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§ 5。可分解线性李代数
在本段中,假设k k k 的特征为0。我们用V表示有限维向量空间。
1. 可分解线性李代数
设g \mathfrak{g} g 是g l ( V ) \mathfrak{g}\mathfrak{l}(V) gl ( V ) 的谎言子代数。那么 g \mathfrak{g} g 被认为是可分解的,如果 g \mathfrak{g} g 包含半单并且它的每个元素的幂零分量(代数,第 VII, §5, no. 8)。
引用了 1 · 被以下引用 1 引用了 A VII § 5. 。 自同态 / 向量空间
被以下引用 定义 1, VIII § 10
令V ′ V' V ′ 和V ′ ′ V'' V ′′ 为V的向量子空间,使得V ′ ′ ⊃ V ′ V''\supset V' V ′′ ⊃ V ′ 。 x ∈ g l ( V ) x\in \mathfrak{g}\mathfrak{l}(V) x ∈ gl ( V ) 的集合使得x ( V ′ ′ ) ⊂ V ′ x(V'')\subset V' x ( V ′′ ) ⊂ V ′ 是g l ( V ) \mathfrak{g}\mathfrak{l}(V) gl ( V ) 的可分解谎言子代数;事实上,对于所有x ∈ g l x\in \mathfrak{g}\mathfrak{l} x ∈ gl (V)、半单和x x x 的幂零分量都是形式、P ( x ) P(x) P ( x ) 和Q ( x ) Q(x) Q ( x ) ,其中P和Q是没有常数项的多项式。
被以下引用 1 被以下引用 命题 3
假设V有代数结构。 V 的推导的集合是 g l ( V ) ( \mathfrak{g}\mathfrak{l}(V) ( gl ( V ) ( §1, no. 1 的可分解谎言子代数,命题 4 (ii))。
引用了 1 引用了 命题 4, VII § 1
更一般地,可以证明 G L ( V ) \mathbf{G}\mathbf{L}(V) GL ( V ) 的任何代数子群的李代数都是可分解的。\
令g \mathfrak{g} g 为g l ( V ) , x ∈ g , s \mathfrak{g}\mathfrak{l}(V),x\in \mathfrak{g},s gl ( V ) , x ∈ g , s 和n n n 半单的可分解李子子代数以及x x x 的幂零分量。
引用了 4 引用了 引理 2, I § 5 , 定理 4, I § 6 , 推论 1, I § 6 , 推论 3, I § 6
(i) adg x _{\mathfrak{g}}x g x 的半单和幂零分量分别是adg s _{\mathfrak{g}}s g s 和adg n _{\mathfrak{g}}n g n 。
(ii) x x x 在 g \mathfrak{g} g 中是正则的当且仅当 s s s 是。
(iii) 如果g ′ \mathfrak{g}' g ′ 是g l ( V ) \mathfrak{g}\mathfrak{l}(V) gl ( V ) 包含g \mathfrak{g} g 的子代数,则g \mathfrak{g} g 扩展的每个初等自同构到g ′ \mathfrak{g}' g ′ 的初等自同构。
输入a = g l ( V ) \mathfrak{a}=\mathfrak{g}\mathfrak{l}(V) a = gl ( V ) 。由章。 ada x _{\mathfrak{a}}x a x 的I, §5, no. 4、引理2、半单和幂零分量是ada s _{\mathfrak{a}}s a s 和ada n _{\mathfrak{a}}n a n ;由此得出断言 (i)。我们推导出adg x _{\mathfrak{g}}x g x 和adg s _{\mathfrak{g}}s g s 的特征多项式是相同的;因此(ii)。如果 adg x _{\mathfrak{g}}x g x 幂零的,则 adg x = _{\mathfrak{g}}x= g x = adg n _{\mathfrak{g}}n g n ,因此 adg ′ n _{\mathfrak{g}'}n g ′ n 扩展 adg x _{\mathfrak{g}}x g x ,并且 n n n 是 g ′ \mathfrak{g}' g ′ 的幂零元,因此 (iii)。
设g \mathfrak{g} g 是g l ( V ) \mathfrak{g}\mathfrak{l}(V) gl ( V ) 的谎言子代数。我们知道(第 I, §6, no. 5,第 4 章)以下条件是等效的:
(i) g \mathfrak{g} g 的身份表示是半单;
(ii) g \mathfrak{g} g 是约数,g \mathfrak{g} g 中心的每元素是半单自同态。
这些条件实际上相当于以下内容:
(iii) g \mathfrak{g} g 是g l ( V ) \mathfrak{g}\mathfrak{l}(V) gl ( V ) 中的约子代数。
事实上,(i) = ⇒ =\Rightarrow =⇒ (iii) 由第 1 章提供。 I, §6, no. 5,科。 3 Th。 4,和(iii)= ⇒ =\Rightarrow =⇒ (i)章。 I, §6, no. 6,科。提案 7 的第 1 条。我们将证明,如果 g \mathfrak{g} g 满足这些条件,则 g \mathfrak{g} g 是可分解的。更一般地说:
令 g \mathfrak{g} g 为 g l ( V ) \mathfrak{g}\mathfrak{l}(V) gl ( V ) 中 g l ( V ) \mathfrak{g}\mathfrak{l}(V) gl ( V ) 约简的谎言子代数,E 为有限维向量空间,E 上 g \mathfrak{g} g 的 π : g → g l ( E ) \pi :\mathfrak{g}\rightarrow \mathfrak{g}\mathfrak{l}(E) π : g → gl ( E ) 半单线性表示。则:
引用了 4 · 被以下引用 5 引用了 推论, A VII § 5 , I § 6. 。 半单李代数 , 推论, I § 6 , 命题 4, I § 6
被以下引用 命题 3 , 定理 1 , 推论 2 , 定理 2 , 定理 1, VIII § 10
(i) g \mathfrak{g} g 和 π ( g ) \pi (\mathfrak{g}) π ( g ) 是可分解的。
(ii) The semi-simple (resp. nilpotent) elements of π ( g ) \pi (\mathfrak{g}) π ( g ) are the images under π \pi π of the semi-simple (resp. nilpotent) elements of g \mathfrak{g} g .
(iii) If h \mathfrak{h} h is a decomposable subalgebra of g l ( V ) \mathfrak{g}\mathfrak{l}(V) gl ( V ) contained in g , π ( h ) \mathfrak{g},\pi (\mathfrak{h}) g , π ( h ) is a decomposable subalgebra of g l ( E ) \mathfrak{g}\mathfrak{l}(E) gl ( E ) .
(iv) 如果h ′ \mathfrak{h}' h ′ 是g l ( E ) , π − 1 ( h ′ ) \mathfrak{g}\mathfrak{l}(E),\pi^{-1}(\mathfrak{h}') gl ( E ) , π − 1 ( h ′ ) 的可分解的子代数,则子代数是g l ( V ) \mathfrak{g}\mathfrak{l}(V) gl ( V ) 的可分解的子代数。
令s = [ g , g ] \mathfrak{s}= [\mathfrak{g},\mathfrak{g}] s = [ g , g ] 且c \mathfrak{c} c 为g \mathfrak{g} g 的中心。 然后是g = s × c \mathfrak{g}=\mathfrak{s}\times \mathfrak{c} g = s × c 和π ( g ) = \pi (\mathfrak{g}) = π ( g ) = π ( s ) × π ( c ) \pi (\mathfrak{s})\times \pi (\mathfrak{c}) π ( s ) × π ( c ) 。 I, §6, no. 4,科。提案 5。 让y ∈ s , z ∈ c , y s y\in \mathfrak{s}, z\in \mathfrak{c}, y_s y ∈ s , z ∈ c , y s 和y n y_n y n 半单以及y y y 的幂零分量。 那么y s , y n ∈ s y_s, y_n\in \mathfrak{s} y s , y n ∈ s (第I, §6, no. 3章,提案3 3 3 ), y s + z ,y_s+z , y s + z 是半单(代数,第VII, §5, no. 7章,第16号提案的Cor.),并且y n y_n y n 与y s + z y_s+z y s + z 通勤。 因此,半单和y + z y+z y + z 的幂零分量是y s + z y_s+z y s + z 和y n y_n y n 。 因此,g \mathfrak{g} g 是可分解的。 由于 π ( g ) \pi (\mathfrak{g}) π ( g ) 在 g l \mathfrak{g}\mathfrak{l} gl (E) 中是可还原的,因此相同的论证适用于 π ( g ) \pi (\mathfrak{g}) π ( g ) 并表明 π ( g ) \pi (\mathfrak{g}) π ( g ) 是可分解的。 此外,g \mathfrak{g} g (或π ( g ) \pi (\mathfrak{g}) π ( g ) )的幂零元是s \mathfrak{s} s (或π ( s ) \pi (\mathfrak{s}) π ( s ) )的幂零元。 因此,π ( g ) \pi (\mathfrak{g}) π ( g ) 的幂零元是g \mathfrak{g} g 的幂零元的π \pi π 下的像(第I, §6, no. 3章,第4条命题)。 The semi-simple elements of g \mathfrak{g} g (resp. π ( g ) \pi (\mathfrak{g}) π ( g ) ) are the sums of the semi-simple elements of s \mathfrak{s} s (resp. π ( s ) \pi (\mathfrak{s}) π ( s ) ) and the elements of c \mathfrak{c} c (resp. π ( c ) \pi (\mathfrak{c}) π ( c ) ). 因此,π ( g ) \pi (\mathfrak{g}) π ( g ) 的半单元素是像在半单元素的π \pi π 之下,g \mathfrak{g} g (第I章,前述)。 因此(ii)。
断言 (iii) 和 (iv) 紧随 (i) 和 (ii) 之后。
令a \mathfrak{a} a 为g l ( V ) \mathfrak{g}\mathfrak{l}(V) gl ( V ) 的可分解谎言子代数,并令b \mathfrak{b} b 和c \mathfrak{c} c 为g l ( V ) \mathfrak{g}\mathfrak{l}(V) gl ( V ) 的向量子空间,使得b ⊂ c \mathfrak{b}\subset \mathfrak{c} b ⊂ c 。令a ′ \mathfrak{a}' a ′ 为x ∈ a x\in \mathfrak{a} x ∈ a 的集合,使得[ x , c ] ⊂ b [x,\mathfrak{c}]\subset \mathfrak{b} [ x , c ] ⊂ b 。那么a ′ \mathfrak{a}' a ′ 是可分解的。
引用了 2 · 被以下引用 3 引用了 例 1 , 命题 2
被以下引用 习题 11, § 5 , 推论 1 , 命题 4
把g = g l ( V ) \mathfrak{g}=\mathfrak{g}\mathfrak{l}(V) g = gl ( V ) ; z ∈ g l ( g ) z\in \mathfrak{g}\mathfrak{l}(\mathfrak{g}) z ∈ gl ( g ) 的g l ( g ) \mathfrak{g}\mathfrak{l}(\mathfrak{g}) gl ( g ) 由……组成的子代数h ′ \mathfrak{h}' h ′ 使得z ( c ) ⊂ b z(\mathfrak{c})\subset \mathfrak{b} z ( c ) ⊂ b 可分解(例1)。令π : g → g l ( g ) \pi :\mathfrak{g}\rightarrow \mathfrak{g}\mathfrak{l}(\mathfrak{g}) π : g → gl ( g ) 为g \mathfrak{g} g 的伴随表示。应用于 π \pi π 的命题 2 (iv) 表明 π − 1 ( h ′ ) \pi^{-1}(\mathfrak{h}') π − 1 ( h ′ ) 是可分解的。因而a ′ = a ∩ π − 1 ( h ′ ) \mathfrak{a}'=\mathfrak{a}\cap \pi^{-1}(\mathfrak{h}') a ′ = a ∩ π − 1 ( h ′ ) 也是如此。
如果a \mathfrak{a} a 是g l ( V ) \mathfrak{g}\mathfrak{l}(V) gl ( V ) 的可分解谎言子代数,并且n \mathfrak{n} n 是a \mathfrak{a} a 的谎言子代数,则a \mathfrak{a} a 中n \mathfrak{n} n 的归一化器(或中心化器)是可分解的。
引用了 1 · 被以下引用 2 引用了 命题 3
被以下引用 推论 2 , 定理 2, VIII § 10
这是通过取c = n , b = n \mathfrak{c}=\mathfrak{n},\mathfrak{b}=\mathfrak{n} c = n , b = n (或c = n , b = { 0 } \mathfrak{c}=\mathfrak{n},\mathfrak{b}=\{0\} c = n , b = { 0 } )得出的命题3。
可分解谎言的嘉当子代数 g l ( V ) \mathfrak{g}\mathfrak{l}(V) gl ( V ) 的子代数是可分解的。
引用了 1 · 被以下引用 2 引用了 推论 1
被以下引用 注 , 定理 2
2. 可分解包络
可分解李族的交g l ( V ) \mathfrak{g}\mathfrak{l}(V) gl ( V ) 的子代数显然是可分解的。因而,如果g \mathfrak{g} g 是g l \mathfrak{g}\mathfrak{l} gl (V)的谎言子代数,则g l ( V ) \mathfrak{g}\mathfrak{l}(V) gl ( V ) 包含g \mathfrak{g} g 的可分解谎言子代数的集合有最小的元素,称为g \mathfrak{g} g 的可分解包络;在本段中,该信封将用 e ( g ) e(\mathfrak{g}) e ( g ) 表示。
令g \mathfrak{g} g 为g l ( V ) \mathfrak{g}\mathfrak{l}(V) gl ( V ) 的谎言子代数,而n \mathfrak{n} n 为g \mathfrak{g} g 的理想。那么n \mathfrak{n} n 和e ( n ) e(\mathfrak{n}) e ( n ) 是e ( g ) e(\mathfrak{g}) e ( g ) 和[ e ( g ) , e ( n ) ] = [ g , n ] [e(\mathfrak{g}), e(\mathfrak{n})] = [\mathfrak{g},\mathfrak{n}] [ e ( g ) , e ( n )] = [ g , n ] 的理想。
引用了 1 · 被以下引用 6 引用了 命题 3
被以下引用 习题 5, § 5 , 习题 6, § 5 , 推论 1 , 推论 2 , 命题 7 , 推论 1, VIII § 10
令g 1 \mathfrak{g}_1 g 1 为x ∈ g l ( V ) x\in \mathfrak{g}\mathfrak{l}(V) x ∈ gl ( V ) 的集合,使得[ x , n ] ⊂ [ g , n ] [x,\mathfrak{n}]\subset [\mathfrak{g},\mathfrak{n}] [ x , n ] ⊂ [ g , n ] 。这是 g l \mathfrak{g}\mathfrak{l} gl (V)、包含 g \mathfrak{g} g 的可分解谎言子代数,因而e ( g ) e(\mathfrak{g}) e ( g ) 、cf. no. 1,命题 3;其他字、[ e ( g ) , n ] ⊂ [ g , n ] [e(\mathfrak{g}),\mathfrak{n}]\subset [\mathfrak{g},\mathfrak{n}] [ e ( g ) , n ] ⊂ [ g , n ] 。令 n 1 \mathfrak{n}_1 n 1 为 y ∈ g l ( V ) y\in \mathfrak{g}\mathfrak{l}(V) y ∈ gl ( V ) 的集合,使得
[ e ( g ) , y ] ⊂ [ g , n ]
[e(\mathfrak{g}), y]\subset [\mathfrak{g},\mathfrak{n}]
[ e ( g ) , y ] ⊂ [ g , n ]
这是前面的 g l ( V ) \mathfrak{g}\mathfrak{l}(V) gl ( V ) 包含 n \mathfrak{n} n 的可分解谎言子代数,因此是包含 e ( n ) e(\mathfrak{n}) e ( n ) ;其他字[ e ( g ) , e ( n ) ] ⊂ [ g , n ] [e(\mathfrak{g}), e(\mathfrak{n})]\subset [\mathfrak{g},\mathfrak{n}] [ e ( g ) , e ( n )] ⊂ [ g , n ] ,所以
[ e ( g ) , e ( n ) ] = [ g , n ]
[e(\mathfrak{g}), e(\mathfrak{n})] = [\mathfrak{g},\mathfrak{n}]
[ e ( g ) , e ( n )] = [ g , n ]
由此可见[ e ( g ) , n ] ⊂ [ e ( g ) , e ( n ) ] ⊂ n [e(\mathfrak{g}),\mathfrak{n}]\subset [e(\mathfrak{g}), e(\mathfrak{n})]\subset \mathfrak{n} [ e ( g ) , n ] ⊂ [ e ( g ) , e ( n )] ⊂ n ,因而n \mathfrak{n} n 和e ( n ) e(\mathfrak{n}) e ( n ) 是e ( g ) e(\mathfrak{g}) e ( g ) 的理想。
(i) D i g = D i e ( g ) \mathscr{D}^i\mathfrak{g}=\mathscr{D}^ie(\mathfrak{g}) D i g = D i e ( g ) 代表i ≥ 1 i\geq 1 i ≥ 1 ,C i g = C i e ( g ) \mathscr{C}^i\mathfrak{g}=\mathscr{C}^ie(\mathfrak{g}) C i g = C i e ( g ) 代表i ≥ 2 i\geq 2 i ≥ 2 。
引用了 1 · 被以下引用 2 引用了 命题 4
被以下引用 推论 2 , 定理 3, VIII § 10
(ii) 如果 g \mathfrak{g} g 是可交换的(或幂零、或可解),则 e ( g ) e(\mathfrak{g}) e ( g ) 是可交换的(或幂零、或可解)。
断言 (i) 由 i i i 上的归纳由第 4 条命题得出,(ii) 由 (i) 得出。
设r \mathfrak{r} r 为g \mathfrak{g} g 的根式。如果 g \mathfrak{g} g 可分解,则 r \mathfrak{r} r 也可分解。
引用了 2 · 被以下引用 3 引用了 命题 4 , 推论 1
被以下引用 命题 6 , 命题 7 , 定理 2
事实上,e ( r ) e(\mathfrak{r}) e ( r ) 是第 4 号提案和 Cor.4 的 g \mathfrak{g} g 的可解理想。 1,因而e ( r ) = r e(\mathfrak{r}) =\mathfrak{r} e ( r ) = r 。
3. 分解 / 可分解代数
如果g \mathfrak{g} g 是g l ( V ) \mathfrak{g}\mathfrak{l}(V) gl ( V ) 的谎言子代数且带有根r \mathfrak{r} r ,则r \mathfrak{r} r 的幂零元的集合是g \mathfrak{g} g 的幂零理想,最大的恒等式表示的幂零理想g \mathfrak{g} g (第 I, §5, no. 3 章,第 1 章第 6 章)。在本段中,我们将用n V ( g ) \mathfrak{n}_V(\mathfrak{g}) n V ( g ) 来表示这个理想。它包含g \mathfrak{g} g 的幂零根[ g , g ] ∩ r [\mathfrak{g},\mathfrak{g}]\cap \mathfrak{r} [ g , g ] ∩ r (第I, §5, no. 3章,第1章)。
令 g \mathfrak{g} g 为 g l ( V ) \mathfrak{g}\mathfrak{l}(V) gl ( V ) 的可分解幂零谎言子代数。令t \mathfrak{t} t 为集合/半单元素/g \mathfrak{g} g 。那么t \mathfrak{t} t 是g \mathfrak{g} g 的中心子代数,g \mathfrak{g} g 是t \mathfrak{t} t 的乘积,n V ( g ) \mathfrak{n}_V(\mathfrak{g}) n V ( g ) 是李代数。
被以下引用 1 被以下引用 命题 6
如果x ∈ t x\in \mathfrak{t} x ∈ t ,adg x _{\mathfrak{g}}x g x 是半单且幂零,因此零,因而x x x 是g \mathfrak{g} g 的中心。因而,t \mathfrak{t} t 是g \mathfrak{g} g 和t ∩ n V ( g ) = 0 \mathfrak{t}\cap \mathfrak{n}_V(\mathfrak{g}) = 0 t ∩ n V ( g ) = 0 的理想。由于g \mathfrak{g} g 可分解,g = t + n V ( g ) \mathfrak{g}=\mathfrak{t}+\mathfrak{n}_V(\mathfrak{g}) g = t + n V ( g ) ,因此命题。
令 g \mathfrak{g} g 为 g l ( V ) \mathfrak{g}\mathfrak{l}(V) gl ( V ) 的可分解谎言子代数。设T \mathscr{T} T 为半单元素g \mathfrak{g} g 由……组成交换子代数集合,以及T \mathscr{T} T 极大元素T 1 \mathscr{T}_1 T 1 集合。令H \mathscr{H} H 为g \mathfrak{g} g 的嘉当子代数中的集合。
引用了 4 · 被以下引用 1 引用了 推论 2 , 命题 5 , VII § 2. 。 嘉当子代数和正则元素李代数 , 定理 1, VII § 3
被以下引用 推论 4
(i) 对于h ∈ H \mathfrak{h}\in \mathscr{H} h ∈ H ,令φ ( h ) \varphi (\mathfrak{h}) φ ( h ) 为集合/半单元素/h \mathfrak{h} h 。然后φ ( h ) ∈ T 1 \varphi (\mathfrak{h})\in \mathscr{T}_1 φ ( h ) ∈ T 1 。
(ii) 对于t ∈ T 1 \mathfrak{t}\in \mathscr{T}_1 t ∈ T 1 ,令ψ ( t ) \psi (\mathfrak{t}) ψ ( t ) 为t \mathfrak{t} t 在g \mathfrak{g} g 的交换子。然后ψ ( t ) ∈ H \psi (\mathfrak{t})\in \mathscr{H} ψ ( t ) ∈ H 。
(iii) 映射φ \varphi φ 和ψ \psi ψ 是从H \mathscr{H} H 到T 1 \mathscr{T}_1 T 1 以及从T 1 \mathscr{T}_1 T 1 到H \mathscr{H} H 的逆双射。
(iv) 如果 k k k 是代数闭集,则 Aute ( g ) _e(\mathfrak{g}) e ( g ) 在 T 1 \mathscr{T}_1 T 1 上传递运算。
设h ∈ H \mathfrak{h}\in \mathscr{H} h ∈ H ,并放入t = φ ( h ) \mathfrak{t}=\varphi (\mathfrak{h}) t = φ ( h ) 。根据 Prop. 5 和 Cor. 3 , t ∈ T 3,\mathfrak{t}\in \mathscr{T} 3 , t ∈ T 和 h = t × n V ( h ) \mathfrak{h}=\mathfrak{t}\times \mathfrak{n}_V(\mathfrak{h}) h = t × n V ( h ) 提案 2。对于g \mathfrak{g} g 的任何子代数u \mathfrak{u} u ,我们用ψ ( u ) \psi (\mathfrak{u}) ψ ( u ) 表示u \mathfrak{u} u 在g \mathfrak{g} g 的交换子。那么h ⊂ ψ ( t ) \mathfrak{h}\subset \psi (\mathfrak{t}) h ⊂ ψ ( t ) 和ψ ( t ) ⊂ g 0 ( h ) \psi (\mathfrak{t})\subset \mathfrak{g}^0(\mathfrak{h}) ψ ( t ) ⊂ g 0 ( h ) ,因为n V ( h ) \mathfrak{n}_V(\mathfrak{h}) n V ( h ) 的元素是幂零的,所以h = ψ ( t ) \mathfrak{h}=\psi (\mathfrak{t}) h = ψ ( t ) 。如果t ′ ∈ T \mathfrak{t}'\in \mathscr{T} t ′ ∈ T 和t ⊂ t ′ \mathfrak{t}\subset \mathfrak{t}' t ⊂ t ′ ,我们有t ′ ⊂ ψ ( t ) = h \mathfrak{t}'\subset \psi (\mathfrak{t}) =\mathfrak{h} t ′ ⊂ ψ ( t ) = h ,所以t ′ = t \mathfrak{t}'=\mathfrak{t} t ′ = t ,因此有t ∈ T 1 \mathfrak{t}\in \mathscr{T}_1 t ∈ T 1 。
设t ∈ T 1 \mathfrak{t}\in \mathscr{T}_1 t ∈ T 1 ,并放入c = ψ ( t ) \mathfrak{c}=\psi (\mathfrak{t}) c = ψ ( t ) 。设h \mathfrak{h} h 为c \mathfrak{c} c 中的嘉当子代数。根据§2, no. 3、提案10 , h ∈ H 10,\mathfrak{h}\in \mathscr{H} 10 , h ∈ H 和t ⊂ h \mathfrak{t}\subset \mathfrak{h} t ⊂ h 。把t 1 = φ ( h ) ∈ T \mathfrak{t}_1=\varphi (\mathfrak{h})\in \mathscr{T} t 1 = φ ( h ) ∈ T 。然后t ⊂ t 1 \mathfrak{t}\subset \mathfrak{t}_1 t ⊂ t 1 所以t = t 1 \mathfrak{t}=\mathfrak{t}_1 t = t 1 ,以及前面的h = ψ ( t 1 ) = ψ ( t ) = c \mathfrak{h}=\psi (\mathfrak{t}_1) =\psi (\mathfrak{t}) =\mathfrak{c} h = ψ ( t 1 ) = ψ ( t ) = c 。因此,ψ ( t ) ∈ H \psi (\mathfrak{t})\in \mathscr{H} ψ ( t ) ∈ H 和φ ( ψ ( t ) ) = t \varphi (\psi (\mathfrak{t})) =\mathfrak{t} φ ( ψ ( t )) = t 。
这样我们就证明了(i)、(ii)和(iii)。假设 k k k 是代数闭的。由于 Aute ( g ) _e(\mathfrak{g}) e ( g ) 在 H ( \mathscr{H}( H ( §3, no. 2 上传递操作,Th。 1)、Aute ( g ) _e(\mathfrak{g}) e ( g ) 在T 1 \mathscr{T}_1 T 1 上传递操作。
如果x ∈ g x\in \mathfrak{g} x ∈ g 是正则,则g 0 ( x ) \mathfrak{g}^0(x) g 0 ( x ) 是g ( \mathfrak{g}( g ( §2, no. 3的嘉当子代数,Th。 1(一));此外,如果x x x 是半单,则g 0 ( x ) \mathfrak{g}^0(x) g 0 ( x ) 是x x x 在g \mathfrak{g} g 的集中器。相反,令h \mathfrak{h} h 为g \mathfrak{g} g 的嘉当子代数。存在t ∈ T 1 \mathfrak{t}\in \mathscr{T}_1 t ∈ T 1 使得h = ψ ( t ) \mathfrak{h}=\psi (\mathfrak{t}) h = ψ ( t ) 。根据第7条命题§1, no. 2,存在x ∈ t x\in \mathfrak{t} x ∈ t 使得h = g 0 ( x ) \mathfrak{h}=\mathfrak{g}^0(x) h = g 0 ( x ) ;从x ∈ t x\in \mathfrak{t} x ∈ t 、g 0 ( x ) = g 0 ( x ) \mathfrak{g}^0(x) =\mathfrak{g}_0(x) g 0 ( x ) = g 0 ( x ) 开始。星期四 §3, no. 3 之前2 (ii), x x x 是正则。
(i) The subgroup of Aut(g \mathfrak{g} g ) consisting of the e a d x , x ∈ C ∞ g e^{adx}, x\in \mathscr{C}^{\infty}\mathfrak{g} e a d x , x ∈ C ∞ g (cf. §3, no. 4), operates transitively on T 1 \mathscr{T}_1 T 1 .
(ii) 如果t ∈ T 1 , g \mathfrak{t}\in \mathscr{T}_1,\mathfrak{g} t ∈ T 1 , g 是t \mathfrak{t} t 和n V ( g ) \mathfrak{n}_V(\mathfrak{g}) n V ( g ) 的半直接乘积。
断言 (i) 源自以下事实:e a d x , x ∈ C ∞ g e^{adx},x\in \mathscr{C}^{\infty}\mathfrak{g} e a d x , x ∈ C ∞ g 的群在H ( \mathscr{H}( H ( §3, no. 4、Th 上传递操作。 3)。
我们证明(ii)。令t ∈ T 1 \mathfrak{t}\in \mathscr{T}_1 t ∈ T 1 ,并令h = ψ ( t ) \mathfrak{h}=\psi (\mathfrak{t}) h = ψ ( t ) 为g \mathfrak{g} g 的相应的嘉当子代数。鉴于提案5 , h = t + n V ( h ) ⊂ t + n V ( g ) 5,\mathfrak{h}=\mathfrak{t}+\mathfrak{n}_V(\mathfrak{h})\subset \mathfrak{t}+\mathfrak{n}_V(\mathfrak{g}) 5 , h = t + n V ( h ) ⊂ t + n V ( g ) 。另一方面,g = h + [ g , g ] ( \mathfrak{g}=\mathfrak{h}+ [\mathfrak{g},\mathfrak{g}] ( g = h + [ g , g ] ( §2, no. 1,Cor。命题 4 中的 3) 和 [ g , g ] ⊂ n V ( g ) [\mathfrak{g},\mathfrak{g}]\subset \mathfrak{n}_V(\mathfrak{g}) [ g , g ] ⊂ n V ( g ) ,因此 g = t + n V ( g ) \mathfrak{g}=\mathfrak{t}+\mathfrak{n}_V(\mathfrak{g}) g = t + n V ( g ) 。但很明显t ∩ n V ( g ) = { 0 } \mathfrak{t}\cap \mathfrak{n}_V(\mathfrak{g}) =\{0\} t ∩ n V ( g ) = { 0 } 。因此,代数g \mathfrak{g} g 是t \mathfrak{t} t 的半直接乘积和理想的n V ( g ) \mathfrak{n}_V(\mathfrak{g}) n V ( g ) 。
令 g \mathfrak{g} g 为 g l ( V ) \mathfrak{g}\mathfrak{l}(V) gl ( V ) 的可分解谎言子代数。
引用了 7 · 被以下引用 4 引用了 命题 6, I § 3 , I § 6. 。 半单李代数 , 定理 4, I § 6 , 命题 4 , 推论 2 , 推论 2 , 定理 5(列维-马尔切夫), I § 6
被以下引用 习题 4, § 5 , 定理 1, VIII § 10 , 定理 2, VIII § 10 , 推论 1, VIII § 10
(i) 存在g \mathfrak{g} g 的谎言子代数m \mathfrak{m} m ,在g l ( V ) \mathfrak{g}\mathfrak{l}(V) gl ( V ) 中还原,使得g \mathfrak{g} g 是m \mathfrak{m} m 和n V ( g ) \mathfrak{n}_V(\mathfrak{g}) n V ( g ) 的半直接乘积。
(ii) 具有 (i) 中属性的 g \mathfrak{g} g 的任何两个谎言子代数在 Aute ( g ) _e(\mathfrak{g}) e ( g ) 下都是共轭。
g \mathfrak{g} g 的部首r \mathfrak{r} r 是可分解的(no. 2,第4条命题的Cor.2)。由科.根据命题6的2,存在r \mathfrak{r} r 的交换子代数t \mathfrak{t} t ,半单元素的由……组成,使得r = t ⊕ n V ( r ) \mathfrak{r}=\mathfrak{t}\oplus \mathfrak{n}_V(\mathfrak{r}) r = t ⊕ n V ( r ) 。由于 adg t _{\mathfrak{g}}\mathfrak{t} g t 由半单元素组成,g \mathfrak{g} g 是 [ t , g ] [\mathfrak{t},\mathfrak{g}] [ t , g ] 的直和以及 t \mathfrak{t} t 的扶正器 z \mathfrak{z} z (第 I, §3, no. 5 章,第 6 条)。从[ t , g ] ⊂ r , g = z + r [\mathfrak{t},\mathfrak{g}]\subset \mathfrak{r},\mathfrak{g}=\mathfrak{z}+\mathfrak{r} [ t , g ] ⊂ r , g = z + r 开始。因而,如果s \mathfrak{s} s 是z \mathfrak{z} z 的李维子代数(第I, §6章,第8 8 8 ), g = s + r ,\mathfrak{g}=\mathfrak{s}+\mathfrak{r} , g = s + r ,那么s \mathfrak{s} s 是g \mathfrak{g} g 的李维子代数。输入m = s ⊕ t \mathfrak{m}=\mathfrak{s}\oplus \mathfrak{t} m = s ⊕ t 。由于[ s , t ] = { 0 } , m [\mathfrak{s},\mathfrak{t}] =\{0\},\mathfrak{m} [ s , t ] = { 0 } , m 是g \mathfrak{g} g 的谎言子代数,由第1章在g l ( V ) \mathfrak{g}\mathfrak{l}(V) gl ( V ) 中还原。 I, §6, no. 5,周四。 4. 此外,
g = s ⊕ r = s ⊕ t ⊕ n V ( r ) = s ⊕ t ⊕ n V ( g ) = m ⊕ n V ( g )
\mathfrak{g}=\mathfrak{s}\oplus \mathfrak{r}=\mathfrak{s}\oplus \mathfrak{t}\oplus \mathfrak{n}_V(\mathfrak{r}) =\mathfrak{s}\oplus \mathfrak{t}\oplus \mathfrak{n}_V(\mathfrak{g}) =\mathfrak{m}\oplus \mathfrak{n}_V(\mathfrak{g})
g = s ⊕ r = s ⊕ t ⊕ n V ( r ) = s ⊕ t ⊕ n V ( g ) = m ⊕ n V ( g )
从n V ( g ) = n V ( r ) \mathfrak{n}_V(\mathfrak{g}) =\mathfrak{n}_V(\mathfrak{r}) n V ( g ) = n V ( r ) 开始。因而(i)。
现在让m ′ \mathfrak{m}' m ′ 是g \mathfrak{g} g 的谎言子代数与n V ( g ) \mathfrak{n}_V(\mathfrak{g}) n V ( g ) 互补并在g l ( V ) \mathfrak{g}\mathfrak{l}(V) gl ( V ) 中还原。我们证明,在 Aute ( g ) _e(\mathfrak{g}) e ( g ) 下,m ′ \mathfrak{m}' m ′ 是共轭到 m \mathfrak{m} m 。我们有m ′ = s ′ ⊕ t ′ \mathfrak{m}'=\mathfrak{s}'\oplus \mathfrak{t}' m ′ = s ′ ⊕ t ′ ,其中s ′ = [ m ′ , m ′ ] \mathfrak{s}'= [\mathfrak{m}',\mathfrak{m}'] s ′ = [ m ′ , m ′ ] 是半单,m ′ \mathfrak{m}' m ′ 的中心t ′ \mathfrak{t}' t ′ 由半单元素组成。然后r = t ⊕ n V ( g ) = t ′ ⊕ n V ( g ) \mathfrak{r}=\mathfrak{t}\oplus \mathfrak{n}_V(\mathfrak{g}) =\mathfrak{t}'\oplus \mathfrak{n}_V(\mathfrak{g}) r = t ⊕ n V ( g ) = t ′ ⊕ n V ( g ) 。鉴于科尔。根据第 6 条命题 2,我们被简化为情况t = t ′ \mathfrak{t}=\mathfrak{t}' t = t ′ 。然后s ′ ⊂ z \mathfrak{s}'\subset \mathfrak{z} s ′ ⊂ z ;由于dims ′ = \mathfrak{s}'= s ′ = dims \mathfrak{s} s ,s ′ \mathfrak{s}' s ′ 是z \mathfrak{z} z 的Levi 子代数。由章。 I, §6, no. 8,周四。 5、存在x ∈ n V ( z ) x\in \mathfrak{n}_V(\mathfrak{z}) x ∈ n V ( z ) 使得e a d x ( s ) = s ′ e^{adx}(\mathfrak{s}) =\mathfrak{s}' e a d x ( s ) = s ′ ;由于x x x 与t \mathfrak{t} t 通勤,我们还有e a d x ( t ) = t e^{adx}(\mathfrak{t}) =\mathfrak{t} e a d x ( t ) = t 。
4. 线性李代数幂零自同态
(i) 设ρ \rho ρ 为W上n \mathfrak{n} n 的有限维线性表示,使得ρ ( n ) \rho (\mathfrak{n}) ρ ( n ) 的元素幂零,W的W ′ W' W ′ 向量子空间在ρ , ρ 1 \rho ,\rho_1 ρ , ρ 1 和ρ 2 \rho_2 ρ 2 下稳定子表示和由 N 的 W ′ , π , π 1 , π 2 W',\pi , \pi_1, \pi_2 W ′ , π , π 1 , π 2 表示定义的 ρ \rho ρ 的商表示与 ρ , ρ 1 , ρ 2 ( \rho , \rho_1, \rho_2( ρ , ρ 1 , ρ 2 ( §3, no. 1 相容的)。那么π 1 , π 2 \pi_1, \pi_2 π 1 , π 2 就是子表示和W ′ W' W ′ 定义的π \pi π 的商表示。
(ii) 令ρ 1 , ρ 2 \rho_1, \rho_2 ρ 1 , ρ 2 为n \mathfrak{n} n 的有限维线性表示,使得ρ 1 ( n ) \rho_1(\mathfrak{n}) ρ 1 ( n ) 和ρ 2 ( n ) \rho_2(\mathfrak{n}) ρ 2 ( n ) 的元素幂零,并且N的π 1 , π 2 \pi_1, \pi_2 π 1 , π 2 表示与ρ 1 , ρ 2 \rho_1, \rho_2 ρ 1 , ρ 2 相容的。那么π 1 ⊗ π 2 \pi_1\otimes \pi_2 π 1 ⊗ π 2 是N中与ρ 1 ⊗ ρ 2 \rho_1\otimes \rho_2 ρ 1 ⊗ ρ 2 兼容的表示。
(iii) 设ρ 1 , ρ 2 \rho_1, \rho_2 ρ 1 , ρ 2 为向量空间V 1 , V 2 V_1,V_2 V 1 , V 2 上n \mathfrak{n} n 的有限维线性表示,使得ρ 1 ( n ) \rho_1(\mathfrak{n}) ρ 1 ( n ) 和ρ 2 ( n ) \rho_2(\mathfrak{n}) ρ 2 ( n ) 的元素幂零,ρ \rho ρ 表示 n \mathfrak{n} n 在 Hom(V1 , V 2 _1,V_2 1 , V 2 ) 由 ρ 1 , ρ 2 \rho_1, \rho_2 ρ 1 , ρ 2 确定。令π 1 , π 2 \pi_1, \pi_2 π 1 , π 2 为与ρ 1 , ρ 2 \rho_1, \rho_2 ρ 1 , ρ 2 兼容的N的表示,以及由π 1 , π 2 \pi_1, \pi_2 π 1 , π 2 确定的Hom(V1 , V 2 _1,V_2 1 , V 2 )上的N的π \pi π 表示。那么π \pi π 是N中与ρ \rho ρ 兼容的表示。
断言 (i) 很清楚。让 ρ 1 , ρ 2 , π 1 , π 2 \rho_1, \rho_2, \pi_1, \pi_2 ρ 1 , ρ 2 , π 1 , π 2 如 (ii) 中所示。如果x ∈ n x\in \mathfrak{n} x ∈ n ,自从ρ 1 ( x ) ⊗ 1 \rho_1(x)\otimes 1 ρ 1 ( x ) ⊗ 1 和1 ⊗ ρ 2 ( x ) 1\otimes \rho_2(x) 1 ⊗ ρ 2 ( x ) 通勤以来,我们有,
指数(ρ 1 ( x ) ⊗ 1 + 1 ⊗ ρ 2 ( x ) \rho_1(x)\otimes 1 + 1\otimes \rho_2(x) ρ 1 ( x ) ⊗ 1 + 1 ⊗ ρ 2 ( x ) )= = = 指数(ρ 1 ( x ) ⊗ 1 \rho_1(x)\otimes 1 ρ 1 ( x ) ⊗ 1 )。经验值(1 ⊗ ρ 2 ( x ) \otimes \rho_2(x) ⊗ ρ 2 ( x ) )
= (经验ρ 1 ( x ) \rho_1(x) ρ 1 ( x ) )⊗ 1.1 ⊗ \otimes 1.1\otimes ⊗ 1.1 ⊗ (经验ρ 2 ( x ) \rho_2(x) ρ 2 ( x ) )
= (经验ρ 1 ( x ) \rho_1(x) ρ 1 ( x ) )⊗ \otimes ⊗ (经验ρ 2 ( x ) \rho_2(x) ρ 2 ( x ) )
= π 1 =\pi_1 = π 1 (预计x x x )⊗ π 2 \otimes \pi_2 ⊗ π 2 (预计x x x )
= ( π 1 ⊗ π 2 = (\pi_1\otimes \pi_2 = ( π 1 ⊗ π 2 )(exp x x x ),
因而(ii)。令 ρ 1 , ρ 2 , ρ , π 1 , π 2 , π , V 1 , V 2 \rho_1, \rho_2, \rho , \pi_1, \pi_2, \pi ,V_1,V_2 ρ 1 , ρ 2 , ρ , π 1 , π 2 , π , V 1 , V 2 如 (iii) 中所示。如果 v 1 ∈ v_1\in v 1 ∈ EndV1 _1 1 和 v 2 ∈ v_2\in v 2 ∈ EndV2 _2 2 ,则用 R v 1 R_{v_1} R v 1 和 L v 2 L_{v_2} L v 2 映射 u → u v 1 u \rightarrow uv_1 u → u v 1 和 u → v 2 u u \rightarrow v_2u u → v 2 u 从 Hom(V1 , V 2 _1,V_2 1 , V 2 ) 到自身;这些映射通勤和ρ ( x ) u = ( L ρ 2 ( x ) − R ρ 1 ( x ) ) u \rho (x)u= (L_{\rho_2(x)}-R_{\rho_1(x)})u ρ ( x ) u = ( L ρ 2 ( x ) − R ρ 1 ( x ) ) u ,所以
经验ρ ( x ) . u = \rho (x).u= ρ ( x ) . u = 经验L ρ 2 ( x ) L_{\rho_2(x)} L ρ 2 ( x ) 。经验R − ρ 1 ( x ) . u R_{-\rho_1(x)}.u R − ρ 1 ( x ) . u
= L e x p ρ 2 ( x ) . R e x p ( − ρ 1 ( x ) ) . u
= L_{exp\rho_2(x)}.R_{exp(-\rho_1(x))}.u
= L e x p ρ 2 ( x ) . R e x p ( − ρ 1 ( x )) . u
= L π 2 ( e x p x ) . R π 1 ( e x p ( − x ) ) . u
= L_{\pi_2(expx)}.R_{\pi_1(exp(-x))}.u
= L π 2 ( e x p x ) . R π 1 ( e x p ( − x )) . u
= π =\pi = π (exp x x x ). u .u . u ,
因而(iii)。
2 ^2 2 (i) 令W为维数d d d V向量子空间,D线⋀ d W ⊂ ⋀ d V , θ \bigwedge^dW\subset \bigwedge^dV,\theta ⋀ d W ⊂ ⋀ d V , θ ⋀ V \bigwedge V ⋀ V 上g l ( V ) \mathfrak{g}\mathfrak{l}(V) gl ( V ) 标准表示(第1章) III,应用程序。)。让x ∈ g l ( V ) x\in \mathfrak{g}\mathfrak{l}(V) x ∈ gl ( V ) 。那么x ( W ) ⊂ W x(W)\subset W x ( W ) ⊂ W 当且仅当θ ( x ) ( D ) ⊂ D \theta (x)(D)\subset D θ ( x ) ( D ) ⊂ D 。
引用了 1 · 被以下引用 2 引用了 命题 13, A III § 7
被以下引用 命题 8 , 引理 1, VIII § 10
(ii) 令( e 1 , . . . , e n ) (e_1, . . . , e_n) ( e 1 , ... , e n ) 为k n , θ k^n,\theta k n , θ 的典范基,以及⋀ ( k n ) \bigwedge(k^n) ⋀ ( k n ) 上g l ( n , k ) \mathfrak{g}\mathfrak{l}(n, k) gl ( n , k ) 的规范表示,以及x ∈ g l ( n , k ) x\in \mathfrak{g}\mathfrak{l}(n, k) x ∈ gl ( n , k ) 。那么 x ∈ n ( n , k ) x\in \mathfrak{n}(n, k) x ∈ n ( n , k ) 当且仅当
θ ( x ) ( e n − d + 1 ∧ ⋯ ∧ e n ) = 0
\theta (x)(e_{n-d+1}\wedge \cdots \wedge e_n) = 0
θ ( x ) ( e n − d + 1 ∧ ⋯ ∧ e n ) = 0
1 ≤ d ≤ n 1\leq d\leq n 1 ≤ d ≤ n 。
(i) 如果x ( W ) ⊂ W x(W)\subset W x ( W ) ⊂ W ,则显然θ ( x ) D ⊂ D \theta (x)D\subset D θ ( x ) D ⊂ D 。相反,假设θ ( x ) D ⊂ D \theta (x)D\subset D θ ( x ) D ⊂ D 。令u u u 为D的非零元素,并令y ∈ W y\in W y ∈ W 。然后y ∧ u = 0 y\wedge u= 0 y ∧ u = 0 。由于 θ ( x ) \theta (x) θ ( x ) 是 ⋀ V \bigwedge V ⋀ V 的推导,这意味着
θ ( x ) y ∧ u + y ∧ θ ( x ) u = 0
\theta (x)y\wedge u+y\wedge \theta (x)u= 0
θ ( x ) y ∧ u + y ∧ θ ( x ) u = 0
现在θ ( x ) u ∈ k u \theta (x)u\in ku θ ( x ) u ∈ k u ,所以y ∧ θ ( x ) u = 0 y\wedge \theta (x)u= 0 y ∧ θ ( x ) u = 0 ,最终θ ( x ) y ∧ u = 0 \theta (x)y\wedge u= 0 θ ( x ) y ∧ u = 0 。 代数,第 1 章III, §7, no. 9,第13条命题,这意味着θ ( x ) y ∈ W \theta (x)y\in W θ ( x ) y ∈ W ,即x ( y ) ∈ W x(y)\in W x ( y ) ∈ W ,从而证明了x ( W ) ⊂ W x(W)\subset W x ( W ) ⊂ W 。
(ii) (ii) 中所述的条件对于x ∈ n ( n , k ) x\in \mathfrak{n}(n, k) x ∈ n ( n , k ) 显然是必要的。假设它是满意的。到(i)为止,x x x 离开
2 ^2 2 在这个引理中,k k k 可以是任意(可交换的)域。
k e n − d + 1 + ⋯ + k e n
ke_{n-d+1}+\cdots +ke_n
k e n − d + 1 + ⋯ + k e n
稳定,因为 d = 1 , . . . , n , x d= 1, . . . , n,x d = 1 , ... , n , x 是下三角的。放
x = ( x i j ) 1 ≤ i , j ≤ n
x= (x_{ij})_{1\leq i,j\leq n}
x = ( x ij ) 1 ≤ i , j ≤ n
我们有0 = x ( e n ) = x n n e n 0 =x(e_n) =x_{nn}e_n 0 = x ( e n ) = x nn e n ,所以x n n = 0 x_{nn}= 0 x nn = 0 。让i < n i < n i < n ,并假设我们已经证明了x j j = 0 x_{jj}= 0 x j j = 0 对于j > i j > i j > i 。然后
0 = θ ( x ) ( e i ∧ e i + 1 ∧ ⋯ ∧ e n ) = x i i ( e i ∧ e i + 1 ∧ ⋯ ∧ e n )
0 =\theta (x)(e_i\wedge e_{i+1}\wedge \cdots \wedge e_n) =x_{ii}(e_i\wedge e_{i+1}\wedge \cdots \wedge e_n)
0 = θ ( x ) ( e i ∧ e i + 1 ∧ ⋯ ∧ e n ) = x ii ( e i ∧ e i + 1 ∧ ⋯ ∧ e n )
所以x i i = 0 x_{ii}= 0 x ii = 0 。因此,x ∈ n ( n , k ) x\in \mathfrak{n}(n, k) x ∈ n ( n , k ) 。
令n \mathfrak{n} n 为g l ( V ) \mathfrak{g}\mathfrak{l}(V) gl ( V ) 由……组成或幂零元的谎言子代数,q \mathfrak{q} q 为g l ( V ) \mathfrak{g}\mathfrak{l}(V) gl ( V ) 中n \mathfrak{n} n 的归一化器。 E 上存在有限维向量空间 E、g l ( V ) \mathfrak{g}\mathfrak{l}(V) gl ( V ) 的表示 ρ \rho ρ ,E 上存在向量子空间 F,满足以下条件:
引用了 5 · 被以下引用 1 引用了 引理 1, VII § 3 , 引理 1 , I § 3. 。 表示 , 引理 2 , 命题 5, I § 3
被以下引用 定理 1
(i) V的位似的ρ \rho ρ 下的像可对角化;
(ii) F 在 ρ ( q ) \rho (\mathfrak{q}) ρ ( q ) 下稳定;
(iii) n \mathfrak{n} n 是x ∈ g l ( V ) x\in \mathfrak{g}\mathfrak{l}(V) x ∈ gl ( V ) 的集合,使得ρ ( x ) ( F ) = 0 \rho (x)(F) = 0 ρ ( x ) ( F ) = 0 。
让n = n= n = 变暗V。根据恩格尔的定理,V可以与k n k^n k n 等同,n ⊂ n ( n , k ) \mathfrak{n}\subset \mathfrak{n}(n, k) n ⊂ n ( n , k ) 。令 P 为 g l ( n , k ) \mathfrak{g}\mathfrak{l}(n, k) gl ( n , k ) 上多项式函数的代数。对于i = 0 , 1 , . . i= 0,1, . . i = 0 , 1 , .. .,令P i P_i P i 为次数i i i 的P齐次的元素集合。令N = exp n \mathfrak{n} n ,即严格下三角群 T 的子群。令J 为P 的元素的集合,其在N 上为零;这是 P 中的理想。设 N J N_J N J 为 x ∈ g l ( n , k ) x\in \mathfrak{g}\mathfrak{l}(n, k) x ∈ gl ( n , k ) 的集合,这样对于所有 p ∈ J p\in J p ∈ J 来说,p ( x ) = 0 p(x) = 0 p ( x ) = 0 。然后N ⊂ N J N\subset N_J N ⊂ N J 。相反,设x ∈ N J x\in N_J x ∈ N J 。用 p i j p_{ij} p ij 多项式函数表示,给出 g l ( n , k ) \mathfrak{g}\mathfrak{l}(n, k) gl ( n , k ) 的元素条目。理想的 J 包含、p i j p_{ij} p ij (对于 i < j i < j i < j )和 p i i − 1 p_{ii}-1 p ii − 1 ;因此x ∈ T x\in T x ∈ T 。另一方面,如果u u u 在g l ( n , k ) \mathfrak{g}\mathfrak{l}(n, k) gl ( n , k ) 上是线性形式,即n \mathfrak{n} n 上的零,则存在p u ∈ P p_u\in P p u ∈ P ,使得对于所有z ∈ T ( z\in T ( z ∈ T ( §3, no. 1,p u ( z ) = u p_u(z) =u p u ( z ) = u (log z z z ), 引理 1 (i));我们有 p u ∈ J p_u\in J p u ∈ J ,所以 u u u (log x x x ) = 0 = 0 = 0 。因此,将x x x 属于记录到n \mathfrak{n} n ,因此x ∈ N x\in N x ∈ N 、证明即N = N J N = N_J N = N J 。
对于所有p ∈ P p\in P p ∈ P 和g ∈ G L n ( k ) g\in \mathbf{G}\mathbf{L}_n(k) g ∈ G L n ( k ) ,令λ ( g ) p \lambda (g)p λ ( g ) p 为g l ( n , k ) \mathfrak{g}\mathfrak{l}(n, k) gl ( n , k ) 上的函数x → p ( g − 1 x ) x \rightarrow p(g^{-1}x) x → p ( g − 1 x ) ;那么λ ( g ) p ∈ P , λ ( g ) \lambda (g)p\in P,\lambda (g) λ ( g ) p ∈ P , λ ( g ) 是代数P的自同构,λ \lambda λ 是P上G L n ( k ) \mathbf{G}\mathbf{L}_n(k) G L n ( k ) 的表示,这使得每个P i P_i P i 稳定。我们表明
N = { x ∈ G L n ( k ) ∣ λ ( x ) J = J } (1)
N =\{x\in \mathbf{G}\mathbf{L}_n(k)|\lambda (x)J = J\} \tag{1}
N = { x ∈ G L n ( k ) ∣ λ ( x ) J = J } ( 1 )
如果x ∈ N , p ∈ J , y ∈ N x\in N, p\in J, y\in N x ∈ N , p ∈ J , y ∈ N ,则从x − 1 y ∈ N x^{-1}y\in N x − 1 y ∈ N 起( λ ( x ) p ) ( y ) = p ( x − 1 y ) = 0 (\lambda (x)p)(y) =p(x^{-1}y) = 0 ( λ ( x ) p ) ( y ) = p ( x − 1 y ) = 0 ;因此λ ( x ) p ∈ J \lambda (x)p\in J λ ( x ) p ∈ J ,所以λ ( x ) J = J \lambda (x)J = J λ ( x ) J = J 。设x ∈ G L n ( k ) x\in \mathbf{G}\mathbf{L}_n(k) x ∈ G L n ( k ) 使得λ ( x ) J = J \lambda (x)J = J λ ( x ) J = J ;让 p ∈ J p\in J p ∈ J ;然后p ( x − 1 ) = ( λ ( x ) p ) ( e ) = 0 p(x^{-1}) = (\lambda (x)p)(e) = 0 p ( x − 1 ) = ( λ ( x ) p ) ( e ) = 0 ,所以x − 1 ∈ N J = N x^{-1}\in N_J= N x − 1 ∈ N J = N 和x ∈ N x\in N x ∈ N 。这就证明了(i)。
理想的 J 是有限的型(交换代数,第 III, §2, no. 10 章,Th.2 的 Cor.2)。因此,存在整数 q q q ,如果 W = P 0 + P 1 + ⋯ + P q W = P_0+ P_1+\cdots + P_q W = P 0 + P 1 + ⋯ + P q ,则 J ∩ W J\cap W J ∩ W 生成 J 作为理想。表示由P J P_J P J (分别由W)定义的λ \lambda λ 的λ j \lambda_j λ j (分别λ ′ \lambda ' λ ′ )子表示。由(1),
N = { x ∈ G L n ( k ) ∣ λ ′ ( x ) ( J ∩ W ) = J ∩ W } (2)
N =\{x\in \mathbf{G}\mathbf{L}_n(k)|\lambda '(x)(J\cap W) = J\cap W\} \tag{2}
N = { x ∈ G L n ( k ) ∣ λ ′ ( x ) ( J ∩ W ) = J ∩ W } ( 2 )
我们证明,对于所有j j j ,P j P_j P j 上存在李代数g l ( n , k ) \mathfrak{g}\mathfrak{l}(n, k) gl ( n , k ) 的表示σ j \sigma_j σ j ,使得:
σ j ∣ n ( n , k ) \sigma_j|\mathfrak{n}(n, k) σ j ∣ n ( n , k ) 与 λ j ∣ T \lambda_j|T λ j ∣ T 相容的(§3 3 3 ,无.1 .1 .1 )。 (3)
对于所有 x ∈ k .1 n , σ j ( x ) x\in k.1_n, \sigma_j(x) x ∈ k . 1 n , σ j ( x ) 都是位似。 (4)
由于λ j \lambda_j λ j 是λ 1 \lambda_1 λ 1 的第j j j 对称幂,因此足以证明σ 1 \sigma_1 σ 1 、cf.引理1的存在性。现在λ 1 \lambda_1 λ 1 是表示的同余表示 g l ( n , k ) \mathfrak{g}\mathfrak{l}(n, k) gl ( n , k ) 上的 G L n ( k ) \mathbf{G}\mathbf{L}_n(k) G L n ( k ) 的 γ \gamma γ 给出
γ ( x ) y = x y , x ∈ G L n ( k ) , y ∈ g l ( n , k )
\gamma (x)y=xy, x\in \mathbf{G}\mathbf{L}_n(k), y\in \mathfrak{g}\mathfrak{l}(n, k)
γ ( x ) y = x y , x ∈ G L n ( k ) , y ∈ gl ( n , k )
设c c c 为g l ( n , k ) \mathfrak{g}\mathfrak{l}(n, k) gl ( n , k ) 上李代数g l ( n , k ) \mathfrak{g}\mathfrak{l}(n, k) gl ( n , k ) 的表示,由下式给出
c ( x ) y = x y , x , y ∈ g l ( n , k )
c(x)y=xy, x, y\in \mathfrak{g}\mathfrak{l}(n, k)
c ( x ) y = x y , x , y ∈ gl ( n , k )
c ∣ n ( n , k ) c|\mathfrak{n}(n, k) c ∣ n ( n , k ) 和γ ∣ T \gamma |T γ ∣ T 兼容的是直接的,并且对于所有x ∈ k .1 n x\in k.1_n x ∈ k . 1 n 来说c ( x ) c(x) c ( x ) 是位似。因此,只需将c c c 的对偶表示视为σ 1 \sigma_1 σ 1 即可(第I, §3, no. 3章)。
现在让 σ ′ \sigma ' σ ′ 为由 σ j , 0 ≤ j ≤ q \sigma_j, 0\leq j\leq q σ j , 0 ≤ j ≤ q 的直和给出的 W 上 g l ( n , k ) \mathfrak{g}\mathfrak{l}(n, k) gl ( n , k ) 的表示。鉴于 (2) 和关系
λ ′ \lambda ' λ ′ (exp(x x x )) = = = exp(σ ′ ( x ) \sigma '(x) σ ′ ( x ) ) 和 σ ′ \sigma ' σ ′ (log(y y y )) = = = log(λ ′ ( y ) \lambda '(y) λ ′ ( y ) ), x ∈ n ( n , k ) , y ∈ T , x\in \mathfrak{n}(n, k), y\in T , x ∈ n ( n , k ) , y ∈ T ,
我们有
n = { x ∈ n ( n , k ) ∣ σ ′ ( x ) ( J ∩ W ) ⊂ J ∩ W } (5)
\mathfrak{n}=\{x\in \mathfrak{n}(n, k)|\sigma '(x)(J\cap W)\subset J\cap W\} \tag{5}
n = { x ∈ n ( n , k ) ∣ σ ′ ( x ) ( J ∩ W ) ⊂ J ∩ W } ( 5 )
让 d = d= d = 变暗(J ∩ W \cap W ∩ W ),并让 τ = ⋀ d σ ′ \tau =\bigwedge^d\sigma ' τ = ⋀ d σ ′ 。让D = ⋀ d ( J ∩ W ) D =\bigwedge^d(J\cap W) D = ⋀ d ( J ∩ W ) 。由 (5) 和引理 2 (i),
n = { x ∈ n ( n , k ) ∣ τ ( x ) ( D ) ⊂ D } (6)
\mathfrak{n}=\{x\in \mathfrak{n}(n, k)|\tau (x)(D)\subset D\} \tag{6}
n = { x ∈ n ( n , k ) ∣ τ ( x ) ( D ) ⊂ D } ( 6 )
但τ ( n ( n , k ) ) \tau (\mathfrak{n}(n, k)) τ ( n ( n , k )) 由幂零自同态组成,所以(6)也可以写成
n = { x ∈ n ( n , k ) ∣ τ ( x ) ( D ) = 0 } (7)
\mathfrak{n}=\{x\in \mathfrak{n}(n, k)|\tau (x)(D) = 0\} \tag{7}
n = { x ∈ n ( n , k ) ∣ τ ( x ) ( D ) = 0 } ( 7 )
现在让 E = ⋀ d W ⊕ ⋀ 1 V ⊕ ⋀ 2 V ⊕ ⋯ ⊕ ⋀ n V E =\bigwedge^dW\oplus \bigwedge^1V\oplus \bigwedge^2V\oplus \cdots \oplus \bigwedge^nV E = ⋀ d W ⊕ ⋀ 1 V ⊕ ⋀ 2 V ⊕ ⋯ ⊕ ⋀ n V ;令ρ \rho ρ 为τ \tau τ 的直和,以及⋀ 1 V , . . . , ⋀ n V \bigwedge^1V, . . . ,\bigwedge^nV ⋀ 1 V , ... , ⋀ n V 上g l ( n , k ) \mathfrak{g}\mathfrak{l}(n, k) gl ( n , k ) 的规范表示。令E 0 ⊂ E E_0\subset E E 0 ⊂ E 为D = ⋀ d ( J ∩ W ) D =\bigwedge^d(J\cap W) D = ⋀ d ( J ∩ W ) 的和以及e n − j + 1 ∧ ⋯ ∧ e n e_{n-j+1}\wedge \cdots \wedge e_n e n − j + 1 ∧ ⋯ ∧ e n 为j = 1 , . . . , n j= 1, . . . , n j = 1 , ... , n 生成的线。由(7)和引理2(ii),
n = { x ∈ g l ( V ) ∣ ρ ( x ) ( E 0 ) = 0 } (8)
\mathfrak{n}=\{x\in \mathfrak{g}\mathfrak{l}(V)|\rho (x)(E_0) = 0\} \tag{8}
n = { x ∈ gl ( V ) ∣ ρ ( x ) ( E 0 ) = 0 } ( 8 )
如果x ∈ k .1 n , ρ ( x ) x\in k.1_n,\rho (x) x ∈ k . 1 n , ρ ( x ) 可对角化的,则直接的。最后,如果 F 是被 ρ ( n ) , F \rho (\mathfrak{n}), F ρ ( n ) , F 湮灭的 E 的元素的集合,则在 ρ ( q ) \rho (\mathfrak{q}) ρ ( q ) 下是稳定的(第 I, §3, no. 5 命题 5),并且通过 (8),
n = { x ∈ g l ( V ) ∣ ρ ( x ) ( F ) = 0 } (9)
\mathfrak{n}=\{x\in \mathfrak{g}\mathfrak{l}(V)|\rho (x)(F) = 0\} \tag{9}
n = { x ∈ gl ( V ) ∣ ρ ( x ) ( F ) = 0 } ( 9 )
5. 刻画可分解李代数
每个可分解李代数都由其元素的集合生成为向量空间(更不必说生成为李代数),元素要么是半单,要么是幂零的。反之:
令g \mathfrak{g} g 为g l ( V ) \mathfrak{g}\mathfrak{l}(V) gl ( V ) 的谎言子代数,令X为g \mathfrak{g} g 生成的g \mathfrak{g} g 的子集,因为李代数超过k k k 。如果X的每个元素都是半单或幂零,g \mathfrak{g} g 是可分解的。
引用了 2 · 被以下引用 1 引用了 命题 2 , 命题 8
被以下引用 习题 7, § 5
a) g )\mathfrak{g} ) g 是可交换的。
半单(或幂零)元素或 g \mathfrak{g} g 形式向量子空间 g s \mathfrak{g}_s g s (或g n \mathfrak{g}_n g n )。 假设等价于g = g s ⊕ g n \mathfrak{g}=\mathfrak{g}_s\oplus \mathfrak{g}_n g = g s ⊕ g n ,因此g \mathfrak{g} g 是可分解的。
b) g )\mathfrak{g} ) g 是还原性的。
然后g = g ′ × c \mathfrak{g}=\mathfrak{g}'\times \mathfrak{c} g = g ′ × c 与g ′ \mathfrak{g}' g ′ 半单和c \mathfrak{c} c 可交换。根据命题 2 , g ′ 2,\mathfrak{g}' 2 , g ′ 是可分解的。让 x = a + b ∈ g x=a+b\in \mathfrak{g} x = a + b ∈ g 与 a ∈ g ′ , b ∈ c a\in \mathfrak{g}',b\in \mathfrak{c} a ∈ g ′ , b ∈ c 。令a s , a n , b s , b n a_s, a_n, b_s, b_n a s , a n , b s , b n 为半单以及a , b a, b a , b 的幂零分量。由于a s , a n , b s , b n a_s, a_n, b_s, b_n a s , a n , b s , b n 相互可交换,半单和x x x 的幂零分量为a s + b s , a n + b n a_s+b_s, a_n+b_n a s + b s , a n + b n 。现在a s , a n ∈ g ′ a_s, a_n\in \mathfrak{g}' a s , a n ∈ g ′ 。若x x x 为半单,则x = a s + b s x=a_s+b_s x = a s + b s ;从a s ∈ g ′ a_s\in \mathfrak{g}' a s ∈ g ′ 开始,我们有b s ∈ g b_s\in \mathfrak{g} b s ∈ g ,所以b s ∈ c b_s\in \mathfrak{c} b s ∈ c 从b s b_s b s 开始与g \mathfrak{g} g 通勤;因而,a = a s a=a_s a = a s 和b = b s b=b_s b = b s 。类似地,如果 x x x 幂零,则 a = a n a=a_n a = a n 和 b = b n b=b_n b = b n 。由此可见,X的元素的c \mathfrak{c} c 上的投影要么是半单,要么是幂零的;由 a) 可知 c \mathfrak{c} c 是可分解的。保留前面的记号,但在x x x 上没有假设,我们现在有b s , b n ∈ c b_s, b_n\in \mathfrak{c} b s , b n ∈ c ,所以a s + b s , a n + b n ∈ g a_s+b_s, a_n+b_n\in \mathfrak{g} a s + b s , a n + b n ∈ g ,在这种情况下证明了定理。
c) 一般情况。
我们假设定理被证明为维数< < < 暗淡g \mathfrak{g} g 的李代数,并证明g \mathfrak{g} g 。
设n \mathfrak{n} n 为g \mathfrak{g} g 恒等式表示的幂零理想最大的。如果 n = 0 , g \mathfrak{n}= 0,\mathfrak{g} n = 0 , g 具有单射半单表示,则可还原。假设n ≠ 0 \mathfrak{n}\not= 0 n = 0 。令 p \mathfrak{p} p 为 g l ( V ) \mathfrak{g}\mathfrak{l}(V) gl ( V ) 中 n \mathfrak{n} n 的归一化器。命题 8 存在E , ρ , F E, \rho ,F E , ρ , F 满足条件。由于 g ⊂ p , ρ ( g ) \mathfrak{g}\subset \mathfrak{p},\rho (\mathfrak{g}) g ⊂ p , ρ ( g ) 使 F 保持稳定;令F上的ρ 0 \rho_0 ρ 0 为g \mathfrak{g} g 的表示u → ρ ( u ) ∣ F u \rightarrow \rho (u)|F u → ρ ( u ) ∣ F ;我们有n = \mathfrak{n}= n = Kerρ 0 \rho_0 ρ 0 。 g l ( V ) \mathfrak{g}\mathfrak{l}(V) gl ( V ) 的每个半单(或幂零)元素在ρ \rho ρ 下的像是半单(或幂幂)(命题2)。因而,代数ρ 0 ( g ) \rho_0(\mathfrak{g}) ρ 0 ( g ) 是由其半单元素及其幂零元生成的。到归纳假设时,ρ 0 ( g ) \rho_0(\mathfrak{g}) ρ 0 ( g ) 可分解。
设x ∈ g x\in \mathfrak{g} x ∈ g ,并令x s , x n x_s, x_n x s , x n 为其半单和幂零分量。根据命题 2,半单和 ρ ( x ) \rho (x) ρ ( x ) 的幂零分量为 ρ ( x s ) , ρ ( x n ) \rho (x_s), \rho (x_n) ρ ( x s ) , ρ ( x n ) 。由于 ρ 0 ( g ) \rho_0(\mathfrak{g}) ρ 0 ( g ) 可分解,因此存在 y , z ∈ g y, z\in \mathfrak{g} y , z ∈ g 使得
ρ 0 ( y ) = ρ ( x s ) ∣ F , ρ 0 ( z ) = ρ ( x n ) ∣ F
\rho_0(y) =\rho (x_s)|F, \rho_0(z) =\rho (x_n)|F
ρ 0 ( y ) = ρ ( x s ) ∣ F , ρ 0 ( z ) = ρ ( x n ) ∣ F
然后x s ∈ y + n , x n ∈ z + n x_s\in y+\mathfrak{n}, x_n\in z+\mathfrak{n} x s ∈ y + n , x n ∈ z + n ,所以x s , x n ∈ g x_s, x_n\in \mathfrak{g} x s , x n ∈ g 。 Q.E.D.
令r \mathfrak{r} r 为g , s \mathfrak{g},\mathfrak{s} g , s 的根式g \mathfrak{g} g 的列维子代数(第I, §6, no. 8章)。然后
[ g , g ] = [ s , s ] + [ s , r ] + [ r , r ] = s + [ g , r ]
[\mathfrak{g},\mathfrak{g}] = [\mathfrak{s},\mathfrak{s}] + [\mathfrak{s},\mathfrak{r}] + [\mathfrak{r},\mathfrak{r}] =\mathfrak{s}+ [\mathfrak{g},\mathfrak{r}]
[ g , g ] = [ s , s ] + [ s , r ] + [ r , r ] = s + [ g , r ]
代数 [ g , r ] [\mathfrak{g},\mathfrak{r}] [ g , r ] 是可分解的,因为它的所有元素都是幂零的(第 I, §5, no. 3 章)。另一方面,s \mathfrak{s} s 是可分解的(命题2)。由此可见 [ g , g ] [\mathfrak{g},\mathfrak{g}] [ g , g ] 是可分解的(Cor. 1)。
令g \mathfrak{g} g 为g l ( V ) \mathfrak{g}\mathfrak{l}(V) gl ( V ) 的谎言子代数,并令X为g \mathfrak{g} g 生成的g ( \mathfrak{g}( g ( 作为李代数超过k)的子集。
被以下引用 2 被以下引用 习题 10, § 5 , 定理 2
(i) g \mathfrak{g} g 的可分解包络e ( g ) e(\mathfrak{g}) e ( g ) 由半单和X的元素的幂零分量生成。
(ii) 如果k ′ k' k ′ 是k , e ( g ⊗ k k ′ ) = e ( g ) ⊗ k k ′ k,e(\mathfrak{g}\otimes_kk') =e(\mathfrak{g})\otimes_kk' k , e ( g ⊗ k k ′ ) = e ( g ) ⊗ k k ′ 中的扩张;并且g \mathfrak{g} g 可分解当且仅当g ⊗ k k ′ \mathfrak{g}\otimes_kk' g ⊗ k k ′ 可分解。
令g ~ \widetilde{\mathfrak{g}} g 为半单生成的g l ( V ) \mathfrak{g}\mathfrak{l}(V) gl ( V ) 的子代数以及X的元素的幂零分量。然后g ⊂ g ~ ⊂ e ( g ) \mathfrak{g}\subset \widetilde{\mathfrak{g}}\subset e(\mathfrak{g}) g ⊂ g ⊂ e ( g ) ;通过 Th。 1 , g ~ 1, \widetilde{\mathfrak{g}} 1 , g 可分解,所以g ~ = e ( g ) \widetilde{\mathfrak{g}}=e(\mathfrak{g}) g = e ( g ) ,证明(i)。 断言 (ii) 如下,因为 X 生成 k ′ k' k ′ -代数 g ⊗ k k ′ \mathfrak{g}\otimes_kk' g ⊗ k k ′ 。
令 g \mathfrak{g} g 为 g l ( V ) \mathfrak{g}\mathfrak{l}(V) gl ( V ) 的可分解谎言子代数。令T \mathscr{T} T 为半单元素g \mathfrak{g} g 由……组成交换子代数集合(cf.命题6)。 T \mathscr{T} T 中的极大元素都有相同的维数。
引用了 1 引用了 命题 6
设k ′ k' k ′ 为k k k 和V ′ = V ⊗ k k ′ , g ′ = V'= V\otimes_kk',\mathfrak{g}'= V ′ = V ⊗ k k ′ , g ′ = g ⊗ k k ′ \mathfrak{g}\otimes_kk' g ⊗ k k ′ 的代数闭扩张。设t 1 , t 2 \mathfrak{t}_1,\mathfrak{t}_2 t 1 , t 2 为T , t i ′ = t i ⊗ k k ′ , h i \mathscr{T},\mathfrak{t}'_i=\mathfrak{t}_i\otimes_kk',\mathfrak{h}_i T , t i ′ = t i ⊗ k k ′ , h i 的极大元素,t i \mathfrak{t}_i t i 在g , h i ′ = h i ⊗ k k ′ \mathfrak{g},\mathfrak{h}'_i=\mathfrak{h}_i\otimes_kk' g , h i ′ = h i ⊗ k k ′ 的交换子。那么h i \mathfrak{h}_i h i 是g \mathfrak{g} g 的嘉当子代数(命题6),所以h i ′ \mathfrak{h}'_i h i ′ 是g ′ \mathfrak{g}' g ′ 的嘉当子代数。然后h i = t i × n V ( h i ) \mathfrak{h}_i=\mathfrak{t}_i\times \mathfrak{n}_V(\mathfrak{h}_i) h i = t i × n V ( h i ) ,因此h i ′ = t i ′ × n V ′ ( h i ′ ) \mathfrak{h}'_i=\mathfrak{t}'_i\times \mathfrak{n}_{V'}(\mathfrak{h}'_i) h i ′ = t i ′ × n V ′ ( h i ′ ) ,因此t i ′ \mathfrak{t}'_i t i ′ 是半单元素h i ′ \mathfrak{h}'_i h i ′ 的集合。由于g ′ \mathfrak{g}' g ′ 是可分解的(Cor.3 3 3 ), t 1 ′ ,\mathfrak{t}'_1 , t 1 ′ 和t 2 ′ \mathfrak{t}'_2 t 2 ′ 在Aute ( g ′ ) _e(\mathfrak{g}') e ( g ′ ) (第6条)下是共轭,所以dimt 1 = \mathfrak{t}_1= t 1 = dimt 2 \mathfrak{t}_2 t 2 。
设g \mathfrak{g} g 是g l ( V ) \mathfrak{g}\mathfrak{l}(V) gl ( V ) 的谎言子代数。以下条件是等效的:
引用了 8 · 被以下引用 1 引用了 推论 2 , 推论 3, VII § 2 , 推论 1 , 注 1, VII § 3 , 定理 1, VII § 3 , 推论 3 , 推论 2 , 命题 2
被以下引用 注
(i) g \mathfrak{g} g 可分解;
(ii) g \mathfrak{g} g 中的每一个嘉当子代数都是可分解的;
(iii) g \mathfrak{g} g 可分解嘉当子代数;
(iv) 部首g \mathfrak{g} g 可分解。
(i) = ⇒ =\Rightarrow =⇒ (ii):这源自 Cor.提案 3 中的第 2 条。
(ii) = ⇒ =\Rightarrow =⇒ (i):这源自 Cor. 1 Th。 1,因为g \mathfrak{g} g 是由它的嘉当子代数生成的(§2, no. 3,Th.1的Cor.3)。
(ii) = ⇒ =\Rightarrow =⇒ (iii):这很清楚。
(iii) = ⇒ =\Rightarrow =⇒ (ii):Cor. 3 Th。 1,我们可以假设k k k 是代数封闭的。 g \mathfrak{g} g 的嘉当子代数那么共轭在g ( \mathfrak{g}( g ( §3, no. 2 的初等自同构下,Th。 1);鉴于 §3, no. 1 的注 1,可以得出结论,如果其中之一是可分解的,那么它们都是可分解的。
(i) = ⇒ =\Rightarrow =⇒ (iv):这源自 Cor.提案 4 中的第 2 条。
(iv) = ⇒ =\Rightarrow =⇒ (i):假设g \mathfrak{g} g 的部首r \mathfrak{r} r 可分解。令s \mathfrak{s} s 为g \mathfrak{g} g 的列维子代数;它是可分解的(命题 2)。因此g = s + r \mathfrak{g}=\mathfrak{s}+\mathfrak{r} g = s + r 是可分解的(Th.1的Cor.1)。
习题
参见习题为 § 5 。