而 P′ 中存在 P′′ 的补集,P 中存在 P′ 的补集。因而,存在 Z 模 P 的基 (z1,z2,…,zl) 和有理数整数j,m,n使得u=jz1,v=mz1+nz2,j>0,n>0。将 Xi=ezi 代入 1≤i≤l,则得到 1−eu=1−X1j,1−ev=1−X1mX2n。设K为A的分数域代数闭包,则A[P]可以与环B=K[X1,…,Xl,X1−1,…,Xl−1]的子环识别。对于单位元 z 中的任何j第根,1−zX1 是极值
K[X1,…,Xl]; 而且,
1−zX1包含生成的理想在
Xi中没有单项式。我们结论认为B的理想
(1−zX1)B是高度为1的素理想
(交换代数,第VII, § 1, no. 6),因而1−zX1在B中是极值。因而,B中1−X1j的极值因子是形式1−zX1。现在B中的这些因子除1−X1mX2n(对于从B到B的同态f,使得f(X1)=z−1,f(Xi)=Xi对于i≥2来说,满足
f(1−zX1)=0andf(1−X1mX2n)=1−z−mX2n=0).
因而,1−X1j和1−X1mX2n在B中互质。因而,A[P]中1−X1j和1−X1mX2n的任何公共的除子在B中都是可逆的,因而,直到形式的乘法乘元素 X1k1X2k2…Xlkl,等于A的元素a;在其他字中,a 除 1 在 A 中,因此在 A 中可逆。因而,最终,1−X1j 和 1−X1mX2n 在 A[P] 中互质。
2. 群权的情况;最大项
我们保留前面的数的记号,并让R在实数向量空间V中为约化根系。在这个截面的剩余部分中,我们取 R (§ 1, no. 9) 的权的 P 群。 群 W=W(R) 作用于 P,因此也作用于代数 A[P];我们有 w(ep)=ew(p) 对应 w∈W 和 p∈P。
令 C 为 R (§ 1, no. 5) 的一个腔室,并令 B=(αi)1≤i≤l 为 R 的相应的基。我们为 V(因此也为 P)提供由 C 定义的阶结构。如果p,p′∈P,p≥p′当且仅当p−p′是具有正系数的αi的线性组合。
令 x=∑p∈Pxpep 为 A[P] 的元素。 p∈P的集合 S,使得xp=0称为x的支持度,S的极大元素的集合X称为x的最大支持度。 项 xpep 和 p∈X 被称为 x 的最大项。
被以下引用 2
被以下引用 命题 2, 引理 6, VIII § 7
令 x∈A[P] 和(xpep)p∈X 为 x 的最大项族。令q∈P和y∈A[P]使得eq是y的唯一最大值项。那么,xy的最大项的族就是(xpep+q)p∈X。
被以下引用 4
被以下引用 注, 注 2, 命题 2, 定理 1
输入x=∑pxpep,y=∑ryrer和xy=∑tztet。然后 r≤q 对于所有 r∈P 使得 yr=0 和 zt=∑p+r=txpyr。
如果t=p+q=p′+r与p∈X和xp′yr=0,则r≤q,因而p′≥p,进而p′=p。因而zp+q=xpyq=xp=0。这表明X+q包含在乘积xy的支撑中。
另一方面,如果 t=p′+r 和 xp′yr=0,则存在 p∈X,使得 p′≤p 并且我们有 t≤p+q。因而xy的最大支持度包含在X+q中。由于X+q中没有两个元素具有可比性,因而X+q恰好是xy的最大支持度,并且我们在上面看到了p∈X的zp+q=xp,它完成了引理的证明。
3. 反不变元素
我们保留前面的数的记号。用 ε(w) 表示元素 w∈W 的行列式。因此
ε(w)=(−1)l(w), 长度l(w)是相对于反射系列sαi而言的。
元素* x∈A[P] 据说在 W if 下是反不变的
w(x)=(−1)l(w).x 对于所有人w∈W。
引用了 2
引用了 VI § 1. 。 根系, 推论, VI § 1
A[P] 形式的反不变量元素 A A[P] 子模。对于任意 x∈A[P],将
J(x)=w∈W∑ε(w).w(x). (1)
对于 x∈A[P] 和 w∈W,我们有
w(J(x))=v∈W∑ε(v).wv(x)=ε(w)v∈W∑ε(v).v(x)=ε(w).J(x) 且 J(x) 是反对不变的。另一方面,令q=Card(W)。对于 A[P] 的任何反不变量元素 x,我们有 J(x)=q.x。由此可知,如果 q 在 A 中可逆,则映射 q−1J 是从 A[P] 到反不变量元素的子模的 投影。
让 ω1,…,ωl 成为腔室 C 的基本权相应的。 P∩C(或P∩C)的元素是形式n1ω1+⋯+nlωl的权,以及ni≥0(或ni>0)对于1≤i≤l(§ 1, no. 10)。另一方面,
ρ=ω1+⋯+ωl 是正值根的一半和(*loc.cit.*),因此P∩C的元素是形式ρ+p和p∈P∩C的权。最后,如果p∈P∩C,则w(p)<p对于所有w=1(§ 1, no. 6,适用于第18号提案),并且ep因此是J(ep)的唯一最大值项。
If* 2 is not a zero divisor in A, the elements J(ep) for p∈P∩C form a basis of the module of anti-invariant elements of A[P].
被以下引用 3
被以下引用 命题 3, IX § 7, 定理 2(H.韦尔), IX § 7, 命题 2
权 w(p) 对于 w∈W 和 p∈P∩C 是成对不同的。由此可见,J(ep) 与 p∈P∩C 是线性无关的。
另一方面,令 x=∑pxpep 为 A[P] 的反不变量元素。如果 p0 属于到一堵墙,它在反射 s∈W 下是不变的,并且
x=p∑xpep=−s(x)=−p∑xpes(p). 由此可知
2xp0=0,所以
xp0=0。由于每个不与任何墙属于相关的元素都可以用
w∈W 和
p∈P∩C 唯一地写成形式
w(p),因此我们有
x=p∈P∩C∑w∈W∑xw(p)ew(p).(2) 由于
w(x)=∑pxpew(p)=ε(w)∑pxpep、
xw(p)=ε(w)xp,我们从 (2) 推出
x=p∈P∩C∑xpJ(ep), 完成证明。
现在考虑代数 A[21P] 的元素 d 定义为
d=α∈R,α>0∏(eα/2−e−α/2)=eρ⋅α∈R,α>0∏(1−e−α)=e−ρ⋅α∈R,α>0∏(eα−1). 从
ρ∈P、
d∈A[P]开始。
(i) (3)定义的元素 d是A[P]的反不变量元素;其独特的最大值项(no. 2,默认值1)*是*eρ*和*d=J(eρ)。 (ii) 对于任何 p∈P,*元素* J(ep) 可被 d 唯一整除,并且商 J(ep)/d 是 A[P] 在 W下不变的元素。 (iii) 如果2不是A中的零因子,乘法由*d*从*A[P]*元素集合到双射*W*下不变* A[P] 的反不变量元素的集合。
引用了 5 · 被以下引用 3
引用了 定义 1, 推出 1, VI § 1, 引理 2, 命题 1, 引理 1
被以下引用 习题 1, § 6, 引理 5, IX § 7, VIII § 9. 。 魏尔公式
我们知道,对于1≤i≤l,除了αi和si(αi)=−αi之外,反射si=sαi使正根的集合保持稳定(§ 1, no. 6,第17条命题的Cor.1)。因此,
si(d)=(e−αi/2−eαi/2)α∈R,α>0,α=αi∏(eα/2−e−α/2)=−d=ε(si).d. 由于
si生成
W,这证明了(i)中的第一个断言。 (i) 中的第二个断言紧随 (3) 和引理 2,注意 1 是
1−e−α 对于
α∈R,α>0 的唯一最大值项。
现在假设A=Z。根据命题 1,
d=p∈P∩C∏cpJ(ep)withcp∈Z.
另一方面,很明显
d=eρ+q<ρ∑cq′eq.
如果p∈P∩C与p=ρ,则p>ρ和d中ep的系数由(5)得出零。因此,cp=0。此外,比较(4)和(5)中eρ的系数表明cρ=1,因此d=J(eρ)。
我们继续假设A=Z。令p∈P,α∈R和M为系统,代表元W关于子群{1,sα}的右陪集。然后,
J(ep)=w∈M∑ε(w)ew(p)+w∈M∑ε(sαw)esαw(p).
现在sαw(p)=w(p)−⟨α∗,w(p)⟩α=w(p)+nwα,还有nw∈Z。因此,
J(ep)=w∈M∑ε(w)ew(p)(1−enwα).
如果nw≥0,显然1−enwα可以被1−eα整除,并且从1−enwα=−enwα(1−e−nwα)开始,当nw<0时也是如此。因此,在 Z[P] 中,J(ep) 可以被 1−eα整除。
通过引理 1,Z[P] 是阶乘,元素 1−eα α∈R 和 α>0 互质。由此可见,J(ep) 在 Z[P] 中可被乘积 ∏α>0(1−eα)整除,因此也可被 d=e−ρ∏α>0(1−eα)整除。
回到一般情况,通过从Z到A的标量扩张,我们从上面推出d=J(eρ),并且每个元素J(ep)都可以被d整除。由于eρ是d的唯一极大值项,no. 2的注表明存在唯一元素y∈A[P]使得J(ep)=dy并且紧接着y在W下不变,并且因此d和J(ep)是反对不变的。这就证明了(i)和(ii)。
最后,如果2不是A中的零因子,则no. 2的注和命题1意味着(iii)。
4. 不变元素
令A[P]W为A[P]的子代数,元素的由……组成在W下不变。对于p∈P,用W下p的W.p轨道表示,并令S(ep)=∑q∈W.peq为ep的W变换的和;这是一个W不变量元素。
如果 p∈P∩C、w(p)≤p 对于所有 w∈W(§ 1、no. 6,命题 18)且 ep 是 S(ep) 的唯一最大值项。
设 x=∑pxpep∈A[P]W;那么xw(p)=xp对于所有p∈P和所有w∈W。
另一方面,P中W的每个轨道恰好在一个点中满足P∩C(§1,no. 5,Th.2)。因此,
x=P∩C∑xpS(ep).
我们推论:
S(ep)适用于A模块A[P]W的p∈P∩C形式基。
被以下引用 1
被以下引用 推论 2, VIII § 8
ei0=xi0−j<i0∑ai0jej, 由此得出(b)。因此
J′∈S是一个矛盾。由此,
J=I和引理得证。
我们现在证明第 3 条命题。我们将引理 4 与 I=P∩C 一起应用。令q∈I,并令Iq为p∈I的集合,使得p≤q。如果p∈Iq,关系
q−p≥0,p∈C,q∈C 暗示
(q−p∣p)≥0and(q−p∣q)≥0, 因此
(p∣p)≤(p∣q)≤(q∣q). 因此集合
Iq是*有界的*。由于
I 是离散的,因此
Iq 是*有限*,并且显然
I 满足条件 (MIN)。另一方面,对于所有
p∈I,
xp=ep+q<p∑cpqeq 所以由(6)。
xp=S(ep)+q<p,q∈I∑cpqS(eq). 命题现在紧随引理 3 和 4。
令ω1,…,ωl为室C的基本权相应的,对于1≤i≤l,令xi为A[P]W的元素,其中eωi为其唯一最大值项。让*
φ:Λ[X1,…,Xl]→A[P]W *从多项式代数
Λ[X1,…,Xl]到
A[P]W得到同态,需要
Xi到
xi。那么,映射
φ就是同构。
引用了 1 · 被以下引用 2
引用了 引理 2
被以下引用 习题 1, § 3, 定理 2, VIII § 7
引理 2 意味着单项式 X1n1…Xlnl 的 φ 下的像是元素,且唯一最大值为项 en1ω1+⋯+nlωl。由于 P∩C 的每一个元素都可以唯一地写成形式 n1ω1+⋯+nlωl,因此命题 3 表明,单项式 X1n1…Xlnl 的 φ 下的像是 A[P]W 的基,因此定理。
我们可以拿xi=S(eωi)。
通过*注* 2 of no. 3,我们可以得到xi=J(eρ+ωi)/d(no. 3中有记号)。
习题
记号和假设是no。 2、3、4。
请参阅习题为 § 3。