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§ 9。 魏尔公式
在本段中,我们保留了§6和§7的通用记号。
1. 特征标有限维g-模块
令 (eλ)λ∈h∗ 为环 Z[h∗] 中的典范基。给出因子上离散拓扑从h∗到Z乘积拓扑的所有映射的空间Zh∗。如果φ∈Zh∗,则族(φ(ν)eν)ν∈h∗是可求和的,并且
φ=ν∈h∗∑φ(ν)eν
令Z⟨P⟩为φ∈Zh∗的集合,其支撑包含在形式ν−P+的集合的有限并中,其中ν∈h∗。然后Z[P]⊂Z⟨P⟩⊂Zh∗。 定义在 Z⟨P⟩ 环结构上通过放置来扩展Z[P],对于 φ,ψ∈Z⟨P⟩ 和 ν∈h∗,
(φψ)(ν)=μ∈h∗∑φ(μ)ψ(ν−μ)
((φ(μ)ψ(ν−μ))μ∈h∗家庭有有限支撑,因为条件满足于φ和ψ的支持)。如果φ=∑νxνeν和ψ=∑νyνeν,则φψ=∑ν,μxνyμeν+μ。
让ν∈h∗。 ν的划分转化为正根是一个族(nα)α∈R+,其中nα是整数≥0使得ν=∑α∈R+nαα。我们将ν的划分的P(ν)数表示为正根。我们有
P(ν)>0⇐⇒ν∈Q+
在本段中,我们用 K 表示 Z⟨P⟩: 的以下元素
K=γ∈Q+∑P(γ)e−γ
现在回想一下(第 VI, §3, no. 3 章,命题 2)
d=α∈R+∏(eα/2−e−α/2)=w∈W∑ε(w)ewρ
是 Z[P] 的反不变量元素。
在环Z⟨P⟩,我们有K.∏α∈R+(1−e−α)=Ke−ρd=1。
被以下引用 2
被以下引用 引理 2, 命题 1
确实,
K=α∈R+∏(e0+e−α+e−2α+⋯)
所以
Ke−ρd=α∈R+∏(1+e−α+e−2α+⋯)α∈R+∏(1−e−α)=1
让λ∈h∗。 模Z(λ)(§6, no. 3)承认特征标是Z⟨P⟩的元素,我们有d。第 Z(λ)=eλ+ρ。
引用了 3
引用了 VIII § 6. 。 模超过分裂的半单李代数, 命题 6, VIII § 6, 引理 1
令α1,...,αq不同于元素或R+。 Z(λ)(§6 的X−α1n1X−α2n2...X−αqnq⊗1 形式基,第 6 (iii) 条提案)。对于h∈h,我们有
h.(X−α1n1X−α2n2...X−αqnq⊗1)
=[h,X−α1n1...X−αqnq]⊗1+(X−α1n1...X−αqnq)⊗h.1
=(λ−n1α1−⋯−nqαq)(h)(X−α1n1...X−αqnq⊗1)
因此,Z(λ)λ−μ的维数是P(μ)。这证明 ch Z(λ) 已定义,是 Z⟨P⟩ 的元素,并且
第 Z(λ)=∑μP(μ)eλ−μ=Keλ。
现在只需应用引理 1即可。
设 M 是一个 g 模,它承认特征标 ch(M),其支持包含在集合 μ−P+ 的有限并中。令U为g的包络代数,U,λ0∈h∗的Z中心,以及从Z到k(§8的χλ0相应的同态,Cor。 1 Th。 2)。假设对于所有 z∈Z,zM 都是位似,比率为 χλ0(z)。令DM为λ∈W(λ0+ρ)−ρ的集合,使得λ+Q+满足Supp(ch M)。那么 ch(M) 是 ch Z(λ) 对于 λ∈DM 的 Z 线性组合。
引用了 4 · 被以下引用 1
引用了 推论 1, VIII § 8, 命题 6, VIII § 6, VIII § 7. 。有限维模超过分裂的半单李代数, 命题 1, VIII § 6
被以下引用 定理 1(H. Weyl 的特征标公式)
如果 Supp(ch M) 为空,则引理清零。假设 Supp(ch M)=∅。令λ为该支撑的极大元素,并设置暗淡Mλ=m。从(Z(λ))m到M存在g同态φ,其中映射(Z(λ)λ)m双射到Mλ(§6, no. 3,命题6(i))。因此,Z(λ)的中心特征标是χλ0,所以λ∈W(λ0+ρ)−ρ(§8, no. 5,Cor。 1 Th。 2)。这证明了DM=∅,并且允许我们通过卡DM上的归纳进行争论。设L和N为φ的核和余核。那么我们有正合序列的 g 同态:
0→L→(Z(λ))m→M→N→0
所以
ch(M) =−ch(L) +m ch Z(λ)+ ch(N)
(§7, no. 7,公式(6))。 集合 Supp(ch L) 和 Supp(ch N) 包含在集合 μ−P+ 的有限并中。对于 z∈Z,zL 和 zN 来说,是同位比 χλ0(z)。显然,DN⊂DM。另一方面,(λ+Q+)∩Supp(ch M)={λ}和λ∈/Supp(ch N),所以λ∈/DN和
卡DN<卡DM。
另一方面,L是(Z(λ))m中的子模;如果 λ′∈DL,则 λ′+Q+ 满足 Supp(ch L)⊂ Supp ch Z(λ),因此 λ∈λ′+Q+(§6, no. 1,命题 1 (ii));由此可见DL⊂DM。从L∩(Z(λ)λ)m=0开始,我们有λ∈/DL,所以
卡DL< 卡DM。
现在申请归纳假设就足够了。
(∑w∈Wε(w)ewρ).ch M=∑w∈Wε(w)ew(λ+ρ).
当记号为引理 3 时,M 的中心特征标为 χλ(§6, no. 4,命题 7)。因此,通过引理 2 和 3,d.ch M 是 eμ+ρ 的 Z 线性组合,使得
μ+ρ∈W(λ+ρ)
另一方面,由 §7, no. 7,引理 7,d.ch M 是反不变的,其唯一的最大值项是 eλ+ρ,因此是定理。
取g=sl(2,k),h=kH。令α为(g,h)的根,使得α(H)=2。 g-模块V(m)有最高权(m/2)α。因此
ch(V(m)) =(e(m/2)α+21α−e−(m/2)α−21α)/(e21α−e−21α)
=e−(m/2)α.(e(m+1)α−1)/(eα−1)
=e−(m/2)α(emα+e(m−1)α+⋯+1)
=e(m/2)α+e(m−2)α/2+⋯+e−(m/2)α
这也很容易从§1, no. 2,提案 2 得出。
引用了 1
引用了 命题 2, VIII § 1
2. 维数简单 g 模块
如果μ∈h∗,则放入J(eμ)=∑w∈Wε(w)ewμ,cf. VI, §3, no. 3。
设 E 为有限维简单 g 模,λ 为最高权,(⋅∣⋅) 为 h∗ 上的 W 不变非简并正对称双线性形式。然后:
∏⟨λ+ρ,Hα⟩∏((λ∣α))
引用了 2 · 被以下引用 5
引用了 VI § 3. 。指数不变量, 定理 1(H. Weyl 的特征标公式)
被以下引用 VIII § 13. 。经典可拆分简单李代数, 习题 11, § 9, 习题 16, § 9, 习题 7, § 9, 习题 8, § 9
昏暗E = = 1 +。
α∈R+⟨ρ,Hα⟩α∈R+(ρ∣α)
设 T 为不定式。对于所有ν∈P,用fν同态表示从Z[P]到R[[T]],对于所有μ∈P需要eμ到e(ν∣μ)T。那么dim E就是级数fν(ch E)的常数项。
对于所有μ,ν∈P,我们有
fν(J(eμ))=w∈W∑ε(w)e(ν∣wμ)T
=w∈W∑ε(w)e(w−1ν∣μ)T=fμ(J(eν))
特别是,鉴于第一章。 VI, §3, no. 3、公式 (3)、
fρ(J(eμ))=fμ(J(eρ))=e(μ∣ρ)Tα∈R+∏(1−e−(μ∣α)T)
因此,设定卡(R+)=N,
fρ(J(eμ))≡TN∏α∈R(μ∣α)(模TN+1R[[T]])。
等式 J(eλ+ρ)= ch(E).J(eρ) (Th.1) 因此意味着
TN∏α∈R+(λ+ρ∣α)≡fρ(ch E).TN∏α∈R+(ρ∣α) (mod TN+1R[[T]])
所以
昏暗E=((∏α∈R+(λ+ρ∣α))/((∏α∈R+(ρ∣α))=∏α∈R+(1+(ρ∣α)(λ∣α))。
现在,如果α∈R+,α可以与hR与Hα成比例的元素识别,那么
(λ+ρ∣α)/(ρ∣α)=⟨λ+ρ,Hα⟩/⟨ρ,Hα⟩
在no. 1的例中,我们发现
昏暗V(m)=(2mα+2α)(Hα)/2α(Hα)=m+1,
我们在§1就知道了。
取g为型G2的可分割简单李代数并采用第1章的记号。 VI,板IX。给出 hR∗ W 不变正对称形式 (⋅∣⋅),使得 (α1∣α1)=1。然后 ρ=ϖ1+ϖ2 和
(ϖ1∣α1)=21,(ϖ1∣α2)=0,(ϖ1∣α2+α1)=21
(ϖ1∣α2+2α1)=1,(ϖ1∣α2+3α1)=23,(ϖ1∣2α2+3α1)=23
(ϖ2∣α1)=0,(ϖ2∣α2)=23,(ϖ2∣α2+α1)=23
(ϖ2∣α2+2α1)=23,(ϖ2∣α2+3α1)=23,(ϖ2∣2α2+3α1)=3
因此,如果n1,n2是整数≥0,则最高权n1ϖ1+n2ϖ2的简单表示的维数是
(1+12n1/2)((1+323n2/2)((1+12+23n1/2+3n2/2)((1+1+32n1+3n2/2)
×(1+32+233n1/2+3n2/2)((1+3n12/32+3+3n2)
=(1+n1)(1+n2)(1+4n1+3n2)((1+52n1+3n2)((1+2n1+n2)
×(1+3n1+2n2)
(1+n1)(1+n2)(2+n1+n2)(3+n1+2n2)(4+n1+3n2)(5+2n1+3n2)
=。
5!
特别是,最高权 ϖ1(分别为ϖ2)的基数表示为维数 7(分别为14)。
3. 简单 g 模块的权的多重性
让ω∈P++。对于所有λ∈P,E(ω)中λ的重数是
mλ=w∈W∑ε(w)P(w(ω+ρ)−(λ+ρ))
引用了 2 · 被以下引用 2
引用了 引理 1, 定理 1(H. Weyl 的特征标公式)
被以下引用 推论, 命题 2
由 Th. 1 和引理 1,
通道 E(ω)=Ke−ρd 通道 E(ω)=Ke−ρ∑w∈Wε(w)ew(ω+ρ)
所以
通道 E(ω)=∑w∈W,γ∈Q+ε(w)P(γ)e−ρ+w(ω+ρ)−γ
和
mλ=∑ε(w)P(γ)
w∈W,γ∈Q+,γ=−λ−ρ+w(ω+ρ)
如果λ是E(ω)的权,与ω不同,
mλ=−w∈W,w=1∑ε(w)mλ+ρ−wρ
引用了 2
引用了 命题 1, 命题 5, VIII § 7
使用 ω=0 应用命题 1。如果 μ∈P-- {0},我们发现
0=w∈W∑ε(w)P(wρ+μ−ρ)
因此
P(μ)=−w∈W,w=1∑ε(w)P(μ+wρ−ρ)(1)
命题 1 还给出
mλ=−w∈W∑ε(w)w′∈W,w′=1∑ε(w′)P(w(ω+ρ)−(λ+ρ)+w′ρ−ρ)
从 w(ω+ρ)=λ+ρ 开始,对于所有 w∈W(§7,提案 5 (iii))。因此,
mλ=−w′∈W,w′=1∑ε(w′)w∈W∑ε(w)P(w(ω+ρ)−(λ+ρ−w′ρ+ρ))
=−∑w′∈W,w′=1ε(w′)mλ+ρ−w′ρ(提案.1)。
4. 分解张量积简单 g 模块
让λ,μ∈P++。在 R(g) 中,我们有
[λ].[μ]=ν∈P++∑m(λ,μ,ν)[ν]
引用了 3 · 被以下引用 3
引用了 定理 1(H. Weyl 的特征标公式), VI § 1. 。 根系, 命题 1
被以下引用 命题 9, VIII § 7, 习题 14, § 9, 习题 6, § 9
和
m(λ,μ,ν)=w,w′∈W∑ε(ww′)P(w(λ+ρ)+w′(μ+ρ)−(ν+2ρ))
令E,F为最高权λ,μ的有限维简单g模。令lν为最高权ν的E⊗F同型成分的长度。足以证明
lν=w,w′∈W∑ε(ww′)P(w(λ+ρ)+w′(μ+ρ)−(ν+2ρ))(2)
放入 c1= ch(E) =∑σ∈Pmσeσ,c2= ch(F) 和 d=J(eρ),其中 J 的定义如 no. 2 中所示。我们有 ∑ξ∈P++lξch[ξ]= ch(E ⊗F) =c1c2
因而,之后乘以 d 并使用 Th。 1、
ξ∈P++∑lξJ(eξ+ρ)=c1J(eμ+ρ)=(σ∈P∑mσeσ)((w∈W∑ε(w)ew(μ+ρ))(3)
=τ∈P∑(w∈W∑ε(w)mτ+ρ−w(μ+ρ))eτ+ρ
现在,如果 ξ∈P++,ξ+ρ 属于到 B 定义的腔室(第 VI, §1, no. 10);因而,对于所有不同于 1 的 w∈W,我们有 w(ξ+ρ)∈/P++。因而,∑ξ∈P++lξJ(eξ+ρ)中eν+ρ的系数等于lν。鉴于(3),我们得到
lν=w∈W∑ε(w)mν+ρ−w(μ+ρ)
也就是说,根据命题 1,
lν=w,w′∈W∑ε(w)ε(w′)P(w′(λ+ρ)−(ν+ρ−w(μ+ρ)+ρ))
这就证明了(2)。
我们回到no. 1的例。让 λ=(n/2)α,μ=(p/2)α、ν=(q/2)α 与 n≥p。我们有
m(λ,μ,ν)=P(2nα+2α+2pα+2α−2qα−α)
−P(2nα+2α−2pα−2α−2qα−α)
−P(−2nα−2α+2pα+2α−2qα−α)
+P(−2nα−2α−2pα−2α−2qα−α)
=P(2n+p−qα)−P(2n−p−q−2α)
如果 n+p+q 不能被 2 整除,或者 q≥n+p,则为零。如果
q=n+p−2r
对于 r 整数 ≥0,我们有
m(λ,μ,ν)=P(rα)−P((r−p−1)α)
因此如果r≤p则为m(λ,μ,ν)=1,如果r>p则为m(λ,μ,ν)=0。最后,g-模块V(n)⊗V(p)同构于
V(n+p)⊕V(n+p−2)⊕V(n+p−4)⊕⋯⊕V(n−p)
(克莱布什-戈登公式)。
习题
所有考虑的 g 模块都被假定为有限维。
参见习题为 § 9。