Bourbaki

Google 翻译生成的粗略草稿,质量较低。术语依照术语表,但句子可能有误;之后会由仔细的译文取代。

§ 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 ll 的自由 Z\mathbf{Z} 模。我们用 P 在 A 上的加法群 A[P]A[P] 群代数表示(*代数*,第 III, § 2, no. 6)。对于任何p∈Pp \in P,用A[P]A[P]的epe^p相应的元素表示。那么(ep)p∈P(e^p)_{p \in P}是A-模A[P]A[P]的*基*,并且对于任何p,p′∈Pp, p' \in P,我们有

epep′=ep+p′,(ep)−1=e−p,e0=1. e^p e^{p'} = e^{p + p'}, \quad (e^p)^{-1} = e^{-p}, \quad e^0 = 1.

引理 1 0AXN

假设 A 是阶乘*(*交换代数*,第 VII, § 3, no. 1 章,定义 1)。 (i) 环 A[P]A[P] 是阶乘。 (ii) *如果u,vu, v与P不成比例元素,则A[P]A[P]的元素1−eu,1−ev1 - e^u, 1 - e^v互质。

被以下引用 1

被以下引用 命题 2

令 (p1,p2,…,pl)(p_1, p_2, \ldots, p_l) 为 P 的基,且 X1,X2,…,XlX_1, X_2, \ldots, X_l 为不定数。从A[X1,…,Xl,X1−1,…,Xl−1]A[X_1, \ldots, X_l, X_1^{-1}, \ldots, X_l^{-1}]到A[P]A[P]需要X1n1X2n2…XlnlX_1^{n_1} X_2^{n_2} \ldots X_l^{n_l}(其中n1,n2,…,nl∈Zn_1, n_2, \ldots, n_l \in \mathbf{Z})到en1p1+⋯+nlple^{n_1 p_1 + \cdots + n_l p_l}的A线性映射是环的同构。现在A[X1,…,Xl]A[X_1, \ldots, X_l]是阶乘环(*交换代数*,第VII, § 3, no. 5章),而A[X1,…,Xl,X1−1,…,Xl−1]A[X_1, \ldots, X_l, X_1^{-1}, \ldots, X_l^{-1}]是A[X1,…,Xl]A[X_1, \ldots, X_l]的分数的环,因此也是阶乘。

令P′P'(分别为P′′P'')为P 的元素中的集合,其中一些倍数、属于到Zu+Zv\mathbf{Z}u + \mathbf{Z}v(分别为Zu\mathbf{Z}u)。则群 P/P′P/P' 和 P′/P′′P'/P'' 是无扭的,因而 P′P' 中存在 P′′P'' 的补集,P 中存在 P′P' 的补集。因而,存在 Z\mathbf{Z} 模 P 的基 (z1,z2,…,zl)(z_1, z_2, \ldots, z_l) 和有理数整数j,m,nj, m, n使得u=jz1,v=mz1+nz2,j>0,n>0u = jz_1, v = mz_1 + nz_2, j > 0, n > 0。将 Xi=eziX_i = e^{z_i} 代入 1≤i≤l1 \leq i \leq l,则得到 1−eu=1−X1j,1−ev=1−X1mX2n1 - e^u = 1 - X_1^j, 1 - e^v = 1 - X_1^m X_2^n。设K为A的分数域代数闭包,则A[P]A[P]可以与环B=K[X1,…,Xl,X1−1,…,Xl−1]B = K[X_1, \ldots, X_l, X_1^{-1}, \ldots, X_l^{-1}]的子环识别。对于单位元 zz 中的任何jj第根,1−zX11 - zX_1 是极值

K[X1,…,Xl]; K[X_1, \ldots, X_l];
而且,1−zX11 - zX_1包含生成的理想在XiX_i中没有单项式。我们结论认为B的理想(1−zX1)B(1 - zX_1)B是高度为1的素理想

(交换代数,第VII, § 1, no. 6),因而1−zX11 - zX_1在B中是极值。因而,B中1−X1j1 - X_1^j的极值因子是形式1−zX11 - zX_1。现在B中的这些因子除1−X1mX2n1 - X_1^m X_2^n(对于从B到B的同态ff,使得f(X1)=z−1,f(Xi)=Xif(X_1) = z^{-1}, f(X_i) = X_i对于i≥2i \geq 2来说,满足

f(1−zX1)=0andf(1−X1mX2n)=1−z−mX2n≠0). f(1 - zX_1) = 0 \quad \text{and} \quad f(1 - X_1^m X_2^n) = 1 - z^{-m} X_2^n \neq 0).

因而,1−X1j1 - X_1^j和1−X1mX2n1 - X_1^m X_2^n在B中互质。因而,A[P]A[P]中1−X1j1 - X_1^j和1−X1mX2n1 - X_1^m X_2^n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…XlklX_1^{k_1} X_2^{k_2} \ldots X_l^{k_l},等于A的元素aa;在其他字中,aa 除 1 在 A 中,因此在 A 中可逆。因而,最终,1−X1j1 - X_1^j 和 1−X1mX2n1 - X_1^m X_2^n 在 A[P]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)W = W(R) 作用于 P,因此也作用于代数 A[P]A[P];我们有 w(ep)=ew(p)w(e^p) = e^{w(p)} 对应 w∈Ww \in W 和 p∈Pp \in P。

令 C 为 R (§ 1, no. 5) 的一个腔室,并令 B=(αi)1≤i≤lB = (\alpha_i)_{1 \leq i \leq 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′p, p' \in P, p \geq p'当且仅当p−p′p - p'是具有正系数的αi\alpha_i的线性组合。

定义 1 0AXO

令 x=∑p∈Pxpepx = \sum_{p \in P} x_p e^p 为 A[P]A[P] 的元素。 p∈Pp \in P的集合 S,使得xp≠0x_p \neq 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 xpepx_p e^p 和 p∈Xp \in 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

引理 2 0AXP

令 x∈A[P]x \in A[P] 和(xpep)p∈X(x_p e^p)_{p \in X} 为 x 的最大项族。令q∈Pq \in P和y∈A[P]y \in A[P]使得eqe^q是y的唯一最大值项。那么,xyxy的最大项的族就是(xpep+q)p∈X(x_p e^{p+q})_{p \in 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=∑ryrerx = \sum_p x_p e^p, y = \sum_r y_r e^r和xy=∑tztetxy = \sum_t z_t e^t。然后 r≤qr \leq q 对于所有 r∈Pr \in P 使得 yr≠0y_r \neq 0 和 zt=∑p+r=txpyrz_t = \sum_{p+r=t} x_p y_r。

如果t=p+q=p′+rt = p + q = p' + r与p∈Xp \in X和xp′yr≠0x_{p'} y_r \neq 0,则r≤qr \leq q,因而p′≥pp' \geq p,进而p′=pp' = p。因而zp+q=xpyq=xp≠0z_{p+q} = x_p y_q = x_p \neq 0。这表明X+qX + q包含在乘积xyxy的支撑中。

另一方面,如果 t=p′+rt = p' + r 和 xp′yr≠0x_{p'} y_r \neq 0,则存在 p∈Xp \in X,使得 p′≤pp' \leq p 并且我们有 t≤p+qt \leq p + q。因而xyxy的最大支持度包含在X+qX + q中。由于X+qX + q中没有两个元素具有可比性,因而X+qX + q恰好是xyxy的最大支持度,并且我们在上面看到了p∈Xp \in X的zp+q=xpz_{p+q} = x_p,它完成了引理的证明。

注 0AXQ

由于x≠0x \neq 0意味着xx的最大支持度非空,引理2表明只要yy承认形式eqe^q的唯一最大项,x≠0x \neq 0就意味着xy≠0xy \neq 0。

引用了 1

引用了 引理 2

3. 反不变元素

我们保留前面的数的记号。用 ε(w)\varepsilon(w) 表示元素 w∈Ww \in W 的行列式。因此

ε(w)=(−1)l(w), \varepsilon(w) = (-1)^{l(w)},
长度l(w)l(w)是相对于反射系列sαis_{\alpha_i}而言的。

定义 2 0AXR

元素* x∈A[P]x \in A[P] 据说在 WW if 下是反不变的

w(x)=(−1)l(w).x w(x) = (-1)^{l(w)}.x
对于所有人w∈Ww \in W。

引用了 2

引用了 VI § 1. 。 根系, 推论, VI § 1

A[P]A[P] 形式的反不变量元素 AA A[P]A[P] 子模。对于任意 x∈A[P]x \in A[P],将

J(x)=∑w∈Wε(w).w(x). J(x) = \sum_{w \in W} \varepsilon(w).w(x).
(1)

对于 x∈A[P]x \in A[P] 和 w∈Ww \in W,我们有

w(J(x))=∑v∈Wε(v).wv(x)=ε(w)∑v∈Wε(v).v(x)=ε(w).J(x) w(J(x)) = \sum_{v \in W} \varepsilon(v).wv(x) = \varepsilon(w) \sum_{v \in W} \varepsilon(v).v(x) = \varepsilon(w).J(x)
且 J(x)J(x) 是反对不变的。另一方面,令q=Card(W)q = \mathrm{Card}(W)。对于 A[P]A[P] 的任何反不变量元素 xx,我们有 J(x)=q.xJ(x) = q.x。由此可知,如果 qq 在 AA 中可逆,则映射 q−1Jq^{-1}J 是从 A[P]A[P] 到反不变量元素的子模的 投影。

让 ω‾1,…,ω‾l\overline{\omega}_1, \ldots, \overline{\omega}_l 成为腔室 CC 的基本权相应的。 P∩C‾P \cap \overline{C}(或P∩CP \cap C)的元素是形式n1ω‾1+⋯+nlω‾ln_1 \overline{\omega}_1 + \cdots + n_l \overline{\omega}_l的权,以及ni≥0n_i \geq 0(或ni>0n_i > 0)对于1≤i≤l1 \leq i \leq l(§ 1, no. 10)。另一方面,

ρ=ω‾1+⋯+ω‾l \rho = \overline{\omega}_1 + \cdots + \overline{\omega}_l
是正值根的一半和(*loc.cit.*),因此P∩CP \cap C的元素是形式ρ+p\rho + p和p∈P∩C‾p \in P \cap \overline{C}的权。最后,如果p∈P∩Cp \in P \cap C,则w(p)<pw(p) < p对于所有w≠1w \neq 1(§ 1, no. 6,适用于第18号提案),并且epe^p因此是J(ep)J(e^p)的唯一最大值项。

命题 1 0AXS

If* 2 is not a zero divisor in AA, the elements J(ep)J(e^p) for p∈P∩Cp \in P \cap C form a basis of the module of anti-invariant elements of A[P]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)w(p) 对于 w∈Ww \in W 和 p∈P∩Cp \in P \cap C 是成对不同的。由此可见,J(ep)J(e^p) 与 p∈P∩Cp \in P \cap C 是线性无关的。

另一方面,令 x=∑pxpepx = \sum_p x_p e^p 为 A[P]A[P] 的反不变量元素。如果 p0p_0 属于到一堵墙,它在反射 s∈Ws \in W 下是不变的,并且

x=∑pxpep=−s(x)=−∑pxpes(p). x = \sum_p x_p e^p = -s(x) = -\sum_p x_p e^{s(p)}.
由此可知2xp0=02x_{p_0} = 0,所以xp0=0x_{p_0} = 0。由于每个不与任何墙属于相关的元素都可以用 w∈Ww \in W 和 p∈P∩Cp \in P \cap C 唯一地写成形式 w(p)w(p),因此我们有
x=∑p∈P∩C∑w∈Wxw(p)ew(p).(2) x = \sum_{p \in P \cap C} \sum_{w \in W} x_{w(p)} e^{w(p)}. \tag{2}
由于w(x)=∑pxpew(p)=ε(w)∑pxpepw(x) = \sum_p x_p e^{w(p)} = \varepsilon(w) \sum_p x_p e^p、xw(p)=ε(w)xpx_{w(p)} = \varepsilon(w)x_p,我们从 (2) 推出
x=∑p∈P∩CxpJ(ep), x = \sum_{p \in P \cap C} x_p J(e^p),
完成证明。

现在考虑代数 A[12P]A[\frac{1}{2}P] 的元素 dd 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). d = \prod_{\alpha \in R, \alpha > 0} (e^{\alpha/2} - e^{-\alpha/2}) \\ = e^{\rho} \cdot \prod_{\alpha \in R, \alpha > 0} (1 - e^{-\alpha}) \\ = e^{-\rho} \cdot \prod_{\alpha \in R, \alpha > 0} (e^{\alpha} - 1).
从ρ∈P\rho \in P、d∈A[P]d \in A[P]开始。

命题 2 0AXT

(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*eρe^{\rho}*和*d=J(eρ)d = J(e^{\rho})。 (ii) 对于任何 p∈Pp \in P,*元素* J(ep)J(e^p) 可被 dd 唯一整除,并且商 J(ep)/dJ(e^p)/d 是 A[P]A[P] 在 WW下不变的元素。 (iii) 如果2不是AA中的零因子,乘法由*dd*从*A[P]A[P]*元素集合到双射*WW*下不变* A[P]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≤l1 \leq i \leq l,除了αi\alpha_i和si(αi)=−αis_i(\alpha_i) = -\alpha_i之外,反射si=sαis_i = s_{\alpha_i}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. s_i(d) = (e^{-\alpha_i/2} - e^{\alpha_i/2}) \prod_{\alpha \in R, \alpha > 0, \alpha \neq \alpha_i} (e^{\alpha/2} - e^{-\alpha/2}) \\ = -d = \varepsilon(s_i).d.
由于sis_i生成WW,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−α1 - e^{-\alpha} 对于 α∈R,α>0\alpha \in R, \alpha > 0 的唯一最大值项。

现在假设A=ZA = \mathbf{Z}。根据命题 1,

d=∏p∈P∩CcpJ(ep)withcp∈Z. d = \prod_{p \in P \cap C} c_p J(e^p) \quad \text{with} \quad c_p \in \mathbf{Z}.

另一方面,很明显

d=eρ+∑q<ρcq′eq. d = e^\rho + \sum_{q < \rho} c'_q e^q.

如果p∈P∩Cp \in P \cap C与p≠ρp \neq \rho,则p>ρp > \rho和dd中epe^p的系数由(5)得出零。因此,cp=0c_p = 0。此外,比较(4)和(5)中eρe^\rho的系数表明cρ=1c_\rho = 1,因此d=J(eρ)d = J(e^\rho)。

我们继续假设A=ZA = \mathbf{Z}。令p∈P,α∈Rp \in P, \alpha \in \mathbf{R}和MM为系统,代表元WW关于子群{1,sα}\{1, s_\alpha\}的右陪集。然后,

J(ep)=∑w∈Mε(w)ew(p)+∑w∈Mε(sαw)esαw(p). J(e^p) = \sum_{w \in M} \varepsilon(w) e^{w(p)} + \sum_{w \in M} \varepsilon(s_\alpha w) e^{s_\alpha w(p)}.

现在sαw(p)=w(p)−⟨α∗,w(p)⟩α=w(p)+nwαs_\alpha w(p) = w(p) - \langle \alpha^*, w(p) \rangle \alpha = w(p) + n_w \alpha,还有nw∈Zn_w \in \mathbf{Z}。因此,

J(ep)=∑w∈Mε(w)ew(p)(1−enwα). J(e^p) = \sum_{w \in M} \varepsilon(w) e^{w(p)} (1 - e^{n_w \alpha}).

如果nw≥0n_w \geq 0,显然1−enwα1 - e^{n_w \alpha}可以被1−eα1 - e^\alpha整除,并且从1−enwα=−enwα(1−e−nwα)1 - e^{n_w \alpha} = -e^{n_w \alpha}(1 - e^{-n_w \alpha})开始,当nw<0n_w < 0时也是如此。因此,在 Z[P]\mathbf{Z}[P] 中,J(ep)J(e^p) 可以被 1−eα1 - e^\alpha整除。

通过引理 1,Z[P]\mathbf{Z}[P] 是阶乘,元素 1−eα1 - e^\alpha α∈R\alpha \in \mathbf{R} 和 α>0\alpha > 0 互质。由此可见,J(ep)J(e^p) 在 Z[P]\mathbf{Z}[P] 中可被乘积 ∏α>0(1−eα)\prod_{\alpha > 0} (1 - e^\alpha)整除,因此也可被 d=e−ρ∏α>0(1−eα)d = e^{-\rho} \prod_{\alpha > 0} (1 - e^\alpha)整除。

回到一般情况,通过从Z\mathbf{Z}到AA的标量扩张,我们从上面推出d=J(eρ)d = J(e^\rho),并且每个元素J(ep)J(e^p)都可以被dd整除。由于eρe^\rho是dd的唯一极大值项,no. 2的注表明存在唯一元素y∈A[P]y \in A[P]使得J(ep)=dyJ(e^p) = dy并且紧接着yy在WW下不变,并且因此dd和J(ep)J(e^p)是反对不变的。这就证明了(i)和(ii)。

最后,如果2不是AA中的零因子,则no. 2的注和命题1意味着(iii)。

注 1 0AXU

如果 2 不是 AA 中的零因子,则很容易检查dd 是 A[P]A[P] 的唯一反不变量元素,其中 eρe^\rho 为其最大值项。

注 2 0AXV

引理 2 of no. 2 显示商J(ep)/dJ(e^p)/d(对于p∈P∩Cp \in P \cap C)的唯一最大值项是ep−ρe^{p-\rho}。

引用了 1 · 被以下引用 1

引用了 引理 2

被以下引用 定理 2(H.韦尔), IX § 7

4. 不变元素

令A[P]WA[P]^W为A[P]A[P]的子代数,元素的由……组成在WW下不变。对于p∈Pp \in P,用WW下pp的W.pW.p轨道表示,并令S(ep)=∑q∈W.peqS(e^p) = \sum_{q \in W.p} e^q为epe^p的WW变换的和;这是一个WW不变量元素。

如果 p∈P∩C‾p \in P \cap \overline{C}、w(p)≤pw(p) \leq p 对于所有 w∈Ww \in W(§\S 1、no. 6,命题 18)且 epe^p 是 S(ep)S(e^p) 的唯一最大值项。

设 x=∑pxpep∈A[P]Wx = \sum_p x_p e^p \in A[P]^W;那么xw(p)=xpx_{w(p)} = x_p对于所有p∈Pp \in P和所有w∈Ww \in W。

另一方面,PP中WW的每个轨道恰好在一个点中满足P∩C‾P \cap \overline{C}(§\S1,no. 5,Th.2)。因此,

x=∑P∩C‾xpS(ep). x = \sum_{P \cap \overline{C}} x_p S(e^p).

我们推论:

引理 3 0AXW

S(ep)S(e^p)适用于AA模块A[P]WA[P]^W的p∈P∩C‾p \in P \cap \overline{C}形式基。

被以下引用 1

被以下引用 推论 2, VIII § 8

ei0=xi0−∑j<i0ai0jej, e_{i_0} = x_{i_0} - \sum_{j < i_0} a_{i_0 j} e_j,
由此得出(b)。因此J′∈SJ' \in \mathfrak{S}是一个矛盾。由此,J=IJ = 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‾I = P \cap \overline{C} 一起应用。令q∈Iq \in I,并令IqI_q为p∈Ip \in I的集合,使得p≤qp \leq q。如果p∈Iqp \in I_q,关系

q−p≥0,p∈C‾,q∈C‾ q - p \geq 0,\quad p \in \overline{C},\quad q \in \overline{C}
暗示
(q−p∣p)≥0and(q−p∣q)≥0, (q - p|p) \geq 0 \quad \text{and} \quad (q - p|q) \geq 0,
因此
(p∣p)≤(p∣q)≤(q∣q). (p|p) \leq (p|q) \leq (q|q).
因此集合IqI_q是*有界的*。由于 II 是离散的,因此IqI_q 是*有限*,并且显然 II 满足条件 (MIN)。另一方面,对于所有p∈Ip \in I,
xp=ep+∑q<pcpqeq x_p = e^p + \sum_{q < p} c_{pq} e^q
所以由(6)。
xp=S(ep)+∑q<p,q∈IcpqS(eq). x_p = S(e^p) + \sum_{q < p, q \in I} c_{pq} S(e^q).
命题现在紧随引理 3 和 4。

定理 1 0AXX

令ω‾1,…,ω‾l\overline{\omega}_1, \ldots, \overline{\omega}_l为室CC的基本权相应的,对于1≤i≤l1 \leq i \leq l,令xix_i为A[P]WA[P]^W的元素,其中eω‾ie^{\overline{\omega}_i}为其唯一最大值项。让*

φ:Λ[X1,…,Xl]→A[P]W \varphi : \Lambda[X_1, \ldots, X_l] \to A[P]^W
*从多项式代数Λ[X1,…,Xl]\Lambda[X_1, \ldots, X_l]到A[P]WA[P]^W得到同态,需要XiX_i到xix_i。那么,映射φ\varphi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…XlnlX_1^{n_1} \ldots X_l^{n_l} 的 φ\varphi 下的像是元素,且唯一最大值为项 en1ω‾1+⋯+nlω‾le^{n_1 \overline{\omega}_1 + \cdots + n_l \overline{\omega}_l}。由于 P∩C‾P \cap \overline{C} 的每一个元素都可以唯一地写成形式 n1ω‾1+⋯+nlω‾ln_1 \overline{\omega}_1 + \cdots + n_l \overline{\omega}_l,因此命题 3 表明,单项式 X1n1…XlnlX_1^{n_1} \ldots X_l^{n_l} 的 φ\varphi 下的像是 A[P]WA[P]^W 的基,因此定理。

例 1 0AXY

我们可以拿xi=S(eω‾i)x_i = S(e^{\overline{\omega}_i})。

例 2 0AXZ

通过*注* 2 of no. 3,我们可以得到xi=J(eρ+ω‾i)/dx_i = J(e^{\rho + \overline{\omega}_i})/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。

Google 翻译生成的粗略草稿,质量较低。术语依照术语表,但句子可能有误;之后会由仔细的译文取代。