Bourbaki

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§ 4。 根系的分类

1. 有限考克塞特群

在这个截面中,我们将要确定,直到同构,所有根系,因此所有晶体群(§ 2, no. 5)。更一般地,我们首先确定有限维实数向量空间中的反射生成的所有有限群:这相当于(第 V, § 4, no. 8 章)确定所有有限 Coxeter 群,或(第 V, § 4, no. 8,第 2 章)确定有限维的所有 Coxeter 矩阵阶使得相关的双线性形式是正的且非简并的。

令 M=(mij)i,j∈IM = (m_{ij})_{i,j \in I} 为有限阶 ll 的 Coxeter 矩阵。放

qij=−cos⁡(π/mij). q_{ij} = -\cos(\pi / m_{ij}).

回想一下,qii=1q_{ii} = 1 和qij=qjiq_{ij} = q_{ji} 是零或≤−1/2\leq -1/2 i≠ji \neq j。放入E=RlE = \mathbf{R}^l,并令(ei)i∈I(e_i)_{i \in I}为EE的典范基。用与MM(第V, § 4, no. 1章)相关的EE上的(x∣y)(x|y)双线性形式和qq在EE上的二次形式x↦(x∣x)x \mapsto (x|x)表示。对于x=∑i∈Iξixix = \sum_{i \in I} \xi_i x_i,

∥x∥2=q(x)=∑i,j∈Iqijξiξj. \| x \| ^2 = q(x) = \sum_{i,j \in I} q_{ij} \xi_i \xi_j.

用 (X,f)(X, f) 表示 MM 的 Coxeter 图(第 IV, § 1, no. 9)。如果aa是XX的边,则f(a)f(a)称为aa的阶。

在这个数的其余部分中,由MM(第V, § 4, no. 3章)定义的Coxeter群W(M)W(M)被假设是有限的,因而qq是正的且非退化的,XX是一个森林(第V, § 4, no. 8章,提案 8)。我们还假设XX是连通的(在其他字中,Coxeter群W(M)W(M)是不可约的),因而XX是一棵树。

从qq为正且非退化的条件,我们将在mijm_{ij}上获得条件,这将使我们能够列出相应的 Coxeter图的所有可能性;剩下的只是证明这些可能性实际上已经实现,而在其他字中,相应的群W(M)W(M)是有限的。

引理 1 0AY2

对于所有 ii、∑j≠iqij2<1\sum_{j \neq i} q_{ij}^2 < 1。

被以下引用 4

被以下引用 引理 2, 引理 3, 引理 4, 引理 5

令JJ为j∈Ij \in I的集合,使得qij≠0q_{ij} \neq 0,在其他字中使得{i,j}\{i, j\}是XX的边。如果j,j′∈Jj, j' \in J和j≠j′j \neq j',{j,j′}\{j, j'\}不是边(否则i,j,j′i, j, j'将是形式一条电路),所以(ej∣ej′)=0(e_j|e_{j'}) = 0。让F=∑j∈JRejF = \sum_{j \in J} \mathbf{R} e_j。那么 (ej)j∈J(e_j)_{j \in J} 是 FF 的正交基。从 eie_i 到 FF 的距离 dd 由 d2=1−∑j∈J(ei∣ej)2=1−∑j∈Jqij2=1−∑j≠iqij2d^2 = 1 - \sum_{j \in J} (e_i|e_j)^2 = 1 - \sum_{j \in J} q_{ij}^2 = 1 - \sum_{j \neq i} q_{ij}^2 给出,因此为引理。

引理 2 0AY3

XX 属于的任意顶点至多 3 条边。

引用了 1 · 被以下引用 3

引用了 引理 1

被以下引用 习题 11, § 4, 引理 10, 引理 7

事实上,如果ii链接到hh其他顶点,则这些其他顶点的关系qij2≥14q_{ij}^2 \geq \frac{1}{4}意味着h4<1\frac{h}{4} < 1乘以引理1,因而h≤3h \leq 3。

引理 3 0AY4

如果 ii 属于为 3 个边,则这些边为阶 3。

引用了 1

引用了 引理 1

如果没有,鉴于关系 cos⁡π4=22\cos \frac{\pi}{4} = \frac{\sqrt{2}}{2},

∑j≠iqij2≥14+14+(22)2=1 \sum_{j \neq i} q_{ij}^2 \geq \frac{1}{4} + \frac{1}{4} + (\frac{\sqrt{2}}{2})^2 = 1

这是不可能的(引理1)。

引理 4 0AY5

如果存在阶≥6\geq 6的边,则l=2l = 2。

引用了 1 · 被以下引用 2

引用了 引理 1

被以下引用 引理 9, 定理 1

事实上,让 {i,j}\{i, j\} 成为这样的一条边。如果l>2l > 2,边i,ji, j(例如ii)之一将链接到第三个顶点j′j',因为XX连通。鉴于关系 cos⁡π6=32\cos \frac{\pi}{6} = \frac{\sqrt{3}}{2} 我们将有

∑k≠iqik2≥14+(32)2=1 \sum_{k \neq i} q_{ik}^2 \geq \frac{1}{4} + (\frac{\sqrt{3}}{2})^2 = 1

这是不可能的(引理1)。

引理 5 0AY6

顶点不能属于到阶≥4\geq 4的两条不同边。

引用了 1 · 被以下引用 1

引用了 引理 1

被以下引用 引理 7

令ii为这样一个顶点。我们会有 ∑j≠iqij2≥(22)2+(22)2=1\sum_{j \neq i} q_{ij}^2 \geq (\frac{\sqrt{2}}{2})^2 + (\frac{\sqrt{2}}{2})^2 = 1,这是不可能的 (引理 1)。

令{i,j}\{i, j\}为XX的一条边。我们将得到定义一个新的 Coxeter 图,它将从 MM 通过识别 ii 和 jj 的图获得。其顶点的集合I′I'就是ii和jj识别得到的II的商。将p={i,j}p = \{i, j\}(即I′I'的元素)和II的认同元素与ii和jj及其典范像放入I′I'不同。令k,k′k, k'是I′I'的两个不同的元素。那么,在以下情况下,{k,k′}\{k, k'\}就是新图的一条边:

1) kk和k′k'与pp不同,{k,k′}\{k, k'\}是XX的一条边:在这种情况下,该边的阶定义为mkk′m_{kk'}:

2)k=pk = p,集合{i,k′},{j,k′}\{i, k'\}, \{j, k'\}之一是XX的一条边;如果{i,k′}\{i, k'\}是XX的边,{p,k′}\{p, k'\}的阶被定义为mik′m_{ik'},如果{j,k′}\{j, k'\}是XX的边,则定义为mjk′m_{jk'}(这两种可能性是互斥的,因为XX是一棵树)。

令M′=(mij′)i,j∈I′M' = (m'_{ij})_{i,j \in I'}为如此定义的新Coxeter矩阵,并放入qij′=−cos⁡πmij′q'_{ij} = -\cos \frac{\pi}{m'_{ij}}。然后,对于k≠pk \neq p,tpk′=qik+qjkt'_{pk} = q_{ik} + q_{jk}。因此,如果(ξi)∈RI′(\xi_i) \in \mathbf{R}^{I'},

∑k,k′∈I′qkk′′ξkξk′=∑k,k′∈Iqkk′ξkξk′+ξp2−ξi2−ξj2−2qijξiξj(1) \sum_{k, k' \in I'} q'_{kk'} \xi_k \xi_{k'} = \sum_{k, k' \in I} q_{kk'} \xi_k \xi_{k'} + \xi_p^2 - \xi_i^2 - \xi_j^2 - 2q_{ij} \xi_i \xi_j \tag{1}
=∑k,k′∈Iqkk′ξkξk′−(1+2qij)ξp2. = \sum_{k, k' \in I} q_{kk'} \xi_k \xi_{k'} - (1 + 2q_{ij}) \xi_p^2.

引理 6 0AY7

如果 {i,j}\{i, j\} 为阶 3,则 W(M′)W(M') 是有限 Coxeter 群。

引用了 2 · 被以下引用 1

引用了 § 4. 。 根系的分类, 定理 2

被以下引用 引理 7

事实上,qij=−12q_{ij} = -\frac{1}{2},所以 (1) 变成

∑k,k′∈I′qkk′′ξkξk′=∑k,k′∈Iqkk′ξkξk′ \sum_{k,k' \in I'} q'_{kk'} \xi_k \xi_{k'} = \sum_{k,k' \in I} q_{kk'} \xi_k \xi_{k'}

(ξk)k∈I′↦∑k,k′∈I′qkk′′ξkξk′(\xi_k)_{k \in I'} \mapsto \sum_{k,k' \in I'} q'_{kk'} \xi_k \xi_{k'} 是正非简并二次形式。 现在应用 Th 就足够了。第 2 章V。 § 4, no. 8。

引理 7 0AY8

我们有以下其中一项:

引用了 5 · 被以下引用 2

引用了 IV App. 0. 附录, 引理 2, 引理 6, 命题 3, IV Appendix 0, 引理 5

被以下引用 引理 10, 定理 1

a) X 具有独特的分支点(第 IV、附录、no. 1 章)。并且 X 的所有边都是阶 3。 b) X 是一条链,最多有阶 ≥4\geq 4 的一条边。

我们在l上通过归纳争论。

a) 假设 X 具有分支点 i。然后我属于到阶3的3条边。{i,k1},{i,k2},{i,k3}\{i, k_1\}, \{i, k_2\}, \{i, k_3\}(引理2和3)。若l=4l = 4引理得证。如果不是,则将 k1k_1(例如属于)连接到与刚才提到的边不同的边,因为 X 连通。 M 的 Coxeter 图中的认同 i 和 k1k_1。鉴于引理 6,这给出了可以应用归纳假设的新图。现在 i 的像 pp 是新图 X′X' 的分支点。因此X′X'没有其他分支点,并且它的所有边都是阶3。因此X的所有边都是阶3,而i和k1k_1是它唯一可能的分支点。但是,如果 k1k_1 是X 的点,则pp 将属于扩展到X′X' 中的至少 4 个边,这与引理 2 相反。

b) 假设X没有影响点。那么X是一条链(第IV,附录,no. 3,第3条命题)。令{i,j}\{i, j\}为阶≥4\geq 4的边。如果 l=2l = 2,引理是微不足道的。如果不是,那么我说,属于到带有k≠jk \neq j的边{i,k}\{i, k\}(因为X已连接)。这条边的长度为阶 3 (引理 5)。 M的Coxeter图中的认同i和k。通过引理6,可以应用归纳假设。令 pp 为新图 X′X' 中 i 的像。在X′X'中,{p,j}\{p, j\}是阶≥4\geq 4的一条边,因此X′X'没有阶≥4\geq 4的其他边,因此{i,j}\{i, j\}是阶≥4\geq 4的唯一边X。

引理 8 0AY9

令i1,i2,…,ipi_1, i_2, \ldots, i_p为X的顶点,使得{i1,i2},{i2,i3},…,{ip−1,ip}\{i_1, i_2\}, \{i_2, i_3\}, \ldots, \{i_{p-1}, i_p\}为阶3的边。然后为q(∑r=1preir)=12p(p+1)q(\sum_{r=1}^p r e_{i_r}) = \frac{1}{2} p(p+1)。

被以下引用 2

被以下引用 引理 10, 引理 9

如果s>r+1s > r + 1,我们有(eir∣eir)=1,(eir∣eir+1)=−12,(eir∣eis)=0(e_{i_r}|e_{i_r}) = 1, (e_{i_r}|e_{i_{r+1}}) = -\frac{1}{2}, (e_{i_r}|e_{i_s}) = 0。因此

q(∑r=1preir)=∑r=1pr2−2∑r=1p−112r(r+1)=p2−∑r=1p−1r. q(\sum_{r=1}^p r e_{i_r}) = \sum_{r=1}^p r^2 - 2 \sum_{r=1}^{p-1} \frac{1}{2} r(r+1) = p^2 - \sum_{r=1}^{p-1} r.

集合论,第 1 章III。 § 5, no. 8。科。根据提案 14,这等于

p2−12p(p−1)=12p(p+1). p^2 - \frac{1}{2} p(p-1) = \frac{1}{2} p(p+1).

引理 9 0AYA

假设 X 是一条具有顶点 1, 2, ..., l 和边 {1, 2}, {2, 3}, ..., {l - 1, l} 的链。

引用了 2 · 被以下引用 1

引用了 引理 4, 引理 8

被以下引用 定理 1

(i) 如果边 {2, 3}, {3, 4}, ..., {l - 2, l - 1} 之一的大小为阶 ≥4\geq 4,则该边的大小为阶 4,并且图形如下:

!具有 4 个节点连接成链的图

(ii) 如果边 {1, 2} 的大小为阶 5,则该图为以下之一:

!具有 5 个节点以链连接的图

我们可以假设 l>2l > 2 (引理 4)。假设{i,i+1}\{i, i + 1\}是阶≥4\geq 4,还有1≤i≤l−11 \leq i \leq l - 1。放

x=e1+2e2+⋯+iei, y=ei+2el−1+⋯+(l−i)ei+1, and j=l−i. x = e_1 + 2e_2 + \cdots + ie_i,\ y = e_i + 2e_{l-1} + \cdots + (l - i)e_{i+1}, \text{ and } j = l - i.

引理 8、∥x∥2=12i(i+1)\| x \| ^2 = \frac{1}{2} i(i + 1)、∥y∥2=12j(j+1)\| y \| ^2 = \frac{1}{2} j(j + 1)。另一方面,(x∣y)=ij(ei∣ei+1)=−ijcos⁡πm(x|y) = ij(e_i|e_{i+1}) = -ij \cos \frac{\pi}{m} 与 m=4m = 4 或 5 (引理 4)。现在

(x∣y)2<∥x∥2∥y∥2. (x|y)^2 < \| x \| ^2 \| y \| ^2.

这给出了

14ij(i+1)(j+1)>i2j2cos⁡2πm \frac{1}{4} ij(i + 1)(j + 1) > i^2 j^2 \cos^2 \frac{\pi}{m}

所以

(i+1)(j+1)>4ijcos⁡2πm≥2ij. (i + 1)(j + 1) > 4ij \cos^2 \frac{\pi}{m} \geq 2ij.

首先,给出ij−i−j−1<0ij - i - j - 1 < 0,或(i−1)(j−1)<2(i - 1)(j - 1) < 2。如果

1<i<l−1, 1 < i < l - 1,

然后1<j<l−11 < j < l - 1,所以i=j=2i = j = 2,所以1^1

9>16cos⁡2πm, thus cos⁡2πm<cos⁡2π5 9 > 16 \cos^2 \frac{\pi}{m}, \text{ thus } \cos^2 \frac{\pi}{m} < \cos^2 \frac{\pi}{5}

因此m=4m = 4。这就证明了(i)。如果i=1i = 1和m=5m = 5,则2j+2>4j3+582j + 2 > 4j \frac{3+\sqrt{5}}{8},或j5−12<2,j<5+1<4j \frac{\sqrt{5}-1}{2} < 2, j < \sqrt{5} + 1 < 4,等等l=j+1≤4l = j + 1 \leq 4。这就证明了(ii)。

1^1 1 中与 1 不同的第 5 个根是 z4+z3+z2+z+1=0z^4 + z^3 + z^2 + z + 1 = 0 中的解。代入x=12(z+1z)x = \frac{1}{2}(z + \frac{1}{z}),这个方程就变成了(2x)2−2+2x+1=0(2x)^2 - 2 + 2x + 1 = 0,或者4x2+2x−1=04x^2 + 2x - 1 = 0,所以x=−1±54x = \frac{-1 \pm \sqrt{5}}{4}。因此,

2cos⁡2π5−1=cos⁡2π5=5−14,cos⁡4π5=3+58>58>916,cos⁡π5=1+54. 2 \cos^2 \frac{\pi}{5} - 1 = \cos \frac{2\pi}{5} = \frac{\sqrt{5} - 1}{4}, \quad \cos^4 \frac{\pi}{5} = \frac{3 + \sqrt{5}}{8} > \frac{5}{8} > \frac{9}{16}, \quad \cos \frac{\pi}{5} = \frac{1 + \sqrt{5}}{4}.

引理 10 0AYB

如果 X 具有分支点 i,则完整子图 X - {i} 是三个链的并,并且如果 p - 1、q - 1、r - 1 是这些链的长度,则三元组 {p, q, r} 等于三元组之一,直到置换 {1, 2, 2},{1, 2, 3},{1, 2, 4},{1, 1, m}(对于某些 m ≥1\geq 1)。

引用了 3 · 被以下引用 1

引用了 引理 2, 引理 7, 引理 8

被以下引用 定理 1

顶点 i 属于到 3 条边 (引理 2),并且没有其他分支点 (引理 7),因此完整子图 X - {i} 是 3 个链 X_1、X_2、X_3 的和,每个链都有一个链接到 i 的终端顶点X。令 {i_1, i_2}, {i_2, i_3}, ..., {i_{p-1}, i_p} 为 X_1 的边,{j_1, j_2}, {j_2, j_3}, ..., {j_{q-1}, j_q} 为 X_2 的边,{k_1, k_2}, {k_2, k_3}, ..., {k_{r-1}, k_r} X_3 的那些,其中 i_1、j_1、k_1 链接到 X 中的 i。我们可以假设p≥q≥r≥1p \geq q \geq r \geq 1。放

x=eip+2eip−1+⋯+pei1 x = e_{i_p} + 2e_{i_{p-1}} + \cdots + pe_{i_1}
y=ejq+2ejq−1+⋯+qej1 y = e_{j_q} + 2e_{j_{q-1}} + \cdots + qe_{j_1}
z=ekr+2ekr−1+⋯+rek1. z = e_{k_r} + 2e_{k_{r-1}} + \cdots + re_{k_1}.

由于 X 的所有边都是阶 3 (引理 7),引理 8 给出 ∥x∥2=12p(p+1)\| x \| ^2 = \frac{1}{2} p(p+1)、∥y∥2=12q(q+1)\| y \| ^2 = \frac{1}{2} q(q+1)、∥z∥2=12r(r+1)\| z \| ^2 = \frac{1}{2} r(r+1)。另一方面,eie_i与ei2,ei3,…,eipe_{i_2}, e_{i_3}, \ldots, e_{i_p}正交,因此(ei∣x)=p(ei∣ei1)=−12p(e_i | x) = p(e_i | e_{i_1}) = -\frac{1}{2} p;同样(ei∣y)=−12q(e_i | y) = -\frac{1}{2} q,(ei∣z)=−12r(e_i | z) = -\frac{1}{2} r。 单位向量 ∥x∥−1x,∥y∥−1y,∥z∥−1z\| x \|^{-1} x, \| y \|^{-1} y, \| z \|^{-1} z 相互正交,eie_i 不属于到子空间 F 生成;从eie_i到F的距离平方为

1−(ei∣x∥x∥)2−(ei∣y∥y∥)2−(ei∣z∥z∥)2 1 - (e_i | \frac{x}{\| x \|})^2 - (e_i | \frac{y}{\| y \|})^2 - (e_i | \frac{z}{\| z \|})^2
=1−12pp+1−12qq+1−12rr+1 = 1 - \frac{1}{2} \frac{p}{p+1} - \frac{1}{2} \frac{q}{q+1} - \frac{1}{2} \frac{r}{r+1}
=1−12+121p+1−12+121q+1−12+121r+1. = 1 - \frac{1}{2} + \frac{1}{2} \frac{1}{p+1} - \frac{1}{2} + \frac{1}{2} \frac{1}{q+1} - \frac{1}{2} + \frac{1}{2} \frac{1}{r+1}.

由于这个数量 > 0,我们有

(p+1)−1+(q+1)−1+(r+1)−1>1. (p+1)^{-1} + (q+1)^{-1} + (r+1)^{-1} > 1.
(4)

因此3(r+1)−1>13(r+1)^{-1} > 1,所以r<2r < 2,最后r=1r = 1。然后 (4) 给出

(p+1)−1+(q+1)−1>12 (p+1)^{-1} + (q+1)^{-1} > \frac{1}{2}
(5)

因此2(q+1)−1>122(q+1)^{-1} > \frac{1}{2},所以q≤2q \leq 2。最后,如果 q=2q = 2,(5) 给出

(p+1)−1>16.hence p≤4. (p+1)^{-1} > \frac{1}{6}. \quad \text{hence } p \leq 4.

定理 1 0AYC

任何不可约有限 Coxeter 系统 (W, S) 的图同构于以下之一:

引用了 4 · 被以下引用 6

引用了 引理 4, 引理 7, 引理 9, 引理 10

被以下引用 习题 10, § 4, 习题 11, § 4, 习题 12, § 4, 推论, 定理 2, 定理 3

A_l (l \geq 1\ 顶点) B_l (l \geq 2\ 顶点) D_l (l \geq 4\ 顶点) E_6 E_7 E_8 F_4 4 G_2 6 H_3 5 H_4 5 I_2(p) p (p = 5\ 或\ p \geq 7)。

这些图中没有两个是同构的。

事实上,令 W = (m_{ij}) 为 (W, S) 的 Coxeter 矩阵,并令 l = Card(S)。如果其中一个 m_{ij} 为 \geq 6,则 l = 2 (引理 4),并且 (W, S) 的 Coxeter 图为型 G_2 或 I_2(p),p \geq 7。现在假设所有 m_{ij} \leq 5。

a) 如果 m_{ij} 不全部等于 3,则 (W, S) 的图 X 是一个链,并且 m_{ij} 中恰好有一个等于 4 或 5 (引理 7)。如果 m_{ij} 之一等于 5,则引理 9 表明我们有型 H_3、H_4 或 I_2(5) 之一。如果 m_{ij} 之一等于 4,则引理 9 表明我们有型 B_1 或 F_4 之一。

b) 现在假设所有 m_{ij} 都等于 3。如果 X 是一条链,则 Coxeter 图为型 A_l。如果不是,则引理10表明它是型E_6、E_7、E_8或D_1。

显然,列出的 Coxeter 图中没有两个是同构的。

反之:

定理 2 0AYD

由 Th 的 Coxeter 图 A_1、B_1、...、I_2(p) 定义的 Coxeter 群。 1 是有限的。

引用了 3 · 被以下引用 2

引用了 定理 1, IV § 1. 。考克塞特群, VI § 2. 。艾芬·韦尔群

被以下引用 习题 10, § 4, 引理 6

这对于 I_2(p) 来说是清楚的,相应的群是阶 2p 的二面角群(第 IV, § 1, no. 9 章)。对于 H_4 相应的二次形式是

ξ12+ξ22+ξ32+ξ42−ξ1ξ2−ξ2ξ3−2(cos⁡π5)ξ3ξ4 \xi_1^2 + \xi_2^2 + \xi_3^2 + \xi_4^2 - \xi_1 \xi_2 - \xi_2 \xi_3 - 2(\cos \frac{\pi}{5}) \xi_3 \xi_4
=ξ12+ξ22+ξ32+ξ42−ξ1ξ2−ξ2ξ3−1+52ξ3ξ4 = \xi_1^2 + \xi_2^2 + \xi_3^2 + \xi_4^2 - \xi_1 \xi_2 - \xi_2 \xi_3 - \frac{1 + \sqrt{5}}{2} \xi_3 \xi_4
=(ξ2−ξ1+ξ32)2+(ξ4−1+54ξ3)2+34(ξ1−13ξ3)2+7−3524ξ32. = (\xi_2 - \frac{\xi_1 + \xi_3}{2})^2 + (\xi_4 - \frac{1 + \sqrt{5}}{4} \xi_3)^2 + \frac{3}{4} (\xi_1 - \frac{1}{3} \xi_3)^2 + \frac{7 - 3 \sqrt{5}}{24} \xi_3^2.

由于7−357 - 3 \sqrt{5}是>0> 0,所以这个形式是正非简并的,而相应的Coxeter群是有限的。这同样适用于相应的到 H3H_3,因为它与前面(第 IV, § 1, no. 8 章)的子群同构。

对于型Al,Bl,…,G2A_l, B_l, \ldots, G_2,我们将构造,在第5至13号中,根系具有相应的群作为Weyl群。我们将看到这些群不仅是有限的,而且是*晶体*(§ 2, no. 5)。

2. 丹金图

通过滥用语言,我们将调用具有以下属性的*规范图* 对 (Γ,f)(\Gamma, f):

1) Γ\Gamma 是一个图(称为 (Γ,f)(\Gamma, f) 的*底层*图)。

2) 如果EE表示对(i,j)(i, j)的集合,使得{i,j}\{i, j\}是Γ\Gamma的边,则ff是从EE到R\mathbf{R}的映射,使得f(i,j)f(j,i)=1f(i, j) f(j, i) = 1 对于所有(i,j)∈E(i, j) \in E。

规范图存在明显的概念和同构。

令 RR 为实向量空间 VV 中的约化根系。 我们将与它关联一个规范图 (X,f)(X, f),称为 RR 的 Dynkin 图。 XX的顶点将是集合{B}×B\{B\} \times B的并中集合的元素、W(R)W(R)的轨道II(其中BB是基的集合) RR)。 如果N=(nij)i,j∈IN = (n_{ij})_{i,j \in I}(或M=(mij)i,j∈IM = (m_{ij})_{i,j \in I})是RR(§ 1, no. 5,*注 7*)的规范嘉当矩阵(或Coxeter矩阵),则两个顶点ii和jj XX 是链接的当且仅当 nij≠0n_{ij} \neq 0 然后我们把

f(i,j)=nijnji. f(i, j) = \frac{n_{ij}}{n_{ji}}.
由于nij=0n_{ij} = 0蕴含nji=0n_{ji} = 0,因此定义是一个规范图(X,f)(X, f)。

令(x∣y)(x|y)为VV上的标量乘积,在W(R)W(R)下不变,并令B=(αi)i∈IB = (\alpha_i)_{i \in I}为RR的基,规范索引。 § 1, no. 1的公式(7)和(9)表明,图XX的顶点ii和jj是链接的当且仅当

(αi∣αj)≠0 (\alpha_i|\alpha_j) \neq 0
还有那个
f(i,j)=(αi∣αi)(αj∣αj). f(i, j) = \frac{(\alpha_i|\alpha_i)}{(\alpha_j|\alpha_j)}.

鉴于§ 1、第3和第5个结果,唯一的可能性如下,直到交换ii和jj:

1) ii和jj不相连; nij=nji=0;mij=2;n_{ij} = n_{ji} = 0; m_{ij} = 2; 2) f(i,j)=f(j,i)=1;nij=nji=−1;mij=3;f(i, j) = f(j, i) = 1; n_{ij} = n_{ji} = -1; m_{ij} = 3; 3) f(i,j)=2,f(j,i)=1/2;nij=−2,nji=−1;mij=4;f(i, j) = 2, f(j, i) = 1/2; n_{ij} = -2, n_{ji} = -1; m_{ij} = 4; 4) f(i,j)=3,f(j,i)=1/3;nij=−3,nji=−1;mij=6.f(i, j) = 3, f(j, i) = 1/3; n_{ij} = -3, n_{ji} = -1; m_{ij} = 6.

由此我们可以看出,Dynkin 图 RR 确定 RR 的嘉当矩阵和 Coxeter 矩阵,因此确定 RR 直至同构。更准确地说,Cor。 § 1, no. 5的第15条命题意味着以下结果:

命题 1 0AYE

令R1R_1和R2R_2为向量空间V1V_1和V2V_2中的两个约化根系。令B1=(αi)i∈I1B_1 = (\alpha_i)_{i \in I_1}和B2=(αi)i∈I2B_2 = (\alpha_i)_{i \in I_2}为R1R_1和R2R_2的基,按规范索引。设λ\lambda为同构,从R1R_1的Dynkin图到R2R_2的Dynkin图。那么,对于所有i∈I1i \in I_1,存在从V1V_1到V2V_2的唯一同构,将R1R_1转换为R2R_2,将αi\alpha_i转换为αλ(i)\alpha_{\lambda(i)}。

被以下引用 2

被以下引用 推论, 定理 2, VIII § 4

很明显,RR 的 Dynkin 图的 RR 定义自同构的自同构,因此同态 φ\varphi 从群 A(R)A(R) 到自同构的 Dynkin 图的群 RR。

推论 0AYF

同态φ\varphi定义通过从群A(R)/W(R)A(R)/W(R)到群对RR的Dynkin图自同构的商同构进行计算。

引用了 3 · 被以下引用 2

引用了 命题 16, VI § 1, 命题 1, 定理 1

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

显然,φ(g)=Id\varphi(g) = \mathrm{Id} 对于所有g∈W(R)g \in W(R)。另一方面,命题1表明,从RR的Dynkin图的同构群到A(R)A(R)的元素子群EE,存在同构ψ\psi,而给定的基是固定的RR的BB,使得φ∘ψ=Id\varphi \circ \psi = \mathrm{Id}。由于A(R)A(R)是EE和W(R)W(R)的半直接乘积(§ 1, no. 5,命题16),推论如下。

在实践中,Dynkin图(X,f)(X, f)由节点和键组成的图表表示,如下所示。节点对应到XX的顶点;在上述情况 1)、2)、3) 和 4) 中,两个节点相应的到两个不同顶点 ii 和 jj 通过 0、1、2 或 3 个键连接(最多交换 ii 和 jj)。此外,在情况3)和4)中,即当f(i,j)>1f(i, j) > 1,或当根、αi\alpha_i和αj\alpha_j不正交并且不属于相同的长度、不等式符号>>放置在双或连接节点的三键上时相应的到ii和jj面向节点相应的到jj(即最短的根):

∘⟹∘(for f(i,j)=2).∘⇛∘(for f(i,j)=3). \begin{array}{cc} \circ \Longrightarrow \circ & \text{(for } f(i, j) = 2 \text{).} \\ \circ \Rrightarrow \circ & \text{(for } f(i, j) = 3 \text{).} \end{array}

很明显,可以从此图表恢复Dynkin图(X,f)(X, f)。

We remark that the diagram associated to the Coxeter graph of W(R)W(R) can be obtained from that associated to the Dynkin graph of RR by keeping the nodes and the single bonds and replacing the double (resp. triple) bonds by a bond surmounted by the number 4 (resp. 6). 相反,给定 W(R) 的 Coxeter 图,与 R 的 Dynkin 图相关的图表可以使用此过程的逆过程来恢复,除了双或三键上的不等式符号。 Th。因此,图 1 立即给出了可能的 Dynkin 图的列表。 更准确地说:

定理 3 0AYG

如果 R 是不可约约化根系,则其 Dynkin 图同构于以下图表表示的图之一:

引用了 1 · 被以下引用 3

引用了 定理 1

被以下引用 § 4. 。 根系的分类, 命题 3, VIII § 2, 学院, VIII § 4

Al∘−⋯−∘(l≥1 vertices )Bl∘−⋯−∘−∘(l≥2 vertices )Cl∘−⋯−∘−∘(l≥3 vertices )Dl∘−⋯−∘−∘−∘(l≥4 vertices )E6∘−⋯−∘E7∘−⋯−∘−∘−∘E8∘−⋯−∘−∘−∘−∘F4∘−∘−∘−∘G2∘−∘−∘ \begin{array}{ll} A_l & \circ-\cdots-\circ \quad (l \geq 1 \text{ vertices }) \\ B_l & \circ-\cdots-\circ-\circ \quad (l \geq 2 \text{ vertices }) \\ C_l & \circ-\cdots-\circ-\circ \quad (l \geq 3 \text{ vertices }) \\ D_l & \circ-\cdots-\circ-\circ-\circ \quad (l \geq 4 \text{ vertices }) \\ E_6 & \circ-\cdots-\circ \\ E_7 & \circ-\cdots-\circ-\circ-\circ \\ E_8 & \circ-\cdots-\circ-\circ-\circ-\circ \\ F_4 & \circ-\circ-\circ-\circ \\ G_2 & \circ-\circ-\circ \end{array}

这些图中没有两个是同构的,并且存在不可约的约化根系将它们中的每一个作为其 Dynkin 图(最多同构)。

第一个断言紧随 Th 之后。 1、鉴于前面的注,图 H_3、H_4 和 I_2(p)(对于 p = 5 和 p \geq 7)的 Coxeter 群不是晶体学的事实,以及与 Coxeter 图 F_4 相关的 Dynkin 图的双(或三重)键的两个可能的不等式(resp. G_2) 给出同构 Dynkin 图。第二个断言是明确的,第三个将根据第5至13号中执行的每个型、构造的不可约约化根系的显式构造得出。

注 1 0AYH

图 A_1 约化为单个节点;我们也用 B_1 或 C_1 表示它。图 B_2 \circ-\circ-\circ-\circ 也用 C_2 表示。图 A_3 \circ-\cdots-\circ 也用 D_3 表示。最后,D_2 表示两个不连接节点的图由……组成。 (这些约定源自相应的根系、cf.第5至8个属性。)

注 2 0AYI

如果(X,f)是约化根系R的Dynkin图,则逆系的Dynkin图可以用(X,f^{-1})来标识。在其他字中,与R^-的Dynkin图相关联的图表可以通过与R的Dynkin图相关联的不等式符号反转来获得。如果 R 是不可约的,我们看到 R 与 R^- 除非同构,R 属于型 B_l 或 C_l,在这种情况下,R^- 属于型 C_l 或 B_l。

3. AFFINE WEYL 群和完整的 DYNKIN 图

令 R 为不可约约化根系,令 (X, f) 为其 Dynkin 图。我们将得到定义另一个范数图 (\tilde{X}, \tilde{f}),我们将其称为 R 的完整 Dynkin 图。 \tilde{X} 顶点的集合 \tilde{I} 由集合 I 组成X 的顶点和用 0 表示的顶点,而不是属于到 I。到 R 的定义 \tilde{f}、选择基 B = (\alpha_i)_{i \in I} 和标量乘积 \langle x | W(R) 下 y \rangle 不变。设 \alpha_0 为 B 定义的阶的最高根的负数。 \in \tilde{I} 中的两个不同顶点 i, j 相连当且仅当 \langle \alpha_i | \alpha_j \rangle \neq 0 然后我们把

f~(i,j)=⟨αi∣αi⟩⟨αj∣αj⟩. \tilde{f}(i, j) = \frac{\langle \alpha_i | \alpha_i \rangle}{\langle \alpha_j | \alpha_j \rangle}.

正是直接的这样定义的图\tilde{X}和映射\tilde{f}不依赖于B的选择或标量乘积。

若R的秩l等于1,则I=\{i\}且\alpha_0=-\alpha_1;因此 \tilde{f}(0, i) = 1。如果 l \geq 2,\alpha_0 不与 \alpha_i 和 \langle \alpha_0 | 中的任何一个成比例。 \alpha_i \rangle 为 \leq 0 (§ 1, no. 8,命题 25)。对于 \tilde{I} 的不同元素的任何对 (i, j),唯一的可能性是前面数中由 1), 2), 3), 4) 表示的那些(对于例,n_{0i} = n(\alpha_0, \alpha_i) 和 m_{0i} = 阶的 s_{\alpha_0} s_{\alpha_i} 对于所有 i \in I)。

在 l \geq 2 的情况下,完整的 Dynkin 图由图表表示,其约定与前面的数、有时相同,用虚线表示连接顶点 0 和其他顶点的键。我们注在这样的键上的不等式符号>,如果存在的话,总是指向不同于0的顶点,因为\alpha_0是最长的根(§ 1, no. 8,命题25)。图 (X, f) 是 (\tilde{X}, \tilde{f}) 删除顶点 0 得到的子图。

A(R) 的作用在 (X, f) 扩展到作用在 (\tilde{X}, \tilde{f}) 上,保持 0 固定,而 W(R) 在 (\tilde{X}, \tilde{f}) 上作用很简单。

我们保留§ 2的记号、§ 2, no. 2的第5号提案以及Th。第 1 章V, § 3, no. 2,表明仿射 Weyl 群 W_a(R) 的 Coxeter 图 \Sigma 可以通过与从 (X, f) 获得 W(R) 的 Coxeter 图相同的规则从 (\tilde{X}, \tilde{f}) 获得。 另一方面,令 G 为 W_a(R) (§ 2, no. 3) 的归一化器。 对于 \Sigma 的任何 g \in G 对应自同构 \varphi(g) 且 \varphi(g) = \mathrm{Id} 如果 g \in W_a(R)。 相反,根据第 11 章的 Prop. 11,给定自同构 \lambda of \Sigma,则有。 V, § 4, no. 9, 唯一元素 g = \psi(\lambda) 保留给定的凹室C,并且使得 \varphi(g) = \lambda。 由于G是元素的子群G_C的半直接乘积,保留C和W_a(R) (§ 2, no. 3),我们通过从G/W_a(或从G_C)到Aut(\Sigma)到商同构,推导出\varphi定义。 直接的同构与从 A(R)/W(R) 到 G/W_a 的规范映射重合与同态从 A(R)/W(R) 到 Aut(\Sigma) 由同态从 A(R)/W(R) 诱导到Aut(\tilde{X}, \tilde{f}) 定义如上。 由 § 2, no. 3,群 Aut(\Sigma) 同构于 的半直接乘积

A(R)/W(R) 通过 P(R^*)/Q(R^*)。 P(R^*)/Q(R^*) 与群 IC=GC∩Wa′I_C = G_C \cap W'_a 同构(§ 2, no. 3 的记号):Aut(Σ\Sigma) 的元素相应的到 ICI_C 的元素 γi\gamma_i 变换顶点0到Σ\Sigma的顶点ii。

注 0AYJ

可以证明规范的映射

Aut⁡(X~,f~)→Aut⁡(Σ) \operatorname{Aut}(\tilde{X}, \tilde{f}) \to \operatorname{Aut}(\Sigma)
是同构。

定理 4 0AYK

令 (W, S) 为不可约 Coxeter 系统,且 S 有限。当且仅当 (W, S) 的 Coxeter 图与以下之一同构时,相关的二次形式(第 V, § 4, no. 1 章)为正且简并:

A~1∘⟶∞A~l(l≥2)∘⟶⋯⟶∘(circuit with l+1 vertices)B~2∘⟶4⟶∘B~l(l≥3)∘⟶⋯⟶∘⟶4(l + 1 vertices)C~l(l≥3)∘⟶4⟶⋯⟶4(l + 1 vertices)D~l(l≥4)∘⟶⋯⟶∘(l + 1 vertices)E~6∘⟶∘⟶∘⟶∘E~7∘⟶∘⟶∘⟶∘⟶∘E~8∘⟶∘⟶∘⟶∘⟶∘⟶∘F~4∘⟶∘⟶4⟶∘G~2∘⟶6⟶∘ \begin{array}{ll} \tilde{A}_1 & \circ \longrightarrow \infty \\ \tilde{A}_l \quad (l \geq 2) & \circ \longrightarrow \cdots \longrightarrow \circ \quad \text{(circuit with } l + 1 \text{ vertices)} \\ \tilde{B}_2 & \circ \longrightarrow 4 \longrightarrow \circ \\ \tilde{B}_l \quad (l \geq 3) & \circ \longrightarrow \cdots \longrightarrow \circ \longrightarrow 4 \quad \text{(l + 1 vertices)} \\ \tilde{C}_l \quad (l \geq 3) & \circ \longrightarrow 4 \longrightarrow \cdots \longrightarrow 4 \quad \text{(l + 1 vertices)} \\ \tilde{D}_l \quad (l \geq 4) & \circ \longrightarrow \cdots \longrightarrow \circ \quad \text{(l + 1 vertices)} \\ \tilde{E}_6 & \circ \longrightarrow \circ \longrightarrow \circ \longrightarrow \circ \\ \tilde{E}_7 & \circ \longrightarrow \circ \longrightarrow \circ \longrightarrow \circ \longrightarrow \circ \\ \tilde{E}_8 & \circ \longrightarrow \circ \longrightarrow \circ \longrightarrow \circ \longrightarrow \circ \longrightarrow \circ \\ \tilde{F}_4 & \circ \longrightarrow \circ \longrightarrow 4 \longrightarrow \circ \\ \tilde{G}_2 & \circ \longrightarrow 6 \longrightarrow \circ \end{array}
引用了 1

引用了 V § 4. 。 COXETER 群的几何表示

这些 Coxeter 图中没有两个是同构的。

由章。 V, § 4, no. 9 和 § 2, no. 5 的第 8 条,二次形式为正且退化的 Coxeter 系统是对应到不可约约化根系的仿射 Weyl 群的那些。因此,定理是根据第 7 号中完成的 Dynkin 图的确定得出的。下面5至13。

4. 根系构造的预备课程

令V为维数l≥1l \geq 1的实向量空间,配备标量乘积(x∣y)(x|y),L为V的离散子群,Λ\Lambda为集合的有限集合数 > 0,且 α∈L\alpha \in L 的 R 集合使得 (α∣α)∈Λ(\alpha|\alpha) \in \Lambda。假设 R 生成 V,并且对于 R 的点中的任意对 (α,β)(\alpha, \beta),数 2(α∣β)(α∣α)2 \frac{(\alpha|\beta)}{(\alpha|\alpha)} 为整数。那么,R*是根系*V。事实上,R 显然满足 (RS_I)。设 α∈R\alpha \in R;设sαs_{\alpha}为正交反射x↦x−2(x∣α)(α∣α)αx \mapsto x - 2 \frac{(x|\alpha)}{(\alpha|\alpha)} \alpha:那么,如果β∈R\beta \in R,我们有2(β∣α)(α∣α)∈Z2 \frac{(\beta|\alpha)}{(\alpha|\alpha)} \in \mathbf{Z},所以sα(β)∈Ls_{\alpha}(\beta) \in L,还有∥sα(β)∥=∥β∥\| s_{\alpha}(\beta) \| = \| \beta \|,所以sα(β)∈Rs_{\alpha}(\beta) \in R;因此,R满足(RS_{II})和(RS_{III}),并且如果Λ\Lambda不包含形式λ\lambda和4λ4\lambda中的两个数,则R被减小。

现在令 V 为 E=RnE = \mathbf{R}^n 的子空间。令(ε1,…,εn)(\varepsilon_1, \ldots, \varepsilon_n)为E的典范基;我们通过标量乘积为 E 配备标量乘积,其中基是正交的,并为 E 配备认同 E∗E^*(分别为 V∗V^* 和 V)。我们对 E 定义子群 L0,L1,L2,L3L_0, L_1, L_2, L_3 如下:

1) L0L_0 是带有基 (εi)(\varepsilon_i) 的 Z\mathbf{Z} 模块。我们为所有 α,β∈L0\alpha, \beta \in L_0 提供了 (α∣β)∈Z(\alpha|\beta) \in \mathbf{Z}。 向量 α∈L0\alpha \in L_0,其中 (α∣α)=1(\alpha|\alpha) = 1 是 ±εi\pm \varepsilon_i (1≤i≤n1 \leq i \leq n);那些(α∣α)=2(\alpha|\alpha) = 2是i<ji < j的±εi±εj\pm \varepsilon_i \pm \varepsilon_j(±εi±εj\pm \varepsilon_i \pm \varepsilon_j中的两个符号±\pm是彼此独立选择的;我们在截面的其余部分采用类似的约定)。

2) L1L_1是x=∑i=1nξiεi∈L0x = \sum_{i=1}^n \xi_i \varepsilon_i \in L_0的L0L_0由……组成的Z\mathbf{Z}子模,使得∑i=1nξi\sum_{i=1}^n \xi_i是偶数;由于ξi\xi_i和ξi2\xi_i^2具有相同的奇偶性,这相当于要求(x∣x)(x|x)是偶数。设L1′L_1'为εi±εj\varepsilon_i \pm \varepsilon_j生成的L1L_1中的子模;我们有∑i=1nξiεi≡(∑i=1nξi)εn(modL1′)\sum_{i=1}^n \xi_i \varepsilon_i \equiv (\sum_{i=1}^n \xi_i) \varepsilon_n \pmod{L_1'},从2εn=(ε1+εn)−(ε1−εn)∈L1′2\varepsilon_n = (\varepsilon_1 + \varepsilon_n) - (\varepsilon_1 - \varepsilon_n) \in L_1'开始,就有L1′=L1L_1' = L_1。由于L0L_0是由L1L_1和ε1\varepsilon_1生成的,L0/L1L_0/L_1与Z/2Z\mathbf{Z}/2\mathbf{Z}同构的。

3)L2=L0+Z(12∑i=1nεi)L_2 = L_0 + \mathbf{Z}(\frac{1}{2} \sum_{i=1}^n \varepsilon_i)。显然,V的元素x=∑i=1nξiεix = \sum_{i=1}^n \xi_i \varepsilon_i在L2L_2中当且仅当

2ξi∈Z,ξi−ξj∈Z for all i and j. 2\xi_i \in \mathbf{Z}, \quad \xi_i - \xi_j \in \mathbf{Z} \text{ for all } i \text{ and } j.
从(εk∣12∑i=1nεi)=12(\varepsilon_k | \frac{1}{2} \sum_{i=1}^n \varepsilon_i ) = \frac{1}{2}开始,对于所有kk,从∥12∑i=1nεi∥2=n4\| \frac{1}{2} \sum_{i=1}^n \varepsilon_i \| ^2 = \frac{n}{4}开始,如果nn是偶数,我们对α,β∈L2\alpha, \beta \in L_2有(α∣β)∈12Z(\alpha|\beta) \in \frac{1}{2}\mathbf{Z}。 群 L2/L0L_2/L_0 与 Z/2Z\mathbf{Z}/2\mathbf{Z} 同构的。

4)L3=L1+Z(12∑i=1nεi)L_3 = L_1 + \mathbf{Z} (\frac{1}{2} \sum_{i=1}^n \varepsilon_i )。如果 nn 是 4 中的倍数,L3L_3 是 ∑i=1nξiεi\sum_{i=1}^n \xi_i \varepsilon_i 满足 (6) 和条件 ∑i=1nξi∈2Z\sum_{i=1}^n \xi_i \in 2\mathbf{Z} 中的集合:在这种情况下,(α∣β)∈Z(\alpha|\beta) \in \mathbf{Z} 对于所有 α,β∈L3\alpha, \beta \in L_3。

与L0L_0(或L1,L2L_1, L_2)关联的E 的子群是直接的,是L0L_0(或L2,L1L_2, L_1)。与 L3L_3 伴随的 E 的子群是集合

x:=∑i=1nξiεi∈L2 x := \sum_{i=1}^n \xi_i \varepsilon_i \in L_2

使得(x∣12∑i=1nεi)∈Z(x| \frac{1}{2} \sum_{i=1}^n \varepsilon_i ) \in \mathbf{Z},即∑i=1nξi∈2Z\sum_{i=1}^n \xi_i \in 2\mathbf{Z}:如果n≡0(mod4)n \equiv 0 \pmod{4},则该关联的子群因此是L3L_3。

阿贝尔的群 L2/L1L_2/L_1 是阶 4,因此与 Z/4Z\mathbf{Z}/4\mathbf{Z} 或 Z/2Z×Z/2Z\mathbf{Z}/2\mathbf{Z} \times \mathbf{Z}/2\mathbf{Z} 同构的(代数,第 VII, § 4, no. 6,第 3 章)。如果nn是奇数,

p(12∑i=1nεi)∈L1⇔p≡0(mod4) p(\frac{1}{2} \sum_{i=1}^n \varepsilon_i ) \in L_1 \Leftrightarrow p \equiv 0 \pmod{4}

所以L2/L1L_2/L_1是阶 4的循环。如果nn是偶数,

p(12∑i=1nεi)∈L1⇔p≡0(mod2) p(\frac{1}{2} \sum_{i=1}^n \varepsilon_i ) \in L_1 \Leftrightarrow p \equiv 0 \pmod{2}

所以L2/L1L_2/L_1,其中包含阶 2 中两个不同的元素,与Z/2Z×Z/2Z\mathbf{Z}/2\mathbf{Z} \times \mathbf{Z}/2\mathbf{Z}同构的。

我们将在接下来的九个项目中使用这个记号。和在盘子里。对于 Th 中 Dynkin 图的每个型。 3、我们要明确描述:

(I) 根系 R 和根的数。 R 的 (II) 基 B,且相应的正根。 基 B 将由整数 1, ..., l 索引。 (III)考克斯特数小时(§ 1, no. 11)。 (IV) 最高根 α~\tilde{\alpha}(对于 B 定义的阶)和完整的 Dynkin 图 (no. 3)。我们将在 B 的每个顶点相应的根旁边注明。 (V) 逆系 R−R^-,规范双线性形式和常数γ(R)\gamma(R) (§ 1, no. 12)。 (VI) 相对于 B (§ 1, no. 10) 的基本权。 正根的 (VII) 和。 (VIII) 群 P(R)、Q(R)、P(R)/Q(R) 以及连接指标 (§ 1, no. 9)。 (IX) W(R) 的指数(第V, § 6, no. 2,定义 2)。在情况 A_l、B_l、C_l 和 D_l 中,我们确定对称不变量。 W(R) 的 (X) 阶(在某些情况下为结构)。

(XI) 群 A(R)/W(R)A(R)/W(R),其在 Dynkin 图上的作用,以及 W(R)W(R) 的元素 w0w_0 即变换 BB 至 −B-B。

完成的 Dynkin 图上的 P(R−)/Q(R−)P(R^-)/Q(R^-) 的 (XII) 作用以及P(R−)/Q(R−)P(R^-)/Q(R^-) 上的 A(R)/W(R)A(R)/W(R) 作用。

对于 Th 中的每个 Dynkin 图。 3、这些数据将被收集在板块I至IX中,并按照上述统一方式排序。我们还给予:

(XIII) 嘉当矩阵,从中导出 Dynkin 图,如no. 2 中所述。

5. 系统型 BlB_l (l≥2l \geq 2)

(I) 我们在V=RlV = \mathbf{R}^l (no. 4) 中考虑群 L0L_0。令RR为α∈L0\alpha \in L_0的集合,使得(α∣α)=1(\alpha|\alpha) = 1或(α∣α)=2(\alpha|\alpha) = 2,在向量±εi\pm \varepsilon_i(1≤i≤l1 \leq i \leq l)和±εi±εj\pm \varepsilon_i \pm \varepsilon_j的其他字集合 (1≤i<j≤l1 \leq i < j \leq l)。很明显,对于所有 α,β∈R\alpha, \beta \in R,RR 生成 VV 和 2(α∣β)/(α∣α)∈Z2(\alpha|\beta)/(\alpha|\alpha) \in \mathbf{Z}。因此,RR 是VV (no. 4) 中的约化根系。 根中的数是n=2l+4l(l−1)/2=2l2n = 2l + 4^{l(l-1)/2} = 2l^2。

(II) 放

α1=ε1−ε2, α2=ε2−ε3,…,αl−1=εl−1−ε1, αl=εl. \alpha_1 = \varepsilon_1 - \varepsilon_2,\ \alpha_2 = \varepsilon_2 - \varepsilon_3,\ldots,\alpha_{l-1} = \varepsilon_{l-1} - \varepsilon_1,\ \alpha_l = \varepsilon_l.

然后

εi=αi+αi+1+⋯+αl(1≤i≤l) \varepsilon_i = \alpha_i + \alpha_{i+1} + \cdots + \alpha_l \quad (1 \leq i \leq l)
εi+εj=(αi+αi+1+⋯+αl)+(αj+αj+1+⋯+αl)(1≤i<j≤l) \varepsilon_i + \varepsilon_j = (\alpha_i + \alpha_{i+1} + \cdots + \alpha_l) + (\alpha_j + \alpha_{j+1} + \cdots + \alpha_l) \quad (1 \leq i < j \leq l)
εi−εj=αi+αi+1+⋯+αj−1(1≤i<j≤l). \varepsilon_i - \varepsilon_j = \alpha_i + \alpha_{i+1} + \cdots + \alpha_{j-1} \quad (1 \leq i < j \leq l).

因此(α1,α2,…,αl)(\alpha_1, \alpha_2, \ldots, \alpha_l)是RR的基(§ 1, no. 7,第20号提案的Cor.3)。此外,i<li < l为∥αi∥2=2\| \alpha_i \|^2 = 2,∥αl∥2=1\| \alpha_l \|^2 = 1,(αi∣αi+1)=−1(\alpha_i|\alpha_{i+1}) = -1为1≤i≤l−11 \leq i \leq l-1,(αi∣αj)=0(\alpha_i|\alpha_j) = 0为j>i+1j > i + 1:RR的Dynkin图因此为型BlB_l,这表明RR是不可约的。正的根是εi\varepsilon_i和εi±εj\varepsilon_i \pm \varepsilon_j(i<ji < j)。

(III) 作者:Th.第 1 章第 1(ii) 节V, § 6, no. 2,

h=n/l=2l. h = n/l = 2l.

(IV)设α~=ε1+ε2=α1+2α2+2α3+⋯+2αl\tilde{\alpha} = \varepsilon_1 + \varepsilon_2 = \alpha_1 + 2\alpha_2 + 2\alpha_3 + \cdots + 2\alpha_l,即根。其坐标和相对于基(αi)(\alpha_i)的坐标为2l−1=h−12l - 1 = h - 1。鉴于§ 1, no. 11第31号提案,α~\tilde{\alpha}是RR的最高根。我们有 (α~∣αi)=0(\tilde{\alpha}|\alpha_i) = 0 对应 i≠2i \neq 2 和 (α~∣α2)=1(\tilde{\alpha}|\alpha_2) = 1。由于当l=2l = 2(或l≥3l \geq 3)时,α2\alpha_2为长度 1(或2\sqrt{2}),RR的完整Dynkin图如下:

l=2l = 2
α2α1 \begin{array}{c} \alpha_2 \\ \alpha_1 \end{array}
l≥3l \geq 3
α1α2α3⋯αl−1αl \begin{array}{cccccc} \alpha_1 & & & & & \\ & \alpha_2 & \alpha_3 & \cdots & \alpha_{l-1} & \alpha_l \end{array}

(V)公式α−=2α(α∣α)\alpha^- = \frac{2\alpha}{(\alpha|\alpha)}给出向量±2εi\pm 2\varepsilon_i(1≤i≤l1 \leq i \leq l)、±εi±εj\pm \varepsilon_i \pm \varepsilon_j(1≤i<j≤l1 \leq i < j \leq l)的R−R^-集合。 R−R^- 的 Dynkin 图是通过no. 2 中解释的过程从RR 的 Dynkin 图获得的,我们看到 R−R^- 是型 ClC_l。

与β=ε1\beta = \varepsilon_1不正交的有4l−24l - 2根,即±ε1\pm \varepsilon_1和±ε1±εj\pm \varepsilon_1 \pm \varepsilon_j对应2≤j≤l2 \leq j \leq l;对于每个这样的根α\alpha,n(α,β)=±2n(\alpha, \beta) = \pm 2。 § 1, no. 12的公式(17)表明,对于ΦR\Phi_R,β\beta的长度的平方是(4l−2)−1(4l - 2)^{-1}:因此ΦR(x,y)=(x∣y)/(4l−2)\Phi_R(x, y) = (x|y)/(4l - 2)。将§ 1, no. 12 中的公式 (18) 与x=y=βx = y = \beta 一起应用。这给出了

2+14(4l−4)=γ(R)14l−2 2 + \frac{1}{4}(4l - 4) = \gamma(R) \frac{1}{4l - 2}
所以γ(R)=(l+1)(4l−2)\gamma(R) = (l + 1)(4l - 2)。

(VI) 权 ωi\omega_i (1≤i≤l1 \leq i \leq l) 使得(ωi∣αj)=δij(\omega_i|\alpha_j) = \delta_{ij}很容易计算,我们发现

ωi=ε1+ε2+⋯+εi=α1+2α2+⋯+(i−1)αi−1+i(α1+αi+1+⋯+αl)(i<l)ωl=12(ε1+ε2+⋯+εl)=12(α1+2α2+⋯+lαl). \begin{align*} \omega_i &= \varepsilon_1 + \varepsilon_2 + \cdots + \varepsilon_i \\ &= \alpha_1 + 2\alpha_2 + \cdots + (i - 1)\alpha_{i-1} + i(\alpha_1 + \alpha_{i+1} + \cdots + \alpha_l) \quad (i < l) \\ \omega_l &= \frac{1}{2}(\varepsilon_1 + \varepsilon_2 + \cdots + \varepsilon_l) = \frac{1}{2}(\alpha_1 + 2\alpha_2 + \cdots + l\alpha_l). \end{align*}

(VII) 和的正根是

2ρ=(2l−1)ε1+(2l−3)ε2+⋯+3εl−1+εl=(2l−1)α1+2(2l−2)α2+⋯+i(2l−i)αi+⋯+l2αl. \begin{align*} 2\rho &= (2l - 1)\varepsilon_1 + (2l - 3)\varepsilon_2 + \cdots + 3\varepsilon_{l-1} + \varepsilon_l \\ &= (2l - 1)\alpha_1 + 2(2l - 2)\alpha_2 + \cdots + i(2l - i)\alpha_i + \cdots + l^2\alpha_l. \end{align*}

(VIII) 我们有Q(R)=L0Q(R) = L_0 (no. 4),P(R)P(R)由Q(R)Q(R)和ωl\omega_l生成,因此等于L2L_2 (no. 4)。因而,P(R)/Q(R)P(R)/Q(R)与Z/2Z\mathbf{Z}/2\mathbf{Z}同构的,并且连接指标等于2。

(IX) 和 (X) 在 Rl\mathbf{R}^l 中,正交反射 sεi,−εjs_{\varepsilon_i, -\varepsilon_j} (i≠ji \neq j) 互换 εi\varepsilon_i 和 εj\varepsilon_j,并且当指标 kk 不同于时,使 εk\varepsilon_k 不变ii 和 jj。 sεi,−εis_{\varepsilon_i, -\varepsilon_i} 生成群 G1G_1 同构于对称的群 SlS_l。当指标 kk 与 ii 不同时,正交反射 sεis_{\varepsilon_i} 变换 εi\varepsilon_i 到 −εi-\varepsilon_i 并使 εk\varepsilon_k 保持不变。 sεis_{\varepsilon_i} 生成群 G2G_2 同构于 (Z/2Z)l(\mathbf{Z}/2\mathbf{Z})^l。 Weyl 群 W(R)W(R) 由G1G_1 和G2G_2 生成,G2G_2 在W(R)W(R) 中是正规的,因而W(R)W(R) 与GlG_l 的半直接乘积同构于(Z/2Z)l(\mathbf{Z}/2\mathbf{Z})^l。因此它的阶是2l.l!2^l.l!。

对称的代数S(Rl)S(\mathbf{R}^l)可以与Rl\mathbf{R}^l上的多项式函数P(ξ1,…,ξl)P(\xi_1, \ldots, \xi_l)的代数进行规范地识别。为了使这样的多项式在 W(R)W(R) 下保持不变,首先需要满足以下条件:

P(ξ1,ξ2,…,ξl)=P(±ξ1,±ξ2,…,±ξl) P(\xi_1, \xi_2, \ldots, \xi_l) = P(\pm \xi_1, \pm \xi_2, \ldots, \pm \xi_l)
对于右侧所有选择的符号,因而
P(ξ1,…,ξl)=Q(ξ12,…,ξl2) P(\xi_1, \ldots, \xi_l) = Q(\xi_1^2, \ldots, \xi_l^2)

其中Q是多项式,并且Q是对称多项式;这些条件就足够了。因而(代数。章节V,附录I),S(Rl)W(R)S(\mathbf{R}^l)^{W(R)}是由l多项式函数生成的代数

ti=∑τ∈Slξτ(1)2ξτ(2)2⋯ξτ(l)2(1≤i≤l). t_i = \sum_{\tau \in S_l} \xi_{\tau(1)}^2 \xi_{\tau(2)}^2 \cdots \xi_{\tau(l)}^2 \quad (1 \leq i \leq l).

而且,S(Rl)W(R)S(\mathbf{R}^l)^{W(R)}的分数对域对R\mathbf{R}的超越次数为l,因而tit_i在代数上是独立的。由于 tit_i 有次数 2, 4, ..., 2l,我们结论 W(R) 的指数(第 V。§ 6, no. 3,第 3 章)是:

1,3,5,…,2l−1. 1, 3, 5, \ldots, 2l - 1.

(XI) Dynkin 图中唯一的自同构是单位元素。因而,A(R)=W(R)A(R) = W(R)和−1∈W(R)-1 \in W(R)。从−1-1变换B到−B-B,我们结论即w0=−1w_0 = -1。

(XII) 群 P(R−)/Q(R−)P(R^-)/Q(R^-) 与 P(R)/Q(R)P(R)/Q(R) 对偶,因此与 Z/2Z\mathbf{Z}/2\mathbf{Z} 同构的。它的非平凡元素将顶点相应的排列为 α0\alpha_0 和 α1\alpha_1 并保持其他不变。

6. 系统型 ClC_l (l≥2l \geq 2)

(I)型ClC_l的根系的存在性已在no. 5中得到证明,因为我们已经看到型BlB_l的系统的逆系是型ClC_l。因此,通过取入R′\mathbf{R}'向量±2εi\pm 2\varepsilon_i(1≤i≤l1 \leq i \leq l)和±εi±εj\pm \varepsilon_i \pm \varepsilon_j(1≤i<j≤l1 \leq i < j \leq l)来获得型ClC_l中的根系。 根中的数是2l22l^2。

R的(II)基可以通过在no. 5中考虑系统的基的映射α↦2α(α∣α)\alpha \mapsto \frac{2\alpha}{(\alpha|\alpha)}取像来获得。我们得到:

α1=ε1−ε2,α2=ε2−ε3,…,αl−1=εl−1−εl,αl=2εl. \alpha_1 = \varepsilon_1 - \varepsilon_2, \quad \alpha_2 = \varepsilon_2 - \varepsilon_3, \ldots, \quad \alpha_{l-1} = \varepsilon_{l-1} - \varepsilon_l, \quad \alpha_l = 2\varepsilon_l.

正根是 2εi2\varepsilon_i 和 εi±εj\varepsilon_i \pm \varepsilon_j (i<ji < j)。

(III) Coxeter 数与逆系相同:h=2lh = 2l。

(IV)设α~=2ε1=2α1+2α2+⋯+2αl−1+αl\tilde{\alpha} = 2\varepsilon_1 = 2\alpha_1 + 2\alpha_2 + \cdots + 2\alpha_{l-1} + \alpha_l,即根。其坐标和相对于(αi)(\alpha_i)的坐标为2l−1=h−12l - 1 = h - 1。因此,α~\tilde{\alpha}是最高根。我们有 (α~∣αi)=0(\tilde{\alpha}|\alpha_i) = 0 对应 i≠li \neq l、(α~∣αl)=2(\tilde{\alpha}|\alpha_l) = 2。因此,完整的 Dynkin 图为

!C_l 的 Dynkin 图

(V) 我们已经确定了R−R^-,即型BlB_l。通过§ 1, no. 12的公式(19)和no. 5(V),ΦR\Phi_R的2εi2\varepsilon_i长度平方是

((l+1)(4l−2))−1((4l−2)−1)−1=(l+1)−1; ((l+1)(4l-2))^{-1} ((4l-2)^{-1})^{-1} = (l+1)^{-1};

因此,ΦR(x,y)=(x∣y)/4(l+1)\Phi_R(x, y) = (x|y)/4(l+1)。

我们有γ(R)=γ(R−)=(l+1)(4l−2)\gamma(R) = \gamma(R^-) = (l+1)(4l-2)。

(VI) 基本权很容易找到:

ωi=ε1+ε2+⋯+εi \omega_i = \varepsilon_1 + \varepsilon_2 + \cdots + \varepsilon_i
=α1+2α2+⋯+(i−1)αi−1+i(αi+αi+1+⋯+12αl)(i≤l). = \alpha_1 + 2\alpha_2 + \cdots + (i-1)\alpha_{i-1} + i(\alpha_i + \alpha_{i+1} + \cdots + \frac{1}{2}\alpha_l) \quad (i \leq l).

(VII) 和的正根为

2ρ=2lε1+(2l−2)ε2+⋯+4εl−1+2εl 2\rho = 2l\varepsilon_1 + (2l-2)\varepsilon_2 + \cdots + 4\varepsilon_{l-1} + 2\varepsilon_l
=2lα1+2(2l−1)α3+⋯+i(2l−i+1)αi+⋯ = 2l\alpha_1 + 2(2l-1)\alpha_3 + \cdots + i(2l-i+1)\alpha_i + \cdots
⋯+(l−1)(l+2)αl−1+12l(l+1)αl. \cdots + (l-1)(l+2)\alpha_{l-1} + \frac{1}{2}l(l+1)\alpha_l.

(VIII) 通过no. 4和no. 5 (VIII),Q(R)=L1,P(R)=L0;P(R)/Q(R)Q(R) = L_1, P(R) = L_0; P(R)/Q(R)与Z/2Z\mathbf{Z}/2\mathbf{Z}同构的,且连接指标为2。

(IX) 和 (X) 这些数据仅取决于W(R)W(R),因此与型 BlB_l 相同。

(XI) 与no. 5相同的论证表明A(R)=W(R)A(R) = W(R)和w0=−1w_0 = -1。

(XII) P(R−)/Q(R−)P(R^-)/Q(R^-) 定义的单个非恒等元素是完整 Dynkin 图的唯一非平凡自同构:它将顶点相应的交换为 αj\alpha_j,将αl−j\alpha_{l-j} 交换为 0≤j≤l0 \leq j \leq l。

7. 系统型 AlA_l (l≥1l \geq 1)

(I) 和 (II) 令E=Rl+1E = \mathbf{R}^{l+1}中的VV为超平面,并使用等式∑i=1l+1ξi=0\sum_{i=1}^{l+1} \xi_i = 0。由no. 5中的l+1l+1替换ll,我们得到EE中型Bl+1B_{l+1}的系统R′R'和基

α1=ε1−ε2, α2=ε2−ε3,…,αl=εl−εl+1, αl+1=εl+1. \alpha_1 = \varepsilon_1 - \varepsilon_2,\ \alpha_2 = \varepsilon_2 - \varepsilon_3, \ldots, \alpha_l = \varepsilon_l - \varepsilon_{l+1},\ \alpha_{l+1} = \varepsilon_{l+1}.
由于α1,…,αl\alpha_1, \ldots, \alpha_l生成VV,R=R′∩VR = R' \cap V在VV和基(α1,…,αl)(\alpha_1, \ldots, \alpha_l)中是根系(§ 1, no. 7,第20号提案的Cor.4)。通过no. 5中的标量乘积计算,RR是型AlA_l的直接的。 RR中的元素是εi−εj\varepsilon_i - \varepsilon_j(i≠j,1≤i≤l+1,1≤j≤l+1i \neq j, 1 \leq i \leq l+1, 1 \leq j \leq l+1)。有n=l(l+1)n = l(l+1)根。正根是 εi−εj\varepsilon_i - \varepsilon_j,其中 i<ji < j。

(III) 我们有h=n/l=l+1h = n/l = l+1。

(IV)设α~=ε1−εl+1=α1+α2+⋯+αl\tilde{\alpha} = \varepsilon_1 - \varepsilon_{l+1} = \alpha_1 + \alpha_2 + \cdots + \alpha_l,即根。其坐标和相对于(αi)(\alpha_i)的坐标为l=h−1l = h-1。因此α~\tilde{\alpha}是最高根。 对于l=1l = 1,α~=α1\tilde{\alpha} = \alpha_1,所以(α~∣α1)=2(\tilde{\alpha}|\alpha_1) = 2; 群 Wa(R)W_a(R) 的 Coxeter 图为

∞α1 \begin{array}{c} \infty \\ \alpha_1 \end{array}

l≥2l \geq 2。 (α~∣αi)=0(\tilde{\alpha}|\alpha_i) = 0适用于0<i<l0 < i < l和(α~∣α1)=(α~∣αl)=1(\tilde{\alpha}|\alpha_1) = (\tilde{\alpha}|\alpha_l) = 1。因此完整的 Dynkin 图为:

!丁金图

(V) 使用标量乘积识别V及其对偶,我们对所有α∈R\alpha \in \mathbf{R}有α~=2α(α∣α)=α\tilde{\alpha} = \frac{2\alpha}{(\alpha|\alpha)} = \alpha,因此R∗=RR^* = R。

对于形式ΦR\Phi_R,根的长度是h−1/2=(l+1)−1/2h^{-1/2} = (l+1)^{-1/2}(§ 1, no. 12);所以Φr(x,y)=(x∣y)/2(l+1)\Phi_r(x, y) = (x|y)/2(l+1)。

我们有 γ(R)=(l+1)2\gamma(R) = (l+1)^2 (§ 1, no. 12, 公式 (20))。

(VI) 设(ωi)1≤i≤l(\omega_i)_{1 \leq i \leq l}为基数权的族。放

ωi=∑j=1l+1ξijεj.with ξij∈R. \omega_i = \sum_{j=1}^{l+1} \xi_{ij} \varepsilon_j. \quad \text{with } \xi_{ij} \in \mathbf{R}.

条件 (ωi∣αj)=δij(\omega_i|\alpha_j) = \delta_{ij} 和 ωi∈V\omega_i \in V 给出

ξii−ξi,i+1=1,ξij−ξi,j+1=0 for j≠i.∑j=1l+1ξij=0, \xi_{ii} - \xi_{i,i+1} = 1, \quad \xi_{ij} - \xi_{i,j+1} = 0 \text{ for } j \neq i. \quad \sum_{j=1}^{l+1} \xi_{ij} = 0,

从而容易导致

ωi=ε1+⋯+εi−il+1(ε1+⋯+εl+1)=1l+1((l−i+1)(α1+2α2+⋯+(i−1)αi−1)+i((l−i+1)αi+(l−i)αi+1+⋯+αl)). \begin{align*} \omega_i &= \varepsilon_1 + \cdots + \varepsilon_i - \frac{i}{l+1}(\varepsilon_1 + \cdots + \varepsilon_{l+1}) \\ &= \frac{1}{l+1}((l-i+1)(\alpha_1 + 2\alpha_2 + \cdots + (i-1)\alpha_{i-1}) \\ &\qquad + i((l-i+1)\alpha_i + (l-i)\alpha_{i+1} + \cdots + \alpha_l)). \end{align*}

(VII) 和的正根是

2ρ=lε1+(l−2)ε2+(l−4)ε3+⋯−(l−2)εl−lεl+1=lα1+2(l−1)α2+⋯+i(l−i+1)αi+⋯+lαl. \begin{align*} 2\rho &= l\varepsilon_1 + (l-2)\varepsilon_2 + (l-4)\varepsilon_3 + \cdots - (l-2)\varepsilon_l - l\varepsilon_{l+1} \\ &= l\alpha_1 + 2(l-1)\alpha_2 + \cdots + i(l-i+1)\alpha_i + \cdots + l\alpha_l. \end{align*}

(VIII) 引入no. 4的E=Rl+1E = \mathbf{R}^{l+1}子群L0L_0。令pp 为EE 到VV 的正交投影。根据第 28 条提案§ 1, no. 10,我们有

Q(R)=Q(R′)∩V⊄L0∩V,andP(R)=p(P(R′)); Q(R) = Q(R') \cap V \not\subset L_0 \cap V, \quad \text{and} \quad P(R) = p(P(R'));

鉴于R′R'的最后一个基本权与VV正交,我们有P(R)=p(Q(R′))=p(L0)P(R) = p(Q(R')) = p(L_0)。因而,P(R)P(R)是由εi−εj\varepsilon_i - \varepsilon_j和p(ε1)=ε1−(l+1)−1∑i=1l+1εip(\varepsilon_1) = \varepsilon_1 - (l+1)^{-1} \sum_{i=1}^{l+1} \varepsilon_i生成的群,所以

P(R)=Q(R)+Z(ε1−(l+1)−1∑i=1l+1εi). P(R) = Q(R) + \mathbf{Z}(\varepsilon_1 - (l+1)^{-1} \sum_{i=1}^{l+1} \varepsilon_i).

现在l+1l + 1是最小的整数m>0m > 0这样mp(ε1)∈Q(R)mp(\varepsilon_1) \in Q(R)。因而P(R)/Q(R)P(R)/Q(R)与Z/(l+1)Z\mathbf{Z}/(l+1)\mathbf{Z}同构的,并且连接指标是l+1l + 1。

(IX) 和 (X) 对于VV的任何自同构gg,令φ(g)\varphi(g)为EE的自同构,扩展gg且使ε1+ε2+⋯+εl\varepsilon_1 + \varepsilon_2 + \cdots + \varepsilon_l不变。如果gg是正交反射sεi−εj∣Vs_{\varepsilon_i - \varepsilon_j}|V,则φ(g)\varphi(g)等于sεi−εjs_{\varepsilon_i - \varepsilon_j},它互换了εi\varepsilon_i和εj\varepsilon_j,并且使εk\varepsilon_k固定,kk不同于ii和jj。让

X={ε1,ε2,…,εl+1}. X = \{\varepsilon_1, \varepsilon_2, \ldots, \varepsilon_{l+1}\}.

那么从W(R)W(R)到XX的对称群,g↦φ(g)∣Xg \mapsto \varphi(g)|X就是同构。因而,W(R)W(R) 与对称的群 Sl+1S_{l+1} 同构的,阶 (l+1)!(l+1)! 也同构。

对称的代数S(E)S(E)可以与EE上的多项式函数P(ξ1,ξ2,…,ξl+1)P(\xi_1, \xi_2, \ldots, \xi_{l+1})的代数进行规范地识别。让G=φ(W(R))G = \varphi(W(R))。由上段可知,GG下S(E)S(E)不变量的元素的集合S(E)GS(E)^G是对称多项式的集合(代数,V章,附录I),因而(\emph{同上。}) 是由函数生成的代数

si′=∑τ∈Sl+1ξτ(1)ξτ(2)⋯ξτ(i)(1≤i≤l+1). s'_i = \sum_{\tau \in S_{l+1}} \xi_{\tau(1)} \xi_{\tau(2)} \cdots \xi_{\tau(i)} \quad (1 \leq i \leq l+1).

代数S(V)S(V)可以与EE上多项式函数的限制到VV进行识别。如果P∈S(E)GP \in S(E)^G,PP到VV的限制在W(R)W(R)下显然是不变的。反之,若Q∈S(V)W(R)Q \in S(V)^{W(R)},则存在P∈S(E)P \in S(E)延伸QQ; 替换PP乘((l+1)!)−1∑g∈Gg(P)((l+1)!)^{-1} \sum_{g \in G} g(P),其限制与PP至VV相同,我们可以假设P∈S(E)GP \in S(E)^G。因此,S(V)W(R)S(V)^{W(R)}是由si=si′∣Vs_i = s'_i|V生成的。现在s1=0s_1 = 0。此外,S(V)W(R)S(V)^{W(R)}的分数对域的超越次数对R\mathbf{R}的超越是ll,因此sis_i(2≤i≤l+12 \leq i \leq l+1)在代数上是独立的。由于 sis_i 为次数 2,3,…,l+12, 3, \ldots, l+1,因此 W(R)W(R) 的指数为

1,2,3,…,l. 1, 2, 3, \ldots, l.

(XI) 适用于 l=1l = 1、A(R)=W(R)=Z/2ZA(R) = W(R) = \mathbf{Z}/2\mathbf{Z} 和 w0=−1w_0 = -1。

对于l≥2l \geq 2,令ε∈A(R)\varepsilon \in A(R)为自同构,即变换αi\alpha_i到αl+1−i\alpha_{l+1-i}。很明显,由 ε\varepsilon 导出的自同构是 Dynkin 图的唯一非平凡自同构。 群 A(R)/W(R)A(R)/W(R) 与 Z/2Z\mathbf{Z}/2\mathbf{Z} 同构的。由于−1-1是A(R)A(R)的元素,而属于不通过(IX)和(X)W(R)W(R),我们看到A(R)A(R)与W(R)×Z/2ZW(R) \times \mathbf{Z}/2\mathbf{Z}同构的。我们有w0=−εw_0 = -\varepsilon。

(XII)群P(R−)/Q(R−)P(R^-)/Q(R^-)是阶l+1l+1的循环,并通过循环置换作用于完整的Dynkin图。如果l≥2l \geq 2,则A(R)/W(R)A(R)/W(R)的唯一非恒等元素按自同构x↦−xx \mapsto -x作用于P(R−)/Q(R−)P(R^-)/Q(R^-)。

8. 系统型 DlD_l (l≥3l \geq 3)

(I)考虑V=R′V = \mathbf{R}'群L0L_0(no. 4)。 α∈L0\alpha \in L_0的集合RR,使得(α∣α)=2(\alpha|\alpha) = 2由向量±εi±εj\pm \varepsilon_i \pm \varepsilon_j(1≤i<j≤l1 \leq i < j \leq l)组成。很明显,对于所有 α,β∈R\alpha, \beta \in R,RR 生成 VV 和 2(α∣β)/(α∣α)∈Z2(\alpha|\beta)/(\alpha|\alpha) \in \mathbf{Z}。因此,RR 是VV (no. 4) 中的约化根系。 根中的数是n=2l(l−1)n = 2l(l-1)。

(II) 放

α1=ε1−ε2, α2=ε2−ε3……αl−1=εl−1−εl, αl=εl−1+εl. \alpha_1 = \varepsilon_1 - \varepsilon_2,\ \alpha_2 = \varepsilon_2 - \varepsilon_3 \ldots \ldots \alpha_{l-1} = \varepsilon_{l-1} - \varepsilon_l,\ \alpha_l = \varepsilon_{l-1} + \varepsilon_l.

以下公式为直接的:

εi−εj=αi+αi+1+⋯+αj−1(i<j) \varepsilon_i - \varepsilon_j = \alpha_i + \alpha_{i+1} + \cdots + \alpha_{j-1}\quad (i < j)
εi+εj=αi+αi+1+⋯+αj−1+2αj+2αj+1+⋯ \varepsilon_i + \varepsilon_j = \alpha_i + \alpha_{i+1} + \cdots + \alpha_{j-1} + 2\alpha_j + 2\alpha_{j+1} + \cdots
⋯+2αl−2+αl−1+αl(i<j≤l−2) \cdots + 2\alpha_{l-2} + \alpha_{l-1} + \alpha_l\quad (i < j \leq l-2)
εi+εl−1=αi+αi+1+⋯+αl(i<l−1) \varepsilon_i + \varepsilon_{l-1} = \alpha_i + \alpha_{i+1} + \cdots + \alpha_l\quad (i < l-1)
εi+εl=αi+αi+1+⋯+αl−2+αl(i<l−1) \varepsilon_i + \varepsilon_l = \alpha_i + \alpha_{i+1} + \cdots + \alpha_{l-2} + \alpha_l\quad (i < l-1)
εl−1+εl=αl. \varepsilon_{l-1} + \varepsilon_l = \alpha_l.

所以如果 RR,(α1,…,αl)(\alpha_1, \ldots, \alpha_l) 就是基(§ 1, no. 2,第 20 条命题第 3 条)。此外,∥αi∥2=2\| \alpha_i \| ^2 = 2适用于所有ii。 (αi∣αj)=0(\alpha_i|\alpha_j) = 0 对应 i+1<ji + 1 < j,i=l−2,j=li = l-2, j = l 除外,在这种情况下(αl−2∣αl)=−1(\alpha_{l-2}|\alpha_l) = -1,(αi∣αi+1)=−1(\alpha_i|\alpha_{i+1}) = -1 对应i≤l−2i \leq l-2,最后(αl−1∣αl)=−1(\alpha_{l-1}|\alpha_l) = -1;因此,RR 的 Dynkin 图为型 DlD_l。正根是 i<ji < j 的 εi±εj\varepsilon_i \pm \varepsilon_j。

(III) 我们有h=n/l=2(l−1)h = n/l = 2(l-1)。

(IV)设α~=ε1+ε2=α1+2α2+⋯+2αl−2+αl−1+αl\tilde{\alpha} = \varepsilon_1 + \varepsilon_2 = \alpha_1 + 2\alpha_2 + \cdots + 2\alpha_{l-2} + \alpha_{l-1} + \alpha_l,即根。其相对于(αi)(\alpha_i)的坐标和为

2l−3=h−1. 2l-3 = h-1.

因此α~\tilde{\alpha}是最高根。

如果l=3l = 3,我们有

(α~∣α1)=0,(α~∣α2)=(α~∣α3)=1. (\tilde{\alpha}|\alpha_1) = 0,\quad (\tilde{\alpha}|\alpha_2) = (\tilde{\alpha}|\alpha_3) = 1.

如果l≥4l \geq 4,我们有(α~∣αi)=0(\tilde{\alpha}|\alpha_i) = 0对应i≠2i \neq 2和(α~∣α2)=1(\tilde{\alpha}|\alpha_2) = 1。因此完整的 Dynkin 图为:

!D_l 的 Dynkin 图

(V) 从(α∣α)=2(\alpha|\alpha) = 2开始,对于所有α∉R\alpha \notin R,我们有R−=RR^- = R。 ΦL′\Phi_{L'} 的根的长度是h−1/2=(2l−2)−1/2h^{-1/2} = (2l-2)^{-1/2}。因此

ΦR(x,y)=(x∣y)/(4l−4)andγ(R)=4(l−1)2. \Phi_R(x, y) = (x|y)/(4l-4)\quad \text{and}\quad \gamma(R) = 4(l-1)^2.

(VI) 类似于 no. 7 中的计算给出基本权:

ωi=ε1+ε2+⋯+εi=α1+2α2+⋯+(i−1)αi−1+i(αi+αi+1+⋯+αl−2)+12i(αl−1+αl) \omega_i = \varepsilon_1 + \varepsilon_2 + \cdots + \varepsilon_i \\ = \alpha_1 + 2\alpha_2 + \cdots + (i-1)\alpha_{i-1} + i(\alpha_i + \alpha_{i+1} + \cdots + \alpha_{l-2}) \\ \quad + \frac{1}{2}i(\alpha_{l-1} + \alpha_l)

对于i<l−1i < l - 1,

ωl−1=12(ε1+ε2+⋯+εl−2+εl−1−εl)=12(α1+2α2+⋯+(l−2)αl−2+12lαl−1+12(l−2)αl), \omega_{l-1} = \frac{1}{2}(\varepsilon_1 + \varepsilon_2 + \cdots + \varepsilon_{l-2} + \varepsilon_{l-1} - \varepsilon_l) \\ = \frac{1}{2}(\alpha_1 + 2\alpha_2 + \cdots + (l-2)\alpha_{l-2} + \frac{1}{2}l\alpha_{l-1} + \frac{1}{2}(l-2)\alpha_l),
ωl=12(ε1+ε2+⋯+εl−2+εl−1+εl)=12(α1+2α2+⋯+(l−2)αl−2+12(l−2)αl−1+12lαl). \omega_l = \frac{1}{2}(\varepsilon_1 + \varepsilon_2 + \cdots + \varepsilon_{l-2} + \varepsilon_{l-1} + \varepsilon_l) \\ = \frac{1}{2}(\alpha_1 + 2\alpha_2 + \cdots + (l-2)\alpha_{l-2} + \frac{1}{2}(l-2)\alpha_{l-1} + \frac{1}{2}l\alpha_l).

(VII) 和的正根是

2ρ=2(l−1)ε1+2(l−2)ε2+⋯+2εl−1=∑i=1l−22(i(l−i(i+1)2))αi+l(l−1)2(αl−1+αl). 2\rho = 2(l-1)\varepsilon_1 + 2(l-2)\varepsilon_2 + \cdots + 2\varepsilon_{l-1} \\ = \sum_{i=1}^{l-2} 2(i(l-\frac{i(i+1)}{2}))\alpha_i + \frac{l(l-1)}{2}(\alpha_{l-1} + \alpha_l).

(VIII) ±εi±εj\pm \varepsilon_i \pm \varepsilon_j 生成 L1L_1 (no. 4),所以Q(R)=L1Q(R) = L_1。因而Q(R∗)=L1Q(R^*) = L_1,进而P(R)=L2P(R) = L_2 (no. 4)。通过no. 4,对于ll奇数,P(R)/Q(R)P(R)/Q(R)与Z/4Z\mathbf{Z}/4\mathbf{Z}同构的,对于ll偶数,Z/2Z×Z/2Z\mathbf{Z}/2\mathbf{Z} \times \mathbf{Z}/2\mathbf{Z}同构的。在第一种情况下,P(R)/Q(R)P(R)/Q(R)由ωl\omega_l的典范像生成(也由ωl−1\omega_{l-1}的典范像生成)。在第二种情况下,P(R)/Q(R)P(R)/Q(R)是由ωl−1\omega_{l-1}和ωl\omega_l的典范像生成的。在这两种情况下,连接指标均为 4。

(IX) 和 (X) 在 Rl\mathbf{R}^l 中,正交反射 sεi,−εjs_{\varepsilon_i, -\varepsilon_j} (i≠ji \neq j) 互换 εi\varepsilon_i 和 εj\varepsilon_j,并且使 εk\varepsilon_k 不变,kk 不同于 ii 和jj。 sεi,−εjs_{\varepsilon_i, -\varepsilon_j} 生成群 G1G_1 同构于对称的群 SlS_l。另一方面,sij=sεi,−εjsεi,+εjs_{ij} = s_{\varepsilon_i, -\varepsilon_j} s_{\varepsilon_i, +\varepsilon_j}变换εi\varepsilon_i到−εi-\varepsilon_i,εj\varepsilon_j到−εj-\varepsilon_j,并且使εk\varepsilon_k保持不变,而kk不同于ii和jj。 向量空间Rl\mathbf{R}^l的自同构uu的sijs_{ij}生成群G2G_2、集合使得u(εi)=(−1)νiεiu(\varepsilon_i) = (-1)^{\nu_i} \varepsilon_i和∏i=1l(−1)νi=1\prod_{i=1}^l (-1)^{\nu_i} = 1。 群G2G_2与(Z/2Z)l−1(\mathbf{Z}/2\mathbf{Z})^{l-1}同构的,G2G_2在W(R)W(R)中是正规的,因而W(R)W(R)与SlS_l的半直接乘积同构于(Z/2Z)l−1(\mathbf{Z}/2\mathbf{Z})^{l-1}。因而,它的阶是2l−1l!2^{l-1} l!。

no. 5的多项式函数tit_i在W(R)W(R)下是不变的,t=ξ1ξ2…ξlt = \xi_1 \xi_2 \ldots \xi_l也是不变的;此外,tl=t2t_l = t^2。令P(ξ1,…,ξl)P(\xi_1, \ldots, \xi_l)为W(R)W(R)下的多项式不变量。设ξ1ν1ξ2ν2…ξlνl\xi_1^{\nu_1} \xi_2^{\nu_2} \ldots \xi_l^{\nu_l}是PP的单项式,使得νi\nu_i是奇数;那么νj\nu_j对于所有jj来说都是奇数,因为单项式(−1)νi+νjξ1ν1ξ2ν2…ξlνl(-1)^{\nu_i + \nu_j} \xi_1^{\nu_1} \xi_2^{\nu_2} \ldots \xi_l^{\nu_l}在sij(P)s_{ij}(P)中具有特征,所以νi+νj≡0(mod2)\nu_i + \nu_j \equiv 0 \pmod{2}和νj≡1(mod2)\nu_j \equiv 1 \pmod{2}。因此

P = P_1 + tP_2,其中 P_1 和 P_2 中的所有单项式都只有偶数指数。由于 P 在 ξi\xi_i 的置换下是不变的,因此 P_1 和 P_2 具有相同的性质,因此可以写成 t1,t2,…,tlt_1, t_2, \ldots, t_l 中的多项式。这就证明代数S(Rl)W(R)S(\mathbf{R}^l)^{W(R)}是由t1,t2,…,tl−1,tt_1, t_2, \ldots, t_{l-1}, t生成的。而且,S(Rl)W(R)S(\mathbf{R}^l)^{W(R)}的分数对域的超越次数是l,所以t1,t2,…,tl−1,tt_1, t_2, \ldots, t_{l-1}, t是代数独立的。我们结论序列指数,适当排序后,是:

1,3,5,…,2l−5,2l−3,l−1. 1, 3, 5, \ldots, 2l - 5, 2l - 3, l - 1.

Note that l−1l - 1 appears twice if ll is even, and once if ll is odd.

Dynkin 图的 (XI) 自同构是底层图的那些。因此: 1) 若l=3l = 3,则A(R)/W(R)A(R)/W(R)同构于Z/2Z\mathbf{Z}/2\mathbf{Z}。 2) 如果l=4l = 4,则图的终止顶点定义自同构的每个置换,所以A(R)/W(R)A(R)/W(R)与S3\mathfrak{S}_3同构。 3) 如果l≥5l \geq 5,则从分支点开始的链有长度1、1和l−3≥2l - 3 \geq 2。图中唯一与恒等不同的自同构,因此从对应到自同构ε∈A(R)\varepsilon \in A(R),它们交换了αl−1\alpha_{l-1}和αl\alpha_l,并且将αi\alpha_i固定为1≤i≤l−21 \leq i \leq l - 2。因此A(R)/W(R)A(R)/W(R)与Z/2Z\mathbf{Z}/2\mathbf{Z}同构;此外,A(R)A(R)是Rl\mathbf{R}^l的自同构uu的群G3G_3由……组成在(IX)中定义的群G1≅SlG_1 \cong \mathfrak{S}_l的半直接乘积,使得u(εi)=±εiu(\varepsilon_i) = \pm \varepsilon_i 对于所有ii。

如果ll是偶数,则−1∈W(R)-1 \in W(R),所以w0=−1w_0 = -1。如果ll是奇数,则−1∉W(R)-1 \notin W(R),所以A(R)=W(R)×{1,−1}A(R) = W(R) \times \{1, -1\}和w0=−εw_0 = -\varepsilon。

(XII) 对于ll偶数,P(R−)/Q(R−)P(R^-)/Q(R^-)有阶2中的三个元素,即ω1,ωl−1\omega_1, \omega_{l-1}和ωl\omega_l。由于ωl\omega_l(或ωl−1\omega_{l-1})将顶点相应的互换至α0\alpha_0和αl\alpha_l(或αl−1\alpha_{l-1}),因此它将相应的互换至α1\alpha_1和αl−1\alpha_{l-1}(或αl\alpha_l),还有那些相应的到 αj\alpha_j 和 αl−j\alpha_{l-j}

2≤j≤l−2. 2 \leq j \leq l - 2.

我们有ω1=ωlωl−1\omega_1 = \omega_l \omega_{l-1}。

对于ll奇数,P(R−)/Q(R−)P(R^-)/Q(R^-)有阶 4中的两个元素,即ωl−1\omega_{l-1}和ωl\omega_l,以及阶 2中的一个元素,等于ω1\omega_1。事实上,ω1\omega_1将顶点相应的互换到α0\alpha_0和α1\alpha_1,因此对于2≤j≤l−22 \leq j \leq l - 2来说,它保留了固定的顶点相应的到αj\alpha_j,并且必然是阶2。因而ωl\omega_l是阶 4 和变换顶点相应的到 α0\alpha_0(分别为 αl\alpha_l,分别为 α1\alpha_1,分别为 αl−1\alpha_{l-1})到相应的到 αl\alpha_l(分别为 α1\alpha_1,分别为 αl−1\alpha_{l-1}、α0\alpha_0),并将顶点相应的替换为 αj\alpha_j,将 αl−j\alpha_{l-j} 替换为 2≤j≤l−22 \leq j \leq l - 2。我们有ω1=ωl2\omega_1 = \omega_l^2和ωl−1=ωl3\omega_{l-1} = \omega_l^3。

对于l≠4l \neq 4,A(R)/W(R)A(R)/W(R)的非恒等元素将顶点相应的互换到αl−1\alpha_{l-1}和αl\alpha_l,从而互换P(R−)/Q(R−)P(R^-)/Q(R^-)的元素、ωl−1\omega_{l-1}和ωl\omega_l。对于ll奇数,这样得到的P(R−)/Q(R−)P(R^-)/Q(R^-)中的自同构为映射x↦−xx \mapsto -x。

对于l=4l = 4,A(R)/W(R)A(R)/W(R)可以与{1,3,4}\{1, 3, 4\}的置换的群识别,并通过指标的置换作用于{ω1,ω3,ω4}\{\omega_1, \omega_3, \omega_4\}。

9. 系统型 F4F_4

(I) 考虑R4\mathbf{R}^4中的群L2L_2(no. 4)。令RR为α∈L2\alpha \in L_2的集合,使得(α∣α)=1(\alpha|\alpha) = 1或(α∣α)=2(\alpha|\alpha) = 2; 包含向量

±εi,±εi±εj (i<j),12(±ε1±ε2±ε3±ε4). \pm \varepsilon_i,\quad \pm \varepsilon_i \pm \varepsilon_j\ (i < j),\quad \frac{1}{2}(\pm \varepsilon_1 \pm \varepsilon_2 \pm \varepsilon_3 \pm \varepsilon_4).
反之,如果α∈R\alpha \in R,则α\alpha的坐标只能取值0,±12,±10, \pm \frac{1}{2}, \pm 1(从(32)2>2(\frac{3}{2})^2 > 2开始);或者这些坐标都是整数,给出向量±εi,±εi±εj\pm \varepsilon_i, \pm \varepsilon_i \pm \varepsilon_j,或者它们都等于±12\pm \frac{1}{2},给出向量12(±ε1±ε2±ε3±ε4)\frac{1}{2}(\pm \varepsilon_1 \pm \varepsilon_2 \pm \varepsilon_3 \pm \varepsilon_4)。

我们证明,对于 α,β∈R\alpha, \beta \in R,我们有 2(α∣β)/(∣α∣α)∈Z2(\alpha|\beta)/(|\alpha|\alpha) \in \mathbf{Z}。如果α=±εi\alpha = \pm \varepsilon_i或α=12(±ε1±ε2±ε3±ε4)\alpha = \frac{1}{2}(\pm \varepsilon_1 \pm \varepsilon_2 \pm \varepsilon_3 \pm \varepsilon_4),则(α∣α)=1(\alpha|\alpha) = 1,并且我们在no. 4中看到自α,β∈L2\alpha, \beta \in L_2以来的(α∣β)∈12Z(\alpha|\beta) \in \frac{1}{2}\mathbf{Z}。如果α=±εi±εj\alpha = \pm \varepsilon_i \pm \varepsilon_j,则(α∣α)=2(\alpha|\alpha) = 2,并且自α∈L1\alpha \in L_1和β∈L2\beta \in L_2以来,我们在no. 4中看到了(α∣β)∈Z(\alpha|\beta) \in \mathbf{Z}。因此,RR 是R4\mathbf{R}^4 (no. 4) 中的约化根系。 根中的数是n=8+(42)4+24=48n = 8 + \binom{4}{2} 4 + 2^4 = 48。

(II) 给出R4\mathbf{R}^4由基(ε1,ε2,ε3,ε4)(\varepsilon_1, \varepsilon_2, \varepsilon_3, \varepsilon_4)(§ 1, no. 7)定义的词典阶。特别是,我们有ε1>ε2>ε3>ε4\varepsilon_1 > \varepsilon_2 > \varepsilon_3 > \varepsilon_4。正值根是

εi,εi±εj (i<j),12(ε1±ε2±ε3±ε4). \varepsilon_i,\quad \varepsilon_i \pm \varepsilon_j\ (i < j),\quad \frac{1}{2}(\varepsilon_1 \pm \varepsilon_2 \pm \varepsilon_3 \pm \varepsilon_4).
最小的根为α3=ε4\alpha_3 = \varepsilon_4。在根属于到Rε3+Rε4\mathbf{R}\varepsilon_3 + \mathbf{R}\varepsilon_4但不到Rε4\mathbf{R}\varepsilon_4中,最小的是α2=ε3−ε4\alpha_2 = \varepsilon_3 - \varepsilon_4。在根属于到Rε2+Rε3+Rε4\mathbf{R}\varepsilon_2 + \mathbf{R}\varepsilon_3 + \mathbf{R}\varepsilon_4但不到Rε3+Rε4\mathbf{R}\varepsilon_3 + \mathbf{R}\varepsilon_4的正数中,最小的是α1=ε2−ε3\alpha_1 = \varepsilon_2 - \varepsilon_3。在正根不是属于到Rε2+Rε3+Rε4\mathbf{R}\varepsilon_2 + \mathbf{R}\varepsilon_3 + \mathbf{R}\varepsilon_4中,最小的是α4=12(ε1−ε2−ε3−ε4)\alpha_4 = \frac{1}{2}(\varepsilon_1 - \varepsilon_2 - \varepsilon_3 - \varepsilon_4)。 αi\alpha_i 都不是 2 个正根中的和。因此,(α1,α2,α3,α4)(\alpha_1, \alpha_2, \alpha_3, \alpha_4) 是RR 的基(§ 1, no. 6,Cor. 1 到 Prop. 19)。我们有∥α1∥=∥α2∥=2,∥α3∥=∥α4∥=1,(α1∣α2)=(α2∣α3)=−1,(α3∣α4)=−12,(α1∣α3)=(α1∣α4)=(α2∣α4)=0\| \alpha_1 \| = \| \alpha_2 \| = 2, \| \alpha_3 \| = \| \alpha_4 \| = 1, (\alpha_1|\alpha_2) = (\alpha_2|\alpha_3) = -1, (\alpha_3|\alpha_4) = -\frac{1}{2}, (\alpha_1|\alpha_3) = (\alpha_1|\alpha_4) = (\alpha_2|\alpha_4) = 0。我们看到RR的Dynkin图是型F4F_4,因此是不可约的。

(III) 我们有h=nl=12h = \frac{n}{l} = 12。

(IV) 让α~=ε1+ε2=2α1+3α2+4α3+2α4\tilde{\alpha} = \varepsilon_1 + \varepsilon_2 = 2\alpha_1 + 3\alpha_2 + 4\alpha_3 + 2\alpha_4。 α~\tilde{\alpha}相对于(αi)(\alpha_i)的坐标和是11=h−111 = h - 1,所以α~\tilde{\alpha}是最高根。我们有(α~∣α1)=1,(α~∣α2)=(α~∣α3)=(α~∣α4)=0(\tilde{\alpha}|\alpha_1) = 1, (\tilde{\alpha}|\alpha_2) = (\tilde{\alpha}|\alpha_3) = (\tilde{\alpha}|\alpha_4) = 0。

完整的 Dynkin 图为

!F_4 的 Dynkin 图

(V)公式α∗=2α(α∣α)\alpha^* = \frac{2\alpha}{(\alpha|\alpha)}给出R−R^-集合/向量±2εi,±εi±εj,±ε1±ε2±ε3±ε4\pm 2\varepsilon_i, \pm \varepsilon_i \pm \varepsilon_j, \pm \varepsilon_1 \pm \varepsilon_2 \pm \varepsilon_3 \pm \varepsilon_4。 R−R^-的Dynkin图是通过no. 2中解释的过程从RR的Dynkin图获得的,我们看到R−R^-是型F4F_4。

The roots not orthogonal to β=ε1\beta = \varepsilon_1 are ±ε1,±ε1±εj (j≥2)\pm \varepsilon_1, \pm \varepsilon_1 \pm \varepsilon_j \ (j \geq 2), and 12(±ε1±ε2±ε3±ε4)\frac{1}{2}(\pm \varepsilon_1 \pm \varepsilon_2 \pm \varepsilon_3 \pm \varepsilon_4): the number n(α∣β)=2(α∣β)n(\alpha|\beta) = 2(\alpha|\beta) is equal to ±2\pm 2 for the first 14 of these roots and to ±1\pm 1 for the last 16; thus, for ΦR\Phi_R, the square of the length of β\beta is 4(14.4+16.1)−1=1184(14.4 + 16.1)^{-1} = \frac{1}{18}; hence

ΦR(x,y)=(x∣y)18. \Phi_R(x, y) = \frac{(x|y)}{18}.

我们现在应用§ 1, no. 12的公式(18),以及x=y=βx = y = \beta;这给出了

2+12.14+16.1/41=γ(R).118 2 + 12.\frac{1}{4} + 16.\frac{1/4}{1} = \gamma(R).\frac{1}{18}

所以

γ(R)=2.34. \gamma(R) = 2.3^4.

(VI) 计算基本权给出

ω1=ε1+ε2=2α1+3α2+4α3+2α4=α~ω2=2ε1+ε2+ε3=3α1+6α2+8α3+4α4ω3=12(3ε1+ε2+ε3+ε4)=2α1+4α2+6α3+3α4ω4=ε1=α1+2α2+3α3+2α4. \begin{align*} \omega_1 &= \varepsilon_1 + \varepsilon_2 = 2\alpha_1 + 3\alpha_2 + 4\alpha_3 + 2\alpha_4 = \tilde{\alpha} \\ \omega_2 &= 2\varepsilon_1 + \varepsilon_2 + \varepsilon_3 = 3\alpha_1 + 6\alpha_2 + 8\alpha_3 + 4\alpha_4 \\ \omega_3 &= \frac{1}{2}(3\varepsilon_1 + \varepsilon_2 + \varepsilon_3 + \varepsilon_4) = 2\alpha_1 + 4\alpha_2 + 6\alpha_3 + 3\alpha_4 \\ \omega_4 &= \varepsilon_1 = \alpha_1 + 2\alpha_2 + 3\alpha_3 + 2\alpha_4. \end{align*}

正根的 (VII) 和为

2ρ=11ε1+5ε2+3ε3+ε4=16α1+30α2+42α3+22α4. 2\rho = 11\varepsilon_1 + 5\varepsilon_2 + 3\varepsilon_3 + \varepsilon_4 = 16\alpha_1 + 30\alpha_2 + 42\alpha_3 + 22\alpha_4.

(VIII) 我们有 Q(R)=L2Q(R) = L_2 (no. 4),还有P(R)=Q(R)P(R) = Q(R) (VI)。因而,连接指标为1。

(IX) 指数族有 4 项,从 h=12h = 12 开始,它必须包含整数 1, 5, 7, 11,与 12 互质(§ 1, no. 11,命题 30);因而,这些都是 W(R)W(R) 的指数。

(X) 和 (XI) Dynkin 图中唯一的自同构是恒等式,因而A(R)=W(R)A(R) = W(R) 和 w0=−1w_0 = -1。设R′R'为RR中最长的元素中的集合,即±εi±εj\pm \varepsilon_i \pm \varepsilon_j; R′R'是no. 8建造的型D4D_4中的根系。显然,A(R)A(R)的每个元素都是A(R′)A(R')的元素。相反,A(R′)A(R')的元素使L1L_1保持稳定(因为它是由R′R'生成的),因此它的相关L2L_2也是如此,因而RR也是如此。所以W(R)=A(R)=A(R′)W(R) = A(R) = A(R')。通过no. 8,W(R)W(R)是S3S_3通过W(R′)W(R')的半直接乘积,W(R′)W(R')本身是S4S_4通过(Z/2Z)3(\mathbf{Z}/2\mathbf{Z})^3的半直接乘积。 W(R)W(R)中的阶是3!4!23=27.323!4!2^3 = 2^7.3^2。

10. 系统型 E_8

(I) 考虑R8\mathbf{R}^8中的群 L_3 (no. 4)。令 R 为 α∈L3\alpha \in L_3 的集合,使得 (α∣α)=2(\alpha|\alpha) = 2; 包含向量

±εi±εj(i<j),12∑i=18(−1)ν(i)εi(∑i=18ν(i) even). \pm \varepsilon_i \pm \varepsilon_j \quad (i < j), \quad \frac{1}{2} \sum_{i=1}^8 (-1)^{\nu(i)} \varepsilon_i \quad (\sum_{i=1}^8 \nu(i) \text{ even}).

相反,如果元素 α∈L3\alpha \in L_3 满足 (α∣α)=2(\alpha|\alpha) = 2,则其坐标必须在值 0,±12,±10, \pm \frac{1}{2}, \pm 1 之间:到 no. 4,这些坐标要么都是整数,给出向量 ±εi±εj\pm \varepsilon_i \pm \varepsilon_j,要么它们都等于 ±12\pm \frac{1}{2},其中整数和,给予向量

12∑i=18(−1)ν(i)εi \frac{1}{2} \sum_{i=1}^8 (-1)^{\nu(i)} \varepsilon_i

与 ∑i=18ν(i)\sum_{i=1}^8 \nu(i) 偶数。

我们已经看到 (no. 4) 对于所有 α,β∈L3\alpha, \beta \in L_3 都有 (α∣β)∈Z(\alpha|\beta) \in \mathbf{Z}。因而,R 为约化根系。 根中的数是n=(82).4+27=240n = \binom{8}{2} . 4 + 2^7 = 240。

(II) 设ρ\rho为向量(0,1,2,3,4,5,6,23)(0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 23)除以L3L_3。 R 中没有元素与 ρ\rho 正交(这对于 ±εi±εj\pm \varepsilon_i \pm \varepsilon_j 来说是清楚的;如果 12∑i=18(−1)ν(i)εi\frac{1}{2} \sum_{i=1}^8 (-1)^{\nu(i)} \varepsilon_i 与 ρ\rho 正交,我们将有 ∑i=16i(−1)ν(i+1)+23(−1)ν(8)=0\sum_{i=1}^6 i(-1)^{\nu(i+1)} + 23(-1)^{\nu(8)} = 0,这从 ∑i=16i<23\sum_{i=1}^6 i < 23 开始是不可能的)。因而(§ 1, no. 7,第 20 条命题第 2 条)α∈R\alpha \in R,使得 (α∣ρ)>0(\alpha|\rho) > 0 是相对于某个房间的正根。这些根是 ±εi+εj (i<j)\pm \varepsilon_i + \varepsilon_j \ (i < j),而

12(ε8+∑i=17(−1)ν(i)εi) \frac{1}{2} (\varepsilon_8 + \sum_{i=1}^7 (-1)^{\nu(i)} \varepsilon_i)

与 ∑i=17ν(i)\sum_{i=1}^7 \nu(i) 偶数。对于所有 α∈R\alpha \in R (no. 4),我们都有 (α∣ρ)∈Z(\alpha|\rho) \in \mathbf{Z},对于以下根,(α∣ρ)(\alpha|\rho) 等于 1:

α1=12(ε1+ε8)−12(ε2+ε3+ε4+ε5+ε6+ε7),α2=ε1+ε2, α3=ε2−ε1, α4=ε3−ε2, α5=ε4−ε3,α6=ε5−ε4, α7=ε6−ε5, α8=ε7−ε6. \begin{align*} \alpha_1 &= \frac{1}{2} (\varepsilon_1 + \varepsilon_8) - \frac{1}{2} (\varepsilon_2 + \varepsilon_3 + \varepsilon_4 + \varepsilon_5 + \varepsilon_6 + \varepsilon_7), \\ \alpha_2 &= \varepsilon_1 + \varepsilon_2, \ \alpha_3 = \varepsilon_2 - \varepsilon_1, \ \alpha_4 = \varepsilon_3 - \varepsilon_2, \ \alpha_5 = \varepsilon_4 - \varepsilon_3, \\ \alpha_6 &= \varepsilon_5 - \varepsilon_4, \ \alpha_7 = \varepsilon_6 - \varepsilon_5, \ \alpha_8 = \varepsilon_7 - \varepsilon_6. \end{align*}

还有R8\mathbf{R}^8这八个向量形式基。作者:§ 1, no. 6,Cor。根据第 19 条命题 1,(α1,α2,…,α8)(\alpha_1, \alpha_2, \ldots, \alpha_8) 是 R 的基,其中正根是上面定义的那些。我们有

(α4∣α5)=(α5∣α6)=(α6∣α7)=(α7∣α8)=(α4∣α2)=(α4∣α3)=(α3∣α1)=−1, (\alpha_4|\alpha_5) = (\alpha_5|\alpha_6) = (\alpha_6|\alpha_7) = (\alpha_7|\alpha_8) = (\alpha_4|\alpha_2) = (\alpha_4|\alpha_3) = (\alpha_3|\alpha_1) = -1,

(αi∣αj)=0(\alpha_i|\alpha_j) = 0 指标的所有其他对。因而,R 的 Dynkin 图为型 E_8,并且 R 是不可约的。

(III) 我们有h=n8=30h = \frac{n}{8} = 30。

(IV) 让

α~=ε7+ε8=2α1+3α2+4α3+6α4+5α5+4α6+3α7+2α8, \tilde{\alpha} = \varepsilon_7 + \varepsilon_8 = 2\alpha_1 + 3\alpha_2 + 4\alpha_3 + 6\alpha_4 + 5\alpha_5 + 4\alpha_6 + 3\alpha_7 + 2\alpha_8,
即根。它相对于(αi)(\alpha_i)的坐标和是29=h−129 = h - 1,所以α~\tilde{\alpha}是最高根。它与除 α8\alpha_8 和 (α~∣α8)=1(\tilde{\alpha}|\alpha_8) = 1 之外的所有 αi\alpha_i 正交。因而,完整的 Dynkin 图为:

!E_8 的 Dynkin 图

(V) 由于(α∣α)=2(\alpha|\alpha) = 2,对于所有α∈R\alpha \in R,我们有R−=RR^- = R。

对于 ΦR\Phi_R,根的长度平方为 130\frac{1}{30} (§ 1, no. 12)。因而,ΦR(x,y)=(x∣y)/60\Phi_R(x, y) = (x|y)/60和γ(R)=900\gamma(R) = 900(§ 1。no. 12,公式(20))。

(VI) 计算基本权给出

ω1=2ε8=4α1+5α2+7α3+10α4+8α5+6α6+4α7+2α8ω2=12(ε1+ε2+ε3+ε4+ε5+ε6+ε7+5ε8)=5α1+8α2+10α3+15α4+12α5+9α6+6α7+3α8ω3=12(−ε1+ε2+ε3+ε4+ε5+ε6+ε7+7ε8)=7α1+10α2+14α3+20α4+16α5+12α6+8α7+4α8ω4=ε3+ε4+ε5+ε6+ε7+5ε8=10α1+15α2+20α3+30α4+24α5+18α6+12α7+6α8ω5=ε4+ε5+ε6+ε7+4ε8=8α1+12α2+16α3+24α4+20α5+15α6+10α7+5α8ω6=ε5+ε6+ε7+3ε8=6α1+9α2+12α3+18α4+15α5+12α6+8α7+4α8ω7=ε6+ε7+2ε8=4α1+6α2+8α3+2α4+10α5+8α6+6α7+3α8ω8=ε7+ε8=5α1+8α2+10α3+15α4+12α5+9α6+6α7+3α8=α~. \begin{align*} \omega_1 &= 2\varepsilon_8 = 4\alpha_1 + 5\alpha_2 + 7\alpha_3 + 10\alpha_4 + 8\alpha_5 + 6\alpha_6 + 4\alpha_7 + 2\alpha_8 \\ \omega_2 &= \frac{1}{2}(\varepsilon_1 + \varepsilon_2 + \varepsilon_3 + \varepsilon_4 + \varepsilon_5 + \varepsilon_6 + \varepsilon_7 + 5\varepsilon_8) \\ &= 5\alpha_1 + 8\alpha_2 + 10\alpha_3 + 15\alpha_4 + 12\alpha_5 + 9\alpha_6 + 6\alpha_7 + 3\alpha_8 \\ \omega_3 &= \frac{1}{2}(-\varepsilon_1 + \varepsilon_2 + \varepsilon_3 + \varepsilon_4 + \varepsilon_5 + \varepsilon_6 + \varepsilon_7 + 7\varepsilon_8) \\ &= 7\alpha_1 + 10\alpha_2 + 14\alpha_3 + 20\alpha_4 + 16\alpha_5 + 12\alpha_6 + 8\alpha_7 + 4\alpha_8 \\ \omega_4 &= \varepsilon_3 + \varepsilon_4 + \varepsilon_5 + \varepsilon_6 + \varepsilon_7 + 5\varepsilon_8 \\ &= 10\alpha_1 + 15\alpha_2 + 20\alpha_3 + 30\alpha_4 + 24\alpha_5 + 18\alpha_6 + 12\alpha_7 + 6\alpha_8 \\ \omega_5 &= \varepsilon_4 + \varepsilon_5 + \varepsilon_6 + \varepsilon_7 + 4\varepsilon_8 \\ &= 8\alpha_1 + 12\alpha_2 + 16\alpha_3 + 24\alpha_4 + 20\alpha_5 + 15\alpha_6 + 10\alpha_7 + 5\alpha_8 \\ \omega_6 &= \varepsilon_5 + \varepsilon_6 + \varepsilon_7 + 3\varepsilon_8 \\ &= 6\alpha_1 + 9\alpha_2 + 12\alpha_3 + 18\alpha_4 + 15\alpha_5 + 12\alpha_6 + 8\alpha_7 + 4\alpha_8 \\ \omega_7 &= \varepsilon_6 + \varepsilon_7 + 2\varepsilon_8 \\ &= 4\alpha_1 + 6\alpha_2 + 8\alpha_3 + 2\alpha_4 + 10\alpha_5 + 8\alpha_6 + 6\alpha_7 + 3\alpha_8 \\ \omega_8 &= \varepsilon_7 + \varepsilon_8 \\ &= 5\alpha_1 + 8\alpha_2 + 10\alpha_3 + 15\alpha_4 + 12\alpha_5 + 9\alpha_6 + 6\alpha_7 + 3\alpha_8 = \tilde{\alpha}. \end{align*}

(VII) 正根的一半和是基本权的和(§ 1, no. 10,命题29);这给出了

ρ=ε2+2ε3+3ε4+4ε5+5ε6+6ε7+23ε8=46α1+68α2+91α3+135α4+110α5+84α6+57α7+29α8. \begin{align*} \rho &= \varepsilon_2 + 2\varepsilon_3 + 3\varepsilon_4 + 4\varepsilon_5 + 5\varepsilon_6 + 6\varepsilon_7 + 23\varepsilon_8 \\ &= 46\alpha_1 + 68\alpha_2 + 91\alpha_3 + 135\alpha_4 + 110\alpha_5 + 84\alpha_6 + 57\alpha_7 + 29\alpha_8. \end{align*}

(VIII)群Q(R)由εi±εj\varepsilon_i \pm \varepsilon_j和12∑i=18εi\frac{1}{2} \sum_{i=1}^8 \varepsilon_i生成,等于L_3(no. 4)。因而,与 Q(R̄) = Q(R) = L_3 相关的 P(R) 是 L_3 (no. 4)。连接指标为 1。

(IX) 指数族有 8 个项,从 h=30h = 30 开始,整数 1, 7, 11, 13, 17, 19, 23, 29,互质到 30,必须出现在这个族中;因而,这些是 W(R) 的指数。

(X) 来自 (IX) 和第 1 章。 V。 § 6, no. 2,科。由命题 3 的 1 可知,W(R) 的阶为

2.8.12.14.18.20.24.30=214.35.52.7. 2.8.12.14.18.20.24.30 = 2^{14}.3^5.5^2.7.

(XI) Dynkin 图的唯一自同构是恒等式,因为从分支点发出的三个链具有不同的长度。因而,A(R)=W(R)A(R) = W(R)和w0=−1w_0 = -1。

11. 系统型 E_7

(I)和(II)令E=R8E = \mathbf{R}^8,并令R_8为no. 10中构造的E中的根系。设R_8的根α1,…,α7\alpha_1, \ldots, \alpha_7生成的E中V为超平面;它与 R_8 的第八基本权ω=ε7+ε8\omega = \varepsilon_7 + \varepsilon_8正交。

让R=R8∩VR = R_8 \cap V。那么 R 是约化根系和基 (α1,…,α7)(\alpha_1, \ldots, \alpha_7),cf. § 1, no. 7,Cor。第 20 号提案第 4 条;因此,这个系统是型E_7。其元素为:

±εi±εj(1≤i≤j≤6),±(ε7−ε8), \pm \varepsilon_i \pm \varepsilon_j \quad (1 \leq i \leq j \leq 6), \quad \pm (\varepsilon_7 - \varepsilon_8),
±12(ε7−ε8+∑i=18(−1)ν(i)εi)with ∑i=18ν(i) odd. \pm \frac{1}{2} (\varepsilon_7 - \varepsilon_8 + \sum_{i=1}^8 (-1)^{\nu(i)} \varepsilon_i) \quad \text{with } \sum_{i=1}^8 \nu(i) \text{ odd}.

根中的数是n=2+(62).4+26=126n = 2 + \binom{6}{2}.4 + 2^6 = 126。正根是

±εi+εj(1≤i<j≤6),−ε7+ε8, \pm \varepsilon_i + \varepsilon_j \quad (1 \leq i < j \leq 6), \quad -\varepsilon_7 + \varepsilon_8,
12(−ε7+ε8+∑i=16(−1)ν(i)εi)with ∑i=16ν(i) odd. \frac{1}{2} (-\varepsilon_7 + \varepsilon_8 + \sum_{i=1}^6 (-1)^{\nu(i)} \varepsilon_i) \quad \text{with } \sum_{i=1}^6 \nu(i) \text{ odd}.

(III) 我们有h=nl=18h = \frac{n}{l} = 18。

(IV)设α~=ε8−ε7=2α1+2α2+3α3+4α4+3α5+2α6+α7\tilde{\alpha} = \varepsilon_8 - \varepsilon_7 = 2\alpha_1 + 2\alpha_2 + 3\alpha_3 + 4\alpha_4 + 3\alpha_5 + 2\alpha_6 + \alpha_7,即根。其相对于(αi)(\alpha_i)的坐标和为17 = h−1h - 1。因此是最高根。对于 2≤i≤72 \leq i \leq 7 和 (α~∣α1)=1(\tilde{\alpha}|\alpha_1) = 1,它与 αi\alpha_i 正交。完整的 Dynkin 图为

!E_7 的 Dynkin 图

(V) 从(α∣α)=2(\alpha|\alpha) = 2开始,对于所有α∈R\alpha \in R,我们有R−=RR^- = R。 对于ΦR\Phi_R,根的平方长度是118\frac{1}{18},所以

ΦR(x,y)=(x∣y)/36,andγ(R)=22⋅34 \Phi_R(x, y) = (x|y)/36, \quad \text{and} \quad \gamma(R) = 2^2 \cdot 3^4
(§ 1。no. 12,公式(20))。

(VI) 计算基本权给出

ω1=ε8−ε7=2α1+2α2+3α3+4α4+3α5+2α6+α7ω2=12(ε1+ε2+ε3+ε4+ε5+ε6−2ε7+2ε8)=12(4α1+7α2+8α3+12α4+9α5+8α6+3α7)ω3=12(−ε1+ε2+ε3+ε4+ε5+ε6−3ε7+3ε8)=3α1+4α2+6α3+8α4+6α5+4α6+2α7ω4=ε3+ε4+ε5+ε6+2(ε8−ε7)=4α1+6α2+8α3+12α4+9α5+6α6+3α7ω5=ε4+ε5+ε6+32(ε8−ε7)=12(6α1+9α2+12α3+18α4+15α5+10α6+5α7)ω6=ε5+ε6−ε7+ε8=2α1+3α2+4α3+6α4+5α5+4α6+2α7ω7=ε6+12(ε8−ε7)=12(2α1+3α2+4α3+6α4+5α5+4α6+3α7). \begin{align*} \omega_1 &= \varepsilon_8 - \varepsilon_7 = 2\alpha_1 + 2\alpha_2 + 3\alpha_3 + 4\alpha_4 + 3\alpha_5 + 2\alpha_6 + \alpha_7 \\ \omega_2 &= \frac{1}{2}(\varepsilon_1 + \varepsilon_2 + \varepsilon_3 + \varepsilon_4 + \varepsilon_5 + \varepsilon_6 - 2\varepsilon_7 + 2\varepsilon_8) \\ &= \frac{1}{2}(4\alpha_1 + 7\alpha_2 + 8\alpha_3 + 12\alpha_4 + 9\alpha_5 + 8\alpha_6 + 3\alpha_7) \\ \omega_3 &= \frac{1}{2}(-\varepsilon_1 + \varepsilon_2 + \varepsilon_3 + \varepsilon_4 + \varepsilon_5 + \varepsilon_6 - 3\varepsilon_7 + 3\varepsilon_8) \\ &= 3\alpha_1 + 4\alpha_2 + 6\alpha_3 + 8\alpha_4 + 6\alpha_5 + 4\alpha_6 + 2\alpha_7 \\ \omega_4 &= \varepsilon_3 + \varepsilon_4 + \varepsilon_5 + \varepsilon_6 + 2(\varepsilon_8 - \varepsilon_7) \\ &= 4\alpha_1 + 6\alpha_2 + 8\alpha_3 + 12\alpha_4 + 9\alpha_5 + 6\alpha_6 + 3\alpha_7 \\ \omega_5 &= \varepsilon_4 + \varepsilon_5 + \varepsilon_6 + \frac{3}{2}(\varepsilon_8 - \varepsilon_7) \\ &= \frac{1}{2}(6\alpha_1 + 9\alpha_2 + 12\alpha_3 + 18\alpha_4 + 15\alpha_5 + 10\alpha_6 + 5\alpha_7) \\ \omega_6 &= \varepsilon_5 + \varepsilon_6 - \varepsilon_7 + \varepsilon_8 \\ &= 2\alpha_1 + 3\alpha_2 + 4\alpha_3 + 6\alpha_4 + 5\alpha_5 + 4\alpha_6 + 2\alpha_7 \\ \omega_7 &= \varepsilon_6 + \frac{1}{2}(\varepsilon_8 - \varepsilon_7) \\ &= \frac{1}{2}(2\alpha_1 + 3\alpha_2 + 4\alpha_3 + 6\alpha_4 + 5\alpha_5 + 4\alpha_6 + 3\alpha_7). \end{align*}

正根的 (VII) 和 2ρ2\rho 是 2∑i=17ωi2 \sum_{i=1}^7 \omega_i (§ 1. no. 10. 命题 29),所以

2ρ=2ε2+4ε3+6ε4+8ε5+10ε6−17ε7+17ε8=34α1+49α2+66α3+96α4+75α5+52α6+27α7. \begin{align*} 2\rho &= 2\varepsilon_2 + 4\varepsilon_3 + 6\varepsilon_4 + 8\varepsilon_5 + 10\varepsilon_6 - 17\varepsilon_7 + 17\varepsilon_8 \\ &= 34\alpha_1 + 49\alpha_2 + 66\alpha_3 + 96\alpha_4 + 75\alpha_5 + 52\alpha_6 + 27\alpha_7. \end{align*}

(VIII) 由no. 10 (VIII) 和§ 1, no. 10。提案 28,我们有

Q(R)=Q(R8)∩V=L3∩VandP(R)=p(P(R8))=p(L3), Q(R) = Q(R_8) \cap V = L_3 \cap V \quad \text{and} \quad P(R) = p(P(R_8)) = p(L_3),
其中 pp 表示 EE 到 VV 的正交投影。 群Q(R)Q(R)有基(α1,…,α7)(\alpha_1, \ldots, \alpha_7); 群 P(R)P(R) 由 Q(R)Q(R) 生成,并且
p(α8)=α8−12ω. p(\alpha_8) = \alpha_8 - \frac{1}{2}\omega.

我们有ω∈P(R8)\omega \in P(R_8),12ω∉P(R8)\frac{1}{2}\omega \notin P(R_8)。所以2p(α8)∈Q(R)2p(\alpha_8) \in Q(R)和p(α8)∉Q(R)p(\alpha_8) \notin Q(R)。因此,P(R)/Q(R)P(R)/Q(R)与Z/2Z\mathbf{Z}/2\mathbf{Z}同构的,并且对于例,由ω7\omega_7的像生成。

连接指标为 2。

(IX) 序列 W(R)W(R) 的指数有 7 个项。 数 1, 5, 7, 11, 13, 17,与h=18h = 18互质,在此序列中出现。最后一个指数 mm 必须等于 m+m=18m + m = 18(第 V, § 6, no. 2、公式 (2))。因此,指数序列为

1,5,7,9,11,13,17. 1, 5, 7, 9, 11, 13, 17.

(X) 来自 (IX) 和章节。 V, § 6, no. 2,科。根据命题 3 的 1,W(R)W(R) 的阶为

2.6.8.10.12.14.18=210.34.5.7. 2.6.8.10.12.14.18 = 2^{10}.3^4.5.7.

(XI) Dynkin 图中唯一的自同构是恒等式,因此A(R)=W(R)A(R) = W(R) 和 w0=−1w_0 = -1。

(XII) P(R−)/Q(R−)P(R^-)/Q(R^-) 只有一个非单位元素。它将顶点相应的至 α0\alpha_0 和 α7\alpha_7、α1\alpha_1 和 α6\alpha_6、α3\alpha_3 和 α5\alpha_5 互换,并固定α2\alpha_2 和 α4\alpha_4。

12. 系统型 E_6

(I)和(II)令E=R8E = \mathbf{R}^8,并令R8R_8在no. 10构造的EE中为根系。令VV为由R8R_8的根α1,…,α6\alpha_1, \ldots, \alpha_6生成的EE的向量子空间;这是由 R8R_8 的最后两个基本权ω=ε7+ε8\omega = \varepsilon_7 + \varepsilon_8和π=ε6+ε7+2ε8\pi = \varepsilon_6 + \varepsilon_7 + 2\varepsilon_8生成的平面的正交补。

让R=R8∩VR = R_8 \cap V。这是约化根系与基 (α1,…,α6)(\alpha_1, \ldots, \alpha_6),因此是型 E6E_6。它的元素是:

±εi±εj(1≤i<j≤5), \pm \varepsilon_i \pm \varepsilon_j \quad (1 \leq i < j \leq 5),
±12(ε8−ε7−ε6+∑i=15(−1)ν(i)εi) with ∑i=15ν(i) even. \pm \frac{1}{2} (\varepsilon_8 - \varepsilon_7 - \varepsilon_6 + \sum_{i=1}^5 (-1)^{\nu(i)} \varepsilon_i) \text{ with } \sum_{i=1}^5 \nu(i) \text{ even}.

根中的数是n=(52).4+25=72n = \binom{5}{2}.4 + 2^5 = 72。正根是

±εi+εj(1≤i<j≤5), \pm \varepsilon_i + \varepsilon_j \quad (1 \leq i < j \leq 5),
12(ε8−ε7−ε6+∑i=15(−1)ν(i)εi) with ∑i=15ν(i) even. \frac{1}{2} (\varepsilon_8 - \varepsilon_7 - \varepsilon_6 + \sum_{i=1}^5 (-1)^{\nu(i)} \varepsilon_i) \text{ with } \sum_{i=1}^5 \nu(i) \text{ even}.

(III) 我们有h=n6=12h = \frac{n}{6} = 12。

(IV) 让

α~=12(ε1+ε2+ε3+ε4+ε5−ε6−ε7+ε8) \tilde{\alpha} = \frac{1}{2} (\varepsilon_1 + \varepsilon_2 + \varepsilon_3 + \varepsilon_4 + \varepsilon_5 - \varepsilon_6 - \varepsilon_7 + \varepsilon_8)
=α1+2α2+2α3+3α4+2α5+α6, = \alpha_1 + 2\alpha_2 + 2\alpha_3 + 3\alpha_4 + 2\alpha_5 + \alpha_6,

即根。它相对于(αi)(\alpha_i)的坐标和是11=h−111 = h - 1,所以α~\tilde{\alpha}是最高根。它与 α1,α3,α4,α5,α6\alpha_1, \alpha_3, \alpha_4, \alpha_5, \alpha_6 和 (α~∣α2)=1(\tilde{\alpha}|\alpha_2) = 1 正交。完整的 Dynkin 图为

!丁金图

(V) 从(α∣α)=2(\alpha|\alpha) = 2开始,对于所有α∈R\alpha \in R,我们有R′=RR' = R。对于ΦR\Phi_R,根的平方长度是112\frac{1}{12},所以

ΦR(x,y)=(x∣y)/24,andγ(R)=144. \Phi_R(x, y) = (x|y)/24, \quad \text{and} \quad \gamma(R) = 144.

(VI) 计算基本权得出:

ω1=23(ε8−ε7−ε6)=13(4α1+3α2+5α3+6α4+4α5+2α6)ω2=12(ε1+ε2+ε3+ε4+ε5−ε6−ε7+ε8)=α1+2α2+2α3+3α4+2α5+α6=α~ω3=56(ε8−ε7−ε6)+12(−ε1+ε2+ε3+ε4+ε5)=13(5α1+6α2+10α3+12α4+8α5+4α6)ω4=ε3+ε4+ε5−ε6−ε7+ε8=2α1+3α2+4α3+6α4+4α5+2α6ω5=23(ε8−ε7−ε6)+ε4+ε5=13(4α1+6α2+8α3+12α4+10α5+5α6)ω6=13(ε8−ε7−ε6)+ε5=13(2α1+3α2+4α3+6α4+5α5+4α6). \begin{align*} \omega_1 &= \frac{2}{3}(\varepsilon_8 - \varepsilon_7 - \varepsilon_6) = \frac{1}{3}(4\alpha_1 + 3\alpha_2 + 5\alpha_3 + 6\alpha_4 + 4\alpha_5 + 2\alpha_6) \\ \omega_2 &= \frac{1}{2}(\varepsilon_1 + \varepsilon_2 + \varepsilon_3 + \varepsilon_4 + \varepsilon_5 - \varepsilon_6 - \varepsilon_7 + \varepsilon_8) \\ &= \alpha_1 + 2\alpha_2 + 2\alpha_3 + 3\alpha_4 + 2\alpha_5 + \alpha_6 = \tilde{\alpha} \\ \omega_3 &= \frac{5}{6}(\varepsilon_8 - \varepsilon_7 - \varepsilon_6) + \frac{1}{2}(-\varepsilon_1 + \varepsilon_2 + \varepsilon_3 + \varepsilon_4 + \varepsilon_5) \\ &= \frac{1}{3}(5\alpha_1 + 6\alpha_2 + 10\alpha_3 + 12\alpha_4 + 8\alpha_5 + 4\alpha_6) \\ \omega_4 &= \varepsilon_3 + \varepsilon_4 + \varepsilon_5 - \varepsilon_6 - \varepsilon_7 + \varepsilon_8 \\ &= 2\alpha_1 + 3\alpha_2 + 4\alpha_3 + 6\alpha_4 + 4\alpha_5 + 2\alpha_6 \\ \omega_5 &= \frac{2}{3}(\varepsilon_8 - \varepsilon_7 - \varepsilon_6) + \varepsilon_4 + \varepsilon_5 \\ &= \frac{1}{3}(4\alpha_1 + 6\alpha_2 + 8\alpha_3 + 12\alpha_4 + 10\alpha_5 + 5\alpha_6) \\ \omega_6 &= \frac{1}{3}(\varepsilon_8 - \varepsilon_7 - \varepsilon_6) + \varepsilon_5 \\ &= \frac{1}{3}(2\alpha_1 + 3\alpha_2 + 4\alpha_3 + 6\alpha_4 + 5\alpha_5 + 4\alpha_6). \end{align*}

(VII) 正根的一半和是∑i=16ωi\sum_{i=1}^6 \omega_i,所以

ρ=ε2+2ε3+3ε4+4ε5+4(ε8−ε7−ε6)=8α1+11α2+15α3+21α4+15α5+8α6. \begin{align*} \rho &= \varepsilon_2 + 2\varepsilon_3 + 3\varepsilon_4 + 4\varepsilon_5 + 4(\varepsilon_8 - \varepsilon_7 - \varepsilon_6) \\ &= 8\alpha_1 + 11\alpha_2 + 15\alpha_3 + 21\alpha_4 + 15\alpha_5 + 8\alpha_6. \end{align*}

(VIII) 根据no. 10 (VIII) 和§ 4, no. 10,第 28 号提案,

Q(R)=Q(R8)∩V=L3∩VandP(R)=p(P(R8))=p(L3), Q(R) = Q(R_8) \cap V = L_3 \cap V \quad \text{and} \quad P(R) = p(P(R_8)) = p(L_3),

其中 pp 表示 EE 与 VV 的正交投影。我们有

p(α7)=α7−23π+ω,p(α8)=α8+π−2ω. p(\alpha_7) = \alpha_7 - \frac{2}{3}\pi + \omega, \quad p(\alpha_8) = \alpha_8 + \pi - 2\omega.
群Q(R)Q(R)有基(α1,…,α6)(\alpha_1, \ldots, \alpha_6)。从p(α8)∈P(R8)∩V=Q(R8)∩V=Q(R)p(\alpha_8) \in P(R_8) \cap V = Q(R_8) \cap V = Q(R)开始,群P(R)P(R)由Q(R)Q(R)和p(α7)p(\alpha_7)生成。我们有3p(α7)∈Q(R)3p(\alpha_7) \in Q(R)和p(α7)∉Q(R)p(\alpha_7) \notin Q(R)。因此,群P(R)/Q(R)P(R)/Q(R)同构于Z/3Z\mathbf{Z}/3\mathbf{Z};对于例,它是由像或 ω6\omega_6 生成的。

连接指标为 3。

(IX) 和 (X) 根据§ 2, no. 4,第 7 号提案,Weyl 群的阶为 6!1.2.2.3.2.1.3=27.34.56!1.2.2.3.2.1.3 = 2^7.3^4.5。指数的序列有6个项在1和11之间,以及包含整数1,5,7,11与12互质。其他指数m,m′m, m'是整数使得

m+m′=12, m + m' = 12,
(m+1)(m′+1)(1+1)(5+1)(7+1)(11+1)=27.34.5, (m + 1)(m' + 1)(1 + 1)(5 + 1)(7 + 1)(11 + 1) = 2^7.3^4.5,
鉴于章。 V, § 6, no. 2、公式 (2) 和 Cor。命题3的1.第二个关系给出(m+1)(m′+1)=45(m + 1)(m' + 1) = 45,从m+m′+2=14m + m' + 2 = 14开始,我们得到m=4,m′=8m = 4, m' = 8。因此,指数的序列是
1,4,5,7,8,11. 1, 4, 5, 7, 8, 11.

(XI) 和 (XII) 由于根都具有相同的长度,因此 Dynkin 图的自同构是基础图的自同构。除了身份之外,只有自同构ε\varepsilon,其中变换α1,α3,α4,α5,α6,α2\alpha_1, \alpha_3, \alpha_4, \alpha_5, \alpha_6, \alpha_2分别变成α6,α5,α4,α3,α1,α2\alpha_6, \alpha_5, \alpha_4, \alpha_3, \alpha_1, \alpha_2。因此,A(R)/W(R)A(R)/W(R)与Z/2Z\mathbf{Z}/2\mathbf{Z}同构的;由于−1∈W(R)-1 \in W(R)(第V, § 6, no. 2章,第3条命题第3条),A(R)A(R)与W(R)×{1,−1}W(R) \times \{1, -1\}同构的,w0w_0可以与−ε-\varepsilon识别。由此可见A(R)/W(R)A(R)/W(R)定义自同构x↦−xx \mapsto -xP(R−)/Q(R−)P(R^-)/Q(R^-)的非恒等元。

此外,P(R−)/Q(R−)P(R^-)/Q(R^-)有两个非恒等元素阶 3。它们是完成的Dynkin图的阶 3的两个自同构定义。

13. 系统型 G_2

(I) 令 R3\mathbf{R}^3 中的 EE 为超平面,方程如下

ξ1+ξ2+ξ3=0. \xi_1 + \xi_2 + \xi_3 = 0.
令RR为α∈L0∩V\alpha \in L_0 \cap V的集合,使得(α∣α)=2(\alpha|\alpha) = 2或(α∣α)=6(\alpha|\alpha) = 6。 RR中的元素是
±(ε1−ε2),±(ε1−ε3),±(ε2−ε3),±(2ε1−ε2−ε3), \pm (\varepsilon_1 - \varepsilon_2), \quad \pm (\varepsilon_1 - \varepsilon_3), \quad \pm (\varepsilon_2 - \varepsilon_3), \quad \pm (2\varepsilon_1 - \varepsilon_2 - \varepsilon_3),
±(2ε2−ε1−ε3),±(2ε3−ε1−ε2). \pm (2\varepsilon_2 - \varepsilon_1 - \varepsilon_3), \quad \pm (2\varepsilon_3 - \varepsilon_1 - \varepsilon_2).

然后,R 生成 V,以及所有α,β∈R\alpha, \beta \in R的2(α∣β)(β∣β)∈Z\frac{2(\alpha|\beta)}{(\beta|\beta)} \in \mathbf{Z}:如果β=±(εi−εj)\beta = \pm (\varepsilon_i - \varepsilon_j)和i≠ji \neq j,这很清楚;如果 β=2ε1−ε2−ε3\beta = 2\varepsilon_1 - \varepsilon_2 - \varepsilon_3 对应例,我们有 (α∣β)∈3Z(\alpha|\beta) \in 3\mathbf{Z},并且我们的断言再次成立。因此,R 是V 中的约化根系。 根中的数是n=12n = 12。

(II)放入α1=ε1−ε2,α2=−2ε1+ε2+ε3\alpha_1 = \varepsilon_1 - \varepsilon_2, \alpha_2 = -2\varepsilon_1 + \varepsilon_2 + \varepsilon_3。那么根是

±α1,±(α1+α2),±(2α1+α2),±α2, \pm \alpha_1, \quad \pm (\alpha_1 + \alpha_2), \quad \pm (2\alpha_1 + \alpha_2), \quad \pm \alpha_2,
±(3α1+α2),±(3α1+2α2). \pm (3\alpha_1 + \alpha_2), \quad \pm (3\alpha_1 + 2\alpha_2).

因此,(α1,α2)(\alpha_1, \alpha_2)是R的基。我们有∥α1∥2=2,∥α2∥2=6,(α1∣α2)=−3\| \alpha_1 \| ^2 = 2, \| \alpha_2 \| ^2 = 6, (\alpha_1|\alpha_2) = -3,所以R是型G_2的系统。正的根是α1,α1+α2,2α1+α2,3α1+α2,3α1+2α2\alpha_1, \alpha_1 + \alpha_2, 2\alpha_1 + \alpha_2, 3\alpha_1 + \alpha_2, 3\alpha_1 + 2\alpha_2。

(III) 我们有h=n2=6h = \frac{n}{2} = 6。

(IV)最高根为α~=3α1+2α2=−ε1−ε2+2ε3\tilde{\alpha} = 3\alpha_1 + 2\alpha_2 = -\varepsilon_1 - \varepsilon_2 + 2\varepsilon_3。我们有(α~∣α1)=0,(α~∣α2)=3(\tilde{\alpha}|\alpha_1) = 0, (\tilde{\alpha}|\alpha_2) = 3。完整的 Dynkin 图为

!丁金图

(V) 逆系是向量的以下集合:

±α1,±(α1+α2),±(2α1+α2),±13α2, \pm \alpha_1, \quad \pm (\alpha_1 + \alpha_2), \quad \pm (2\alpha_1 + \alpha_2), \quad \pm \frac{1}{3}\alpha_2,
±13(3α1+α2),±13(3α1+2α2). \pm \frac{1}{3}(3\alpha_1 + \alpha_2), \quad \pm \frac{1}{3}(3\alpha_1 + 2\alpha_2).

有10个根不与α1\alpha_1正交;我们有 n(β,α1)=±1n(\beta, \alpha_1) = \pm 1 适合其中 4 个根,n(β,α1)=±3n(\beta, \alpha_1) = \pm 3 适合另外 4 个,n(β,α1)=±2n(\beta, \alpha_1) = \pm 2 适合 β=±α1\beta = \pm \alpha_1。因此,ΦR\Phi_R 的α1\alpha_1 的平方长度为4(4.1+4.9+2.4)−1=1124(4.1 + 4.9 + 2.4)^{-1} = \frac{1}{12}。因此,ΦR(x,y)=(x∣y)/24\Phi_R(x, y) = (x|y)/24。我们现在应用§ 1, no. 12的公式(18),与x=y=α1x = y = \alpha_1;这给出了

2+4.14+4.14=γ(R).112 2 + 4.\frac{1}{4} + 4.\frac{1}{4} = \gamma(R).\frac{1}{12}

所以γ(R)=48\gamma(R) = 48。

(VI) 和 (VII) 正根的一半和为

ρ=5α1+3α2. \rho = 5\alpha_1 + 3\alpha_2.

基本权ω1\omega_1和ω2\omega_2与α2\alpha_2和α1\alpha_1正交,因此与2α1+α22\alpha_1 + \alpha_2和3α1+2α23\alpha_1 + 2\alpha_2成比例。我们有

ω1+ω2=ρ=5α1+3α2=(2α1+α2)+(3α1+2α2). \omega_1 + \omega_2 = \rho = 5\alpha_1 + 3\alpha_2 = (2\alpha_1 + \alpha_2) + (3\alpha_1 + 2\alpha_2).

因此,

ω1=2α1+α2,ω2=3α1+2α2=α~. \omega_1 = 2\alpha_1 + \alpha_2, \quad \omega_2 = 3\alpha_1 + 2\alpha_2 = \tilde{\alpha}.

对于例,(VIII) Q(R) 由ε1−ε2\varepsilon_1 - \varepsilon_2 和ε1−ε3\varepsilon_1 - \varepsilon_3 生成。由(VI)和(VII),P(R) = Q(R)。连接指标为 1。

(IX) 指数族有 2 个项;由于 1 和 h−1=5h - 1 = 5 是指数,因此它们是唯一的。

(X) 我们有 (α1,α2‾)=5π6(\overline{\alpha_1, \alpha_2}) = \frac{5\pi}{6},所以 W(R) 同构于阶 12 的二面角群。

(XI) Dynkin 图表唯一的自同构是恒等式,因此Λ(R)=W(R)\Lambda(R) = W(R)和w0=−1w_0 = -1。

14. 不可约非约根系

不可约的、非约化的根系统可以通过使用 Props 从不可约的、约化的系统中获得。 § 1 的 13 和 14。 no. 4。对于每个整数l≥1l \geq 1,存在直到同构,唯一的秩ll的不可约、非约根系统:令R为型B_l的根系,A集合为R的最短根;取 R 和 2A 的并。利用 no. 5 的记号,我们得到 2l(l+1)2l(l+1) 向量

±εi, ±2εi, εi±εj (i<j). \pm \varepsilon_i,\ \pm 2\varepsilon_i,\ \varepsilon_i \pm \varepsilon_j\ (i < j).

习题

若R为根系,则用行列式1的W(R)W(R)元素W+(R)W^+(R)集合表示。

参见习题为 § 4。

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