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§ 3。 子代数分裂的半单李代数
在本段中,我们用 (g,h) 分裂的半单李代数表示,用 R 表示根系。
1. 子代数广告下稳定h
令V为g的向量子空间且R(V)集合为α∈R,使得gα⊂V。那么,(V∩h)+∑α∈R(V)gα在广告h下是稳定的V的最大的向量子空间。
引用了 2 · 被以下引用 1
引用了 推出 1, A VII § 2, 定义 4, VI § 1
被以下引用 命题 3
向量子空间 V 的 W 在 ad h 下稳定当且仅当
W=(W∩h)+α∈R∑(W∩gα)
(代数,第 VII, §2, no. 2 章,第 1 章第 1 章)。因此,在广告 h 下,V 的最大的向量子空间稳定,因此为 (V∩h)+∑α∈R(V∩gα)。但是V∩gα=gα对应α∈R(V),V∩gα=0对应α∈/R(V),因为暗淡gα=1。 Q.E.D.
对于 R 的任意子集 P,将
gP=α∈P∑gαhP=α∈P∑hα
如果P⊂R和Q⊂R,我们显然有
[h,gP]⊂gP(1)
[gP,gQ]=g(P+Q)∩R+hP∩(−Q)(2)
回想一下(第VI, §1, no. 7,定义4),如果条件α∈P,β∈P,α+β∈R暗示α+β∈P,则R的子集P被认为是封闭的,在其他字,如果(P+P)∩R⊂P。
令h′为h的向量子空间,P为R的子集。则h′+gP为g的子代数当且仅当P为R的闭子集且
h′⊃hP∩(−P)
被以下引用 1
被以下引用 命题 12, IX § 4
确实,
[h′+gP,h′+gP]=[h′,gP]+[gP,gP]=hP∩(−P)+[h′,gP]+g(P+P)∩R
因此 h′+gP 是 g 的子代数当且仅当
hP∩(−P)⊂h′ 和 g(P+P)∩R⊂gP
这就证明了引理。
(i) 在adh下稳定的g子代数是形式h′+gP的向量子空间,其中P是R的闭子集,h′是向量子空间 h 包含 hP∩(−P)。
被以下引用 3
被以下引用 命题 2, 命题 3, 命题 6
(ii) 设h′,h′′为h和P,Q的向量子空间,并且用h′⊃hP∩(−P),h′′⊂h′和Q⊂P封闭R的子集。那么h′′+gQ是h′+gP的理想当且仅当
(P+Q)∩R⊂Q 和hP∩(−Q)⊂h′′⊂⋂α∈P,α∈/Q 克尔α。
断言 (i) 紧随引理 1 和 2。令 h′,h′′,P,Q 如 (ii) 中所示。然后
[h′+gP,h′′+gQ]=hP∩(−Q)+[h′,gQ]+[h′′,gP]+g(P+Q)∩R
因此,h′′+gQ是h′+gP的理想当且仅当
hP∩(−Q)⊂h′′,[h′′,gP]⊂gQ,g(P+Q)∩R⊂gQ
这意味着(ii)。
(i) 设k为x∈h′的集合,使得α(x)=0对于所有α∈P∩(−P)。 a的根式是k+gQ,其中Q是α∈P的集合,使得−α∈/P。此外,gQ是a的幂零理想。
(ii) a 是半单当且仅当P=−P 和h′=hP。
(iii) a 可解当且仅当P∩(−P)=∅。在这种情况下[a,a]=gS,其中
S=((P+P)∩R)∪{α∈P∣α(h′)=0}
(iv) 当且仅当P=−P时,a在g中可还原。
(v) a 包含幂零元当且仅当 h′=0。那么P∩(−P)=∅,a是幂零的。
我们证明(v)。如果a由幂零元组成,a显然是幂零的,并且h′=0因为h的元素是半单。假设h′=0。根据提案 1 (i),P∩(−P)=∅。由章。 VI, §1, no. 7,命题22,存在R的室C使得P⊂R+(C)。因此,存在整数 n>0,具有以下性质:如果 α1,...,αn∈P 和 β∈R∪{0},则
α1+⋯+αn+β∈/R∪{0}
这意味着 gP 的每个元素都是幂零的,因此 (v)。
我们证明(iii)。如果 P∩(−P)=∅,gP 是 g 的子代数(命题 1 (i)),并且由 (v) 幂零。现在
[a,a]=[h′,gP]+[gP,gP]=[h′,gP]+g(P+P)∩R⊂gP
所以a是可解的,[a,a]由公式在命题中给出。如果P∩(−P)=∅,则令α∈P使得−α∈P。那么hα+gα+g−α是a的单子代数,所以a是不可解的。
我们证明(i)。由于 P 是闭集,(P+Q)∩R⊂P。如果α∈P,β∈Q和α+β∈R,我们不能有α+β∈−P,因为P是封闭的,这意味着−β=−(α+β)+α∈P而β∈Q;因而,(P+Q)∩R⊂Q。这证明了 gQ 是 a 的理想,由 (v) 幂零的。我们有P∩(−Q)=∅和P∩(−P)=P∩∁Q,所以hP∩(−Q)⊂k⊂⋂α∈P,α∈/QKerα。根据提案 1 (ii),
k+gQ是a的理想。从 Q∩(−Q)=∅ 开始,这个理想可以通过 (iii) 求解。因此它包含在a的部首r中。因为r在每个推导下是稳定的,a,r在广告h下是稳定的。因而,存在 P 的子集 S,使得 r=(r∩h)+gS。假设 α∈S 和 −α∈P。那么hα=[gα,g−α]⊂r,所以g−α=[hα,g−α]⊂r=0,所以−α∈S;通过 (iii),与……矛盾 r 是可解的。因而,S⊂Q。最后,如果x∈r∩h并且如果α∈P∩(−P),那么[x,gα]⊂gα∩r=0,所以α(x)=0;这表明x∈k。因而(i)的r⊂k+gQ和证明是完整的。
我们证明(iv)。通过(i),g上a的伴随表示是半单当且仅当对于所有x∈k+gQ而言adgx是半单(第I, §6, no. 5,第4章);由(v)可知,当且仅当Q=∅,在其他字P=−P。
我们证明(ii)。如果a是半单,P=−P乘以(i),那么hP⊂h′;此外,a=[a,a]⊂hP+gP,因而h′=hP。如果P=−P和h′=hP,a通过(iv)约简,并且a=∑α∈Psα,那么a=[a,a]和a是半单。
令a为在ad(h)下稳定的g的半单子代数,并令P为R的子集,使得a=hP+gP。
引用了 3
引用了 引理 1, 命题 3, VII § 3, 命题 1
(i) hP 是 a 中的分裂嘉当子代数。
(ii) (a,hP)的根系是P的限制的集合到元素的hP。
由于hP在广告h下是稳定的,a中的标准化器在广告h下是稳定的,因此是形式hP+gQ,其中Q⊂P(引理1)。如果α∈Q,
gα=[hα,gα]⊂[hP,gα]⊂hP
这是荒谬的。因此,Q=∅和hP是a中自己的标准化器。这就证明了hP是a的嘉当子代数。如果 x∈hP、adgx 和更不必说 adax 可三角化。至此(i)得证,(ii)清楚。
根据命题1(i),g包含h的子代数是集合h+gP,其中P是R的闭子集。 VII, §3,命题3,h+gP的每嘉当子代数等于g的嘉当子代数。
令a为a,s的g包含h,x元素和n其半单和幂零分量子代数。然后是s∈a和n∈a。
引用了 1
引用了 推论 4, VII § 2
我们有(广告x)a⊂a,所以(广告s)a⊂a和(广告n)a⊂a。由于a在g中是它自己的标准化器(VII, §2, no. 1章,4提案的Cor.4),s∈a和n∈a。
令 P 为 R 的闭子集。
引用了 1 · 被以下引用 1
引用了 命题 2
被以下引用 命题 9
(i) h+gP 可解当且仅当P∩(−P)=∅。在这种情况下,[h+gP,h+gP]=gP。
(ii) h+gP 是可还原的当且仅当 P=−P。
断言(i) 由命题 2 (iii) 得出。如果 P=−P,h+gP 是还原性的(命题 2 (iv))。假设 a=h+gP 是可还原的。然后
gP=[h,gP]⊂[a,a]⊂h+gP
所以 [a,a] 是形式 h′+gP 和 h′⊂h;因为 [a,a] 是半单,P=−P(命题 2 (ii))。
2. 理想
令 R1,...,Rp 为 R 的不可约分量。对于 i=1,...,p,输入 gi=hRi+gRi。那么g1,...,gp就是g的简单分量。
引用了 1 · 被以下引用 1
引用了 命题 1
被以下引用 推论 1
gi 是g 的理想(命题 1 (ii))。很明显,g是gi的直和,因此乘积是gi。令a和b是g的互补理想。那么a和b是半单并且在adh下稳定,所以存在R的子集P,Q使得a=hP+gP,b=hQ+gQ。那么对于杀戮形式来说hP,hQ是h中彼此的正交补,所以P和Q是R的不可约分量的并。这证明了gi是g的最小理想。
这是根据第 6 条命题得出的。
如果对于 k 的每个扩张 k′,k′-李代数 a(k′) 是简单的,则称李代数 a 是绝对简单的。
可拆分的简单李代数绝对简单。
引用了 1
引用了 推论 1
这是从 Cor 得出的。 1.
如果g是型Al(l≥1)或Bl(l≥1)或Cl(l≥1)或Dl(l≥3),g,则称为经典的可分割简单李代数。如果g是型E6,E7,E8,F4,或者G2,g,则据说是一个特殊的可分割简单李代数。
3. 博雷尔子代数
设b=h+gP为g包含h中的子代数。以下条件是等效的:
引用了 1 · 被以下引用 3
引用了 命题 22, VI § 1
被以下引用 定义 1, 命题 11, 命题 8
(i) b 是g 的最大可解子代数;
(ii) 存在 R 的室C,使得 P=R+(C);
(iii)P∩(−P)=∅和P∪(−P)=R。
(i) =⇒ (ii):如果 b 可解,则P∩(−P)=∅。那么存在 R 的室 C 使得 P⊂R+(C) (第 VI, §1, no. 7 章,第 22 条命题)。那么 h+gR+(C) 是 g 包含 b 的可解子代数,因此如果 b 极大,则等于 b。
(ii) =⇒ (iii):这很清楚。
(iii) =⇒ (i):假设 P∩(−P)=∅ 和 P∪(−P)=R。那么b是可解的。令 b′ 为 g 包含 b 的可解子代数。 R 存在子集 Q,使得b′=h+gQ。然后Q∩(−Q)=∅和Q⊃P,所以Q = P和b′=b。
g 包含 h 的子代数和满足等价于第 7 条提案中的条件称为 (g,h) 的博雷尔子代数。
引用了 1 · 被以下引用 1
引用了 命题 7
被以下引用 定义 3
如果存在 g 的分裂嘉当子代数 h′,使得 b 是博雷尔子代数,则可拆分代数 g 的子代数 b 称为 g 的博雷尔子代数 (g,h′)。
设(g,h)为分裂约化李代数。令 g=c×s 与 c 可交换且 s 半单。 形式c×bg子代数,其中b是(s,h∩s)的博雷尔子代数,称为(g,h)博雷尔子代数。
对于第7条命题的记号,我们还说b是g的博雷尔子代数,由h和C定义(或由与C相关的R的h和基定义)。
令 b 为 g,k′ 扩张 k 中的子代数。那么b⊗kk′是(g⊗kk′,h⊗kk′)的博雷尔子代数当且仅当b是(g,h)的博雷尔子代数。
引用了 1 · 被以下引用 1
引用了 命题 7
被以下引用 命题 14
这从第 7 条提案条件(iii)中可以清楚地看出。
设 b 为由 R 的室 C 定义的 (g,h) 的博雷尔子代数。设 n=gR+(C)=∑α∈R,α>0gα。让l=变暗h。
引用了 4 · 被以下引用 7
引用了 VI § 1. 。 根系, 命题 19, VI § 1, 命题 4, VIII § 2, 命题 5
被以下引用 引理 9, VIII § 11, 注 3, VIII § 12, 习题 14, § 3, 推论, 命题 10, 命题 1, VIII § 4, 引理 1, VIII § 6
(i) 如果h∈h和x∈n,则adg(h+x)的特征多项式为Tl∏α∈R(T−α(h))。
(ii) b 的幂零理想最大的等于n 和[b,b]。这也是g中b元素幂零的集合。
(iii) 令 B 为与 C 相关的 R 的基。对于所有 α∈B,令 Xα 为 gα 的非零元素。然后(Xα)α∈B生成李代数n。我们有[n,n]=∑α∈R,α>0,α∈/Bgα。
hQ∗上存在总共阶与其向量空间结构兼容,因此R+(C)的元素是>0(第VI, §1, no. 7章)。令h,x如(i)和y∈gα所示。然后[h+x,y]=α(h)y+z,其中z∈∑β>αgβ。然后,
相对于g的合适基,adg(h+x)的矩阵具有以下属性:
1) 是下三角形;
2)矩阵的对角线条目是数0(l倍),α(h)是α∈R。
这就证明了(i)。还表明adb(h+x)的特征多项式为T∏α∈R+(C)l(T−α(h))。由前文可知
set of elements of b nilpotent in g, as well as the largest nilpotent ideal of b, are equal to n. 根据提案 5 (i),我们有 n=[b,b]。 最后,断言 (iii) 源自§2、第 4 (ii) 条命题和第 4 章。 VI, §1, no. 6,提案 19。
(i) b 的每个嘉当子代数都是 g 的分裂嘉当子代数。
(ii) 如果h1,h2是b的嘉当子代数,则存在x∈[b,b]使得eadgxh1=h2。
断言 (i) 源自第 9 (i) 号提案和第 9 章。 VII, §3, no. 3,提案 3。断言 (ii) 源自提案 9 (ii) 和第 1 章。 VII, §3, no. 4,Th。 3.
设b,b′为g的博雷尔子代数。 b∩b′中包含g,存在分裂嘉当子代数。
引用了 5 · 被以下引用 6
引用了 命题 9, VII § 2, 定理 2, VII § 3, 命题 1, VIII § 2, 推论, 命题 9
被以下引用 习题 7, § 11, 习题 5, § 3, 推论, 命题 14, 习题 3, § 5, 命题 7, VIII § 5
令h为b,n=[b,b],n′=[b′,b′],p=b∩b′的嘉当子代数,且g的s向量子空间与b+b′互补。用s⊥,b⊥,b′⊥表示s,b,b′相对于g的杀戮形式的正交补集。把l=暗淡h,n=暗淡n,p=暗淡p。然后调暗b= 调暗b′=l+n,
昏暗s⊥= 昏暗(b+b′) =2(l+n)−p,
所以
暗淡(s⊥∩p)≥暗淡s⊥+暗淡p−暗淡g (3)
=2(l+n)−p+p−(l+2n)=l
根据§2第1号提案,没有。 2,n⊂b⊥,n′⊂b′⊥。 p∩n的元素在g(命题9(ii))中是幂零的,并且属于到b′,因此到n′(命题9(ii))。因而,p∩n⊂n∩n′⊂b⊥∩b′⊥,所以s⊥∩p∩n=0。鉴于(3),我们看到s⊥∩p是b中n的补集。令z为g中h正则的元素;存在y∈n使得y+z∈s⊥∩p;根据命题 9 (i),adg(y+z) 与 adgz 具有相同的特征多项式,因而 x=y+z 在 g 中是正则,在 b 和 b′ 中是更不必说(第 VII, §2, no. 2 章,命题 9)。由于g,b,b′具有相同的秩,b0(x)=g0(x)=b′0(x)同时是b、g和b′的嘉当子代数(第VII, §3, no. 3第2章)。最后,g的嘉当子代数是Cor的分裂。提案 9。
群 Aute(g) 在对 (t,b) 的集合上传递操作,其中 t 是 g 的分裂嘉当子代数,b 是博雷尔子代数 (g,t)。
引用了 3 · 被以下引用 4
引用了 推论, VIII § 2, 推论, 命题 10
被以下引用 VIII § 13. 。经典可拆分简单李代数, 注 4, VIII § 2, 命题 3, VIII § 2, 命题 6, VIII § 5
令(t1,b1)和(t2,b2)是两个这样的对。 b1∩b2 中包含g,存在分裂嘉当子代数 t(命题10)。由科。根据第 9 条命题,我们被简化为 t1=t2=t 的情况。令 S 为 (g,t) 的根系。 S 存在基 B1,B2,使得bi 与Bi(i=1,2) 相关联,并且存在s∈W(S),其中变换 B1 与B2 相关联。最后,存在a∈Aute(g)使得a∣t=s(§2, no. 2,Cor。的 Th。 2)。然后是a(t)=t和a(b1)=b2。
4. 抛物线子代数
(i) p 包含博雷尔子代数共 (g,h);
(ii) 存在 R 的室C,使得 P⊃R+(C);
(iii) P 是抛物线形,在其他字(第 VI, §1, no. 7 章,定义 4)、P∪(−P)= R 中。
条件 (i) 和 (ii) 与第 7 条提案等效。 条件 (ii) 和 (iii) 与第 7 章等效。 VI, §1, no. 7,提案 20。
g 包含 h 的子代数和满足等价于第 11 条的条件称为 (g,h) 的抛物线子代数。 g 的抛物线子代数是 (g,h′) 的抛物线子代数,其中 h′ 是 g 的分裂嘉当子代数。
引用了 1 · 被以下引用 1
引用了 命题 11
被以下引用 定义 3
这个定义扩展立即对应于(g,h)是分裂约化李代数的情况。
设V为S的抛物线子集的V∗,P集合中的有限维实数向量空间、S根系;令H为α∈S的Ker α的集合,以及V相对于H的面的F集合(第V, §1, no. 2章,定义1)。
引用了 4 · 被以下引用 1
引用了 定义 1, V § 1, 命题 20, VI § 1, V § 1. 。 超平面,腔室和刻面, 命题 9, V § 1
被以下引用 命题 12
如果 P∈P,则令 F(P) 为 v∈V 的集合,使得对于所有 α∈P 都有 α(v)≥0。如果F∈F,令P(F)为α∈R的集合,使得α(v)≥0对于所有v∈F。
那么从F到P,F→P(F)就是双射;对于所有 F∈F,F(P(F)) 是 F 的闭包。
a) 设 P∈P。存在 S 的室 C 和基 B(C) 的子集 Σ,使得 P=S+(C)∪Q 其中 Q 是线性组合的线性组合元素的 Σ 的集合,具有非正整数系数(第 1 章) VI, §1, no. 7,提案 20)。放
B(C)={α1,...,αl},Σ={α1,...,αm}
如果v∈V,我们有以下等价:
α(v)≥0 所有人 α∈P
⇐⇒α1(v)≥0,...αl(v)≥0,α1(v)≤0,...,αm(v)≤0
⇐⇒α1(v)=⋯=αm(v)=0,αm+1(v)≥0,...,αl(v)≥0
所以 F(P) 是集合的闭包
{v∈V∣α1(v)=⋯=αm(v)=0,αm+1(v)>0,...,αl(v)>0}
集合是相对于H的一个面F,因为S的每个元素都是α1,...,αl的线性组合,其中系数要么全部为≥0,要么全部为≤0。此外,如果β=u1α1+⋯+ulαl∈S,
β∈P(F)⇐⇒um+1≥0,...,ul≥0
⇐⇒β∈S+(C) 或 (−β∈S+(C) 和 um+1=...=ul=0)
⇐⇒β∈S+(C)∪Q=P
所以 P(F) = P。
b) 设 F∈F。显然P(F)∈P。另一方面,F 包含在相对于 H 的腔室封闭中(第 V, §1, no. 3 章,公式 (6)),相对于该腔室壁的集合的小面也是如此(第 V, §1, no. 4 章,第 9 条)。因而,对于所有 α∈T},F 是形式 {v∈V∣α(v)≥0,其中 T 是 S 的子集,我们可以清楚地认为它等于 P(F)。因而,F=F(P(F))。 Q.E.D.
如果 P∈P,则认为满足 P = P(F) 的面 F 与 P 相关联;我们用 F(P) 表示。我们将扩展这些约定应用于(g,h)是分裂的还原的情况。
令R中的H为hR超平面由……组成集合根核集合。 令F为hR相对于H的面的集合。 令S为(g,h)的抛物线子代数的集合。 对于每个p=h+gP∈S,令F(p)为与P相关的面。那么p→F(p)是从S到F的双射。 如果p1,p2∈P,
p1⊃p2⇐⇒F(p1)⊂F(p2)
引用了 1
引用了 引理 3
(g,h) 包含于 Borel 代数 b 的抛物线子代数的小面相应的是包含在与 b(上面的cf. 注)相关的腔室封闭中的小面。
令p=h+gP为(g,h)的抛物线子代数、α∈P的Q集合,使得−α∈/P和s=h+gP∩(−P)。 Then p=s⊕gQ,s is reductive in g, and gQ is the largest nilpotent ideal of p and the nilpotent radical of p. p的中心是零。
引用了 1 · 被以下引用 2
引用了 命题 2
被以下引用 推论 2, VIII § 10, VIII § 13. 。经典可拆分简单李代数
根据命题,2,s 是g 的约简,gQ 是p 的幂零理想。如果 n 是 p,gQ⊂n⊂h+gQ 的最大的幂零理想(命题 2 (i));如果x∈n∩h,adpx是幂零的,所以α(x)=0对于所有α∈P,因而x=0;这就证明了n=gQ。从[h,gQ]=gQ开始,p包含于gQ的幂零根等于gQ。让z=h+∑α∈Puα(其中h∈h,uα∈gα)为
p 中心元素。对于所有h′∈h,0=[h′,z]=∑α(h′)uα,因而uα=0对于所有α∈P;由此可见,[h,gβ]=0适用于所有β∈P,因而h=0。
5. Non-split case
设k′为k和g′=g⊗kk′的扩张。设m为g和m′=m⊗kk′的子代数。如果 m′ 是抛物线(分别为 Borel ),则 g′,m 的子代数是 g 的抛物线(分别为 Borel )子代数。
引用了 3 · 被以下引用 2
引用了 命题 3, VII § 3, 命题 10, 命题 8
被以下引用 定义 3, 命题 15
根据命题8和命题11,足以证明g的m包含分裂嘉当子代数。令b为g的博雷尔子代数。那么 b′=b⊗kk′ 是 g′ 的博雷尔子代数,所以 m′∩b′ 包含嘉当子代数 g′(命题 10)。设t为m∩b的嘉当子代数。那么t⊗kk′是m′∩b′的嘉当子代数,因此是g′(第VII, §3, no. 3章,第3条)。因而,t是g的嘉当子代数,并且由于它包含在b中,所以它是分裂。
令 a 为半单(或更一般地还原)李代数,且k 代数闭包为 k。如果 m⊗kk 是 a⊗kk 的抛物线(分别 Borel )子代数,则 a 的子代数 m 被称为抛物线(分别 Borel )。
引用了 3
引用了 定义 1, 定义 2, 命题 14
如果 a 是可分割的,则第 14 条命题表明,这个定义相当于定义 2(分别相当于定义 1)。
令a为李代数的约简,k′扩张为k的约简,m子代数为a的约简。那么m是a的抛物线(分别是Borel)子代数当且仅当m⊗kk′是a⊗kk′的抛物线(分别是Borel)子代数。
引用了 1
引用了 命题 14
习题
参见习题为 § 3。