Комплексная группа отражений - Complex reflection group

В математика, а комплексная группа отражений это конечная группа действуя на конечномерный сложный векторное пространство который создается сложные размышления: нетривиальные элементы, фиксирующие сложный гиперплоскость точечно.

Сложные группы рефлексии возникают при изучении теория инвариантов из кольца многочленов. В середине 20 века они были полностью классифицированы в работах Шепарда и Тодда. Особые случаи включают симметричная группа перестановок, диэдральные группы, и вообще все конечные действительные группы отражений ( Группы Кокстера или же Группы Вейля, включая группы симметрии правильные многогранники ).

Определение

(Сложное) отражение р (иногда также называют псевдоотражение или же унитарное отражение) конечномерного комплексного векторного пространства V это элемент конечного порядка, который поточечно фиксирует сложную гиперплоскость, т. е. фиксированное пространство имеет коразмерность 1.

А (конечный) комплексная группа отражений конечная подгруппа в который создается отражениями.

Характеристики

Любая реальная группа отражений становится сложной группой отражений, если мы расширим скаляры из р к C. В частности, все Группы Кокстера или же Группы Вейля привести примеры сложных групп отражений.

Сложная группа отражений W является несводимый если только W-инвариантным собственным подпространством соответствующего векторного пространства является начало координат. В этом случае размерность векторного пространства называется классифицировать из W.

В Число Кокстера неприводимой комплексной группы отражений W ранга определяется как куда обозначает множество отражений, а обозначает множество отражающих гиперплоскостей. В случае реальных групп отражений это определение сводится к обычному определению числа Кокстера для конечных систем Кокстера.

Классификация

Любая комплексная группа отражений является продуктом неприводимых комплексных групп отражений, действующих на сумме соответствующих векторных пространств.[1] Итак, достаточно классифицировать неприводимые комплексные группы отражений.

Неприводимые комплексные группы отражений были классифицированы по Г. К. Шепард и Дж. А. Тодд  (1954 ). Они доказали, что каждая неприводимая принадлежала бесконечному семейству. грамм(м, п, п) в зависимости от 3 положительных целочисленных параметров (с п разделение м) или был одним из 34 исключительных случаев, которые они пронумеровали от 4 до 37.[2] Группа грамм(м, 1, п) это обобщенная симметрическая группа; эквивалентно, это венок симметрической группы Sym (п) циклической группой порядка м. В качестве матричной группы ее элементы могут быть реализованы в виде мономиальные матрицы чьи ненулевые элементы мth корни единства.

Группа грамм(м, п, п) является индекс-п подгруппа грамм(м, 1, п). грамм(м, п, п) имеет порядок мпп!/п. В качестве матриц его можно реализовать как подмножество, в котором произведение ненулевых элементов представляет собой (м/п) -го корня из единства (а не просто мй корень). Алгебраически, грамм(м, п, п) это полупрямой продукт абелевой группы порядка мп/п симметрической группой Sym (п); элементы абелевой группы имеют вид (θа1, θа2, ..., θап), куда θ это примитивный мкорень -й степени из единицы и ∑ая ≡ 0 мод п, и Sym (п) действует перестановками координат.[3]

Группа грамм(м,п,п) действует несводимо на Cп кроме случаев м = 1, п > 1 (симметрическая группа) и грамм(2, 2, 2) ( Кляйн четыре группы ). В этих случаях, Cп разбивается как сумма неприводимых представлений размерностей 1 и п − 1.

Особые случаи грамм(м, п, п)

Группы Кокстера

Когда м = 2, представление, описанное в предыдущем разделе, состоит из матриц с действительными элементами, и, следовательно, в этих случаях грамм(м,п,п) - конечная группа Кокстера. Особенно:[4]

  • грамм(1, 1, п) имеет тип Ап−1 = [3,3,...,3,3] = CDel node.pngCDel 3.pngCDel node.pngCDel 3.png...CDel 3.pngCDel node.pngCDel 3.pngCDel node.png; симметрическая группа порядка п!
  • грамм(2, 1, п) имеет тип Bп = [3,3,...,3,4] = CDel node.pngCDel 3.pngCDel node.pngCDel 3.png...CDel 3.pngCDel node.pngCDel 4.pngCDel node.png; то гипероктаэдрическая группа порядка 2пп!
  • грамм(2, 2, п) имеет тип Dп = [3,3,...,31,1] = CDel node.pngCDel 3.pngCDel node.pngCDel 3.png...CDel 3.pngCDel node.pngCDel split1.pngCDel nodes.png, порядок 2пп!/2.

Кроме того, когда м = п и п = 2, группа грамм(п, п, 2) - это группа диэдра порядка 2п; в качестве группы Кокстера введите я2(п) = [п] = CDel branch.pngCDel labelp.png (и группа Вейля грамм2 когда п = 6).

Другие частные случаи и совпадения

Единственные случаи, когда две группы грамм(м, п, п) изоморфны как комплексные группы отражений[требуется разъяснение ] это что грамм(ма, па, 1) изоморфна грамм(мб, pb, 1) для любых натуральных чисел а, б (и оба изоморфны циклическая группа порядка м/п). Однако есть и другие случаи, когда две такие группы изоморфны как абстрактные группы.

Группы грамм(3, 3, 2) и грамм(1, 1, 3) изоморфны симметрической группе Sym (3). Группы грамм(2, 2, 3) и грамм(1, 1, 4) изоморфны симметрической группе Sym (4). Обе грамм(2, 1, 2) и грамм(4, 4, 2) изоморфны группа диэдра порядка 8. И группы грамм(2п, п, 1) циклические порядка 2, как и грамм(1, 1, 2).

Список неприводимых комплексных групп отражений

В первых трех строках этого списка есть несколько дубликатов; подробности см. в предыдущем разделе.

  • ST - число Шепарда – Тодда группы отражений.
  • Классифицировать - размерность комплексного векторного пространства, на котором действует группа.
  • Структура описывает структуру группы. Символ * обозначает центральный продукт двух групп. Для ранга 2 фактор по (циклическому) центру - это группа вращений тетраэдра, октаэдра или икосаэдра (Т = Alt (4), О = Sym (4), я = Alt (5) порядков 12, 24, 60), как указано в таблице. Для обозначения 21+4, видеть особая группа.
  • Заказ количество элементов в группе.
  • Размышления описывает количество отражений: 26412 означает, что имеется 6 отражений второго порядка и 12 отражений четвертого порядка.
  • Градусы дает степени фундаментальных инвариантов кольца полиномиальных инвариантов. Например, инварианты группы номер 4 образуют кольцо многочленов с двумя образующими степеней 4 и 6.
STКлассифицироватьСтруктура и названияИмена КокстераЗаказРазмышленияГрадусыCodegrees
1п−1Симметричная группа грамм(1,1,п) = Sym (п)п!2п(п − 1)/22, 3, ...,п0,1,...,п − 2
2пграмм(м,п,п) м > 1, п > 1, п|м (грамм(2,2,2) приводимо)мпп!/п2мин(п−1)/2,dпφ (d) (d|м/пd > 1)м,2м,..,(п − 1)м; мин/п0,м,..., (п − 1)м если п < м; 0,м,...,(п − 2)м, (п − 1)м − п если п = м
22грамм(п,1,2) п > 1,p [4] 2 или CDel pnode.pngCDel 4.pngCDel node.png2п22п,d2φ (d) (d|пd > 1)п; 2p0,п
22Группа диэдра грамм(п,п,2) п > 2[p] или CDel node.pngCDel p.pngCDel node.png2п2п2,п0,п-2
31Циклическая группа грамм(п,1,1) = Zп[п]+ или же CDel узел h2.pngCDel p.pngCDel узел h2.pngпdφ (d) (d|пd > 1)п0
42W (L2), Z2.Т3 [3] 3 или CDel 3node.pngCDel 3.pngCDel 3node.png, ⟨2,3,3⟩24384,60,2
52Z6.Т3 [4] 3 или CDel 3node.pngCDel 4.pngCDel 3node.png723166,120,6
62Z4.Т3 [6] 2 или CDel 3node.pngCDel 6.pngCDel node.png4826384,120,8
72Z12.Т‹3,3,3›2 или ⟨2,3,3⟩61442631612,120,12
82Z4.О4 [3] 4 или CDel 4node.pngCDel 3.pngCDel 4node.png96264128,120,4
92Z8.О4 [6] 2 или CDel 4node.pngCDel 6.pngCDel node.png или ⟨2,3,4⟩41922184128,240,16
102Z12.О4 [4] 3 или CDel 4node.pngCDel 4.pngCDel 3node.png2882631641212,240,12
112Z24.О⟨2,3,4⟩1257621831641224,240,24
122Z2.О= GL2(F3)⟨2,3,4⟩482126,80,10
132Z4.О⟨2,3,4⟩2962188,120,16
142Z6.О3 [8] 2 или CDel 3node.pngCDel 8.pngCDel node.png1442123166,240,18
152Z12.О⟨2,3,4⟩628821831612,240,24
162Z10.я, ⟨2,3,5⟩ ×Z55 [3] 5 или CDel 5node.pngCDel 3.pngCDel 5node.png60054820,300,10
172Z20.я5 [6] 2 или CDel 5node.pngCDel 6.pngCDel node.png120023054820,600,40
182Z30.я5 [4] 3 или CDel 5node.pngCDel 4.pngCDel 3node.png180034054830,600,30
192Z60.я⟨2,3,5⟩30360023034054860,600,60
202Z6.я3 [5] 3 или CDel 3node.pngCDel 5.pngCDel 3node.png36034012,300,18
212Z12.я3 [10] 2 или CDel 3node.pngCDel 10.pngCDel node.png72023034012,600,48
222Z4.я⟨2,3,5⟩224023012,200,28
233Ш (В3) = Z2 × PSL2(5)[5,3], CDel node.pngCDel 5.pngCDel node.pngCDel 3.pngCDel node.png1202152,6,100,4,8
243W (Дж3(4)) = Z2 × PSL2(7), Кляйн[1 1 14]4, CDel node.pngCDel 4split1.pngCDel branch.pngCDel label4.png3362214,6,140,8,10
253W (L3) = W (P3) = 31+2.SL2(3) Гессен3[3]3[3]3, CDel 3node.pngCDel 3.pngCDel 3node.pngCDel 3.pngCDel 3node.png6483246,9,120,3,6
263W (M3) =Z2 ×31+2.SL2(3) Гессен2[4]3[3]3, CDel node.pngCDel 4.pngCDel 3node.pngCDel 3.pngCDel 3node.png129629 3246,12,180,6,12
273W (Дж3(5)) = Z2 ×(Z3.Alt (6)), Валентинер[1 1 15]4, CDel node.pngCDel 4split1.pngCDel branch.pngCDel label5.png
[1 1 14]5, CDel node.pngCDel 5split1.pngCDel branch.pngCDel label4.png
21602456,12,300,18,24
284W (F4) = (SL2(3) * SL2(3)).(Z2 × Z2)[3,4,3], CDel node.pngCDel 3.pngCDel node.pngCDel 4.pngCDel node.pngCDel 3.pngCDel node.png1152212+122,6,8,120,4,6,10
294W (N4) = (Z4*21 + 4) .Символ (5)[1 1 2]4, CDel node.pngCDel 4split1.pngCDel branch.pngCDel 3a.pngCDel nodea.png76802404,8,12,200,8,12,16
304Ш (В4) = (SL2(5) * SL2(5)).Z2[5,3,3], CDel node.pngCDel 5.pngCDel node.pngCDel 3.pngCDel node.pngCDel 3.pngCDel node.png144002602,12,20,300,10,18,28
314W (EN4) = W (O4) = (Z4*21 + 4) .Sp4(2)460802608,12,20,240,12,16,28
324W (L4) = Z3 × Sp4(3)3[3]3[3]3[3]3, CDel 3node.pngCDel 3.pngCDel 3node.pngCDel 3.pngCDel 3node.pngCDel 3.pngCDel 3node.png15552038012,18,24,300,6,12,18
335W (K5) = Z2 × Ω5(3) = Z2 × PSp4(3)= Z2 × БП4(2)[1 2 2]3, CDel node.pngCDel 3split1.pngCDel branch.pngCDel 3ab.pngCDel nodes.png518402454,6,10,12,180,6,8,12,14
346W (K6)= Z3
6
(3).Z2, Группа Митчелла
[1 2 3]3, CDel node.pngCDel 3split1.pngCDel branch.pngCDel 3ab.pngCDel nodes.pngCDel 3a.pngCDel nodea.png3919104021266,12,18,24,30,420,12,18,24,30,36
356МЫ6) = ТАК5(3) = O
6
(2) = PSp4(3).Z2 = БП4(2).Z2
[32,2,1], CDel node.pngCDel 3.pngCDel node.pngCDel split1.pngCDel nodes.pngCDel 3ab.pngCDel nodes.png518402362,5,6,8,9,120,3,4,6,7,10
367МЫ7) = Z2 × Sp6(2)[33,2,1], CDel nodea.pngCDel 3a.pngCDel nodea.pngCDel 3a.pngCDel branch.pngCDel 3a.pngCDel nodea.pngCDel 3a.pngCDel nodea.pngCDel 3a.pngCDel nodea.png29030402632,6,8,10,12,14,180,4,6,8,10,12,16
378МЫ8)= Z2.O+
8
(2)
[34,2,1], CDel nodea.pngCDel 3a.pngCDel nodea.pngCDel 3a.pngCDel branch.pngCDel 3a.pngCDel nodea.pngCDel 3a.pngCDel nodea.pngCDel 3a.pngCDel nodea.pngCDel 3a.pngCDel nodea.png69672960021202,8,12,14,18,20,24,300,6,10,12,16,18,22,28

Для получения дополнительной информации, в том числе диаграмм, презентаций и кодовых диаграмм сложных групп отражений, см. Таблицы в (Michel Broué, Gunter Malle & Raphaël Rouquier1998 ).

Градусы

Шепард и Тодд доказали, что конечная группа, действующая в комплексном векторном пространстве, является комплексной группой отражений тогда и только тогда, когда ее кольцо инвариантов является кольцом многочленов (Теорема Шевалле – Шепарда – Тодда. ). За будучи классифицировать группы отражений, степени образующих кольца инвариантов называются степени W и перечислены в графе «градусы» выше. Они также показали, что многие другие инварианты группы определяются степенями следующим образом:

  • Центр неприводимой группы отражений циклический, порядка наибольшего общего делителя степеней.
  • Порядок сложной группы отражений является произведением ее степеней.
  • Количество отражений - это сумма степеней минус ранг.
  • Неприводимая комплексная группа отражений получается из реальной группы отражений тогда и только тогда, когда она имеет инвариант степени 2.
  • Степени dя удовлетворяют формуле

Codegrees

За будучи классифицировать группы отражений кодегреи W можно определить как

  • Для реальной группы отражений кодовые степени - это степени минус 2.
  • Количество отражающих гиперплоскостей - это сумма кодовых степеней плюс ранг.

Хорошо сгенерированные сложные группы отражения

По определению, каждая комплексная группа отражений порождается своими отражениями. Однако множество отражений не является минимальным порождающим множеством, и любые неприводимые комплексные группы отражений ранга п имеет минимальный порождающий набор, состоящий либо из п или же п + 1 размышления. В первом случае группа называется хорошо сформированный.

Свойство быть хорошо сформированным эквивалентно условию для всех . Так, например, из классификации можно считать, что группа грамм(м, п, п) хорошо генерируется тогда и только тогда, когда п = 1 или м.

Для неприводимых хорошо порожденных комплексных групп отражений Число Кокстера час определенная выше, равна наибольшей степени, . Приводимая комплексная группа отражений называется хорошо порожденной, если она является продуктом неприводимых хорошо порожденных комплексных групп отражений. Каждая конечная действительная группа отражений хорошо порождена.

Группы шепардов

Хорошо сгенерированные сложные группы отражений включают подмножество, называемое Группы шепардов. Эти группы являются группами симметрии правильные комплексные многогранники. В частности, к ним относятся группы симметрии правильных вещественных многогранников. Группы Шепарда можно охарактеризовать как комплексные группы отражений, допускающие "Кокстеровское" представление с линейной диаграммой. То есть с группой Шепарда связаны положительные целые числа п1, …, пп и q1, …, qп − 1 такой, что есть генераторная установка s1, …, sп удовлетворение отношений

за я = 1, …, п,
если ,

и

где продукты с обеих сторон имеют qя условия, для я = 1, …, п − 1.

Эта информация иногда собирается в символе типа Кокстера. п1[q1]п2[q2] … [qп − 1]пп, как показано в таблице выше.

Среди групп в бесконечной семье грамм(м, п, п), группы Шепарда - это те, в которых п = 1. Есть также 18 исключительных групп Шепардов, три из которых настоящие.[5][6]

Матрицы Картана

Расширенный Матрица Картана определяет Унитарную группу. Группы шепардов ранга п группа есть п генераторы.

Обычные матрицы Картана имеют диагональные элементы 2, а унитарные отражения не имеют этого ограничения.[7]

Например, группа ранга 1, p [], CDel pnode.png, определяется матрицей 1 × 1 [1-].

Данный: .

Ранг 1
ГруппаКартанГруппаКартан
2[]CDel node.png3[]CDel 3node.png
4[]CDel 4node.png5[]CDel 5node.png
2 место
ГруппаКартанГруппаКартан
грамм43[3]3CDel 3node.pngCDel 3.pngCDel 3node.pngграмм53[4]3CDel 3node.pngCDel 4.pngCDel 3node.png
грамм62[6]3CDel node.pngCDel 6.pngCDel 3node.pngграмм84[3]4CDel 4node.pngCDel 3.pngCDel 4node.png
грамм92[6]4CDel node.pngCDel 6.pngCDel 4node.pngграмм103[4]4CDel 3node.pngCDel 4.pngCDel 4node.png
грамм143[8]2CDel 3node.pngCDel 8.pngCDel node.pngграмм165[3]5CDel 5node.pngCDel 3.pngCDel 5node.png
грамм172[6]5CDel node.pngCDel 6.pngCDel 5node.pngграмм183[4]5CDel 3node.pngCDel 4.pngCDel 5node.png
грамм203[5]3CDel 3node.pngCDel 5.pngCDel 3node.pngграмм212[10]3CDel node.pngCDel 10.pngCDel 3node.png
3 место
ГруппаКартанГруппаКартан
грамм22<5,3,2>2грамм23[5,3]CDel node.pngCDel 5.pngCDel node.pngCDel 3.pngCDel node.png
грамм24[1 1 14]4CDel node.pngCDel 4split1.pngCDel branch.pngCDel label4.pngграмм253[3]3[3]3CDel 3node.pngCDel 3.pngCDel 3node.pngCDel 3.pngCDel 3node.png
грамм263[3]3[4]2CDel 3node.pngCDel 3.pngCDel 3node.pngCDel 4.pngCDel node.pngграмм27[1 1 15]4CDel node.pngCDel 4split1.pngCDel branch.pngCDel label5.png
4 место
ГруппаКартанГруппаКартан
грамм28[3,4,3]CDel node.pngCDel 3.pngCDel node.pngCDel 4.pngCDel node.pngCDel 3.pngCDel node.pngграмм29[1 1 2]4CDel node.pngCDel 4split1.pngCDel branch.pngCDel 3a.pngCDel nodea.png
грамм30[5,3,3]CDel node.pngCDel 5.pngCDel node.pngCDel 3.pngCDel node.pngCDel 3.pngCDel node.pngграмм323[3]3[3]3CDel 3node.pngCDel 3.pngCDel 3node.pngCDel 3.pngCDel 3node.pngCDel 3.pngCDel 3node.png
5 место
ГруппаКартанГруппаКартан
грамм31О4грамм33[1 2 2]3CDel node.pngCDel 3split1.pngCDel branch.pngCDel 3ab.pngCDel nodes.png

Рекомендации

  1. ^ Лерер и Тейлор, теорема 1.27.
  2. ^ Лерер и Тейлор, стр. 271.
  3. ^ Лерер и Тейлор, Раздел 2.2.
  4. ^ Лерер и Тейлор, пример 2.11.
  5. ^ Питер Орлик, Виктор Райнер, Энн В. Шеплер. Знаковое изображение для групп Шепард. Mathematische Annalen. Март 2002 г., том 322, выпуск 3, стр. 477–492. DOI: 10.1007 / s002080200001 [1]
  6. ^ Кокстер, Х. С. М.; Регулярные сложные многогранники, Издательство Кембриджского университета, 1974.
  7. ^ Унитарные группы отражений, стр.91-93
  • Бруэ, Мишель; Малле, Гюнтер; Рукье, Рафаэль (1995), "О комплексных группах отражений и связанных с ними группах кос", Представления групп (Banff, AB, 1994) (PDF), CMS Conf. Proc., 16, Провиденс, Р.И.: Американское математическое общество, стр. 1–13, МИСТЕР  1357192
  • Бруэ, Мишель; Малле, Гюнтер; Рукье, Рафаэль (1998), "Комплексные группы отражений, группы кос, алгебры Гекке", Журнал für die reine und angewandte Mathematik, 500: 127–190, CiteSeerX  10.1.1.128.2907, Дои:10.1515 / crll.1998.064, ISSN  0075-4102, МИСТЕР  1637497
  • Делинь, Пьер (1972 г.), "Незримые группы женщин генерализованных", Inventiones Mathematicae, 17 (4): 273–302, Bibcode:1972InMat..17..273D, Дои:10.1007 / BF01406236, ISSN  0020-9910, МИСТЕР  0422673
  • Хиллер, Ховард Геометрия групп Кокстера. Research Notes in Mathematics, 54. Pitman (Advanced Publishing Program), Бостон, Массачусетс-Лондон, 1982. iv + 213 pp.ISBN  0-273-08517-4*
  • Лерер, Густав I .; Тейлор, Дональд Э. (2009), Унитарные группы отражений, Серия лекций Австралийского математического общества, 20, Издательство Кембриджского университета, ISBN  978-0-521-74989-3, МИСТЕР  2542964
  • Shephard, G.C .; Тодд, Дж. А. (1954), «Конечные унитарные группы отражений», Канадский математический журнал, Канадское математическое общество, 6: 274–304, Дои:10.4153 / CJM-1954-028-3, ISSN  0008-414X, МИСТЕР  0059914
  • Coxeter, Конечные группы, порожденные унитарными отражениями, 1966, 4. Графическое обозначение, Таблица n-мерных групп, порожденных n унитарными отражениями. стр. 422–423

внешняя ссылка