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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 = ( m i j ) i , j ∈ I M = (m_{ij})_{i,j \in I} M = ( m ij ) i , j ∈ I 为有限阶 l l l 的 Coxeter 矩阵。放
q i j = − cos ( π / m i j ) .
q_{ij} = -\cos(\pi / m_{ij}).
q ij = − cos ( π / m ij ) .
回想一下,q i i = 1 q_{ii} = 1 q ii = 1 和q i j = q j i q_{ij} = q_{ji} q ij = q j i 是零或≤ − 1 / 2 \leq -1/2 ≤ − 1/2 i ≠ j i \neq j i = j 。放入E = R l E = \mathbf{R}^l E = R l ,并令( e i ) i ∈ I (e_i)_{i \in I} ( e i ) i ∈ I 为E E E 的典范基。用与M M M (第V, § 4, no. 1章)相关的E E E 上的( x ∣ y ) (x|y) ( x ∣ y ) 双线性形式和q q q 在E E E 上的二次形式x ↦ ( x ∣ x ) x \mapsto (x|x) x ↦ ( x ∣ x ) 表示。对于x = ∑ i ∈ I ξ i x i x = \sum_{i \in I} \xi_i x_i x = ∑ i ∈ I ξ i x i ,
∥ x ∥ 2 = q ( x ) = ∑ i , j ∈ I q i j ξ i ξ j .
\| x \| ^2 = q(x) = \sum_{i,j \in I} q_{ij} \xi_i \xi_j.
∥ x ∥ 2 = q ( x ) = i , j ∈ I ∑ q ij ξ i ξ j .
用 ( X , f ) (X, f) ( X , f ) 表示 M M M 的 Coxeter 图(第 IV, § 1, no. 9)。如果a a a 是X X X 的边,则f ( a ) f(a) f ( a ) 称为a a a 的阶。
在这个数的其余部分中,由M M M (第V, § 4, no. 3章)定义的Coxeter群W ( M ) W(M) W ( M ) 被假设是有限的,因而q q q 是正的且非退化的,X X X 是一个森林(第V, § 4, no. 8章,提案 8)。我们还假设X X X 是连通的(在其他字中,Coxeter群W ( M ) W(M) W ( M ) 是不可约的),因而X X X 是一棵树。
从q q q 为正且非退化的条件,我们将在m i j m_{ij} m 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) W ( M ) 是有限的。
对于所有 i i i 、∑ j ≠ i q i j 2 < 1 \sum_{j \neq i} q_{ij}^2 < 1 ∑ j = 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J J J 为j ∈ I j \in I j ∈ I 的集合,使得q i j ≠ 0 q_{ij} \neq 0 q ij = 0 ,在其他字中使得{ i , j } \{i, j\} { i , j } 是X X X 的边。如果j , j ′ ∈ J j, j' \in J j , j ′ ∈ J 和j ≠ j ′ j \neq j' j = j ′ ,{ j , j ′ } \{j, j'\} { j , j ′ } 不是边(否则i , j , j ′ i, j, j' i , j , j ′ 将是形式一条电路),所以( e j ∣ e j ′ ) = 0 (e_j|e_{j'}) = 0 ( e j ∣ e j ′ ) = 0 。让F = ∑ j ∈ J R e j F = \sum_{j \in J} \mathbf{R} e_j F = ∑ j ∈ J R e j 。那么 ( e j ) j ∈ J (e_j)_{j \in J} ( e j ) j ∈ J 是 F F F 的正交基。从 e i e_i e i 到 F F F 的距离 d d d 由 d 2 = 1 − ∑ j ∈ J ( e i ∣ e j ) 2 = 1 − ∑ j ∈ J q i j 2 = 1 − ∑ j ≠ i q i j 2 d^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 d 2 = 1 − ∑ j ∈ J ( e i ∣ e j ) 2 = 1 − ∑ j ∈ J q ij 2 = 1 − ∑ j = i q ij 2 给出,因此为引理。
事实上,如果i i i 链接到h h h 其他顶点,则这些其他顶点的关系q i j 2 ≥ 1 4 q_{ij}^2 \geq \frac{1}{4} q ij 2 ≥ 4 1 意味着h 4 < 1 \frac{h}{4} < 1 4 h < 1 乘以引理1,因而h ≤ 3 h \leq 3 h ≤ 3 。
如果 i i i 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 π 4 = 2 2 \cos \frac{\pi}{4} = \frac{\sqrt{2}}{2} cos 4 π = 2 2 ,
∑ j ≠ i q i j 2 ≥ 1 4 + 1 4 + ( 2 2 ) 2 = 1
\sum_{j \neq i} q_{ij}^2 \geq \frac{1}{4} + \frac{1}{4} + (\frac{\sqrt{2}}{2})^2 = 1
j = i ∑ q ij 2 ≥ 4 1 + 4 1 + ( 2 2 ) 2 = 1
这是不可能的(引理1)。
如果存在阶≥ 6 \geq 6 ≥ 6 的边,则l = 2 l = 2 l = 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\} { i , j } 成为这样的一条边。如果l > 2 l > 2 l > 2 ,边i , j i, j i , j (例如i i i )之一将链接到第三个顶点j ′ j' j ′ ,因为X X X 连通。鉴于关系 cos π 6 = 3 2 \cos \frac{\pi}{6} = \frac{\sqrt{3}}{2} cos 6 π = 2 3 我们将有
∑ k ≠ i q i k 2 ≥ 1 4 + ( 3 2 ) 2 = 1
\sum_{k \neq i} q_{ik}^2 \geq \frac{1}{4} + (\frac{\sqrt{3}}{2})^2 = 1
k = i ∑ q ik 2 ≥ 4 1 + ( 2 3 ) 2 = 1
这是不可能的(引理1)。
顶点不能属于到阶≥ 4 \geq 4 ≥ 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i i i 为这样一个顶点。我们会有 ∑ j ≠ i q i j 2 ≥ ( 2 2 ) 2 + ( 2 2 ) 2 = 1 \sum_{j \neq i} q_{ij}^2 \geq (\frac{\sqrt{2}}{2})^2 + (\frac{\sqrt{2}}{2})^2 = 1 ∑ j = i q ij 2 ≥ ( 2 2 ) 2 + ( 2 2 ) 2 = 1 ,这是不可能的 (引理 1)。
令{ i , j } \{i, j\} { i , j } 为X X X 的一条边。我们将得到定义一个新的 Coxeter 图,它将从 M M M 通过识别 i i i 和 j j j 的图获得。其顶点的集合I ′ I' I ′ 就是i i i 和j j j 识别得到的I I I 的商。将p = { i , j } p = \{i, j\} p = { i , j } (即I ′ I' I ′ 的元素)和I I I 的认同元素与i i i 和j j j 及其典范像放入I ′ I' I ′ 不同。令k , k ′ k, k' k , k ′ 是I ′ I' I ′ 的两个不同的元素。那么,在以下情况下,{ k , k ′ } \{k, k'\} { k , k ′ } 就是新图的一条边:
1) k k k 和k ′ k' k ′ 与p p p 不同,{ k , k ′ } \{k, k'\} { k , k ′ } 是X X X 的一条边:在这种情况下,该边的阶定义为m k k ′ m_{kk'} m k k ′ :
2)k = p k = p k = p ,集合{ i , k ′ } , { j , k ′ } \{i, k'\}, \{j, k'\} { i , k ′ } , { j , k ′ } 之一是X X X 的一条边;如果{ i , k ′ } \{i, k'\} { i , k ′ } 是X X X 的边,{ p , k ′ } \{p, k'\} { p , k ′ } 的阶被定义为m i k ′ m_{ik'} m i k ′ ,如果{ j , k ′ } \{j, k'\} { j , k ′ } 是X X X 的边,则定义为m j k ′ m_{jk'} m j k ′ (这两种可能性是互斥的,因为X X X 是一棵树)。
令M ′ = ( m i j ′ ) i , j ∈ I ′ M' = (m'_{ij})_{i,j \in I'} M ′ = ( m ij ′ ) i , j ∈ I ′ 为如此定义的新Coxeter矩阵,并放入q i j ′ = − cos π m i j ′ q'_{ij} = -\cos \frac{\pi}{m'_{ij}} q ij ′ = − cos m ij ′ π 。然后,对于k ≠ p k \neq p k = p ,t p k ′ = q i k + q j k t'_{pk} = q_{ik} + q_{jk} t p k ′ = q ik + q j k 。因此,如果( ξ i ) ∈ R I ′ (\xi_i) \in \mathbf{R}^{I'} ( ξ i ) ∈ R I ′ ,
∑ k , k ′ ∈ I ′ q k k ′ ′ ξ k ξ k ′ = ∑ k , k ′ ∈ I q k k ′ ξ k ξ k ′ + ξ p 2 − ξ i 2 − ξ j 2 − 2 q i j ξ i ξ j (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 ′ ∈ I ′ ∑ q k k ′ ′ ξ k ξ k ′ = k , k ′ ∈ I ∑ q k k ′ ξ k ξ k ′ + ξ p 2 − ξ i 2 − ξ j 2 − 2 q ij ξ i ξ j ( 1 )
= ∑ k , k ′ ∈ I q k k ′ ξ k ξ k ′ − ( 1 + 2 q i j ) ξ p 2 .
= \sum_{k, k' \in I} q_{kk'} \xi_k \xi_{k'} - (1 + 2q_{ij}) \xi_p^2.
= k , k ′ ∈ I ∑ q k k ′ ξ k ξ k ′ − ( 1 + 2 q ij ) ξ p 2 .
如果 { i , j } \{i, j\} { i , j } 为阶 3,则 W ( M ′ ) 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,q i j = − 1 2 q_{ij} = -\frac{1}{2} q ij = − 2 1 ,所以 (1) 变成
∑ k , k ′ ∈ I ′ q k k ′ ′ ξ k ξ k ′ = ∑ k , k ′ ∈ I q k k ′ ξ k ξ k ′
\sum_{k,k' \in I'} q'_{kk'} \xi_k \xi_{k'} = \sum_{k,k' \in I} q_{kk'} \xi_k \xi_{k'}
k , k ′ ∈ I ′ ∑ q k k ′ ′ ξ k ξ k ′ = k , k ′ ∈ I ∑ q k k ′ ξ k ξ k ′
( ξ k ) k ∈ I ′ ↦ ∑ k , k ′ ∈ I ′ q k k ′ ′ ξ k ξ k ′ (\xi_k)_{k \in I'} \mapsto \sum_{k,k' \in I'} q'_{kk'} \xi_k \xi_{k'} ( ξ k ) k ∈ I ′ ↦ ∑ k , k ′ ∈ I ′ q k k ′ ′ ξ k ξ 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。
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 ≥ 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 , k 1 } , { i , k 2 } , { i , k 3 } \{i, k_1\}, \{i, k_2\}, \{i, k_3\} { i , k 1 } , { i , k 2 } , { i , k 3 } (引理2和3)。若l = 4 l = 4 l = 4 引理得证。如果不是,则将 k 1 k_1 k 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 k 1 k_1 k 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 p p p 是新图 X ′ X' X ′ 的分支点。因此X ′ 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k 1 k_1 k 1 是它唯一可能的分支点。但是,如果 k 1 k_1 k 1 是X 的点,则p p p 将属于扩展到X ′ 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\} { i , j } 为阶≥ 4 \geq 4 ≥ 4 的边。如果 l = 2 l = 2 l = 2 ,引理是微不足道的。如果不是,那么我说,属于到带有k ≠ j k \neq j k = j 的边{ i , k } \{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 p p p 为新图 X ′ X' X ′ 中 i 的像。在X ′ X' X ′ 中,{ p , j } \{p, j\} { p , j } 是阶≥ 4 \geq 4 ≥ 4 的一条边,因此X ′ X' X ′ 没有阶≥ 4 \geq 4 ≥ 4 的其他边,因此{ i , j } \{i, j\} { i , j } 是阶≥ 4 \geq 4 ≥ 4 的唯一边X。
令i 1 , i 2 , … , i p i_1, i_2, \ldots, i_p i 1 , i 2 , … , i p 为X的顶点,使得{ i 1 , i 2 } , { i 2 , i 3 } , … , { i p − 1 , i p } \{i_1, i_2\}, \{i_2, i_3\}, \ldots, \{i_{p-1}, i_p\} { i 1 , i 2 } , { i 2 , i 3 } , … , { i p − 1 , i p } 为阶3的边。然后为q ( ∑ r = 1 p r e i r ) = 1 2 p ( p + 1 ) q(\sum_{r=1}^p r e_{i_r}) = \frac{1}{2} p(p+1) q ( ∑ r = 1 p r e i r ) = 2 1 p ( p + 1 ) 。
被以下引用 2 被以下引用 引理 10 , 引理 9
如果s > r + 1 s > r + 1 s > r + 1 ,我们有( e i r ∣ e i r ) = 1 , ( e i r ∣ e i r + 1 ) = − 1 2 , ( e i r ∣ e i s ) = 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 ( e i r ∣ e i r ) = 1 , ( e i r ∣ e i r + 1 ) = − 2 1 , ( e i r ∣ e i s ) = 0 。因此
q ( ∑ r = 1 p r e i r ) = ∑ r = 1 p r 2 − 2 ∑ r = 1 p − 1 1 2 r ( r + 1 ) = p 2 − ∑ r = 1 p − 1 r .
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.
q ( r = 1 ∑ p r e i r ) = r = 1 ∑ p r 2 − 2 r = 1 ∑ p − 1 2 1 r ( r + 1 ) = p 2 − r = 1 ∑ p − 1 r .
集合论,第 1 章III。 § 5, no. 8。科。根据提案 14,这等于
p 2 − 1 2 p ( p − 1 ) = 1 2 p ( p + 1 ) .
p^2 - \frac{1}{2} p(p-1) = \frac{1}{2} p(p+1).
p 2 − 2 1 p ( p − 1 ) = 2 1 p ( p + 1 ) .
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 ≥ 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 > 2 l > 2 l > 2 (引理 4)。假设{ i , i + 1 } \{i, i + 1\} { i , i + 1 } 是阶≥ 4 \geq 4 ≥ 4 ,还有1 ≤ i ≤ l − 1 1 \leq i \leq l - 1 1 ≤ i ≤ l − 1 。放
x = e 1 + 2 e 2 + ⋯ + i e i , y = e i + 2 e l − 1 + ⋯ + ( l − i ) e i + 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.
x = e 1 + 2 e 2 + ⋯ + i e i , y = e i + 2 e l − 1 + ⋯ + ( l − i ) e i + 1 , and j = l − i .
引理 8、∥ x ∥ 2 = 1 2 i ( i + 1 ) \| x \| ^2 = \frac{1}{2} i(i + 1) ∥ x ∥ 2 = 2 1 i ( i + 1 ) 、∥ y ∥ 2 = 1 2 j ( j + 1 ) \| y \| ^2 = \frac{1}{2} j(j + 1) ∥ y ∥ 2 = 2 1 j ( j + 1 ) 。另一方面,( x ∣ y ) = i j ( e i ∣ e i + 1 ) = − i j cos π m (x|y) = ij(e_i|e_{i+1}) = -ij \cos \frac{\pi}{m} ( x ∣ y ) = ij ( e i ∣ e i + 1 ) = − ij cos m π 与 m = 4 m = 4 m = 4 或 5 (引理 4)。现在
( x ∣ y ) 2 < ∥ x ∥ 2 ∥ y ∥ 2 .
(x|y)^2 < \| x \| ^2 \| y \| ^2.
( x ∣ y ) 2 < ∥ x ∥ 2 ∥ y ∥ 2 .
这给出了
1 4 i j ( i + 1 ) ( j + 1 ) > i 2 j 2 cos 2 π m
\frac{1}{4} ij(i + 1)(j + 1) > i^2 j^2 \cos^2 \frac{\pi}{m}
4 1 ij ( i + 1 ) ( j + 1 ) > i 2 j 2 cos 2 m π
所以
( i + 1 ) ( j + 1 ) > 4 i j cos 2 π m ≥ 2 i j .
(i + 1)(j + 1) > 4ij \cos^2 \frac{\pi}{m} \geq 2ij.
( i + 1 ) ( j + 1 ) > 4 ij cos 2 m π ≥ 2 ij .
首先,给出i j − i − j − 1 < 0 ij - i - j - 1 < 0 ij − i − j − 1 < 0 ,或( i − 1 ) ( j − 1 ) < 2 (i - 1)(j - 1) < 2 ( i − 1 ) ( j − 1 ) < 2 。如果
1 < i < l − 1 ,
1 < i < l - 1,
1 < i < l − 1 ,
然后1 < j < l − 1 1 < j < l - 1 1 < j < l − 1 ,所以i = j = 2 i = j = 2 i = j = 2 ,所以1 ^1 1
9 > 16 cos 2 π m , thus cos 2 π m < cos 2 π 5
9 > 16 \cos^2 \frac{\pi}{m}, \text{ thus } \cos^2 \frac{\pi}{m} < \cos^2 \frac{\pi}{5}
9 > 16 cos 2 m π , thus cos 2 m π < cos 2 5 π
因此m = 4 m = 4 m = 4 。这就证明了(i)。如果i = 1 i = 1 i = 1 和m = 5 m = 5 m = 5 ,则2 j + 2 > 4 j 3 + 5 8 2j + 2 > 4j \frac{3+\sqrt{5}}{8} 2 j + 2 > 4 j 8 3 + 5 ,或j 5 − 1 2 < 2 , j < 5 + 1 < 4 j \frac{\sqrt{5}-1}{2} < 2, j < \sqrt{5} + 1 < 4 j 2 5 − 1 < 2 , j < 5 + 1 < 4 ,等等l = j + 1 ≤ 4 l = j + 1 \leq 4 l = j + 1 ≤ 4 。这就证明了(ii)。
1 ^1 1 1 中与 1 不同的第 5 个根是 z 4 + z 3 + z 2 + z + 1 = 0 z^4 + z^3 + z^2 + z + 1 = 0 z 4 + z 3 + z 2 + z + 1 = 0 中的解。代入x = 1 2 ( z + 1 z ) x = \frac{1}{2}(z + \frac{1}{z}) x = 2 1 ( z + z 1 ) ,这个方程就变成了( 2 x ) 2 − 2 + 2 x + 1 = 0 (2x)^2 - 2 + 2x + 1 = 0 ( 2 x ) 2 − 2 + 2 x + 1 = 0 ,或者4 x 2 + 2 x − 1 = 0 4x^2 + 2x - 1 = 0 4 x 2 + 2 x − 1 = 0 ,所以x = − 1 ± 5 4 x = \frac{-1 \pm \sqrt{5}}{4} x = 4 − 1 ± 5 。因此,
2 cos 2 π 5 − 1 = cos 2 π 5 = 5 − 1 4 , cos 4 π 5 = 3 + 5 8 > 5 8 > 9 16 , cos π 5 = 1 + 5 4 .
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}.
2 cos 2 5 π − 1 = cos 5 2 π = 4 5 − 1 , cos 4 5 π = 8 3 + 5 > 8 5 > 16 9 , cos 5 π = 4 1 + 5 .
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 ≥ 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 ≥ 1 p \geq q \geq r \geq 1 p ≥ q ≥ r ≥ 1 。放
x = e i p + 2 e i p − 1 + ⋯ + p e i 1
x = e_{i_p} + 2e_{i_{p-1}} + \cdots + pe_{i_1}
x = e i p + 2 e i p − 1 + ⋯ + p e i 1
y = e j q + 2 e j q − 1 + ⋯ + q e j 1
y = e_{j_q} + 2e_{j_{q-1}} + \cdots + qe_{j_1}
y = e j q + 2 e j q − 1 + ⋯ + q e j 1
z = e k r + 2 e k r − 1 + ⋯ + r e k 1 .
z = e_{k_r} + 2e_{k_{r-1}} + \cdots + re_{k_1}.
z = e k r + 2 e k r − 1 + ⋯ + r e k 1 .
由于 X 的所有边都是阶 3 (引理 7),引理 8 给出 ∥ x ∥ 2 = 1 2 p ( p + 1 ) \| x \| ^2 = \frac{1}{2} p(p+1) ∥ x ∥ 2 = 2 1 p ( p + 1 ) 、∥ y ∥ 2 = 1 2 q ( q + 1 ) \| y \| ^2 = \frac{1}{2} q(q+1) ∥ y ∥ 2 = 2 1 q ( q + 1 ) 、∥ z ∥ 2 = 1 2 r ( r + 1 ) \| z \| ^2 = \frac{1}{2} r(r+1) ∥ z ∥ 2 = 2 1 r ( r + 1 ) 。另一方面,e i e_i e i 与e i 2 , e i 3 , … , e i p e_{i_2}, e_{i_3}, \ldots, e_{i_p} e i 2 , e i 3 , … , e i p 正交,因此( e i ∣ x ) = p ( e i ∣ e i 1 ) = − 1 2 p (e_i | x) = p(e_i | e_{i_1}) = -\frac{1}{2} p ( e i ∣ x ) = p ( e i ∣ e i 1 ) = − 2 1 p ;同样( e i ∣ y ) = − 1 2 q (e_i | y) = -\frac{1}{2} q ( e i ∣ y ) = − 2 1 q ,( e i ∣ z ) = − 1 2 r (e_i | z) = -\frac{1}{2} r ( e i ∣ z ) = − 2 1 r 。 单位向量 ∥ x ∥ − 1 x , ∥ y ∥ − 1 y , ∥ z ∥ − 1 z \| x \|^{-1} x, \| y \|^{-1} y, \| z \|^{-1} z ∥ x ∥ − 1 x , ∥ y ∥ − 1 y , ∥ z ∥ − 1 z 相互正交,e i e_i e i 不属于到子空间 F 生成;从e i e_i e i 到F的距离平方为
1 − ( e i ∣ x ∥ x ∥ ) 2 − ( e i ∣ y ∥ y ∥ ) 2 − ( e i ∣ z ∥ z ∥ ) 2
1 - (e_i | \frac{x}{\| x \|})^2 - (e_i | \frac{y}{\| y \|})^2 - (e_i | \frac{z}{\| z \|})^2
1 − ( e i ∣ ∥ x ∥ x ) 2 − ( e i ∣ ∥ y ∥ y ) 2 − ( e i ∣ ∥ z ∥ z ) 2
= 1 − 1 2 p p + 1 − 1 2 q q + 1 − 1 2 r r + 1
= 1 - \frac{1}{2} \frac{p}{p+1} - \frac{1}{2} \frac{q}{q+1} - \frac{1}{2} \frac{r}{r+1}
= 1 − 2 1 p + 1 p − 2 1 q + 1 q − 2 1 r + 1 r
= 1 − 1 2 + 1 2 1 p + 1 − 1 2 + 1 2 1 q + 1 − 1 2 + 1 2 1 r + 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}.
= 1 − 2 1 + 2 1 p + 1 1 − 2 1 + 2 1 q + 1 1 − 2 1 + 2 1 r + 1 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.
( p + 1 ) − 1 + ( q + 1 ) − 1 + ( r + 1 ) − 1 > 1. (4)
因此3 ( r + 1 ) − 1 > 1 3(r+1)^{-1} > 1 3 ( r + 1 ) − 1 > 1 ,所以r < 2 r < 2 r < 2 ,最后r = 1 r = 1 r = 1 。然后 (4) 给出
( p + 1 ) − 1 + ( q + 1 ) − 1 > 1 2
(p+1)^{-1} + (q+1)^{-1} > \frac{1}{2}
( p + 1 ) − 1 + ( q + 1 ) − 1 > 2 1 (5)
因此2 ( q + 1 ) − 1 > 1 2 2(q+1)^{-1} > \frac{1}{2} 2 ( q + 1 ) − 1 > 2 1 ,所以q ≤ 2 q \leq 2 q ≤ 2 。最后,如果 q = 2 q = 2 q = 2 ,(5) 给出
( p + 1 ) − 1 > 1 6 . hence p ≤ 4.
(p+1)^{-1} > \frac{1}{6}. \quad \text{hence } p \leq 4.
( p + 1 ) − 1 > 6 1 . hence p ≤ 4.
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:
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
ξ 1 2 + ξ 2 2 + ξ 3 2 + ξ 4 2 − ξ 1 ξ 2 − ξ 2 ξ 3 − 2 ( cos π 5 ) ξ 3 ξ 4
\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
ξ 1 2 + ξ 2 2 + ξ 3 2 + ξ 4 2 − ξ 1 ξ 2 − ξ 2 ξ 3 − 2 ( cos 5 π ) ξ 3 ξ 4
= ξ 1 2 + ξ 2 2 + ξ 3 2 + ξ 4 2 − ξ 1 ξ 2 − ξ 2 ξ 3 − 1 + 5 2 ξ 3 ξ 4
= \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
= ξ 1 2 + ξ 2 2 + ξ 3 2 + ξ 4 2 − ξ 1 ξ 2 − ξ 2 ξ 3 − 2 1 + 5 ξ 3 ξ 4
= ( ξ 2 − ξ 1 + ξ 3 2 ) 2 + ( ξ 4 − 1 + 5 4 ξ 3 ) 2 + 3 4 ( ξ 1 − 1 3 ξ 3 ) 2 + 7 − 3 5 24 ξ 3 2 .
= (\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.
= ( ξ 2 − 2 ξ 1 + ξ 3 ) 2 + ( ξ 4 − 4 1 + 5 ξ 3 ) 2 + 4 3 ( ξ 1 − 3 1 ξ 3 ) 2 + 24 7 − 3 5 ξ 3 2 .
由于7 − 3 5 7 - 3 \sqrt{5} 7 − 3 5 是> 0 > 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 H 3 H_3 H 3 ,因为它与前面(第 IV, § 1, no. 8 章)的子群同构。
对于型A l , B l , … , G 2 A_l, B_l, \ldots, G_2 A l , B l , … , 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) ( Γ , f ) :
1) Γ \Gamma Γ 是一个图(称为 ( Γ , f ) (\Gamma, f) ( Γ , f ) 的*底层*图)。
2) 如果E E E 表示对( i , j ) (i, j) ( i , j ) 的集合,使得{ i , j } \{i, j\} { i , j } 是Γ \Gamma Γ 的边,则f f f 是从E E E 到R \mathbf{R} R 的映射,使得f ( i , j ) f ( j , i ) = 1 f(i, j) f(j, i) = 1 f ( i , j ) f ( j , i ) = 1 对于所有( i , j ) ∈ E (i, j) \in E ( i , j ) ∈ E 。
规范图存在明显的概念和同构。
令 R R R 为实向量空间 V V V 中的约化根系。 我们将与它关联一个规范图 ( X , f ) (X, f) ( X , f ) ,称为 R R R 的 Dynkin 图 。 X X X 的顶点将是集合{ B } × B \{B\} \times B { B } × B 的并中集合的元素、W ( R ) W(R) W ( R ) 的轨道I I I (其中B B B 是基的集合) R R R )。 如果N = ( n i j ) i , j ∈ I N = (n_{ij})_{i,j \in I} N = ( n ij ) i , j ∈ I (或M = ( m i j ) i , j ∈ I M = (m_{ij})_{i,j \in I} M = ( m ij ) i , j ∈ I )是R R R (§ 1, no. 5,*注 7*)的规范嘉当矩阵(或Coxeter矩阵),则两个顶点i i i 和j j j X X X 是链接的当且仅当 n i j ≠ 0 n_{ij} \neq 0 n ij = 0 然后我们把
f ( i , j ) = n i j n j i .
f(i, j) = \frac{n_{ij}}{n_{ji}}.
f ( i , j ) = n j i n ij . 由于n i j = 0 n_{ij} = 0 n ij = 0 蕴含n j i = 0 n_{ji} = 0 n j i = 0 ,因此定义是一个规范图( X , f ) (X, f) ( X , f ) 。
令( x ∣ y ) (x|y) ( x ∣ y ) 为V V V 上的标量乘积,在W ( R ) W(R) W ( R ) 下不变,并令B = ( α i ) i ∈ I B = (\alpha_i)_{i \in I} B = ( α i ) i ∈ I 为R R R 的基,规范索引。 § 1, no. 1的公式(7)和(9)表明,图X X X 的顶点i i i 和j j j 是链接的当且仅当
( α i ∣ α j ) ≠ 0
(\alpha_i|\alpha_j) \neq 0
( α i ∣ α j ) = 0 还有那个 f ( i , j ) = ( α i ∣ α i ) ( α j ∣ α j ) .
f(i, j) = \frac{(\alpha_i|\alpha_i)}{(\alpha_j|\alpha_j)}.
f ( i , j ) = ( α j ∣ α j ) ( α i ∣ α i ) .
鉴于§ 1、第3和第5个结果,唯一的可能性如下,直到交换i i i 和j j j :
1) i i i 和j j j 不相连; n i j = n j i = 0 ; m i j = 2 ; n_{ij} = n_{ji} = 0; m_{ij} = 2; n ij = n j i = 0 ; m ij = 2 ; 2) f ( i , j ) = f ( j , i ) = 1 ; n i j = n j i = − 1 ; m i j = 3 ; f(i, j) = f(j, i) = 1; n_{ij} = n_{ji} = -1; m_{ij} = 3; f ( i , j ) = f ( j , i ) = 1 ; n ij = n j i = − 1 ; m ij = 3 ; 3) f ( i , j ) = 2 , f ( j , i ) = 1 / 2 ; n i j = − 2 , n j i = − 1 ; m i j = 4 ; f(i, j) = 2, f(j, i) = 1/2; n_{ij} = -2, n_{ji} = -1; m_{ij} = 4; f ( i , j ) = 2 , f ( j , i ) = 1/2 ; n ij = − 2 , n j i = − 1 ; m ij = 4 ; 4) f ( i , j ) = 3 , f ( j , i ) = 1 / 3 ; n i j = − 3 , n j i = − 1 ; m i j = 6. f(i, j) = 3, f(j, i) = 1/3; n_{ij} = -3, n_{ji} = -1; m_{ij} = 6. f ( i , j ) = 3 , f ( j , i ) = 1/3 ; n ij = − 3 , n j i = − 1 ; m ij = 6.
由此我们可以看出,Dynkin 图 R R R 确定 R R R 的嘉当矩阵和 Coxeter 矩阵,因此确定 R R R 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:
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。令B 1 = ( α i ) i ∈ I 1 B_1 = (\alpha_i)_{i \in I_1} B 1 = ( α i ) i ∈ I 1 和B 2 = ( α i ) i ∈ I 2 B_2 = (\alpha_i)_{i \in I_2} B 2 = ( α i ) i ∈ I 2 为R 1 R_1 R 1 和R 2 R_2 R 2 的基,按规范索引。设λ \lambda λ 为同构,从R 1 R_1 R 1 的Dynkin图到R 2 R_2 R 2 的Dynkin图。那么,对于所有i ∈ I 1 i \in I_1 i ∈ I 1 ,存在从V 1 V_1 V 1 到V 2 V_2 V 2 的唯一同构,将R 1 R_1 R 1 转换为R 2 R_2 R 2 ,将α i \alpha_i α i 转换为α λ ( i ) \alpha_{\lambda(i)} α λ ( i ) 。
被以下引用 2 被以下引用 推论 , 定理 2, VIII § 4
很明显,R R R 的 Dynkin 图的 R R R 定义自同构的自同构,因此同态 φ \varphi φ 从群 A ( R ) A(R) A ( R ) 到自同构的 Dynkin 图的群 R R R 。
显然,φ ( g ) = I d \varphi(g) = \mathrm{Id} φ ( g ) = Id 对于所有g ∈ W ( R ) g \in W(R) g ∈ W ( R ) 。另一方面,命题1表明,从R R R 的Dynkin图的同构群到A ( R ) A(R) A ( R ) 的元素子群E E E ,存在同构ψ \psi ψ ,而给定的基是固定的R R R 的B B B ,使得φ ∘ ψ = I d \varphi \circ \psi = \mathrm{Id} φ ∘ ψ = Id 。由于A ( R ) A(R) A ( R ) 是E E E 和W ( R ) 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) ( X , f ) 由节点和键组成的图表表示,如下所示。节点对应到X X X 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 i i i 和 j j j 通过 0、1、2 或 3 个键连接(最多交换 i i i 和 j j j )。此外,在情况3)和4)中,即当f ( i , j ) > 1 f(i, j) > 1 f ( i , j ) > 1 ,或当根、α i \alpha_i α i 和α j \alpha_j α 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i i i 和j j j 面向节点相应的到j j j (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}
∘ ⟹ ∘ ∘ ⇛ ∘ (for f ( i , j ) = 2 ). (for f ( i , j ) = 3 ).
很明显,可以从此图表恢复Dynkin图( X , f ) (X, f) ( X , f ) 。
We remark that the diagram associated to the Coxeter graph of W ( R ) W(R) W ( R ) can be obtained from that associated to the Dynkin graph of R R R 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:
A l ∘ − ⋯ − ∘ ( l ≥ 1 vertices ) B l ∘ − ⋯ − ∘ − ∘ ( l ≥ 2 vertices ) C l ∘ − ⋯ − ∘ − ∘ ( l ≥ 3 vertices ) D l ∘ − ⋯ − ∘ − ∘ − ∘ ( l ≥ 4 vertices ) E 6 ∘ − ⋯ − ∘ E 7 ∘ − ⋯ − ∘ − ∘ − ∘ E 8 ∘ − ⋯ − ∘ − ∘ − ∘ − ∘ F 4 ∘ − ∘ − ∘ − ∘ G 2 ∘ − ∘ − ∘
\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}
A l B l C l D l E 6 E 7 E 8 F 4 G 2 ∘ − ⋯ − ∘ ( l ≥ 1 vertices ) ∘ − ⋯ − ∘ − ∘ ( l ≥ 2 vertices ) ∘ − ⋯ − ∘ − ∘ ( l ≥ 3 vertices ) ∘ − ⋯ − ∘ − ∘ − ∘ ( l ≥ 4 vertices ) ∘ − ⋯ − ∘ ∘ − ⋯ − ∘ − ∘ − ∘ ∘ − ⋯ − ∘ − ∘ − ∘ − ∘ ∘ − ∘ − ∘ − ∘ ∘ − ∘ − ∘
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。
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 ) = ⟨ α i ∣ α i ⟩ ⟨ α j ∣ α j ⟩ .
\tilde{f}(i, j) = \frac{\langle \alpha_i | \alpha_i \rangle}{\langle \alpha_j | \alpha_j \rangle}.
f ~ ( i , j ) = ⟨ α j ∣ α j ⟩ ⟨ α i ∣ α i ⟩ .
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 I C = G C ∩ W a ′ I_C = G_C \cap W'_a I C = G C ∩ W a ′ 同构(§ 2, no. 3 的记号):Aut(Σ \Sigma Σ ) 的元素相应的到 I C I_C I C 的元素 γ i \gamma_i γ i 变换顶点0到Σ \Sigma Σ 的顶点i i i 。
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}
A ~ 1 A ~ l ( l ≥ 2 ) B ~ 2 B ~ l ( l ≥ 3 ) C ~ l ( l ≥ 3 ) D ~ l ( l ≥ 4 ) E ~ 6 E ~ 7 E ~ 8 F ~ 4 G ~ 2 ∘ ⟶ ∞ ∘ ⟶ ⋯ ⟶ ∘ (circuit with l + 1 vertices) ∘ ⟶ 4 ⟶ ∘ ∘ ⟶ ⋯ ⟶ ∘ ⟶ 4 (l + 1 vertices) ∘ ⟶ 4 ⟶ ⋯ ⟶ 4 (l + 1 vertices) ∘ ⟶ ⋯ ⟶ ∘ (l + 1 vertices) ∘ ⟶ ∘ ⟶ ∘ ⟶ ∘ ∘ ⟶ ∘ ⟶ ∘ ⟶ ∘ ⟶ ∘ ∘ ⟶ ∘ ⟶ ∘ ⟶ ∘ ⟶ ∘ ⟶ ∘ ∘ ⟶ ∘ ⟶ 4 ⟶ ∘ ∘ ⟶ 6 ⟶ ∘
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 ≥ 1 l \geq 1 l ≥ 1 的实向量空间,配备标量乘积( x ∣ y ) (x|y) ( x ∣ y ) ,L为V的离散子群,Λ \Lambda Λ 为集合的有限集合数 > 0,且 α ∈ L \alpha \in L α ∈ L 的 R 集合使得 ( α ∣ α ) ∈ Λ (\alpha|\alpha) \in \Lambda ( α ∣ α ) ∈ Λ 。假设 R 生成 V,并且对于 R 的点中的任意对 ( α , β ) (\alpha, \beta) ( α , β ) ,数 2 ( α ∣ β ) ( α ∣ α ) 2 \frac{(\alpha|\beta)}{(\alpha|\alpha)} 2 ( α ∣ α ) ( α ∣ β ) 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 α ∈ R ;设s α s_{\alpha} s α 为正交反射x ↦ x − 2 ( x ∣ α ) ( α ∣ α ) α x \mapsto x - 2 \frac{(x|\alpha)}{(\alpha|\alpha)} \alpha x ↦ x − 2 ( α ∣ α ) ( x ∣ α ) α :那么,如果β ∈ R \beta \in R β ∈ R ,我们有2 ( β ∣ α ) ( α ∣ α ) ∈ Z 2 \frac{(\beta|\alpha)}{(\alpha|\alpha)} \in \mathbf{Z} 2 ( α ∣ α ) ( β ∣ α ) ∈ Z ,所以s α ( β ) ∈ L s_{\alpha}(\beta) \in L s α ( β ) ∈ L ,还有∥ s α ( β ) ∥ = ∥ β ∥ \| s_{\alpha}(\beta) \| = \| \beta \| ∥ s α ( β ) ∥ = ∥ β ∥ ,所以s α ( β ) ∈ R s_{\alpha}(\beta) \in R s α ( β ) ∈ R ;因此,R满足(RS_{II})和(RS_{III}),并且如果Λ \Lambda Λ 不包含形式λ \lambda λ 和4 λ 4\lambda 4 λ 中的两个数,则R被减小。
现在令 V 为 E = R n E = \mathbf{R}^n E = R n 的子空间。令( ε 1 , … , ε n ) (\varepsilon_1, \ldots, \varepsilon_n) ( ε 1 , … , ε 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^* E ∗ (分别为 V ∗ V^* V ∗ 和 V)。我们对 E 定义子群 L 0 , L 1 , L 2 , L 3 L_0, L_1, L_2, L_3 L 0 , L 1 , L 2 , L 3 如下:
1) L 0 L_0 L 0 是带有基 ( ε i ) (\varepsilon_i) ( ε i ) 的 Z \mathbf{Z} Z 模块。我们为所有 α , β ∈ L 0 \alpha, \beta \in L_0 α , β ∈ L 0 提供了 ( α ∣ β ) ∈ Z (\alpha|\beta) \in \mathbf{Z} ( α ∣ β ) ∈ Z 。 向量 α ∈ L 0 \alpha \in L_0 α ∈ L 0 ,其中 ( α ∣ α ) = 1 (\alpha|\alpha) = 1 ( α ∣ α ) = 1 是 ± ε i \pm \varepsilon_i ± ε i (1 ≤ i ≤ n 1 \leq i \leq n 1 ≤ i ≤ n );那些( α ∣ α ) = 2 (\alpha|\alpha) = 2 ( α ∣ α ) = 2 是i < j i < j i < j 的± ε i ± ε j \pm \varepsilon_i \pm \varepsilon_j ± ε i ± ε j (± ε i ± ε j \pm \varepsilon_i \pm \varepsilon_j ± ε i ± ε 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) L 1 L_1 L 1 是x = ∑ i = 1 n ξ i ε i ∈ L 0 x = \sum_{i=1}^n \xi_i \varepsilon_i \in L_0 x = ∑ i = 1 n ξ i ε i ∈ L 0 的L 0 L_0 L 0 由……组成的Z \mathbf{Z} Z 子模,使得∑ i = 1 n ξ i \sum_{i=1}^n \xi_i ∑ i = 1 n ξ i 是偶数;由于ξ i \xi_i ξ i 和ξ i 2 \xi_i^2 ξ i 2 具有相同的奇偶性,这相当于要求( x ∣ x ) (x|x) ( x ∣ x ) 是偶数。设L 1 ′ L_1' L 1 ′ 为ε i ± ε j \varepsilon_i \pm \varepsilon_j ε i ± ε j 生成的L 1 L_1 L 1 中的子模;我们有∑ i = 1 n ξ i ε i ≡ ( ∑ i = 1 n ξ i ) ε n ( m o d L 1 ′ ) \sum_{i=1}^n \xi_i \varepsilon_i \equiv (\sum_{i=1}^n \xi_i) \varepsilon_n \pmod{L_1'} ∑ i = 1 n ξ i ε i ≡ ( ∑ i = 1 n ξ i ) ε n ( mod L 1 ′ ) ,从2 ε n = ( ε 1 + ε n ) − ( ε 1 − ε n ) ∈ L 1 ′ 2\varepsilon_n = (\varepsilon_1 + \varepsilon_n) - (\varepsilon_1 - \varepsilon_n) \in L_1' 2 ε n = ( ε 1 + ε n ) − ( ε 1 − ε n ) ∈ L 1 ′ 开始,就有L 1 ′ = L 1 L_1' = L_1 L 1 ′ = L 1 。由于L 0 L_0 L 0 是由L 1 L_1 L 1 和ε 1 \varepsilon_1 ε 1 生成的,L 0 / L 1 L_0/L_1 L 0 / L 1 与Z / 2 Z \mathbf{Z}/2\mathbf{Z} Z /2 Z 同构的。
3)L 2 = L 0 + Z ( 1 2 ∑ i = 1 n ε i ) L_2 = L_0 + \mathbf{Z}(\frac{1}{2} \sum_{i=1}^n \varepsilon_i) L 2 = L 0 + Z ( 2 1 ∑ i = 1 n ε i ) 。显然,V的元素x = ∑ i = 1 n ξ i ε i x = \sum_{i=1}^n \xi_i \varepsilon_i x = ∑ i = 1 n ξ i ε i 在L 2 L_2 L 2 中当且仅当
2 ξ i ∈ Z , ξ i − ξ j ∈ 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.
2 ξ i ∈ Z , ξ i − ξ j ∈ Z for all i and j . 从( ε k ∣ 1 2 ∑ i = 1 n ε i ) = 1 2 (\varepsilon_k | \frac{1}{2} \sum_{i=1}^n \varepsilon_i ) = \frac{1}{2} ( ε k ∣ 2 1 ∑ i = 1 n ε i ) = 2 1 开始,对于所有k k k ,从∥ 1 2 ∑ i = 1 n ε i ∥ 2 = n 4 \| \frac{1}{2} \sum_{i=1}^n \varepsilon_i \| ^2 = \frac{n}{4} ∥ 2 1 ∑ i = 1 n ε i ∥ 2 = 4 n 开始,如果n n n 是偶数,我们对α , β ∈ L 2 \alpha, \beta \in L_2 α , β ∈ L 2 有( α ∣ β ) ∈ 1 2 Z (\alpha|\beta) \in \frac{1}{2}\mathbf{Z} ( α ∣ β ) ∈ 2 1 Z 。 群 L 2 / L 0 L_2/L_0 L 2 / L 0 与 Z / 2 Z \mathbf{Z}/2\mathbf{Z} Z /2 Z 同构的。
4)L 3 = L 1 + Z ( 1 2 ∑ i = 1 n ε i ) L_3 = L_1 + \mathbf{Z} (\frac{1}{2} \sum_{i=1}^n \varepsilon_i ) L 3 = L 1 + Z ( 2 1 ∑ i = 1 n ε i ) 。如果 n n n 是 4 中的倍数,L 3 L_3 L 3 是 ∑ i = 1 n ξ i ε i \sum_{i=1}^n \xi_i \varepsilon_i ∑ i = 1 n ξ i ε i 满足 (6) 和条件 ∑ i = 1 n ξ i ∈ 2 Z \sum_{i=1}^n \xi_i \in 2\mathbf{Z} ∑ i = 1 n ξ i ∈ 2 Z 中的集合:在这种情况下,( α ∣ β ) ∈ Z (\alpha|\beta) \in \mathbf{Z} ( α ∣ β ) ∈ Z 对于所有 α , β ∈ L 3 \alpha, \beta \in L_3 α , β ∈ L 3 。
与L 0 L_0 L 0 (或L 1 , L 2 L_1, L_2 L 1 , L 2 )关联的E 的子群是直接的,是L 0 L_0 L 0 (或L 2 , L 1 L_2, L_1 L 2 , L 1 )。与 L 3 L_3 L 3 伴随的 E 的子群是集合
x : = ∑ i = 1 n ξ i ε i ∈ L 2
x := \sum_{i=1}^n \xi_i \varepsilon_i \in L_2
x := i = 1 ∑ n ξ i ε i ∈ L 2
使得( x ∣ 1 2 ∑ i = 1 n ε i ) ∈ Z (x| \frac{1}{2} \sum_{i=1}^n \varepsilon_i ) \in \mathbf{Z} ( x ∣ 2 1 ∑ i = 1 n ε i ) ∈ Z ,即∑ i = 1 n ξ i ∈ 2 Z \sum_{i=1}^n \xi_i \in 2\mathbf{Z} ∑ i = 1 n ξ i ∈ 2 Z :如果n ≡ 0 ( m o d 4 ) n \equiv 0 \pmod{4} n ≡ 0 ( mod 4 ) ,则该关联的子群因此是L 3 L_3 L 3 。
阿贝尔的群 L 2 / L 1 L_2/L_1 L 2 / L 1 是阶 4,因此与 Z / 4 Z \mathbf{Z}/4\mathbf{Z} Z /4 Z 或 Z / 2 Z × Z / 2 Z \mathbf{Z}/2\mathbf{Z} \times \mathbf{Z}/2\mathbf{Z} Z /2 Z × Z /2 Z 同构的(代数,第 VII, § 4, no. 6,第 3 章)。如果n n n 是奇数,
p ( 1 2 ∑ i = 1 n ε i ) ∈ L 1 ⇔ p ≡ 0 ( m o d 4 )
p(\frac{1}{2} \sum_{i=1}^n \varepsilon_i ) \in L_1 \Leftrightarrow p \equiv 0 \pmod{4}
p ( 2 1 i = 1 ∑ n ε i ) ∈ L 1 ⇔ p ≡ 0 ( mod 4 )
所以L 2 / L 1 L_2/L_1 L 2 / L 1 是阶 4的循环。如果n n n 是偶数,
p ( 1 2 ∑ i = 1 n ε i ) ∈ L 1 ⇔ p ≡ 0 ( m o d 2 )
p(\frac{1}{2} \sum_{i=1}^n \varepsilon_i ) \in L_1 \Leftrightarrow p \equiv 0 \pmod{2}
p ( 2 1 i = 1 ∑ n ε i ) ∈ L 1 ⇔ p ≡ 0 ( mod 2 )
所以L 2 / L 1 L_2/L_1 L 2 / L 1 ,其中包含阶 2 中两个不同的元素,与Z / 2 Z × Z / 2 Z \mathbf{Z}/2\mathbf{Z} \times \mathbf{Z}/2\mathbf{Z} Z /2 Z × Z /2 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} α ~ (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^- R − ,规范双线性形式和常数γ ( R ) \gamma(R) γ ( 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) A ( R ) / W ( R ) ,其在 Dynkin 图上的作用,以及 W ( R ) W(R) W ( R ) 的元素 w 0 w_0 w 0 即变换 B B B 至 − B -B − B 。
完成的 Dynkin 图上的 P ( R − ) / Q ( R − ) P(R^-)/Q(R^-) P ( R − ) / Q ( R − ) 的 (XII) 作用以及P ( R − ) / Q ( R − ) P(R^-)/Q(R^-) P ( R − ) / Q ( R − ) 上的 A ( R ) / W ( R ) 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 B l B_l B l (l ≥ 2 l \geq 2 l ≥ 2 )
(I) 我们在V = R l V = \mathbf{R}^l V = R l (no. 4) 中考虑群 L 0 L_0 L 0 。令R R R 为α ∈ L 0 \alpha \in L_0 α ∈ L 0 的集合,使得( α ∣ α ) = 1 (\alpha|\alpha) = 1 ( α ∣ α ) = 1 或( α ∣ α ) = 2 (\alpha|\alpha) = 2 ( α ∣ α ) = 2 ,在向量± ε i \pm \varepsilon_i ± ε i (1 ≤ i ≤ l 1 \leq i \leq l 1 ≤ i ≤ l )和± ε i ± ε j \pm \varepsilon_i \pm \varepsilon_j ± ε i ± ε j 的其他字集合 (1 ≤ i < j ≤ l 1 \leq i < j \leq l 1 ≤ i < j ≤ l )。很明显,对于所有 α , β ∈ R \alpha, \beta \in R α , β ∈ R ,R R R 生成 V V V 和 2 ( α ∣ β ) / ( α ∣ α ) ∈ Z 2(\alpha|\beta)/(\alpha|\alpha) \in \mathbf{Z} 2 ( α ∣ β ) / ( α ∣ α ) ∈ Z 。因此,R R R 是V V V (no. 4) 中的约化根系。 根中的数是n = 2 l + 4 l ( l − 1 ) / 2 = 2 l 2 n = 2l + 4^{l(l-1)/2} = 2l^2 n = 2 l + 4 l ( l − 1 ) /2 = 2 l 2 。
(II) 放
α 1 = ε 1 − ε 2 , α 2 = ε 2 − ε 3 , … , α l − 1 = ε l − 1 − ε 1 , α l = ε l .
\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.
α 1 = ε 1 − ε 2 , α 2 = ε 2 − ε 3 , … , α l − 1 = ε l − 1 − ε 1 , α l = ε l .
然后
ε i = α i + α i + 1 + ⋯ + α l ( 1 ≤ i ≤ l )
\varepsilon_i = \alpha_i + \alpha_{i+1} + \cdots + \alpha_l \quad (1 \leq i \leq l)
ε i = α i + α i + 1 + ⋯ + α l ( 1 ≤ i ≤ l )
ε i + ε j = ( α i + α i + 1 + ⋯ + α l ) + ( α j + α j + 1 + ⋯ + α l ) ( 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)
ε i + ε j = ( α i + α i + 1 + ⋯ + α l ) + ( α j + α j + 1 + ⋯ + α l ) ( 1 ≤ i < j ≤ l )
ε i − ε j = α i + α i + 1 + ⋯ + α j − 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).
ε i − ε j = α i + α i + 1 + ⋯ + α j − 1 ( 1 ≤ i < j ≤ l ) .
因此( α 1 , α 2 , … , α l ) (\alpha_1, \alpha_2, \ldots, \alpha_l) ( α 1 , α 2 , … , α l ) 是R R R 的基(§ 1, no. 7,第20号提案的Cor.3)。此外,i < l i < l i < l 为∥ α i ∥ 2 = 2 \| \alpha_i \|^2 = 2 ∥ α i ∥ 2 = 2 ,∥ α l ∥ 2 = 1 \| \alpha_l \|^2 = 1 ∥ α l ∥ 2 = 1 ,( α i ∣ α i + 1 ) = − 1 (\alpha_i|\alpha_{i+1}) = -1 ( α i ∣ α i + 1 ) = − 1 为1 ≤ i ≤ l − 1 1 \leq i \leq l-1 1 ≤ i ≤ l − 1 ,( α i ∣ α j ) = 0 (\alpha_i|\alpha_j) = 0 ( α i ∣ α j ) = 0 为j > i + 1 j > i + 1 j > i + 1 :R R R 的Dynkin图因此为型B l B_l B l ,这表明R R R 是不可约的。正的根是ε i \varepsilon_i ε i 和ε i ± ε j \varepsilon_i \pm \varepsilon_j ε i ± ε j (i < j i < j i < j )。
(III) 作者:Th.第 1 章第 1(ii) 节V, § 6, no. 2,
h = n / l = 2 l .
h = n/l = 2l.
h = n / l = 2 l .
(IV)设α ~ = ε 1 + ε 2 = α 1 + 2 α 2 + 2 α 3 + ⋯ + 2 α l \tilde{\alpha} = \varepsilon_1 + \varepsilon_2 = \alpha_1 + 2\alpha_2 + 2\alpha_3 + \cdots + 2\alpha_l α ~ = ε 1 + ε 2 = α 1 + 2 α 2 + 2 α 3 + ⋯ + 2 α l ,即根。其坐标和相对于基( α i ) (\alpha_i) ( α i ) 的坐标为2 l − 1 = h − 1 2l - 1 = h - 1 2 l − 1 = h − 1 。鉴于§ 1, no. 11第31号提案,α ~ \tilde{\alpha} α ~ 是R R R 的最高根。我们有 ( α ~ ∣ α i ) = 0 (\tilde{\alpha}|\alpha_i) = 0 ( α ~ ∣ α i ) = 0 对应 i ≠ 2 i \neq 2 i = 2 和 ( α ~ ∣ α 2 ) = 1 (\tilde{\alpha}|\alpha_2) = 1 ( α ~ ∣ α 2 ) = 1 。由于当l = 2 l = 2 l = 2 (或l ≥ 3 l \geq 3 l ≥ 3 )时,α 2 \alpha_2 α 2 为长度 1(或2 \sqrt{2} 2 ),R R R 的完整Dynkin图如下:
l = 2 l = 2 l = 2
α 2 α 1
\begin{array}{c}
\alpha_2 \\
\alpha_1
\end{array}
α 2 α 1
l ≥ 3 l \geq 3 l ≥ 3
α 1 α 2 α 3 ⋯ α l − 1 α l
\begin{array}{cccccc}
\alpha_1 & & & & & \\
& \alpha_2 & \alpha_3 & \cdots & \alpha_{l-1} & \alpha_l
\end{array}
α 1 α 2 α 3 ⋯ α l − 1 α l
(V)公式α − = 2 α ( α ∣ α ) \alpha^- = \frac{2\alpha}{(\alpha|\alpha)} α − = ( α ∣ α ) 2 α 给出向量± 2 ε i \pm 2\varepsilon_i ± 2 ε i (1 ≤ i ≤ l 1 \leq i \leq l 1 ≤ i ≤ l )、± ε i ± ε j \pm \varepsilon_i \pm \varepsilon_j ± ε i ± ε j (1 ≤ i < j ≤ l 1 \leq i < j \leq l 1 ≤ i < j ≤ l )的R − R^- R − 集合。 R − R^- R − 的 Dynkin 图是通过no. 2 中解释的过程从R R R 的 Dynkin 图获得的,我们看到 R − R^- R − 是型 C l C_l C l 。
与β = ε 1 \beta = \varepsilon_1 β = ε 1 不正交的有4 l − 2 4l - 2 4 l − 2 根,即± ε 1 \pm \varepsilon_1 ± ε 1 和± ε 1 ± ε j \pm \varepsilon_1 \pm \varepsilon_j ± ε 1 ± ε j 对应2 ≤ j ≤ l 2 \leq j \leq l 2 ≤ j ≤ l ;对于每个这样的根α \alpha α ,n ( α , β ) = ± 2 n(\alpha, \beta) = \pm 2 n ( α , β ) = ± 2 。 § 1, no. 12的公式(17)表明,对于Φ R \Phi_R Φ R ,β \beta β 的长度的平方是( 4 l − 2 ) − 1 (4l - 2)^{-1} ( 4 l − 2 ) − 1 :因此Φ R ( x , y ) = ( x ∣ y ) / ( 4 l − 2 ) \Phi_R(x, y) = (x|y)/(4l - 2) Φ R ( x , y ) = ( x ∣ y ) / ( 4 l − 2 ) 。将§ 1, no. 12 中的公式 (18) 与x = y = β x = y = \beta x = y = β 一起应用。这给出了
2 + 1 4 ( 4 l − 4 ) = γ ( R ) 1 4 l − 2
2 + \frac{1}{4}(4l - 4) = \gamma(R) \frac{1}{4l - 2}
2 + 4 1 ( 4 l − 4 ) = γ ( R ) 4 l − 2 1 所以γ ( R ) = ( l + 1 ) ( 4 l − 2 ) \gamma(R) = (l + 1)(4l - 2) γ ( R ) = ( l + 1 ) ( 4 l − 2 ) 。
(VI) 权 ω i \omega_i ω i (1 ≤ i ≤ l 1 \leq i \leq l 1 ≤ i ≤ l ) 使得( ω i ∣ α j ) = δ i j (\omega_i|\alpha_j) = \delta_{ij} ( ω i ∣ α j ) = δ ij 很容易计算,我们发现
ω i = ε 1 + ε 2 + ⋯ + ε i = α 1 + 2 α 2 + ⋯ + ( i − 1 ) α i − 1 + i ( α 1 + α i + 1 + ⋯ + α l ) ( i < l ) ω l = 1 2 ( ε 1 + ε 2 + ⋯ + ε l ) = 1 2 ( α 1 + 2 α 2 + ⋯ + l α l ) .
\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*}
ω i ω l = ε 1 + ε 2 + ⋯ + ε i = α 1 + 2 α 2 + ⋯ + ( i − 1 ) α i − 1 + i ( α 1 + α i + 1 + ⋯ + α l ) ( i < l ) = 2 1 ( ε 1 + ε 2 + ⋯ + ε l ) = 2 1 ( α 1 + 2 α 2 + ⋯ + l α l ) .
(VII) 和的正根是
2 ρ = ( 2 l − 1 ) ε 1 + ( 2 l − 3 ) ε 2 + ⋯ + 3 ε l − 1 + ε l = ( 2 l − 1 ) α 1 + 2 ( 2 l − 2 ) α 2 + ⋯ + i ( 2 l − i ) α i + ⋯ + l 2 α l .
\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*}
2 ρ = ( 2 l − 1 ) ε 1 + ( 2 l − 3 ) ε 2 + ⋯ + 3 ε l − 1 + ε l = ( 2 l − 1 ) α 1 + 2 ( 2 l − 2 ) α 2 + ⋯ + i ( 2 l − i ) α i + ⋯ + l 2 α l .
(VIII) 我们有Q ( R ) = L 0 Q(R) = L_0 Q ( R ) = L 0 (no. 4),P ( R ) P(R) P ( R ) 由Q ( R ) Q(R) Q ( R ) 和ω l \omega_l ω l 生成,因此等于L 2 L_2 L 2 (no. 4)。因而,P ( R ) / Q ( R ) P(R)/Q(R) P ( R ) / Q ( R ) 与Z / 2 Z \mathbf{Z}/2\mathbf{Z} Z /2 Z 同构的,并且连接指标等于2。
(IX) 和 (X) 在 R l \mathbf{R}^l R l 中,正交反射 s ε i , − ε j s_{\varepsilon_i, -\varepsilon_j} s ε i , − ε j (i ≠ j i \neq j i = j ) 互换 ε i \varepsilon_i ε i 和 ε j \varepsilon_j ε j ,并且当指标 k k k 不同于时,使 ε k \varepsilon_k ε k 不变i i i 和 j j j 。 s ε i , − ε i s_{\varepsilon_i, -\varepsilon_i} s ε i , − ε i 生成群 G 1 G_1 G 1 同构于对称的群 S l S_l S l 。当指标 k k k 与 i i i 不同时,正交反射 s ε i s_{\varepsilon_i} s ε i 变换 ε i \varepsilon_i ε i 到 − ε i -\varepsilon_i − ε i 并使 ε k \varepsilon_k ε k 保持不变。 s ε i s_{\varepsilon_i} s ε i 生成群 G 2 G_2 G 2 同构于 ( Z / 2 Z ) l (\mathbf{Z}/2\mathbf{Z})^l ( Z /2 Z ) l 。 Weyl 群 W ( R ) W(R) W ( R ) 由G 1 G_1 G 1 和G 2 G_2 G 2 生成,G 2 G_2 G 2 在W ( R ) W(R) W ( R ) 中是正规的,因而W ( R ) W(R) W ( R ) 与G l G_l G l 的半直接乘积同构于( Z / 2 Z ) l (\mathbf{Z}/2\mathbf{Z})^l ( Z /2 Z ) l 。因此它的阶是2 l . l ! 2^l.l! 2 l . l ! 。
对称的代数S ( R l ) S(\mathbf{R}^l) S ( R l ) 可以与R l \mathbf{R}^l R l 上的多项式函数P ( ξ 1 , … , ξ l ) P(\xi_1, \ldots, \xi_l) P ( ξ 1 , … , ξ 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) W ( R ) 下保持不变,首先需要满足以下条件:
P ( ξ 1 , ξ 2 , … , ξ l ) = P ( ± ξ 1 , ± ξ 2 , … , ± ξ l )
P(\xi_1, \xi_2, \ldots, \xi_l) = P(\pm \xi_1, \pm \xi_2, \ldots, \pm \xi_l)
P ( ξ 1 , ξ 2 , … , ξ l ) = P ( ± ξ 1 , ± ξ 2 , … , ± ξ l ) 对于右侧所有选择的符号,因而 P ( ξ 1 , … , ξ l ) = Q ( ξ 1 2 , … , ξ l 2 )
P(\xi_1, \ldots, \xi_l) = Q(\xi_1^2, \ldots, \xi_l^2)
P ( ξ 1 , … , ξ l ) = Q ( ξ 1 2 , … , ξ 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 ( R l ) W ( R ) S(\mathbf{R}^l)^{W(R)} S ( R l ) W ( R ) 是由l多项式函数生成的代数
t i = ∑ τ ∈ S l ξ τ ( 1 ) 2 ξ τ ( 2 ) 2 ⋯ ξ τ ( 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).
t i = τ ∈ S l ∑ ξ τ ( 1 ) 2 ξ τ ( 2 ) 2 ⋯ ξ τ ( l ) 2 ( 1 ≤ i ≤ l ) .
而且,S ( R l ) W ( R ) S(\mathbf{R}^l)^{W(R)} S ( R l ) W ( R ) 的分数对域对R \mathbf{R} R 的超越次数为l,因而t i t_i t i 在代数上是独立的。由于 t i t_i t 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 , … , 2 l − 1. 1, 3, 5, \ldots, 2l - 1. 1 , 3 , 5 , … , 2 l − 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) A ( R ) = W ( R ) 和− 1 ∈ W ( R ) -1 \in W(R) − 1 ∈ W ( R ) 。从− 1 -1 − 1 变换B到− B -B − B ,我们结论即w 0 = − 1 w_0 = -1 w 0 = − 1 。
(XII) 群 P ( R − ) / Q ( R − ) P(R^-)/Q(R^-) P ( R − ) / Q ( R − ) 与 P ( R ) / Q ( R ) P(R)/Q(R) P ( R ) / Q ( R ) 对偶,因此与 Z / 2 Z \mathbf{Z}/2\mathbf{Z} Z /2 Z 同构的。它的非平凡元素将顶点相应的排列为 α 0 \alpha_0 α 0 和 α 1 \alpha_1 α 1 并保持其他不变。
6. 系统型 C l C_l C l (l ≥ 2 l \geq 2 l ≥ 2 )
(I)型C l C_l C 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B l B_l B l 的系统的逆系是型C l C_l C l 。因此,通过取入R ′ \mathbf{R}' R ′ 向量± 2 ε i \pm 2\varepsilon_i ± 2 ε i (1 ≤ i ≤ l 1 \leq i \leq l 1 ≤ i ≤ l )和± ε i ± ε j \pm \varepsilon_i \pm \varepsilon_j ± ε i ± ε j (1 ≤ i < j ≤ l 1 \leq i < j \leq l 1 ≤ i < j ≤ l )来获得型C l C_l C l 中的根系。 根中的数是2 l 2 2l^2 2 l 2 。
R的(II)基可以通过在no. 5中考虑系统的基的映射α ↦ 2 α ( α ∣ α ) \alpha \mapsto \frac{2\alpha}{(\alpha|\alpha)} α ↦ ( α ∣ α ) 2 α 取像来获得。我们得到:
α 1 = ε 1 − ε 2 , α 2 = ε 2 − ε 3 , … , α l − 1 = ε l − 1 − ε l , α l = 2 ε l .
\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.
α 1 = ε 1 − ε 2 , α 2 = ε 2 − ε 3 , … , α l − 1 = ε l − 1 − ε l , α l = 2 ε l .
正根是 2 ε i 2\varepsilon_i 2 ε i 和 ε i ± ε j \varepsilon_i \pm \varepsilon_j ε i ± ε j (i < j i < j i < j )。
(III) Coxeter 数与逆系相同:h = 2 l h = 2l h = 2 l 。
(IV)设α ~ = 2 ε 1 = 2 α 1 + 2 α 2 + ⋯ + 2 α l − 1 + α l \tilde{\alpha} = 2\varepsilon_1 = 2\alpha_1 + 2\alpha_2 + \cdots + 2\alpha_{l-1} + \alpha_l α ~ = 2 ε 1 = 2 α 1 + 2 α 2 + ⋯ + 2 α l − 1 + α l ,即根。其坐标和相对于( α i ) (\alpha_i) ( α i ) 的坐标为2 l − 1 = h − 1 2l - 1 = h - 1 2 l − 1 = h − 1 。因此,α ~ \tilde{\alpha} α ~ 是最高根。我们有 ( α ~ ∣ α i ) = 0 (\tilde{\alpha}|\alpha_i) = 0 ( α ~ ∣ α i ) = 0 对应 i ≠ l i \neq l i = l 、( α ~ ∣ α l ) = 2 (\tilde{\alpha}|\alpha_l) = 2 ( α ~ ∣ α 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^- R − ,即型B l B_l B l 。通过§ 1, no. 12的公式(19)和no. 5(V),Φ R \Phi_R Φ R 的2 ε i 2\varepsilon_i 2 ε i 长度平方是
( ( l + 1 ) ( 4 l − 2 ) ) − 1 ( ( 4 l − 2 ) − 1 ) − 1 = ( l + 1 ) − 1 ;
((l+1)(4l-2))^{-1} ((4l-2)^{-1})^{-1} = (l+1)^{-1};
(( l + 1 ) ( 4 l − 2 ) ) − 1 (( 4 l − 2 ) − 1 ) − 1 = ( l + 1 ) − 1 ;
因此,Φ R ( x , y ) = ( x ∣ y ) / 4 ( l + 1 ) \Phi_R(x, y) = (x|y)/4(l+1) Φ R ( x , y ) = ( x ∣ y ) /4 ( l + 1 ) 。
我们有γ ( R ) = γ ( R − ) = ( l + 1 ) ( 4 l − 2 ) \gamma(R) = \gamma(R^-) = (l+1)(4l-2) γ ( R ) = γ ( R − ) = ( l + 1 ) ( 4 l − 2 ) 。
(VI) 基本权很容易找到:
ω i = ε 1 + ε 2 + ⋯ + ε i
\omega_i = \varepsilon_1 + \varepsilon_2 + \cdots + \varepsilon_i
ω i = ε 1 + ε 2 + ⋯ + ε i
= α 1 + 2 α 2 + ⋯ + ( i − 1 ) α i − 1 + i ( α i + α i + 1 + ⋯ + 1 2 α l ) ( 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).
= α 1 + 2 α 2 + ⋯ + ( i − 1 ) α i − 1 + i ( α i + α i + 1 + ⋯ + 2 1 α l ) ( i ≤ l ) .
(VII) 和的正根为
2 ρ = 2 l ε 1 + ( 2 l − 2 ) ε 2 + ⋯ + 4 ε l − 1 + 2 ε l
2\rho = 2l\varepsilon_1 + (2l-2)\varepsilon_2 + \cdots + 4\varepsilon_{l-1} + 2\varepsilon_l
2 ρ = 2 l ε 1 + ( 2 l − 2 ) ε 2 + ⋯ + 4 ε l − 1 + 2 ε l = 2 l α 1 + 2 ( 2 l − 1 ) α 3 + ⋯ + i ( 2 l − i + 1 ) α i + ⋯
= 2l\alpha_1 + 2(2l-1)\alpha_3 + \cdots + i(2l-i+1)\alpha_i + \cdots
= 2 l α 1 + 2 ( 2 l − 1 ) α 3 + ⋯ + i ( 2 l − i + 1 ) α i + ⋯ ⋯ + ( l − 1 ) ( l + 2 ) α l − 1 + 1 2 l ( l + 1 ) α l .
\cdots + (l-1)(l+2)\alpha_{l-1} + \frac{1}{2}l(l+1)\alpha_l.
⋯ + ( l − 1 ) ( l + 2 ) α l − 1 + 2 1 l ( l + 1 ) α l .
(VIII) 通过no. 4和no. 5 (VIII),Q ( R ) = L 1 , P ( R ) = L 0 ; P ( R ) / Q ( R ) Q(R) = L_1, P(R) = L_0; P(R)/Q(R) Q ( R ) = L 1 , P ( R ) = L 0 ; P ( R ) / Q ( R ) 与Z / 2 Z \mathbf{Z}/2\mathbf{Z} Z /2 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) W ( R ) ,因此与型 B l B_l B l 相同。
(XI) 与no. 5相同的论证表明A ( R ) = W ( R ) A(R) = W(R) A ( R ) = W ( R ) 和w 0 = − 1 w_0 = -1 w 0 = − 1 。
(XII) P ( R − ) / Q ( R − ) 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 α j \alpha_j α j ,将α l − j \alpha_{l-j} α l − j 交换为 0 ≤ j ≤ l 0 \leq j \leq l 0 ≤ j ≤ l 。
7. 系统型 A l A_l A l (l ≥ 1 l \geq 1 l ≥ 1 )
(I) 和 (II) 令E = R l + 1 E = \mathbf{R}^{l+1} E = R l + 1 中的V V V 为超平面,并使用等式∑ i = 1 l + 1 ξ i = 0 \sum_{i=1}^{l+1} \xi_i = 0 ∑ i = 1 l + 1 ξ i = 0 。由no. 5中的l + 1 l+1 l + 1 替换l l l ,我们得到E E E 中型B l + 1 B_{l+1} B l + 1 的系统R ′ R' R ′ 和基
α 1 = ε 1 − ε 2 , α 2 = ε 2 − ε 3 , … , α l = ε l − ε l + 1 , α l + 1 = ε l + 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}.
α 1 = ε 1 − ε 2 , α 2 = ε 2 − ε 3 , … , α l = ε l − ε l + 1 , α l + 1 = ε l + 1 . 由于α 1 , … , α l \alpha_1, \ldots, \alpha_l α 1 , … , α l 生成V V V ,R = R ′ ∩ V R = R' \cap V R = R ′ ∩ V 在V V V 和基( α 1 , … , α l ) (\alpha_1, \ldots, \alpha_l) ( α 1 , … , α 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,R R R 是型A l A_l A l 的直接的。 R R R 中的元素是ε i − ε j \varepsilon_i - \varepsilon_j ε i − ε j (i ≠ j , 1 ≤ i ≤ l + 1 , 1 ≤ j ≤ l + 1 i \neq j, 1 \leq i \leq l+1, 1 \leq j \leq l+1 i = j , 1 ≤ i ≤ l + 1 , 1 ≤ j ≤ l + 1 )。有n = l ( l + 1 ) n = l(l+1) n = l ( l + 1 ) 根。正根是 ε i − ε j \varepsilon_i - \varepsilon_j ε i − ε j ,其中 i < j i < j i < j 。
(III) 我们有h = n / l = l + 1 h = n/l = l+1 h = n / l = l + 1 。
(IV)设α ~ = ε 1 − ε l + 1 = α 1 + α 2 + ⋯ + α l \tilde{\alpha} = \varepsilon_1 - \varepsilon_{l+1} = \alpha_1 + \alpha_2 + \cdots + \alpha_l α ~ = ε 1 − ε l + 1 = α 1 + α 2 + ⋯ + α l ,即根。其坐标和相对于( α i ) (\alpha_i) ( α i ) 的坐标为l = h − 1 l = h-1 l = h − 1 。因此α ~ \tilde{\alpha} α ~ 是最高根。 对于l = 1 l = 1 l = 1 ,α ~ = α 1 \tilde{\alpha} = \alpha_1 α ~ = α 1 ,所以( α ~ ∣ α 1 ) = 2 (\tilde{\alpha}|\alpha_1) = 2 ( α ~ ∣ α 1 ) = 2 ; 群 W a ( R ) W_a(R) W a ( R ) 的 Coxeter 图为
∞ α 1
\begin{array}{c}
\infty \\
\alpha_1
\end{array}
∞ α 1
l ≥ 2 l \geq 2 l ≥ 2 。 ( α ~ ∣ α i ) = 0 (\tilde{\alpha}|\alpha_i) = 0 ( α ~ ∣ α i ) = 0 适用于0 < i < l 0 < i < l 0 < i < l 和( α ~ ∣ α 1 ) = ( α ~ ∣ α l ) = 1 (\tilde{\alpha}|\alpha_1) = (\tilde{\alpha}|\alpha_l) = 1 ( α ~ ∣ α 1 ) = ( α ~ ∣ α 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} α ∈ R 有α ~ = 2 α ( α ∣ α ) = α \tilde{\alpha} = \frac{2\alpha}{(\alpha|\alpha)} = \alpha α ~ = ( α ∣ α ) 2 α = α ,因此R ∗ = R R^* = R R ∗ = R 。
对于形式Φ R \Phi_R Φ R ,根的长度是h − 1 / 2 = ( l + 1 ) − 1 / 2 h^{-1/2} = (l+1)^{-1/2} h − 1/2 = ( l + 1 ) − 1/2 (§ 1, no. 12);所以Φ r ( x , y ) = ( x ∣ y ) / 2 ( l + 1 ) \Phi_r(x, y) = (x|y)/2(l+1) Φ r ( x , y ) = ( x ∣ y ) /2 ( l + 1 ) 。
我们有 γ ( R ) = ( l + 1 ) 2 \gamma(R) = (l+1)^2 γ ( R ) = ( l + 1 ) 2 (§ 1, no. 12, 公式 (20))。
(VI) 设( ω i ) 1 ≤ i ≤ l (\omega_i)_{1 \leq i \leq l} ( ω i ) 1 ≤ i ≤ l 为基数权的族。放
ω i = ∑ j = 1 l + 1 ξ i j ε j . with ξ i j ∈ R .
\omega_i = \sum_{j=1}^{l+1} \xi_{ij} \varepsilon_j. \quad \text{with } \xi_{ij} \in \mathbf{R}.
ω i = j = 1 ∑ l + 1 ξ ij ε j . with ξ ij ∈ R .
条件 ( ω i ∣ α j ) = δ i j (\omega_i|\alpha_j) = \delta_{ij} ( ω i ∣ α j ) = δ ij 和 ω i ∈ V \omega_i \in V ω i ∈ V 给出
ξ i i − ξ i , i + 1 = 1 , ξ i j − ξ i , j + 1 = 0 for j ≠ i . ∑ j = 1 l + 1 ξ i j = 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,
ξ ii − ξ i , i + 1 = 1 , ξ ij − ξ i , j + 1 = 0 for j = i . j = 1 ∑ l + 1 ξ ij = 0 ,
从而容易导致
ω i = ε 1 + ⋯ + ε i − i l + 1 ( ε 1 + ⋯ + ε l + 1 ) = 1 l + 1 ( ( l − i + 1 ) ( α 1 + 2 α 2 + ⋯ + ( i − 1 ) α i − 1 ) + i ( ( l − i + 1 ) α i + ( l − i ) α i + 1 + ⋯ + α l ) ) .
\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*}
ω i = ε 1 + ⋯ + ε i − l + 1 i ( ε 1 + ⋯ + ε l + 1 ) = l + 1 1 (( l − i + 1 ) ( α 1 + 2 α 2 + ⋯ + ( i − 1 ) α i − 1 ) + i (( l − i + 1 ) α i + ( l − i ) α i + 1 + ⋯ + α l )) .
(VII) 和的正根是
2 ρ = l ε 1 + ( l − 2 ) ε 2 + ( l − 4 ) ε 3 + ⋯ − ( l − 2 ) ε l − l ε l + 1 = l α 1 + 2 ( l − 1 ) α 2 + ⋯ + i ( l − i + 1 ) α i + ⋯ + l α l .
\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*}
2 ρ = l ε 1 + ( l − 2 ) ε 2 + ( l − 4 ) ε 3 + ⋯ − ( l − 2 ) ε l − l ε l + 1 = l α 1 + 2 ( l − 1 ) α 2 + ⋯ + i ( l − i + 1 ) α i + ⋯ + l α l .
(VIII) 引入no. 4的E = R l + 1 E = \mathbf{R}^{l+1} E = R l + 1 子群L 0 L_0 L 0 。令p p p 为E E E 到V V V 的正交投影。根据第 28 条提案§ 1, no. 10,我们有
Q ( R ) = Q ( R ′ ) ∩ V ⊄ L 0 ∩ V , and P ( 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'));
Q ( R ) = Q ( R ′ ) ∩ V ⊂ L 0 ∩ V , and P ( R ) = p ( P ( R ′ )) ;
鉴于R ′ R' R ′ 的最后一个基本权与V V V 正交,我们有P ( R ) = p ( Q ( R ′ ) ) = p ( L 0 ) P(R) = p(Q(R')) = p(L_0) P ( R ) = p ( Q ( R ′ )) = p ( L 0 ) 。因而,P ( R ) P(R) P ( R ) 是由ε i − ε j \varepsilon_i - \varepsilon_j ε i − ε j 和p ( ε 1 ) = ε 1 − ( l + 1 ) − 1 ∑ i = 1 l + 1 ε i p(\varepsilon_1) = \varepsilon_1 - (l+1)^{-1} \sum_{i=1}^{l+1} \varepsilon_i p ( ε 1 ) = ε 1 − ( l + 1 ) − 1 ∑ i = 1 l + 1 ε i 生成的群,所以
P ( R ) = Q ( R ) + Z ( ε 1 − ( l + 1 ) − 1 ∑ i = 1 l + 1 ε i ) .
P(R) = Q(R) + \mathbf{Z}(\varepsilon_1 - (l+1)^{-1} \sum_{i=1}^{l+1} \varepsilon_i).
P ( R ) = Q ( R ) + Z ( ε 1 − ( l + 1 ) − 1 i = 1 ∑ l + 1 ε i ) .
现在l + 1 l + 1 l + 1 是最小的整数m > 0 m > 0 m > 0 这样m p ( ε 1 ) ∈ Q ( R ) mp(\varepsilon_1) \in Q(R) m p ( ε 1 ) ∈ Q ( R ) 。因而P ( R ) / Q ( R ) P(R)/Q(R) P ( R ) / Q ( R ) 与Z / ( l + 1 ) Z \mathbf{Z}/(l+1)\mathbf{Z} Z / ( l + 1 ) Z 同构的,并且连接指标是l + 1 l + 1 l + 1 。
(IX) 和 (X) 对于V V V 的任何自同构g g g ,令φ ( g ) \varphi(g) φ ( g ) 为E E E 的自同构,扩展g g g 且使ε 1 + ε 2 + ⋯ + ε l \varepsilon_1 + \varepsilon_2 + \cdots + \varepsilon_l ε 1 + ε 2 + ⋯ + ε l 不变。如果g g g 是正交反射s ε i − ε j ∣ V s_{\varepsilon_i - \varepsilon_j}|V s ε i − ε j ∣ V ,则φ ( g ) \varphi(g) φ ( g ) 等于s ε i − ε j s_{\varepsilon_i - \varepsilon_j} s ε i − ε j ,它互换了ε i \varepsilon_i ε i 和ε j \varepsilon_j ε j ,并且使ε k \varepsilon_k ε k 固定,k k k 不同于i i i 和j j j 。让
X = { ε 1 , ε 2 , … , ε l + 1 } .
X = \{\varepsilon_1, \varepsilon_2, \ldots, \varepsilon_{l+1}\}.
X = { ε 1 , ε 2 , … , ε l + 1 } .
那么从W ( R ) W(R) W ( R ) 到X X X 的对称群,g ↦ φ ( g ) ∣ X g \mapsto \varphi(g)|X g ↦ φ ( g ) ∣ X 就是同构。因而,W ( R ) W(R) W ( R ) 与对称的群 S l + 1 S_{l+1} S l + 1 同构的,阶 ( l + 1 ) ! (l+1)! ( l + 1 )! 也同构。
对称的代数S ( E ) S(E) S ( E ) 可以与E E E 上的多项式函数P ( ξ 1 , ξ 2 , … , ξ l + 1 ) P(\xi_1, \xi_2, \ldots, \xi_{l+1}) P ( ξ 1 , ξ 2 , … , ξ l + 1 ) 的代数进行规范地识别。让G = φ ( W ( R ) ) G = \varphi(W(R)) G = φ ( W ( R )) 。由上段可知,G G G 下S ( E ) S(E) S ( E ) 不变量的元素的集合S ( E ) G S(E)^G S ( 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
s i ′ = ∑ τ ∈ S l + 1 ξ τ ( 1 ) ξ τ ( 2 ) ⋯ ξ τ ( 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).
s i ′ = τ ∈ S l + 1 ∑ ξ τ ( 1 ) ξ τ ( 2 ) ⋯ ξ τ ( i ) ( 1 ≤ i ≤ l + 1 ) .
代数S ( V ) S(V) S ( V ) 可以与E E E 上多项式函数的限制到V V V 进行识别。如果P ∈ S ( E ) G P \in S(E)^G P ∈ S ( E ) G ,P P P 到V V V 的限制在W ( R ) 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)} Q ∈ S ( V ) W ( R ) ,则存在P ∈ S ( E ) P \in S(E) P ∈ S ( E ) 延伸Q Q Q ; 替换P P P 乘( ( l + 1 ) ! ) − 1 ∑ g ∈ G g ( P ) ((l+1)!)^{-1} \sum_{g \in G} g(P) (( l + 1 )! ) − 1 ∑ g ∈ G g ( P ) ,其限制与P P P 至V V V 相同,我们可以假设P ∈ S ( E ) G P \in S(E)^G P ∈ S ( E ) G 。因此,S ( V ) W ( R ) S(V)^{W(R)} S ( V ) W ( R ) 是由s i = s i ′ ∣ V s_i = s'_i|V s i = s i ′ ∣ V 生成的。现在s 1 = 0 s_1 = 0 s 1 = 0 。此外,S ( V ) W ( R ) S(V)^{W(R)} S ( V ) W ( R ) 的分数对域的超越次数对R \mathbf{R} R 的超越是l l l ,因此s i s_i s i (2 ≤ i ≤ l + 1 2 \leq i \leq l+1 2 ≤ i ≤ l + 1 )在代数上是独立的。由于 s i s_i s i 为次数 2 , 3 , … , l + 1 2, 3, \ldots, l+1 2 , 3 , … , l + 1 ,因此 W ( R ) W(R) W ( R ) 的指数为
1 , 2 , 3 , … , l .
1, 2, 3, \ldots, l.
1 , 2 , 3 , … , l .
(XI) 适用于 l = 1 l = 1 l = 1 、A ( R ) = W ( R ) = Z / 2 Z A(R) = W(R) = \mathbf{Z}/2\mathbf{Z} A ( R ) = W ( R ) = Z /2 Z 和 w 0 = − 1 w_0 = -1 w 0 = − 1 。
对于l ≥ 2 l \geq 2 l ≥ 2 ,令ε ∈ A ( R ) \varepsilon \in A(R) ε ∈ A ( R ) 为自同构,即变换α i \alpha_i α i 到α l + 1 − i \alpha_{l+1-i} α l + 1 − i 。很明显,由 ε \varepsilon ε 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) A ( R ) / W ( R ) 与 Z / 2 Z \mathbf{Z}/2\mathbf{Z} Z /2 Z 同构的。由于− 1 -1 − 1 是A ( R ) A(R) A ( R ) 的元素,而属于不通过(IX)和(X)W ( R ) W(R) W ( R ) ,我们看到A ( R ) A(R) A ( R ) 与W ( R ) × Z / 2 Z W(R) \times \mathbf{Z}/2\mathbf{Z} W ( R ) × Z /2 Z 同构的。我们有w 0 = − ε w_0 = -\varepsilon w 0 = − ε 。
(XII)群P ( R − ) / Q ( R − ) P(R^-)/Q(R^-) P ( R − ) / Q ( R − ) 是阶l + 1 l+1 l + 1 的循环,并通过循环置换作用于完整的Dynkin图。如果l ≥ 2 l \geq 2 l ≥ 2 ,则A ( R ) / W ( R ) A(R)/W(R) A ( R ) / W ( R ) 的唯一非恒等元素按自同构x ↦ − x x \mapsto -x x ↦ − x 作用于P ( R − ) / Q ( R − ) P(R^-)/Q(R^-) P ( R − ) / Q ( R − ) 。
8. 系统型 D l D_l D l (l ≥ 3 l \geq 3 l ≥ 3 )
(I)考虑V = R ′ V = \mathbf{R}' V = R ′ 群L 0 L_0 L 0 (no. 4)。 α ∈ L 0 \alpha \in L_0 α ∈ L 0 的集合R R R ,使得( α ∣ α ) = 2 (\alpha|\alpha) = 2 ( α ∣ α ) = 2 由向量± ε i ± ε j \pm \varepsilon_i \pm \varepsilon_j ± ε i ± ε j (1 ≤ i < j ≤ l 1 \leq i < j \leq l 1 ≤ i < j ≤ l )组成。很明显,对于所有 α , β ∈ R \alpha, \beta \in R α , β ∈ R ,R R R 生成 V V V 和 2 ( α ∣ β ) / ( α ∣ α ) ∈ Z 2(\alpha|\beta)/(\alpha|\alpha) \in \mathbf{Z} 2 ( α ∣ β ) / ( α ∣ α ) ∈ Z 。因此,R R R 是V V V (no. 4) 中的约化根系。 根中的数是n = 2 l ( l − 1 ) n = 2l(l-1) n = 2 l ( l − 1 ) 。
(II) 放
α 1 = ε 1 − ε 2 , α 2 = ε 2 − ε 3 … … α l − 1 = ε l − 1 − ε l , α l = ε l − 1 + ε l .
\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.
α 1 = ε 1 − ε 2 , α 2 = ε 2 − ε 3 …… α l − 1 = ε l − 1 − ε l , α l = ε l − 1 + ε l .
以下公式为直接的:
ε i − ε j = α i + α i + 1 + ⋯ + α j − 1 ( i < j )
\varepsilon_i - \varepsilon_j = \alpha_i + \alpha_{i+1} + \cdots + \alpha_{j-1}\quad (i < j)
ε i − ε j = α i + α i + 1 + ⋯ + α j − 1 ( i < j )
ε i + ε j = α i + α i + 1 + ⋯ + α j − 1 + 2 α j + 2 α j + 1 + ⋯
\varepsilon_i + \varepsilon_j = \alpha_i + \alpha_{i+1} + \cdots + \alpha_{j-1} + 2\alpha_j + 2\alpha_{j+1} + \cdots
ε i + ε j = α i + α i + 1 + ⋯ + α j − 1 + 2 α j + 2 α j + 1 + ⋯
⋯ + 2 α l − 2 + α l − 1 + α l ( i < j ≤ l − 2 )
\cdots + 2\alpha_{l-2} + \alpha_{l-1} + \alpha_l\quad (i < j \leq l-2)
⋯ + 2 α l − 2 + α l − 1 + α l ( i < j ≤ l − 2 )
ε i + ε l − 1 = α i + α i + 1 + ⋯ + α l ( i < l − 1 )
\varepsilon_i + \varepsilon_{l-1} = \alpha_i + \alpha_{i+1} + \cdots + \alpha_l\quad (i < l-1)
ε i + ε l − 1 = α i + α i + 1 + ⋯ + α l ( i < l − 1 )
ε i + ε l = α i + α i + 1 + ⋯ + α l − 2 + α l ( i < l − 1 )
\varepsilon_i + \varepsilon_l = \alpha_i + \alpha_{i+1} + \cdots + \alpha_{l-2} + \alpha_l\quad (i < l-1)
ε i + ε l = α i + α i + 1 + ⋯ + α l − 2 + α l ( i < l − 1 )
ε l − 1 + ε l = α l .
\varepsilon_{l-1} + \varepsilon_l = \alpha_l.
ε l − 1 + ε l = α l .
所以如果 R R R ,( α 1 , … , α l ) (\alpha_1, \ldots, \alpha_l) ( α 1 , … , α l ) 就是基(§ 1, no. 2,第 20 条命题第 3 条)。此外,∥ α i ∥ 2 = 2 \| \alpha_i \| ^2 = 2 ∥ α i ∥ 2 = 2 适用于所有i i i 。 ( α i ∣ α j ) = 0 (\alpha_i|\alpha_j) = 0 ( α i ∣ α j ) = 0 对应 i + 1 < j i + 1 < j i + 1 < j ,i = l − 2 , j = l i = l-2, j = l i = l − 2 , j = l 除外,在这种情况下( α l − 2 ∣ α l ) = − 1 (\alpha_{l-2}|\alpha_l) = -1 ( α l − 2 ∣ α l ) = − 1 ,( α i ∣ α i + 1 ) = − 1 (\alpha_i|\alpha_{i+1}) = -1 ( α i ∣ α i + 1 ) = − 1 对应i ≤ l − 2 i \leq l-2 i ≤ l − 2 ,最后( α l − 1 ∣ α l ) = − 1 (\alpha_{l-1}|\alpha_l) = -1 ( α l − 1 ∣ α l ) = − 1 ;因此,R R R 的 Dynkin 图为型 D l D_l D l 。正根是 i < j i < j i < j 的 ε i ± ε j \varepsilon_i \pm \varepsilon_j ε i ± ε j 。
(III) 我们有h = n / l = 2 ( l − 1 ) h = n/l = 2(l-1) h = n / l = 2 ( l − 1 ) 。
(IV)设α ~ = ε 1 + ε 2 = α 1 + 2 α 2 + ⋯ + 2 α l − 2 + α l − 1 + α l \tilde{\alpha} = \varepsilon_1 + \varepsilon_2 = \alpha_1 + 2\alpha_2 + \cdots + 2\alpha_{l-2} + \alpha_{l-1} + \alpha_l α ~ = ε 1 + ε 2 = α 1 + 2 α 2 + ⋯ + 2 α l − 2 + α l − 1 + α l ,即根。其相对于( α i ) (\alpha_i) ( α i ) 的坐标和为
2 l − 3 = h − 1.
2l-3 = h-1.
2 l − 3 = h − 1.
因此α ~ \tilde{\alpha} α ~ 是最高根。
如果l = 3 l = 3 l = 3 ,我们有
( α ~ ∣ α 1 ) = 0 , ( α ~ ∣ α 2 ) = ( α ~ ∣ α 3 ) = 1.
(\tilde{\alpha}|\alpha_1) = 0,\quad (\tilde{\alpha}|\alpha_2) = (\tilde{\alpha}|\alpha_3) = 1.
( α ~ ∣ α 1 ) = 0 , ( α ~ ∣ α 2 ) = ( α ~ ∣ α 3 ) = 1.
如果l ≥ 4 l \geq 4 l ≥ 4 ,我们有( α ~ ∣ α i ) = 0 (\tilde{\alpha}|\alpha_i) = 0 ( α ~ ∣ α i ) = 0 对应i ≠ 2 i \neq 2 i = 2 和( α ~ ∣ α 2 ) = 1 (\tilde{\alpha}|\alpha_2) = 1 ( α ~ ∣ α 2 ) = 1 。因此完整的 Dynkin 图为:
!D_l 的 Dynkin 图
(V) 从( α ∣ α ) = 2 (\alpha|\alpha) = 2 ( α ∣ α ) = 2 开始,对于所有α ∉ R \alpha \notin R α ∈ / R ,我们有R − = R R^- = R R − = R 。 Φ L ′ \Phi_{L'} Φ L ′ 的根的长度是h − 1 / 2 = ( 2 l − 2 ) − 1 / 2 h^{-1/2} = (2l-2)^{-1/2} h − 1/2 = ( 2 l − 2 ) − 1/2 。因此
Φ R ( x , y ) = ( x ∣ y ) / ( 4 l − 4 ) and γ ( R ) = 4 ( l − 1 ) 2 .
\Phi_R(x, y) = (x|y)/(4l-4)\quad \text{and}\quad \gamma(R) = 4(l-1)^2.
Φ R ( x , y ) = ( x ∣ y ) / ( 4 l − 4 ) and γ ( R ) = 4 ( l − 1 ) 2 .
(VI) 类似于 no. 7 中的计算给出基本权:
ω i = ε 1 + ε 2 + ⋯ + ε i = α 1 + 2 α 2 + ⋯ + ( i − 1 ) α i − 1 + i ( α i + α i + 1 + ⋯ + α l − 2 ) + 1 2 i ( α l − 1 + α l )
\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)
ω i = ε 1 + ε 2 + ⋯ + ε i = α 1 + 2 α 2 + ⋯ + ( i − 1 ) α i − 1 + i ( α i + α i + 1 + ⋯ + α l − 2 ) + 2 1 i ( α l − 1 + α l )
对于i < l − 1 i < l - 1 i < l − 1 ,
ω l − 1 = 1 2 ( ε 1 + ε 2 + ⋯ + ε l − 2 + ε l − 1 − ε l ) = 1 2 ( α 1 + 2 α 2 + ⋯ + ( l − 2 ) α l − 2 + 1 2 l α l − 1 + 1 2 ( l − 2 ) α l ) ,
\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),
ω l − 1 = 2 1 ( ε 1 + ε 2 + ⋯ + ε l − 2 + ε l − 1 − ε l ) = 2 1 ( α 1 + 2 α 2 + ⋯ + ( l − 2 ) α l − 2 + 2 1 l α l − 1 + 2 1 ( l − 2 ) α l ) ,
ω l = 1 2 ( ε 1 + ε 2 + ⋯ + ε l − 2 + ε l − 1 + ε l ) = 1 2 ( α 1 + 2 α 2 + ⋯ + ( l − 2 ) α l − 2 + 1 2 ( l − 2 ) α l − 1 + 1 2 l α l ) .
\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).
ω l = 2 1 ( ε 1 + ε 2 + ⋯ + ε l − 2 + ε l − 1 + ε l ) = 2 1 ( α 1 + 2 α 2 + ⋯ + ( l − 2 ) α l − 2 + 2 1 ( l − 2 ) α l − 1 + 2 1 l α l ) .
(VII) 和的正根是
2 ρ = 2 ( l − 1 ) ε 1 + 2 ( l − 2 ) ε 2 + ⋯ + 2 ε l − 1 = ∑ i = 1 l − 2 2 ( i ( l − i ( i + 1 ) 2 ) ) α i + l ( l − 1 ) 2 ( α l − 1 + α l ) .
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).
2 ρ = 2 ( l − 1 ) ε 1 + 2 ( l − 2 ) ε 2 + ⋯ + 2 ε l − 1 = i = 1 ∑ l − 2 2 ( i ( l − 2 i ( i + 1 ) )) α i + 2 l ( l − 1 ) ( α l − 1 + α l ) .
(VIII) ± ε i ± ε j \pm \varepsilon_i \pm \varepsilon_j ± ε i ± ε j 生成 L 1 L_1 L 1 (no. 4),所以Q ( R ) = L 1 Q(R) = L_1 Q ( R ) = L 1 。因而Q ( R ∗ ) = L 1 Q(R^*) = L_1 Q ( R ∗ ) = L 1 ,进而P ( R ) = L 2 P(R) = L_2 P ( R ) = L 2 (no. 4)。通过no. 4,对于l l l 奇数,P ( R ) / Q ( R ) P(R)/Q(R) P ( R ) / Q ( R ) 与Z / 4 Z \mathbf{Z}/4\mathbf{Z} Z /4 Z 同构的,对于l l l 偶数,Z / 2 Z × Z / 2 Z \mathbf{Z}/2\mathbf{Z} \times \mathbf{Z}/2\mathbf{Z} Z /2 Z × Z /2 Z 同构的。在第一种情况下,P ( R ) / Q ( R ) P(R)/Q(R) P ( R ) / Q ( R ) 由ω l \omega_l ω l 的典范像生成(也由ω l − 1 \omega_{l-1} ω l − 1 的典范像生成)。在第二种情况下,P ( R ) / Q ( R ) P(R)/Q(R) P ( R ) / Q ( R ) 是由ω l − 1 \omega_{l-1} ω l − 1 和ω l \omega_l ω 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 R l \mathbf{R}^l R l 中,正交反射 s ε i , − ε j s_{\varepsilon_i, -\varepsilon_j} s ε i , − ε j (i ≠ j i \neq j i = j ) 互换 ε i \varepsilon_i ε i 和 ε j \varepsilon_j ε j ,并且使 ε k \varepsilon_k ε k 不变,k k k 不同于 i i i 和j j j 。 s ε i , − ε j s_{\varepsilon_i, -\varepsilon_j} s ε i , − ε j 生成群 G 1 G_1 G 1 同构于对称的群 S l S_l S l 。另一方面,s i j = s ε i , − ε j s ε i , + ε j s_{ij} = s_{\varepsilon_i, -\varepsilon_j} s_{\varepsilon_i, +\varepsilon_j} s ij = s ε i , − ε j s ε i , + ε j 变换ε i \varepsilon_i ε i 到− ε i -\varepsilon_i − ε i ,ε j \varepsilon_j ε j 到− ε j -\varepsilon_j − ε j ,并且使ε k \varepsilon_k ε k 保持不变,而k k k 不同于i i i 和j j j 。 向量空间R l \mathbf{R}^l R l 的自同构u u u 的s i j s_{ij} s ij 生成群G 2 G_2 G 2 、集合使得u ( ε i ) = ( − 1 ) ν i ε i u(\varepsilon_i) = (-1)^{\nu_i} \varepsilon_i u ( ε i ) = ( − 1 ) ν i ε i 和∏ i = 1 l ( − 1 ) ν i = 1 \prod_{i=1}^l (-1)^{\nu_i} = 1 ∏ i = 1 l ( − 1 ) ν i = 1 。 群G 2 G_2 G 2 与( Z / 2 Z ) l − 1 (\mathbf{Z}/2\mathbf{Z})^{l-1} ( Z /2 Z ) l − 1 同构的,G 2 G_2 G 2 在W ( R ) W(R) W ( R ) 中是正规的,因而W ( R ) W(R) W ( R ) 与S l S_l S l 的半直接乘积同构于( Z / 2 Z ) l − 1 (\mathbf{Z}/2\mathbf{Z})^{l-1} ( Z /2 Z ) l − 1 。因而,它的阶是2 l − 1 l ! 2^{l-1} l! 2 l − 1 l ! 。
no. 5的多项式函数t i t_i t i 在W ( R ) W(R) W ( R ) 下是不变的,t = ξ 1 ξ 2 … ξ l t = \xi_1 \xi_2 \ldots \xi_l t = ξ 1 ξ 2 … ξ l 也是不变的;此外,t l = t 2 t_l = t^2 t l = t 2 。令P ( ξ 1 , … , ξ l ) P(\xi_1, \ldots, \xi_l) P ( ξ 1 , … , ξ l ) 为W ( R ) W(R) W ( R ) 下的多项式不变量。设ξ 1 ν 1 ξ 2 ν 2 … ξ l ν l \xi_1^{\nu_1} \xi_2^{\nu_2} \ldots \xi_l^{\nu_l} ξ 1 ν 1 ξ 2 ν 2 … ξ l ν l 是P P P 的单项式,使得ν i \nu_i ν i 是奇数;那么ν j \nu_j ν j 对于所有j j j 来说都是奇数,因为单项式( − 1 ) ν i + ν j ξ 1 ν 1 ξ 2 ν 2 … ξ l ν l (-1)^{\nu_i + \nu_j} \xi_1^{\nu_1} \xi_2^{\nu_2} \ldots \xi_l^{\nu_l} ( − 1 ) ν i + ν j ξ 1 ν 1 ξ 2 ν 2 … ξ l ν l 在s i j ( P ) s_{ij}(P) s ij ( P ) 中具有特征,所以ν i + ν j ≡ 0 ( m o d 2 ) \nu_i + \nu_j \equiv 0 \pmod{2} ν i + ν j ≡ 0 ( mod 2 ) 和ν j ≡ 1 ( m o d 2 ) \nu_j \equiv 1 \pmod{2} ν j ≡ 1 ( mod 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 ξ i \xi_i ξ 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 t 1 , t 2 , … , t l t_1, t_2, \ldots, t_l t 1 , t 2 , … , t l 中的多项式。这就证明代数S ( R l ) W ( R ) S(\mathbf{R}^l)^{W(R)} S ( R l ) W ( R ) 是由t 1 , t 2 , … , t l − 1 , t t_1, t_2, \ldots, t_{l-1}, t t 1 , t 2 , … , t l − 1 , t 生成的。而且,S ( R l ) W ( R ) S(\mathbf{R}^l)^{W(R)} S ( R l ) W ( R ) 的分数对域的超越次数是l,所以t 1 , t 2 , … , t l − 1 , t t_1, t_2, \ldots, t_{l-1}, t t 1 , t 2 , … , 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 , … , 2 l − 5 , 2 l − 3 , l − 1.
1, 3, 5, \ldots, 2l - 5, 2l - 3, l - 1.
1 , 3 , 5 , … , 2 l − 5 , 2 l − 3 , l − 1.
Note that l − 1 l - 1 l − 1 appears twice if l l l is even, and once if l l l is odd.
Dynkin 图的 (XI) 自同构是底层图的那些。因此: 1) 若l = 3 l = 3 l = 3 ,则A ( R ) / W ( R ) A(R)/W(R) A ( R ) / W ( R ) 同构于Z / 2 Z \mathbf{Z}/2\mathbf{Z} Z /2 Z 。 2) 如果l = 4 l = 4 l = 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) A ( R ) / W ( R ) 与S 3 \mathfrak{S}_3 S 3 同构。 3) 如果l ≥ 5 l \geq 5 l ≥ 5 ,则从分支点开始的链有长度1、1和l − 3 ≥ 2 l - 3 \geq 2 l − 3 ≥ 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) ε ∈ A ( R ) ,它们交换了α l − 1 \alpha_{l-1} α l − 1 和α l \alpha_l α l ,并且将α i \alpha_i α i 固定为1 ≤ i ≤ l − 2 1 \leq i \leq l - 2 1 ≤ i ≤ l − 2 。因此A ( R ) / W ( R ) A(R)/W(R) A ( R ) / W ( R ) 与Z / 2 Z \mathbf{Z}/2\mathbf{Z} Z /2 Z 同构;此外,A ( R ) A(R) A ( R ) 是R l \mathbf{R}^l R l 的自同构u u u 的群G 3 G_3 G 3 由……组成在(IX)中定义的群G 1 ≅ S l G_1 \cong \mathfrak{S}_l G 1 ≅ S l 的半直接乘积,使得u ( ε i ) = ± ε i u(\varepsilon_i) = \pm \varepsilon_i u ( ε i ) = ± ε i 对于所有i i i 。
如果l l l 是偶数,则− 1 ∈ W ( R ) -1 \in W(R) − 1 ∈ W ( R ) ,所以w 0 = − 1 w_0 = -1 w 0 = − 1 。如果l l l 是奇数,则− 1 ∉ W ( R ) -1 \notin W(R) − 1 ∈ / W ( R ) ,所以A ( R ) = W ( R ) × { 1 , − 1 } A(R) = W(R) \times \{1, -1\} A ( R ) = W ( R ) × { 1 , − 1 } 和w 0 = − ε w_0 = -\varepsilon w 0 = − ε 。
(XII) 对于l l l 偶数,P ( R − ) / Q ( R − ) P(R^-)/Q(R^-) P ( R − ) / Q ( R − ) 有阶2中的三个元素,即ω 1 , ω l − 1 \omega_1, \omega_{l-1} ω 1 , ω l − 1 和ω l \omega_l ω l 。由于ω l \omega_l ω l (或ω l − 1 \omega_{l-1} ω l − 1 )将顶点相应的互换至α 0 \alpha_0 α 0 和α l \alpha_l α l (或α l − 1 \alpha_{l-1} α l − 1 ),因此它将相应的互换至α 1 \alpha_1 α 1 和α l − 1 \alpha_{l-1} α l − 1 (或α l \alpha_l α l ),还有那些相应的到 α j \alpha_j α j 和 α l − j \alpha_{l-j} α l − j
2 ≤ j ≤ l − 2.
2 \leq j \leq l - 2.
2 ≤ j ≤ l − 2.
我们有ω 1 = ω l ω l − 1 \omega_1 = \omega_l \omega_{l-1} ω 1 = ω l ω l − 1 。
对于l l l 奇数,P ( R − ) / Q ( R − ) P(R^-)/Q(R^-) P ( R − ) / Q ( R − ) 有阶 4中的两个元素,即ω l − 1 \omega_{l-1} ω l − 1 和ω l \omega_l ω l ,以及阶 2中的一个元素,等于ω 1 \omega_1 ω 1 。事实上,ω 1 \omega_1 ω 1 将顶点相应的互换到α 0 \alpha_0 α 0 和α 1 \alpha_1 α 1 ,因此对于2 ≤ j ≤ l − 2 2 \leq j \leq l - 2 2 ≤ j ≤ l − 2 来说,它保留了固定的顶点相应的到α j \alpha_j α j ,并且必然是阶2。因而ω l \omega_l ω l 是阶 4 和变换顶点相应的到 α 0 \alpha_0 α 0 (分别为 α l \alpha_l α l ,分别为 α 1 \alpha_1 α 1 ,分别为 α l − 1 \alpha_{l-1} α l − 1 )到相应的到 α l \alpha_l α l (分别为 α 1 \alpha_1 α 1 ,分别为 α l − 1 \alpha_{l-1} α l − 1 、α 0 \alpha_0 α 0 ),并将顶点相应的替换为 α j \alpha_j α j ,将 α l − j \alpha_{l-j} α l − j 替换为 2 ≤ j ≤ l − 2 2 \leq j \leq l - 2 2 ≤ j ≤ l − 2 。我们有ω 1 = ω l 2 \omega_1 = \omega_l^2 ω 1 = ω l 2 和ω l − 1 = ω l 3 \omega_{l-1} = \omega_l^3 ω l − 1 = ω l 3 。
对于l ≠ 4 l \neq 4 l = 4 ,A ( R ) / W ( R ) A(R)/W(R) A ( R ) / W ( R ) 的非恒等元素将顶点相应的互换到α l − 1 \alpha_{l-1} α l − 1 和α l \alpha_l α l ,从而互换P ( R − ) / Q ( R − ) P(R^-)/Q(R^-) P ( R − ) / Q ( R − ) 的元素、ω l − 1 \omega_{l-1} ω l − 1 和ω l \omega_l ω l 。对于l l l 奇数,这样得到的P ( R − ) / Q ( R − ) P(R^-)/Q(R^-) P ( R − ) / Q ( R − ) 中的自同构为映射x ↦ − x x \mapsto -x x ↦ − x 。
对于l = 4 l = 4 l = 4 ,A ( R ) / W ( R ) A(R)/W(R) A ( R ) / W ( R ) 可以与{ 1 , 3 , 4 } \{1, 3, 4\} { 1 , 3 , 4 } 的置换的群识别,并通过指标的置换作用于{ ω 1 , ω 3 , ω 4 } \{\omega_1, \omega_3, \omega_4\} { ω 1 , ω 3 , ω 4 } 。
9. 系统型 F 4 F_4 F 4
(I) 考虑R 4 \mathbf{R}^4 R 4 中的群L 2 L_2 L 2 (no. 4)。令R R R 为α ∈ L 2 \alpha \in L_2 α ∈ L 2 的集合,使得( α ∣ α ) = 1 (\alpha|\alpha) = 1 ( α ∣ α ) = 1 或( α ∣ α ) = 2 (\alpha|\alpha) = 2 ( α ∣ α ) = 2 ; 包含向量
± ε i , ± ε i ± ε j ( i < j ) , 1 2 ( ± ε 1 ± ε 2 ± ε 3 ± ε 4 ) .
\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).
± ε i , ± ε i ± ε j ( i < j ) , 2 1 ( ± ε 1 ± ε 2 ± ε 3 ± ε 4 ) . 反之,如果α ∈ R \alpha \in R α ∈ R ,则α \alpha α 的坐标只能取值0 , ± 1 2 , ± 1 0, \pm \frac{1}{2}, \pm 1 0 , ± 2 1 , ± 1 (从( 3 2 ) 2 > 2 (\frac{3}{2})^2 > 2 ( 2 3 ) 2 > 2 开始);或者这些坐标都是整数,给出向量± ε i , ± ε i ± ε j \pm \varepsilon_i, \pm \varepsilon_i \pm \varepsilon_j ± ε i , ± ε i ± ε j ,或者它们都等于± 1 2 \pm \frac{1}{2} ± 2 1 ,给出向量1 2 ( ± ε 1 ± ε 2 ± ε 3 ± ε 4 ) \frac{1}{2}(\pm \varepsilon_1 \pm \varepsilon_2 \pm \varepsilon_3 \pm \varepsilon_4) 2 1 ( ± ε 1 ± ε 2 ± ε 3 ± ε 4 ) 。
我们证明,对于 α , β ∈ R \alpha, \beta \in R α , β ∈ R ,我们有 2 ( α ∣ β ) / ( ∣ α ∣ α ) ∈ Z 2(\alpha|\beta)/(|\alpha|\alpha) \in \mathbf{Z} 2 ( α ∣ β ) / ( ∣ α ∣ α ) ∈ Z 。如果α = ± ε i \alpha = \pm \varepsilon_i α = ± ε i 或α = 1 2 ( ± ε 1 ± ε 2 ± ε 3 ± ε 4 ) \alpha = \frac{1}{2}(\pm \varepsilon_1 \pm \varepsilon_2 \pm \varepsilon_3 \pm \varepsilon_4) α = 2 1 ( ± ε 1 ± ε 2 ± ε 3 ± ε 4 ) ,则( α ∣ α ) = 1 (\alpha|\alpha) = 1 ( α ∣ α ) = 1 ,并且我们在no. 4中看到自α , β ∈ L 2 \alpha, \beta \in L_2 α , β ∈ L 2 以来的( α ∣ β ) ∈ 1 2 Z (\alpha|\beta) \in \frac{1}{2}\mathbf{Z} ( α ∣ β ) ∈ 2 1 Z 。如果α = ± ε i ± ε j \alpha = \pm \varepsilon_i \pm \varepsilon_j α = ± ε i ± ε j ,则( α ∣ α ) = 2 (\alpha|\alpha) = 2 ( α ∣ α ) = 2 ,并且自α ∈ L 1 \alpha \in L_1 α ∈ L 1 和β ∈ L 2 \beta \in L_2 β ∈ L 2 以来,我们在no. 4中看到了( α ∣ β ) ∈ Z (\alpha|\beta) \in \mathbf{Z} ( α ∣ β ) ∈ Z 。因此,R R R 是R 4 \mathbf{R}^4 R 4 (no. 4) 中的约化根系。 根中的数是n = 8 + ( 4 2 ) 4 + 2 4 = 48 n = 8 + \binom{4}{2} 4 + 2^4 = 48 n = 8 + ( 2 4 ) 4 + 2 4 = 48 。
(II) 给出R 4 \mathbf{R}^4 R 4 由基( ε 1 , ε 2 , ε 3 , ε 4 ) (\varepsilon_1, \varepsilon_2, \varepsilon_3, \varepsilon_4) ( ε 1 , ε 2 , ε 3 , ε 4 ) (§ 1, no. 7)定义的词典阶。特别是,我们有ε 1 > ε 2 > ε 3 > ε 4 \varepsilon_1 > \varepsilon_2 > \varepsilon_3 > \varepsilon_4 ε 1 > ε 2 > ε 3 > ε 4 。正值根是
ε i , ε i ± ε j ( i < j ) , 1 2 ( ε 1 ± ε 2 ± ε 3 ± ε 4 ) .
\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).
ε i , ε i ± ε j ( i < j ) , 2 1 ( ε 1 ± ε 2 ± ε 3 ± ε 4 ) . 最小的根为α 3 = ε 4 \alpha_3 = \varepsilon_4 α 3 = ε 4 。在根属于到R ε 3 + R ε 4 \mathbf{R}\varepsilon_3 + \mathbf{R}\varepsilon_4 R ε 3 + R ε 4 但不到R ε 4 \mathbf{R}\varepsilon_4 R ε 4 中,最小的是α 2 = ε 3 − ε 4 \alpha_2 = \varepsilon_3 - \varepsilon_4 α 2 = ε 3 − ε 4 。在根属于到R ε 2 + R ε 3 + R ε 4 \mathbf{R}\varepsilon_2 + \mathbf{R}\varepsilon_3 + \mathbf{R}\varepsilon_4 R ε 2 + R ε 3 + R ε 4 但不到R ε 3 + R ε 4 \mathbf{R}\varepsilon_3 + \mathbf{R}\varepsilon_4 R ε 3 + R ε 4 的正数中,最小的是α 1 = ε 2 − ε 3 \alpha_1 = \varepsilon_2 - \varepsilon_3 α 1 = ε 2 − ε 3 。在正根不是属于到R ε 2 + R ε 3 + R ε 4 \mathbf{R}\varepsilon_2 + \mathbf{R}\varepsilon_3 + \mathbf{R}\varepsilon_4 R ε 2 + R ε 3 + R ε 4 中,最小的是α 4 = 1 2 ( ε 1 − ε 2 − ε 3 − ε 4 ) \alpha_4 = \frac{1}{2}(\varepsilon_1 - \varepsilon_2 - \varepsilon_3 - \varepsilon_4) α 4 = 2 1 ( ε 1 − ε 2 − ε 3 − ε 4 ) 。 α i \alpha_i α i 都不是 2 个正根中的和。因此,( α 1 , α 2 , α 3 , α 4 ) (\alpha_1, \alpha_2, \alpha_3, \alpha_4) ( α 1 , α 2 , α 3 , α 4 ) 是R R R 的基(§ 1, no. 6,Cor. 1 到 Prop. 19)。我们有∥ α 1 ∥ = ∥ α 2 ∥ = 2 , ∥ α 3 ∥ = ∥ α 4 ∥ = 1 , ( α 1 ∣ α 2 ) = ( α 2 ∣ α 3 ) = − 1 , ( α 3 ∣ α 4 ) = − 1 2 , ( α 1 ∣ α 3 ) = ( α 1 ∣ α 4 ) = ( α 2 ∣ α 4 ) = 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 ∥ α 1 ∥ = ∥ α 2 ∥ = 2 , ∥ α 3 ∥ = ∥ α 4 ∥ = 1 , ( α 1 ∣ α 2 ) = ( α 2 ∣ α 3 ) = − 1 , ( α 3 ∣ α 4 ) = − 2 1 , ( α 1 ∣ α 3 ) = ( α 1 ∣ α 4 ) = ( α 2 ∣ α 4 ) = 0 。我们看到R R R 的Dynkin图是型F 4 F_4 F 4 ,因此是不可约的。
(III) 我们有h = n l = 12 h = \frac{n}{l} = 12 h = l n = 12 。
(IV) 让α ~ = ε 1 + ε 2 = 2 α 1 + 3 α 2 + 4 α 3 + 2 α 4 \tilde{\alpha} = \varepsilon_1 + \varepsilon_2 = 2\alpha_1 + 3\alpha_2 + 4\alpha_3 + 2\alpha_4 α ~ = ε 1 + ε 2 = 2 α 1 + 3 α 2 + 4 α 3 + 2 α 4 。 α ~ \tilde{\alpha} α ~ 相对于( α i ) (\alpha_i) ( α i ) 的坐标和是11 = h − 1 11 = h - 1 11 = h − 1 ,所以α ~ \tilde{\alpha} α ~ 是最高根。我们有( α ~ ∣ α 1 ) = 1 , ( α ~ ∣ α 2 ) = ( α ~ ∣ α 3 ) = ( α ~ ∣ α 4 ) = 0 (\tilde{\alpha}|\alpha_1) = 1, (\tilde{\alpha}|\alpha_2) = (\tilde{\alpha}|\alpha_3) = (\tilde{\alpha}|\alpha_4) = 0 ( α ~ ∣ α 1 ) = 1 , ( α ~ ∣ α 2 ) = ( α ~ ∣ α 3 ) = ( α ~ ∣ α 4 ) = 0 。
完整的 Dynkin 图为
!F_4 的 Dynkin 图
(V)公式α ∗ = 2 α ( α ∣ α ) \alpha^* = \frac{2\alpha}{(\alpha|\alpha)} α ∗ = ( α ∣ α ) 2 α 给出R − R^- R − 集合/向量± 2 ε i , ± ε i ± ε j , ± ε 1 ± ε 2 ± ε 3 ± ε 4 \pm 2\varepsilon_i, \pm \varepsilon_i \pm \varepsilon_j, \pm \varepsilon_1 \pm \varepsilon_2 \pm \varepsilon_3 \pm \varepsilon_4 ± 2 ε i , ± ε i ± ε j , ± ε 1 ± ε 2 ± ε 3 ± ε 4 。 R − R^- R − 的Dynkin图是通过no. 2中解释的过程从R R R 的Dynkin图获得的,我们看到R − R^- R − 是型F 4 F_4 F 4 。
The roots not orthogonal to β = ε 1 \beta = \varepsilon_1 β = ε 1 are ± ε 1 , ± ε 1 ± ε j ( j ≥ 2 ) \pm \varepsilon_1, \pm \varepsilon_1 \pm \varepsilon_j \ (j \geq 2) ± ε 1 , ± ε 1 ± ε j ( j ≥ 2 ) , and 1 2 ( ± ε 1 ± ε 2 ± ε 3 ± ε 4 ) \frac{1}{2}(\pm \varepsilon_1 \pm \varepsilon_2 \pm \varepsilon_3 \pm \varepsilon_4) 2 1 ( ± ε 1 ± ε 2 ± ε 3 ± ε 4 ) : the number n ( α ∣ β ) = 2 ( α ∣ β ) n(\alpha|\beta) = 2(\alpha|\beta) n ( α ∣ β ) = 2 ( α ∣ β ) is equal to ± 2 \pm 2 ± 2 for the first 14 of these roots and to ± 1 \pm 1 ± 1 for the last 16; thus, for Φ R \Phi_R Φ R , the square of the length of β \beta β is 4 ( 14.4 + 16.1 ) − 1 = 1 18 4(14.4 + 16.1)^{-1} = \frac{1}{18} 4 ( 14.4 + 16.1 ) − 1 = 18 1 ; hence
Φ R ( x , y ) = ( x ∣ y ) 18 .
\Phi_R(x, y) = \frac{(x|y)}{18}.
Φ R ( x , y ) = 18 ( x ∣ y ) .
我们现在应用§ 1, no. 12的公式(18),以及x = y = β x = y = \beta x = y = β ;这给出了
2 + 12. 1 4 + 16. 1 / 4 1 = γ ( R ) . 1 18
2 + 12.\frac{1}{4} + 16.\frac{1/4}{1} = \gamma(R).\frac{1}{18}
2 + 12. 4 1 + 16. 1 1/4 = γ ( R ) . 18 1
所以
γ ( R ) = 2.3 4 .
\gamma(R) = 2.3^4.
γ ( R ) = 2. 3 4 .
(VI) 计算基本权给出
ω 1 = ε 1 + ε 2 = 2 α 1 + 3 α 2 + 4 α 3 + 2 α 4 = α ~ ω 2 = 2 ε 1 + ε 2 + ε 3 = 3 α 1 + 6 α 2 + 8 α 3 + 4 α 4 ω 3 = 1 2 ( 3 ε 1 + ε 2 + ε 3 + ε 4 ) = 2 α 1 + 4 α 2 + 6 α 3 + 3 α 4 ω 4 = ε 1 = α 1 + 2 α 2 + 3 α 3 + 2 α 4 .
\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*}
ω 1 ω 2 ω 3 ω 4 = ε 1 + ε 2 = 2 α 1 + 3 α 2 + 4 α 3 + 2 α 4 = α ~ = 2 ε 1 + ε 2 + ε 3 = 3 α 1 + 6 α 2 + 8 α 3 + 4 α 4 = 2 1 ( 3 ε 1 + ε 2 + ε 3 + ε 4 ) = 2 α 1 + 4 α 2 + 6 α 3 + 3 α 4 = ε 1 = α 1 + 2 α 2 + 3 α 3 + 2 α 4 .
正根的 (VII) 和为
2 ρ = 11 ε 1 + 5 ε 2 + 3 ε 3 + ε 4 = 16 α 1 + 30 α 2 + 42 α 3 + 22 α 4 .
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.
2 ρ = 11 ε 1 + 5 ε 2 + 3 ε 3 + ε 4 = 16 α 1 + 30 α 2 + 42 α 3 + 22 α 4 .
(VIII) 我们有 Q ( R ) = L 2 Q(R) = L_2 Q ( R ) = L 2 (no. 4),还有P ( R ) = Q ( R ) 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 = 12 h = 12 h = 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) 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) A ( R ) = W ( R ) 和 w 0 = − 1 w_0 = -1 w 0 = − 1 。设R ′ R' R ′ 为R R R 中最长的元素中的集合,即± ε i ± ε j \pm \varepsilon_i \pm \varepsilon_j ± ε i ± ε j ; R ′ R' R ′ 是no. 8建造的型D 4 D_4 D 4 中的根系。显然,A ( R ) A(R) A ( R ) 的每个元素都是A ( R ′ ) A(R') A ( R ′ ) 的元素。相反,A ( R ′ ) A(R') A ( R ′ ) 的元素使L 1 L_1 L 1 保持稳定(因为它是由R ′ R' R ′ 生成的),因此它的相关L 2 L_2 L 2 也是如此,因而R R R 也是如此。所以W ( R ) = A ( R ) = A ( R ′ ) W(R) = A(R) = A(R') W ( R ) = A ( R ) = A ( R ′ ) 。通过no. 8,W ( R ) W(R) W ( R ) 是S 3 S_3 S 3 通过W ( R ′ ) W(R') W ( R ′ ) 的半直接乘积,W ( R ′ ) W(R') W ( R ′ ) 本身是S 4 S_4 S 4 通过( Z / 2 Z ) 3 (\mathbf{Z}/2\mathbf{Z})^3 ( Z /2 Z ) 3 的半直接乘积。 W ( R ) W(R) W ( R ) 中的阶是3 ! 4 ! 2 3 = 2 7 .3 2 3!4!2^3 = 2^7.3^2 3 ! 4 ! 2 3 = 2 7 . 3 2 。
10. 系统型 E_8
(I) 考虑R 8 \mathbf{R}^8 R 8 中的群 L_3 (no. 4)。令 R 为 α ∈ L 3 \alpha \in L_3 α ∈ L 3 的集合,使得 ( α ∣ α ) = 2 (\alpha|\alpha) = 2 ( α ∣ α ) = 2 ; 包含向量
± ε i ± ε j ( i < j ) , 1 2 ∑ i = 1 8 ( − 1 ) ν ( i ) ε i ( ∑ i = 1 8 ν ( 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}).
± ε i ± ε j ( i < j ) , 2 1 i = 1 ∑ 8 ( − 1 ) ν ( i ) ε i ( i = 1 ∑ 8 ν ( i ) even ) .
相反,如果元素 α ∈ L 3 \alpha \in L_3 α ∈ L 3 满足 ( α ∣ α ) = 2 (\alpha|\alpha) = 2 ( α ∣ α ) = 2 ,则其坐标必须在值 0 , ± 1 2 , ± 1 0, \pm \frac{1}{2}, \pm 1 0 , ± 2 1 , ± 1 之间:到 no. 4,这些坐标要么都是整数,给出向量 ± ε i ± ε j \pm \varepsilon_i \pm \varepsilon_j ± ε i ± ε j ,要么它们都等于 ± 1 2 \pm \frac{1}{2} ± 2 1 ,其中整数和,给予向量
1 2 ∑ i = 1 8 ( − 1 ) ν ( i ) ε i
\frac{1}{2} \sum_{i=1}^8 (-1)^{\nu(i)} \varepsilon_i
2 1 i = 1 ∑ 8 ( − 1 ) ν ( i ) ε i
与 ∑ i = 1 8 ν ( i ) \sum_{i=1}^8 \nu(i) ∑ i = 1 8 ν ( i ) 偶数。
我们已经看到 (no. 4) 对于所有 α , β ∈ L 3 \alpha, \beta \in L_3 α , β ∈ L 3 都有 ( α ∣ β ) ∈ Z (\alpha|\beta) \in \mathbf{Z} ( α ∣ β ) ∈ Z 。因而,R 为约化根系。 根中的数是n = ( 8 2 ) .4 + 2 7 = 240 n = \binom{8}{2} . 4 + 2^7 = 240 n = ( 2 8 ) .4 + 2 7 = 240 。
(II) 设ρ \rho ρ 为向量( 0 , 1 , 2 , 3 , 4 , 5 , 6 , 23 ) (0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 23) ( 0 , 1 , 2 , 3 , 4 , 5 , 6 , 23 ) 除以L 3 L_3 L 3 。 R 中没有元素与 ρ \rho ρ 正交(这对于 ± ε i ± ε j \pm \varepsilon_i \pm \varepsilon_j ± ε i ± ε j 来说是清楚的;如果 1 2 ∑ i = 1 8 ( − 1 ) ν ( i ) ε i \frac{1}{2} \sum_{i=1}^8 (-1)^{\nu(i)} \varepsilon_i 2 1 ∑ i = 1 8 ( − 1 ) ν ( i ) ε i 与 ρ \rho ρ 正交,我们将有 ∑ i = 1 6 i ( − 1 ) ν ( i + 1 ) + 23 ( − 1 ) ν ( 8 ) = 0 \sum_{i=1}^6 i(-1)^{\nu(i+1)} + 23(-1)^{\nu(8)} = 0 ∑ i = 1 6 i ( − 1 ) ν ( i + 1 ) + 23 ( − 1 ) ν ( 8 ) = 0 ,这从 ∑ i = 1 6 i < 23 \sum_{i=1}^6 i < 23 ∑ 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 α ∈ R ,使得 ( α ∣ ρ ) > 0 (\alpha|\rho) > 0 ( α ∣ ρ ) > 0 是相对于某个房间的正根。这些根是 ± ε i + ε j ( i < j ) \pm \varepsilon_i + \varepsilon_j \ (i < j) ± ε i + ε j ( i < j ) ,而
1 2 ( ε 8 + ∑ i = 1 7 ( − 1 ) ν ( i ) ε i )
\frac{1}{2} (\varepsilon_8 + \sum_{i=1}^7 (-1)^{\nu(i)} \varepsilon_i)
2 1 ( ε 8 + i = 1 ∑ 7 ( − 1 ) ν ( i ) ε i )
与 ∑ i = 1 7 ν ( i ) \sum_{i=1}^7 \nu(i) ∑ i = 1 7 ν ( i ) 偶数。对于所有 α ∈ R \alpha \in R α ∈ R (no. 4),我们都有 ( α ∣ ρ ) ∈ Z (\alpha|\rho) \in \mathbf{Z} ( α ∣ ρ ) ∈ Z ,对于以下根,( α ∣ ρ ) (\alpha|\rho) ( α ∣ ρ ) 等于 1:
α 1 = 1 2 ( ε 1 + ε 8 ) − 1 2 ( ε 2 + ε 3 + ε 4 + ε 5 + ε 6 + ε 7 ) , α 2 = ε 1 + ε 2 , α 3 = ε 2 − ε 1 , α 4 = ε 3 − ε 2 , α 5 = ε 4 − ε 3 , α 6 = ε 5 − ε 4 , α 7 = ε 6 − ε 5 , α 8 = ε 7 − ε 6 .
\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*}
α 1 α 2 α 6 = 2 1 ( ε 1 + ε 8 ) − 2 1 ( ε 2 + ε 3 + ε 4 + ε 5 + ε 6 + ε 7 ) , = ε 1 + ε 2 , α 3 = ε 2 − ε 1 , α 4 = ε 3 − ε 2 , α 5 = ε 4 − ε 3 , = ε 5 − ε 4 , α 7 = ε 6 − ε 5 , α 8 = ε 7 − ε 6 .
还有R 8 \mathbf{R}^8 R 8 这八个向量形式基。作者:§ 1, no. 6,Cor。根据第 19 条命题 1,( α 1 , α 2 , … , α 8 ) (\alpha_1, \alpha_2, \ldots, \alpha_8) ( α 1 , α 2 , … , α 8 ) 是 R 的基,其中正根是上面定义的那些。我们有
( α 4 ∣ α 5 ) = ( α 5 ∣ α 6 ) = ( α 6 ∣ α 7 ) = ( α 7 ∣ α 8 ) = ( α 4 ∣ α 2 ) = ( α 4 ∣ α 3 ) = ( α 3 ∣ α 1 ) = − 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,
( α 4 ∣ α 5 ) = ( α 5 ∣ α 6 ) = ( α 6 ∣ α 7 ) = ( α 7 ∣ α 8 ) = ( α 4 ∣ α 2 ) = ( α 4 ∣ α 3 ) = ( α 3 ∣ α 1 ) = − 1 ,
( α i ∣ α j ) = 0 (\alpha_i|\alpha_j) = 0 ( α i ∣ α 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 = n 8 = 30 h = \frac{n}{8} = 30 h = 8 n = 30 。
(IV) 让
α ~ = ε 7 + ε 8 = 2 α 1 + 3 α 2 + 4 α 3 + 6 α 4 + 5 α 5 + 4 α 6 + 3 α 7 + 2 α 8 ,
\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,
α ~ = ε 7 + ε 8 = 2 α 1 + 3 α 2 + 4 α 3 + 6 α 4 + 5 α 5 + 4 α 6 + 3 α 7 + 2 α 8 , 即根。它相对于( α i ) (\alpha_i) ( α i ) 的坐标和是29 = h − 1 29 = h - 1 29 = h − 1 ,所以α ~ \tilde{\alpha} α ~ 是最高根。它与除 α 8 \alpha_8 α 8 和 ( α ~ ∣ α 8 ) = 1 (\tilde{\alpha}|\alpha_8) = 1 ( α ~ ∣ α 8 ) = 1 之外的所有 α i \alpha_i α 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 ( α ∣ α ) = 2 ,对于所有α ∈ R \alpha \in R α ∈ R ,我们有R − = R R^- = R R − = R 。
对于 Φ R \Phi_R Φ R ,根的长度平方为 1 30 \frac{1}{30} 30 1 (§ 1, no. 12)。因而,Φ R ( x , y ) = ( x ∣ y ) / 60 \Phi_R(x, y) = (x|y)/60 Φ R ( x , y ) = ( x ∣ y ) /60 和γ ( R ) = 900 \gamma(R) = 900 γ ( R ) = 900 (§ 1。no. 12,公式(20))。
(VI) 计算基本权给出
ω 1 = 2 ε 8 = 4 α 1 + 5 α 2 + 7 α 3 + 10 α 4 + 8 α 5 + 6 α 6 + 4 α 7 + 2 α 8 ω 2 = 1 2 ( ε 1 + ε 2 + ε 3 + ε 4 + ε 5 + ε 6 + ε 7 + 5 ε 8 ) = 5 α 1 + 8 α 2 + 10 α 3 + 15 α 4 + 12 α 5 + 9 α 6 + 6 α 7 + 3 α 8 ω 3 = 1 2 ( − ε 1 + ε 2 + ε 3 + ε 4 + ε 5 + ε 6 + ε 7 + 7 ε 8 ) = 7 α 1 + 10 α 2 + 14 α 3 + 20 α 4 + 16 α 5 + 12 α 6 + 8 α 7 + 4 α 8 ω 4 = ε 3 + ε 4 + ε 5 + ε 6 + ε 7 + 5 ε 8 = 10 α 1 + 15 α 2 + 20 α 3 + 30 α 4 + 24 α 5 + 18 α 6 + 12 α 7 + 6 α 8 ω 5 = ε 4 + ε 5 + ε 6 + ε 7 + 4 ε 8 = 8 α 1 + 12 α 2 + 16 α 3 + 24 α 4 + 20 α 5 + 15 α 6 + 10 α 7 + 5 α 8 ω 6 = ε 5 + ε 6 + ε 7 + 3 ε 8 = 6 α 1 + 9 α 2 + 12 α 3 + 18 α 4 + 15 α 5 + 12 α 6 + 8 α 7 + 4 α 8 ω 7 = ε 6 + ε 7 + 2 ε 8 = 4 α 1 + 6 α 2 + 8 α 3 + 2 α 4 + 10 α 5 + 8 α 6 + 6 α 7 + 3 α 8 ω 8 = ε 7 + ε 8 = 5 α 1 + 8 α 2 + 10 α 3 + 15 α 4 + 12 α 5 + 9 α 6 + 6 α 7 + 3 α 8 = 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*}
ω 1 ω 2 ω 3 ω 4 ω 5 ω 6 ω 7 ω 8 = 2 ε 8 = 4 α 1 + 5 α 2 + 7 α 3 + 10 α 4 + 8 α 5 + 6 α 6 + 4 α 7 + 2 α 8 = 2 1 ( ε 1 + ε 2 + ε 3 + ε 4 + ε 5 + ε 6 + ε 7 + 5 ε 8 ) = 5 α 1 + 8 α 2 + 10 α 3 + 15 α 4 + 12 α 5 + 9 α 6 + 6 α 7 + 3 α 8 = 2 1 ( − ε 1 + ε 2 + ε 3 + ε 4 + ε 5 + ε 6 + ε 7 + 7 ε 8 ) = 7 α 1 + 10 α 2 + 14 α 3 + 20 α 4 + 16 α 5 + 12 α 6 + 8 α 7 + 4 α 8 = ε 3 + ε 4 + ε 5 + ε 6 + ε 7 + 5 ε 8 = 10 α 1 + 15 α 2 + 20 α 3 + 30 α 4 + 24 α 5 + 18 α 6 + 12 α 7 + 6 α 8 = ε 4 + ε 5 + ε 6 + ε 7 + 4 ε 8 = 8 α 1 + 12 α 2 + 16 α 3 + 24 α 4 + 20 α 5 + 15 α 6 + 10 α 7 + 5 α 8 = ε 5 + ε 6 + ε 7 + 3 ε 8 = 6 α 1 + 9 α 2 + 12 α 3 + 18 α 4 + 15 α 5 + 12 α 6 + 8 α 7 + 4 α 8 = ε 6 + ε 7 + 2 ε 8 = 4 α 1 + 6 α 2 + 8 α 3 + 2 α 4 + 10 α 5 + 8 α 6 + 6 α 7 + 3 α 8 = ε 7 + ε 8 = 5 α 1 + 8 α 2 + 10 α 3 + 15 α 4 + 12 α 5 + 9 α 6 + 6 α 7 + 3 α 8 = α ~ .
(VII) 正根的一半和是基本权的和(§ 1, no. 10,命题29);这给出了
ρ = ε 2 + 2 ε 3 + 3 ε 4 + 4 ε 5 + 5 ε 6 + 6 ε 7 + 23 ε 8 = 46 α 1 + 68 α 2 + 91 α 3 + 135 α 4 + 110 α 5 + 84 α 6 + 57 α 7 + 29 α 8 .
\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*}
ρ = ε 2 + 2 ε 3 + 3 ε 4 + 4 ε 5 + 5 ε 6 + 6 ε 7 + 23 ε 8 = 46 α 1 + 68 α 2 + 91 α 3 + 135 α 4 + 110 α 5 + 84 α 6 + 57 α 7 + 29 α 8 .
(VIII)群Q(R)由ε i ± ε j \varepsilon_i \pm \varepsilon_j ε i ± ε j 和1 2 ∑ i = 1 8 ε i \frac{1}{2} \sum_{i=1}^8 \varepsilon_i 2 1 ∑ i = 1 8 ε 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 = 30 h = 30 h = 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 = 2 14 .3 5 .5 2 .7.
2.8.12.14.18.20.24.30 = 2^{14}.3^5.5^2.7.
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) A ( R ) = W ( R ) 和w 0 = − 1 w_0 = -1 w 0 = − 1 。
11. 系统型 E_7
(I)和(II)令E = R 8 E = \mathbf{R}^8 E = R 8 ,并令R_8为no. 10中构造的E中的根系。设R_8的根α 1 , … , α 7 \alpha_1, \ldots, \alpha_7 α 1 , … , α 7 生成的E中V为超平面;它与 R_8 的第八基本权ω = ε 7 + ε 8 \omega = \varepsilon_7 + \varepsilon_8 ω = ε 7 + ε 8 正交。
让R = R 8 ∩ V R = R_8 \cap V R = R 8 ∩ V 。那么 R 是约化根系和基 ( α 1 , … , α 7 ) (\alpha_1, \ldots, \alpha_7) ( α 1 , … , α 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:
± ε i ± ε j ( 1 ≤ i ≤ j ≤ 6 ) , ± ( ε 7 − ε 8 ) ,
\pm \varepsilon_i \pm \varepsilon_j \quad (1 \leq i \leq j \leq 6), \quad \pm (\varepsilon_7 - \varepsilon_8),
± ε i ± ε j ( 1 ≤ i ≤ j ≤ 6 ) , ± ( ε 7 − ε 8 ) ,
± 1 2 ( ε 7 − ε 8 + ∑ i = 1 8 ( − 1 ) ν ( i ) ε i ) with ∑ i = 1 8 ν ( 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}.
± 2 1 ( ε 7 − ε 8 + i = 1 ∑ 8 ( − 1 ) ν ( i ) ε i ) with i = 1 ∑ 8 ν ( i ) odd .
根中的数是n = 2 + ( 6 2 ) .4 + 2 6 = 126 n = 2 + \binom{6}{2}.4 + 2^6 = 126 n = 2 + ( 2 6 ) .4 + 2 6 = 126 。正根是
± ε i + ε j ( 1 ≤ i < j ≤ 6 ) , − ε 7 + ε 8 ,
\pm \varepsilon_i + \varepsilon_j \quad (1 \leq i < j \leq 6), \quad -\varepsilon_7 + \varepsilon_8,
± ε i + ε j ( 1 ≤ i < j ≤ 6 ) , − ε 7 + ε 8 ,
1 2 ( − ε 7 + ε 8 + ∑ i = 1 6 ( − 1 ) ν ( i ) ε i ) with ∑ i = 1 6 ν ( 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}.
2 1 ( − ε 7 + ε 8 + i = 1 ∑ 6 ( − 1 ) ν ( i ) ε i ) with i = 1 ∑ 6 ν ( i ) odd .
(III) 我们有h = n l = 18 h = \frac{n}{l} = 18 h = l n = 18 。
(IV)设α ~ = ε 8 − ε 7 = 2 α 1 + 2 α 2 + 3 α 3 + 4 α 4 + 3 α 5 + 2 α 6 + α 7 \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 α ~ = ε 8 − ε 7 = 2 α 1 + 2 α 2 + 3 α 3 + 4 α 4 + 3 α 5 + 2 α 6 + α 7 ,即根。其相对于( α i ) (\alpha_i) ( α i ) 的坐标和为17 = h − 1 h - 1 h − 1 。因此是最高根。对于 2 ≤ i ≤ 7 2 \leq i \leq 7 2 ≤ i ≤ 7 和 ( α ~ ∣ α 1 ) = 1 (\tilde{\alpha}|\alpha_1) = 1 ( α ~ ∣ α 1 ) = 1 ,它与 α i \alpha_i α i 正交。完整的 Dynkin 图为
!E_7 的 Dynkin 图
(V) 从( α ∣ α ) = 2 (\alpha|\alpha) = 2 ( α ∣ α ) = 2 开始,对于所有α ∈ R \alpha \in R α ∈ R ,我们有R − = R R^- = R R − = R 。 对于Φ R \Phi_R Φ R ,根的平方长度是1 18 \frac{1}{18} 18 1 ,所以
Φ R ( x , y ) = ( x ∣ y ) / 36 , and γ ( R ) = 2 2 ⋅ 3 4
\Phi_R(x, y) = (x|y)/36, \quad \text{and} \quad \gamma(R) = 2^2 \cdot 3^4
Φ R ( x , y ) = ( x ∣ y ) /36 , and γ ( R ) = 2 2 ⋅ 3 4 (§ 1。no. 12,公式(20))。
(VI) 计算基本权给出
ω 1 = ε 8 − ε 7 = 2 α 1 + 2 α 2 + 3 α 3 + 4 α 4 + 3 α 5 + 2 α 6 + α 7 ω 2 = 1 2 ( ε 1 + ε 2 + ε 3 + ε 4 + ε 5 + ε 6 − 2 ε 7 + 2 ε 8 ) = 1 2 ( 4 α 1 + 7 α 2 + 8 α 3 + 12 α 4 + 9 α 5 + 8 α 6 + 3 α 7 ) ω 3 = 1 2 ( − ε 1 + ε 2 + ε 3 + ε 4 + ε 5 + ε 6 − 3 ε 7 + 3 ε 8 ) = 3 α 1 + 4 α 2 + 6 α 3 + 8 α 4 + 6 α 5 + 4 α 6 + 2 α 7 ω 4 = ε 3 + ε 4 + ε 5 + ε 6 + 2 ( ε 8 − ε 7 ) = 4 α 1 + 6 α 2 + 8 α 3 + 12 α 4 + 9 α 5 + 6 α 6 + 3 α 7 ω 5 = ε 4 + ε 5 + ε 6 + 3 2 ( ε 8 − ε 7 ) = 1 2 ( 6 α 1 + 9 α 2 + 12 α 3 + 18 α 4 + 15 α 5 + 10 α 6 + 5 α 7 ) ω 6 = ε 5 + ε 6 − ε 7 + ε 8 = 2 α 1 + 3 α 2 + 4 α 3 + 6 α 4 + 5 α 5 + 4 α 6 + 2 α 7 ω 7 = ε 6 + 1 2 ( ε 8 − ε 7 ) = 1 2 ( 2 α 1 + 3 α 2 + 4 α 3 + 6 α 4 + 5 α 5 + 4 α 6 + 3 α 7 ) .
\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*}
ω 1 ω 2 ω 3 ω 4 ω 5 ω 6 ω 7 = ε 8 − ε 7 = 2 α 1 + 2 α 2 + 3 α 3 + 4 α 4 + 3 α 5 + 2 α 6 + α 7 = 2 1 ( ε 1 + ε 2 + ε 3 + ε 4 + ε 5 + ε 6 − 2 ε 7 + 2 ε 8 ) = 2 1 ( 4 α 1 + 7 α 2 + 8 α 3 + 12 α 4 + 9 α 5 + 8 α 6 + 3 α 7 ) = 2 1 ( − ε 1 + ε 2 + ε 3 + ε 4 + ε 5 + ε 6 − 3 ε 7 + 3 ε 8 ) = 3 α 1 + 4 α 2 + 6 α 3 + 8 α 4 + 6 α 5 + 4 α 6 + 2 α 7 = ε 3 + ε 4 + ε 5 + ε 6 + 2 ( ε 8 − ε 7 ) = 4 α 1 + 6 α 2 + 8 α 3 + 12 α 4 + 9 α 5 + 6 α 6 + 3 α 7 = ε 4 + ε 5 + ε 6 + 2 3 ( ε 8 − ε 7 ) = 2 1 ( 6 α 1 + 9 α 2 + 12 α 3 + 18 α 4 + 15 α 5 + 10 α 6 + 5 α 7 ) = ε 5 + ε 6 − ε 7 + ε 8 = 2 α 1 + 3 α 2 + 4 α 3 + 6 α 4 + 5 α 5 + 4 α 6 + 2 α 7 = ε 6 + 2 1 ( ε 8 − ε 7 ) = 2 1 ( 2 α 1 + 3 α 2 + 4 α 3 + 6 α 4 + 5 α 5 + 4 α 6 + 3 α 7 ) .
正根的 (VII) 和 2 ρ 2\rho 2 ρ 是 2 ∑ i = 1 7 ω i 2 \sum_{i=1}^7 \omega_i 2 ∑ i = 1 7 ω i (§ 1. no. 10. 命题 29),所以
2 ρ = 2 ε 2 + 4 ε 3 + 6 ε 4 + 8 ε 5 + 10 ε 6 − 17 ε 7 + 17 ε 8 = 34 α 1 + 49 α 2 + 66 α 3 + 96 α 4 + 75 α 5 + 52 α 6 + 27 α 7 .
\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*}
2 ρ = 2 ε 2 + 4 ε 3 + 6 ε 4 + 8 ε 5 + 10 ε 6 − 17 ε 7 + 17 ε 8 = 34 α 1 + 49 α 2 + 66 α 3 + 96 α 4 + 75 α 5 + 52 α 6 + 27 α 7 .
(VIII) 由no. 10 (VIII) 和§ 1, no. 10。提案 28,我们有
Q ( R ) = Q ( R 8 ) ∩ V = L 3 ∩ V and P ( R ) = p ( P ( R 8 ) ) = p ( L 3 ) ,
Q(R) = Q(R_8) \cap V = L_3 \cap V \quad \text{and} \quad P(R) = p(P(R_8)) = p(L_3),
Q ( R ) = Q ( R 8 ) ∩ V = L 3 ∩ V and P ( R ) = p ( P ( R 8 )) = p ( L 3 ) , 其中 p p p 表示 E E E 到 V V V 的正交投影。 群Q ( R ) Q(R) Q ( R ) 有基( α 1 , … , α 7 ) (\alpha_1, \ldots, \alpha_7) ( α 1 , … , α 7 ) ; 群 P ( R ) P(R) P ( R ) 由 Q ( R ) Q(R) Q ( R ) 生成,并且 p ( α 8 ) = α 8 − 1 2 ω .
p(\alpha_8) = \alpha_8 - \frac{1}{2}\omega.
p ( α 8 ) = α 8 − 2 1 ω .
我们有ω ∈ P ( R 8 ) \omega \in P(R_8) ω ∈ P ( R 8 ) ,1 2 ω ∉ P ( R 8 ) \frac{1}{2}\omega \notin P(R_8) 2 1 ω ∈ / P ( R 8 ) 。所以2 p ( α 8 ) ∈ Q ( R ) 2p(\alpha_8) \in Q(R) 2 p ( α 8 ) ∈ Q ( R ) 和p ( α 8 ) ∉ Q ( R ) p(\alpha_8) \notin Q(R) p ( α 8 ) ∈ / Q ( R ) 。因此,P ( R ) / Q ( R ) P(R)/Q(R) P ( R ) / Q ( R ) 与Z / 2 Z \mathbf{Z}/2\mathbf{Z} Z /2 Z 同构的,并且对于例,由ω 7 \omega_7 ω 7 的像生成。
连接指标为 2。
(IX) 序列 W ( R ) W(R) W ( R ) 的指数有 7 个项。 数 1, 5, 7, 11, 13, 17,与h = 18 h = 18 h = 18 互质,在此序列中出现。最后一个指数 m m m 必须等于 m + m = 18 m + m = 18 m + 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. 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) W ( R ) 的阶为
2.6.8.10.12.14.18 = 2 10 .3 4 .5.7. 2.6.8.10.12.14.18 = 2^{10}.3^4.5.7. 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) A ( R ) = W ( R ) 和 w 0 = − 1 w_0 = -1 w 0 = − 1 。
(XII) P ( R − ) / Q ( R − ) 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 α 0 \alpha_0 α 0 和 α 7 \alpha_7 α 7 、α 1 \alpha_1 α 1 和 α 6 \alpha_6 α 6 、α 3 \alpha_3 α 3 和 α 5 \alpha_5 α 5 互换,并固定α 2 \alpha_2 α 2 和 α 4 \alpha_4 α 4 。
12. 系统型 E_6
(I)和(II)令E = R 8 E = \mathbf{R}^8 E = R 8 ,并令R 8 R_8 R 8 在no. 10构造的E E E 中为根系。令V V V 为由R 8 R_8 R 8 的根α 1 , … , α 6 \alpha_1, \ldots, \alpha_6 α 1 , … , α 6 生成的E E E 的向量子空间;这是由 R 8 R_8 R 8 的最后两个基本权ω = ε 7 + ε 8 \omega = \varepsilon_7 + \varepsilon_8 ω = ε 7 + ε 8 和π = ε 6 + ε 7 + 2 ε 8 \pi = \varepsilon_6 + \varepsilon_7 + 2\varepsilon_8 π = ε 6 + ε 7 + 2 ε 8 生成的平面的正交补。
让R = R 8 ∩ V R = R_8 \cap V R = R 8 ∩ V 。这是约化根系与基 ( α 1 , … , α 6 ) (\alpha_1, \ldots, \alpha_6) ( α 1 , … , α 6 ) ,因此是型 E 6 E_6 E 6 。它的元素是:
± ε i ± ε j ( 1 ≤ i < j ≤ 5 ) ,
\pm \varepsilon_i \pm \varepsilon_j \quad (1 \leq i < j \leq 5),
± ε i ± ε j ( 1 ≤ i < j ≤ 5 ) ,
± 1 2 ( ε 8 − ε 7 − ε 6 + ∑ i = 1 5 ( − 1 ) ν ( i ) ε i ) with ∑ i = 1 5 ν ( 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}.
± 2 1 ( ε 8 − ε 7 − ε 6 + i = 1 ∑ 5 ( − 1 ) ν ( i ) ε i ) with i = 1 ∑ 5 ν ( i ) even .
根中的数是n = ( 5 2 ) .4 + 2 5 = 72 n = \binom{5}{2}.4 + 2^5 = 72 n = ( 2 5 ) .4 + 2 5 = 72 。正根是
± ε i + ε j ( 1 ≤ i < j ≤ 5 ) ,
\pm \varepsilon_i + \varepsilon_j \quad (1 \leq i < j \leq 5),
± ε i + ε j ( 1 ≤ i < j ≤ 5 ) ,
1 2 ( ε 8 − ε 7 − ε 6 + ∑ i = 1 5 ( − 1 ) ν ( i ) ε i ) with ∑ i = 1 5 ν ( 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}.
2 1 ( ε 8 − ε 7 − ε 6 + i = 1 ∑ 5 ( − 1 ) ν ( i ) ε i ) with i = 1 ∑ 5 ν ( i ) even .
(III) 我们有h = n 6 = 12 h = \frac{n}{6} = 12 h = 6 n = 12 。
(IV) 让
α ~ = 1 2 ( ε 1 + ε 2 + ε 3 + ε 4 + ε 5 − ε 6 − ε 7 + ε 8 )
\tilde{\alpha} = \frac{1}{2} (\varepsilon_1 + \varepsilon_2 + \varepsilon_3 + \varepsilon_4 + \varepsilon_5 - \varepsilon_6 - \varepsilon_7 + \varepsilon_8)
α ~ = 2 1 ( ε 1 + ε 2 + ε 3 + ε 4 + ε 5 − ε 6 − ε 7 + ε 8 )
= α 1 + 2 α 2 + 2 α 3 + 3 α 4 + 2 α 5 + α 6 ,
= \alpha_1 + 2\alpha_2 + 2\alpha_3 + 3\alpha_4 + 2\alpha_5 + \alpha_6,
= α 1 + 2 α 2 + 2 α 3 + 3 α 4 + 2 α 5 + α 6 ,
即根。它相对于( α i ) (\alpha_i) ( α i ) 的坐标和是11 = h − 1 11 = h - 1 11 = h − 1 ,所以α ~ \tilde{\alpha} α ~ 是最高根。它与 α 1 , α 3 , α 4 , α 5 , α 6 \alpha_1, \alpha_3, \alpha_4, \alpha_5, \alpha_6 α 1 , α 3 , α 4 , α 5 , α 6 和 ( α ~ ∣ α 2 ) = 1 (\tilde{\alpha}|\alpha_2) = 1 ( α ~ ∣ α 2 ) = 1 正交。完整的 Dynkin 图为
!丁金图
(V) 从( α ∣ α ) = 2 (\alpha|\alpha) = 2 ( α ∣ α ) = 2 开始,对于所有α ∈ R \alpha \in R α ∈ R ,我们有R ′ = R R' = R R ′ = R 。对于Φ R \Phi_R Φ R ,根的平方长度是1 12 \frac{1}{12} 12 1 ,所以
Φ R ( x , y ) = ( x ∣ y ) / 24 , and γ ( R ) = 144.
\Phi_R(x, y) = (x|y)/24, \quad \text{and} \quad \gamma(R) = 144.
Φ R ( x , y ) = ( x ∣ y ) /24 , and γ ( R ) = 144.
(VI) 计算基本权得出:
ω 1 = 2 3 ( ε 8 − ε 7 − ε 6 ) = 1 3 ( 4 α 1 + 3 α 2 + 5 α 3 + 6 α 4 + 4 α 5 + 2 α 6 ) ω 2 = 1 2 ( ε 1 + ε 2 + ε 3 + ε 4 + ε 5 − ε 6 − ε 7 + ε 8 ) = α 1 + 2 α 2 + 2 α 3 + 3 α 4 + 2 α 5 + α 6 = α ~ ω 3 = 5 6 ( ε 8 − ε 7 − ε 6 ) + 1 2 ( − ε 1 + ε 2 + ε 3 + ε 4 + ε 5 ) = 1 3 ( 5 α 1 + 6 α 2 + 10 α 3 + 12 α 4 + 8 α 5 + 4 α 6 ) ω 4 = ε 3 + ε 4 + ε 5 − ε 6 − ε 7 + ε 8 = 2 α 1 + 3 α 2 + 4 α 3 + 6 α 4 + 4 α 5 + 2 α 6 ω 5 = 2 3 ( ε 8 − ε 7 − ε 6 ) + ε 4 + ε 5 = 1 3 ( 4 α 1 + 6 α 2 + 8 α 3 + 12 α 4 + 10 α 5 + 5 α 6 ) ω 6 = 1 3 ( ε 8 − ε 7 − ε 6 ) + ε 5 = 1 3 ( 2 α 1 + 3 α 2 + 4 α 3 + 6 α 4 + 5 α 5 + 4 α 6 ) .
\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*}
ω 1 ω 2 ω 3 ω 4 ω 5 ω 6 = 3 2 ( ε 8 − ε 7 − ε 6 ) = 3 1 ( 4 α 1 + 3 α 2 + 5 α 3 + 6 α 4 + 4 α 5 + 2 α 6 ) = 2 1 ( ε 1 + ε 2 + ε 3 + ε 4 + ε 5 − ε 6 − ε 7 + ε 8 ) = α 1 + 2 α 2 + 2 α 3 + 3 α 4 + 2 α 5 + α 6 = α ~ = 6 5 ( ε 8 − ε 7 − ε 6 ) + 2 1 ( − ε 1 + ε 2 + ε 3 + ε 4 + ε 5 ) = 3 1 ( 5 α 1 + 6 α 2 + 10 α 3 + 12 α 4 + 8 α 5 + 4 α 6 ) = ε 3 + ε 4 + ε 5 − ε 6 − ε 7 + ε 8 = 2 α 1 + 3 α 2 + 4 α 3 + 6 α 4 + 4 α 5 + 2 α 6 = 3 2 ( ε 8 − ε 7 − ε 6 ) + ε 4 + ε 5 = 3 1 ( 4 α 1 + 6 α 2 + 8 α 3 + 12 α 4 + 10 α 5 + 5 α 6 ) = 3 1 ( ε 8 − ε 7 − ε 6 ) + ε 5 = 3 1 ( 2 α 1 + 3 α 2 + 4 α 3 + 6 α 4 + 5 α 5 + 4 α 6 ) .
(VII) 正根的一半和是∑ i = 1 6 ω i \sum_{i=1}^6 \omega_i ∑ i = 1 6 ω i ,所以
ρ = ε 2 + 2 ε 3 + 3 ε 4 + 4 ε 5 + 4 ( ε 8 − ε 7 − ε 6 ) = 8 α 1 + 11 α 2 + 15 α 3 + 21 α 4 + 15 α 5 + 8 α 6 .
\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*}
ρ = ε 2 + 2 ε 3 + 3 ε 4 + 4 ε 5 + 4 ( ε 8 − ε 7 − ε 6 ) = 8 α 1 + 11 α 2 + 15 α 3 + 21 α 4 + 15 α 5 + 8 α 6 .
(VIII) 根据no. 10 (VIII) 和§ 4, no. 10,第 28 号提案,
Q ( R ) = Q ( R 8 ) ∩ V = L 3 ∩ V and P ( R ) = p ( P ( R 8 ) ) = p ( L 3 ) ,
Q(R) = Q(R_8) \cap V = L_3 \cap V \quad \text{and} \quad P(R) = p(P(R_8)) = p(L_3),
Q ( R ) = Q ( R 8 ) ∩ V = L 3 ∩ V and P ( R ) = p ( P ( R 8 )) = p ( L 3 ) ,
其中 p p p 表示 E E E 与 V V V 的正交投影。我们有
p ( α 7 ) = α 7 − 2 3 π + ω , p ( α 8 ) = α 8 + π − 2 ω .
p(\alpha_7) = \alpha_7 - \frac{2}{3}\pi + \omega, \quad p(\alpha_8) = \alpha_8 + \pi - 2\omega.
p ( α 7 ) = α 7 − 3 2 π + ω , p ( α 8 ) = α 8 + π − 2 ω . 群Q ( R ) Q(R) Q ( R ) 有基( α 1 , … , α 6 ) (\alpha_1, \ldots, \alpha_6) ( α 1 , … , α 6 ) 。从p ( α 8 ) ∈ P ( R 8 ) ∩ V = Q ( R 8 ) ∩ V = Q ( R ) p(\alpha_8) \in P(R_8) \cap V = Q(R_8) \cap V = Q(R) p ( α 8 ) ∈ P ( R 8 ) ∩ V = Q ( R 8 ) ∩ V = Q ( R ) 开始,群P ( R ) P(R) P ( R ) 由Q ( R ) Q(R) Q ( R ) 和p ( α 7 ) p(\alpha_7) p ( α 7 ) 生成。我们有3 p ( α 7 ) ∈ Q ( R ) 3p(\alpha_7) \in Q(R) 3 p ( α 7 ) ∈ Q ( R ) 和p ( α 7 ) ∉ Q ( R ) p(\alpha_7) \notin Q(R) p ( α 7 ) ∈ / Q ( R ) 。因此,群P ( R ) / Q ( R ) P(R)/Q(R) P ( R ) / Q ( R ) 同构于Z / 3 Z \mathbf{Z}/3\mathbf{Z} Z /3 Z ;对于例,它是由像或 ω 6 \omega_6 ω 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 = 2 7 .3 4 .5 6!1.2.2.3.2.1.3 = 2^7.3^4.5 6 ! 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' m , m ′ 是整数使得
m + m ′ = 12 ,
m + m' = 12,
m + m ′ = 12 , ( m + 1 ) ( m ′ + 1 ) ( 1 + 1 ) ( 5 + 1 ) ( 7 + 1 ) ( 11 + 1 ) = 2 7 .3 4 .5 ,
(m + 1)(m' + 1)(1 + 1)(5 + 1)(7 + 1)(11 + 1) = 2^7.3^4.5,
( 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 ( m + 1 ) ( m ′ + 1 ) = 45 ,从m + m ′ + 2 = 14 m + m' + 2 = 14 m + m ′ + 2 = 14 开始,我们得到m = 4 , m ′ = 8 m = 4, m' = 8 m = 4 , m ′ = 8 。因此,指数的序列是 1 , 4 , 5 , 7 , 8 , 11.
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 ε ,其中变换α 1 , α 3 , α 4 , α 5 , α 6 , α 2 \alpha_1, \alpha_3, \alpha_4, \alpha_5, \alpha_6, \alpha_2 α 1 , α 3 , α 4 , α 5 , α 6 , α 2 分别变成α 6 , α 5 , α 4 , α 3 , α 1 , α 2 \alpha_6, \alpha_5, \alpha_4, \alpha_3, \alpha_1, \alpha_2 α 6 , α 5 , α 4 , α 3 , α 1 , α 2 。因此,A ( R ) / W ( R ) A(R)/W(R) A ( R ) / W ( R ) 与Z / 2 Z \mathbf{Z}/2\mathbf{Z} Z /2 Z 同构的;由于− 1 ∈ W ( R ) -1 \in W(R) − 1 ∈ W ( R ) (第V, § 6, no. 2章,第3条命题第3条),A ( R ) A(R) A ( R ) 与W ( R ) × { 1 , − 1 } W(R) \times \{1, -1\} W ( R ) × { 1 , − 1 } 同构的,w 0 w_0 w 0 可以与− ε -\varepsilon − ε 识别。由此可见A ( R ) / W ( R ) A(R)/W(R) A ( R ) / W ( R ) 定义自同构x ↦ − x x \mapsto -x x ↦ − x P ( R − ) / Q ( R − ) P(R^-)/Q(R^-) P ( R − ) / Q ( R − ) 的非恒等元。
此外,P ( R − ) / Q ( R − ) 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 R 3 \mathbf{R}^3 R 3 中的 E E E 为超平面,方程如下
ξ 1 + ξ 2 + ξ 3 = 0.
\xi_1 + \xi_2 + \xi_3 = 0.
ξ 1 + ξ 2 + ξ 3 = 0. 令R R R 为α ∈ L 0 ∩ V \alpha \in L_0 \cap V α ∈ L 0 ∩ V 的集合,使得( α ∣ α ) = 2 (\alpha|\alpha) = 2 ( α ∣ α ) = 2 或( α ∣ α ) = 6 (\alpha|\alpha) = 6 ( α ∣ α ) = 6 。 R R R 中的元素是 ± ( ε 1 − ε 2 ) , ± ( ε 1 − ε 3 ) , ± ( ε 2 − ε 3 ) , ± ( 2 ε 1 − ε 2 − ε 3 ) ,
\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),
± ( ε 1 − ε 2 ) , ± ( ε 1 − ε 3 ) , ± ( ε 2 − ε 3 ) , ± ( 2 ε 1 − ε 2 − ε 3 ) , ± ( 2 ε 2 − ε 1 − ε 3 ) , ± ( 2 ε 3 − ε 1 − ε 2 ) .
\pm (2\varepsilon_2 - \varepsilon_1 - \varepsilon_3), \quad \pm (2\varepsilon_3 - \varepsilon_1 - \varepsilon_2).
± ( 2 ε 2 − ε 1 − ε 3 ) , ± ( 2 ε 3 − ε 1 − ε 2 ) .
然后,R 生成 V,以及所有α , β ∈ R \alpha, \beta \in R α , β ∈ R 的2 ( α ∣ β ) ( β ∣ β ) ∈ Z \frac{2(\alpha|\beta)}{(\beta|\beta)} \in \mathbf{Z} ( β ∣ β ) 2 ( α ∣ β ) ∈ Z :如果β = ± ( ε i − ε j ) \beta = \pm (\varepsilon_i - \varepsilon_j) β = ± ( ε i − ε j ) 和i ≠ j i \neq j i = j ,这很清楚;如果 β = 2 ε 1 − ε 2 − ε 3 \beta = 2\varepsilon_1 - \varepsilon_2 - \varepsilon_3 β = 2 ε 1 − ε 2 − ε 3 对应例,我们有 ( α ∣ β ) ∈ 3 Z (\alpha|\beta) \in 3\mathbf{Z} ( α ∣ β ) ∈ 3 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 = 12 n = 12 n = 12 。
(II)放入α 1 = ε 1 − ε 2 , α 2 = − 2 ε 1 + ε 2 + ε 3 \alpha_1 = \varepsilon_1 - \varepsilon_2, \alpha_2 = -2\varepsilon_1 + \varepsilon_2 + \varepsilon_3 α 1 = ε 1 − ε 2 , α 2 = − 2 ε 1 + ε 2 + ε 3 。那么根是
± α 1 , ± ( α 1 + α 2 ) , ± ( 2 α 1 + α 2 ) , ± α 2 ,
\pm \alpha_1, \quad \pm (\alpha_1 + \alpha_2), \quad \pm (2\alpha_1 + \alpha_2), \quad \pm \alpha_2,
± α 1 , ± ( α 1 + α 2 ) , ± ( 2 α 1 + α 2 ) , ± α 2 ,
± ( 3 α 1 + α 2 ) , ± ( 3 α 1 + 2 α 2 ) .
\pm (3\alpha_1 + \alpha_2), \quad \pm (3\alpha_1 + 2\alpha_2).
± ( 3 α 1 + α 2 ) , ± ( 3 α 1 + 2 α 2 ) .
因此,( α 1 , α 2 ) (\alpha_1, \alpha_2) ( α 1 , α 2 ) 是R的基。我们有∥ α 1 ∥ 2 = 2 , ∥ α 2 ∥ 2 = 6 , ( α 1 ∣ α 2 ) = − 3 \| \alpha_1 \| ^2 = 2, \| \alpha_2 \| ^2 = 6, (\alpha_1|\alpha_2) = -3 ∥ α 1 ∥ 2 = 2 , ∥ α 2 ∥ 2 = 6 , ( α 1 ∣ α 2 ) = − 3 ,所以R是型G_2的系统。正的根是α 1 , α 1 + α 2 , 2 α 1 + α 2 , 3 α 1 + α 2 , 3 α 1 + 2 α 2 \alpha_1, \alpha_1 + \alpha_2, 2\alpha_1 + \alpha_2, 3\alpha_1 + \alpha_2, 3\alpha_1 + 2\alpha_2 α 1 , α 1 + α 2 , 2 α 1 + α 2 , 3 α 1 + α 2 , 3 α 1 + 2 α 2 。
(III) 我们有h = n 2 = 6 h = \frac{n}{2} = 6 h = 2 n = 6 。
(IV)最高根为α ~ = 3 α 1 + 2 α 2 = − ε 1 − ε 2 + 2 ε 3 \tilde{\alpha} = 3\alpha_1 + 2\alpha_2 = -\varepsilon_1 - \varepsilon_2 + 2\varepsilon_3 α ~ = 3 α 1 + 2 α 2 = − ε 1 − ε 2 + 2 ε 3 。我们有( α ~ ∣ α 1 ) = 0 , ( α ~ ∣ α 2 ) = 3 (\tilde{\alpha}|\alpha_1) = 0, (\tilde{\alpha}|\alpha_2) = 3 ( α ~ ∣ α 1 ) = 0 , ( α ~ ∣ α 2 ) = 3 。完整的 Dynkin 图为
!丁金图
(V) 逆系是向量的以下集合:
± α 1 , ± ( α 1 + α 2 ) , ± ( 2 α 1 + α 2 ) , ± 1 3 α 2 ,
\pm \alpha_1, \quad \pm (\alpha_1 + \alpha_2), \quad \pm (2\alpha_1 + \alpha_2), \quad \pm \frac{1}{3}\alpha_2,
± α 1 , ± ( α 1 + α 2 ) , ± ( 2 α 1 + α 2 ) , ± 3 1 α 2 ,
± 1 3 ( 3 α 1 + α 2 ) , ± 1 3 ( 3 α 1 + 2 α 2 ) .
\pm \frac{1}{3}(3\alpha_1 + \alpha_2), \quad \pm \frac{1}{3}(3\alpha_1 + 2\alpha_2).
± 3 1 ( 3 α 1 + α 2 ) , ± 3 1 ( 3 α 1 + 2 α 2 ) .
有10个根不与α 1 \alpha_1 α 1 正交;我们有 n ( β , α 1 ) = ± 1 n(\beta, \alpha_1) = \pm 1 n ( β , α 1 ) = ± 1 适合其中 4 个根,n ( β , α 1 ) = ± 3 n(\beta, \alpha_1) = \pm 3 n ( β , α 1 ) = ± 3 适合另外 4 个,n ( β , α 1 ) = ± 2 n(\beta, \alpha_1) = \pm 2 n ( β , α 1 ) = ± 2 适合 β = ± α 1 \beta = \pm \alpha_1 β = ± α 1 。因此,Φ R \Phi_R Φ R 的α 1 \alpha_1 α 1 的平方长度为4 ( 4.1 + 4.9 + 2.4 ) − 1 = 1 12 4(4.1 + 4.9 + 2.4)^{-1} = \frac{1}{12} 4 ( 4.1 + 4.9 + 2.4 ) − 1 = 12 1 。因此,Φ R ( x , y ) = ( x ∣ y ) / 24 \Phi_R(x, y) = (x|y)/24 Φ R ( x , y ) = ( x ∣ y ) /24 。我们现在应用§ 1, no. 12的公式(18),与x = y = α 1 x = y = \alpha_1 x = y = α 1 ;这给出了
2 + 4. 1 4 + 4. 1 4 = γ ( R ) . 1 12
2 + 4.\frac{1}{4} + 4.\frac{1}{4} = \gamma(R).\frac{1}{12}
2 + 4. 4 1 + 4. 4 1 = γ ( R ) . 12 1
所以γ ( R ) = 48 \gamma(R) = 48 γ ( R ) = 48 。
(VI) 和 (VII) 正根的一半和为
ρ = 5 α 1 + 3 α 2 .
\rho = 5\alpha_1 + 3\alpha_2.
ρ = 5 α 1 + 3 α 2 .
基本权ω 1 \omega_1 ω 1 和ω 2 \omega_2 ω 2 与α 2 \alpha_2 α 2 和α 1 \alpha_1 α 1 正交,因此与2 α 1 + α 2 2\alpha_1 + \alpha_2 2 α 1 + α 2 和3 α 1 + 2 α 2 3\alpha_1 + 2\alpha_2 3 α 1 + 2 α 2 成比例。我们有
ω 1 + ω 2 = ρ = 5 α 1 + 3 α 2 = ( 2 α 1 + α 2 ) + ( 3 α 1 + 2 α 2 ) .
\omega_1 + \omega_2 = \rho = 5\alpha_1 + 3\alpha_2 = (2\alpha_1 + \alpha_2) + (3\alpha_1 + 2\alpha_2).
ω 1 + ω 2 = ρ = 5 α 1 + 3 α 2 = ( 2 α 1 + α 2 ) + ( 3 α 1 + 2 α 2 ) .
因此,
ω 1 = 2 α 1 + α 2 , ω 2 = 3 α 1 + 2 α 2 = α ~ .
\omega_1 = 2\alpha_1 + \alpha_2, \quad \omega_2 = 3\alpha_1 + 2\alpha_2 = \tilde{\alpha}.
ω 1 = 2 α 1 + α 2 , ω 2 = 3 α 1 + 2 α 2 = α ~ .
对于例,(VIII) Q(R) 由ε 1 − ε 2 \varepsilon_1 - \varepsilon_2 ε 1 − ε 2 和ε 1 − ε 3 \varepsilon_1 - \varepsilon_3 ε 1 − ε 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 = 5 h - 1 = 5 h − 1 = 5 是指数,因此它们是唯一的。
(X) 我们有 ( α 1 , α 2 ‾ ) = 5 π 6 (\overline{\alpha_1, \alpha_2}) = \frac{5\pi}{6} ( α 1 , α 2 ) = 6 5 π ,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) Λ ( R ) = W ( R ) 和w 0 = − 1 w_0 = -1 w 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 ≥ 1 l \geq 1 l ≥ 1 ,存在直到同构,唯一的秩l l l 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 2 l ( l + 1 ) 2l(l+1) 2 l ( l + 1 ) 向量
± ε i , ± 2 ε i , ε i ± ε j ( i < j ) .
\pm \varepsilon_i,\ \pm 2\varepsilon_i,\ \varepsilon_i \pm \varepsilon_j\ (i < j).
± ε i , ± 2 ε i , ε i ± ε j ( i < j ) .
习题
若R为根系,则用行列式1的W ( R ) W(R) W ( R ) 元素W + ( R ) W^+(R) W + ( R ) 集合表示。
参见习题为 § 4 。