Квадратичная йорданова алгебра - Quadratic Jordan algebra

В математика, квадратичные йордановы алгебры являются обобщением Йордановы алгебры представлен Кевин МакКриммон  (1966 ). Фундаментальные идентичности квадратичное представление линейной йордановой алгебры используются в качестве аксиом для определения квадратичной йордановой алгебры над полем произвольной характеристики. Имеется единое описание конечномерных простых квадратичных йордановых алгебр, не зависящих от характеристики. Если 2 обратима в поле коэффициентов, теория квадратичных йордановых алгебр сводится к теории линейных йордановых алгебр.

Определение

А квадратичная йорданова алгебра состоит из векторного пространства А над полем K с выделенным элементом 1 и квадратичным отображением А в K-эндоморфизмы А, аQ(а), удовлетворяющие условиям:

  • Q(1) = идентификатор;
  • Q(Q(а)б) = Q(а)Q(б)Q(а) («фундаментальная идентичность»);
  • Q(а)р(б,а) = р(а,б)Q(а) («коммутационное тождество»), где р(а,б)c = (Q(а + c) − Q(а) − Q(c))б.

Кроме того, эти свойства должны сохраняться при любых расширение скаляров.[1]

Элементы

Элемент а является обратимый если Q(а) обратима и существует б такой, что Q(б) является обратным Q(а) и Q(а)б = а: такой б уникален, и мы говорим, что б это обратный из а. А Йорданова алгебра с делением - это тот, в котором каждый ненулевой элемент обратим.[2]

Структура

Позволять B быть подпространством А. Определять B быть квадратичный идеал[3] или внутренний идеал если изображение Q(б) содержится в B для всех б в B; определять B быть внешний идеал если B отображается в себе каждым Q(а) для всех а в А. An идеальный из А это подпространство, которое одновременно является внутренним и внешним идеалом.[1] Квадратичная йорданова алгебра - это просто если в нем нет нетривиальных идеалов.[2]

Для данного б, образ Q(б) является внутренним идеалом: мы называем его главный внутренний идеал на б.[2][4]

В центроид Γ из А это подмножество EndK(А) состоящий из эндоморфизмов Т которые "ездят" с Q в том смысле, что для всех а

  • Т Q(а) = Q(а) Т;
  • Q(Та) = Q(а) Т2.

Центроид простой алгебры - это поле: А является центральный если его центроид просто K.[5]

Примеры

Квадратичная йорданова алгебра из ассоциативной алгебры

Если А является ассоциативной алгеброй с единицей над K с умножением ×, то квадратичное отображение Q можно определить из А до концаK(А) к Q(а) : ба × б × а. Это определяет структуру квадратичной йордановой алгебры на А. Квадратичная йорданова алгебра - это специальный если она изоморфна подалгебре такой алгебры, иначе исключительный.[2]

Квадратичная йорданова алгебра из квадратичной формы

Позволять А быть векторным пространством над K с квадратичная форма q и связанные симметричная билинейная форма q(Икс,у) = q(Икс+у) - q(Икс) - q(у). Позволять е быть "исходной точкой" А, то есть элемент с q(е) = 1. Определим линейный функционал Т(у) = q(у,е) и "отражение" у = Т(у)е - у. Для каждого Икс мы определяем Q(Икс) к

Q(Икс) : уq(Икс,у)Иксq(Икс) у .

потом Q определяет квадратичную йорданову алгебру на А.[6][7]

Квадратичная йорданова алгебра из линейной йордановой алгебры

Позволять А - унитальная йорданова алгебра над полем K характеристики не равной 2. Для а в А, позволять L обозначим левое отображение умножения в ассоциативная обертывающая алгебра

и определим K-эндоморфизм А, называется квадратичное представление, к

потом Q определяет квадратичную йорданову алгебру.

Квадратичная йорданова алгебра, определяемая линейной йордановой алгеброй

Квадратичные тождества можно доказать в конечномерной йордановой алгебре над р или же C следующий Макс Кехер, который использовал обратимый элемент. Их также легко доказать в йордановой алгебре, определенной ассоциативной алгеброй с единицей («специальной» йордановой алгеброй), поскольку в этом случае Q(а)б = аба.[8] Они верны в любой йордановой алгебре над полем характеристики, отличной от 2. Это было предположено Якобсон и доказал в Макдональд (1960): Макдональд показал, что если полиномиальное тождество от трех переменных, линейное по третьей, верно в любой специальной йордановой алгебре, то оно верно во всех йордановых алгебрах.[9] В Якобсон (1969, pp. 19–21) элементарное доказательство, принадлежащее Маккриммону и Мейбергу, дается для йордановых алгебр над полем характеристики, не равной 2.

Доказательство Кехера

Аргументы Кохера применимы к конечномерным йордановым алгебрам над действительными или комплексными числами.[10]

Фундаментальная идентичность I

Элемент а в А называется обратимый если он обратим в р[а] или же C[а]. Если б обозначает обратное, то ассоциативность власти из а показывает, что L(а) и L(б) ездить.

Фактически а обратима тогда и только тогда, когда Q(а) обратима. В таком случае

::

Действительно, если Q(а) обратим, он несет р[а] на себя. С другой стороны Q(а)1 = а2, так

Иорданская идентичность

возможно поляризованный заменив а к а + tc и принимая коэффициент т. Переписав это как оператор, применяемый к c дает

Принимая б = а−1 в этом поляризованном тождестве Жордана дает

Замена а обратное соотношение следует, если L(а) и L(а−1) обратимы. Если нет, то а + ε1 при сколь угодно малом ε, а значит, и в пределе.

*Если а и б обратимы, то также Q(а)б и удовлетворяет обратному тождеству:
  • Квадратичное представление удовлетворяет следующему фундаментальному тождеству:

За c в А и F(а) функция на А со значениями в конце А, позволятьDcF(а) - производная при т = 0 из F(а + tc). потом

куда Q(а,б) если поляризация Q

С L(а) ездит с L(а−1)

Следовательно

так что

::

Применение Dc к L(а−1)Q(а) = L(а) и действуя на б = c−1 дает

С другой стороны L(Q(а)б) обратима на открытом плотном множестве, где Q(а)б также должен быть обратимым с

Взяв производную Dc в переменной б в приведенном выше выражении дает

Это дает фундаментальное тождество для плотного набора обратимых элементов, поэтому в общем случае следует по непрерывности. Из фундаментального тождества следует, что c = Q(а)б обратим, если а и б обратимы и дает формулу, обратную Q(c). Применяя это к c дает обратное тождество в полной общности.

Идентификатор коммутации I

Как показано выше, если а обратима,

Принимая Dc с а поскольку переменная дает

Замена а к а−1 дает, применяя Q(а) и использование основного тождества дает

Следовательно

Меняя местами б и c дает

С другой стороны р(Икс,у) определяется р(Икс,у)z = 2 Q(Икс,z)у, так что это означает

так что для а обратима и, следовательно, по непрерывности для всех а

Доказательство Маккриммона – Мейберга

Идентификатор коммутации II

Иорданская идентичность а(а2б) = а2(ab) можно поляризовать, заменив а к а + tc и принимая коэффициент т. Это дает[11]

В обозначениях операторов это означает

::

Поляризация в а снова дает

Написано как операторы, действующие на d, это дает

Замена c к б и б к а дает

::

Кроме того, поскольку правая часть симметрична относительно б и 'c, меняя местами б и c слева и вычитая, получаем, что коммутаторы [L(б), L (c)] являются дифференцированием йордановой алгебры.

Позволять

потом Q(а) ездит с L(а) тождеством Жордана.

Из определений, если Q(а,б) = ½ (Q(а = б) − Q(а) − Q(б)) - ассоциированное симметричное билинейное отображение, то Q(а,а) = Q(а) и

более того

:

В самом деле

2Q(ab,а) − L(б)Q(а) − Q(а)L(б) = 2L(ab)L(а) + 2L(а)L(ab) − 2L(а(ab)) − 2L(а)2L(б) − 2L(б)L(а)2 + L(а2)L(б) + L(б)L(а2).

Из второго и первого поляризованных тождеств Жордана это влечет

2Q(ab,а) − L(б)Q(а) − Q(а)L(б) = 2[L(а),L(ab)] + [L(б),L(а2)] = 0.

Поляризованная версия [Q(а),L(а)] = 0 является

::

Теперь с р(а,б) = 2[L(а),L(б)] + 2L(ab), следует, что

Итак, последняя личность с ab на месте б отсюда следует коммутационное тождество:

Личность Q(а)р(б,а) = р(а,б)Q(а) можно усилить до

::

Действительно применимо к c, первые два члена дают

Переключение б и c затем дает

Фундаментальная идентичность II

Личность Q(Q(а)б) = Q(а)Q(б)Q(а) доказывается с помощью скобок Ли[12]

Действительно, поляризация в c идентичности Q(c)L(Икс) + L(Икс)Q(c) = 2Q(сх,c) дает

Применяя обе стороны к d, это показывает, что

В частности, эти уравнения верны для Икс = ab. С другой стороны, если Т = [L(а),L(б)] тогда D(z) = Tz является производным йордановой алгебры, так что

Соотношения скобок Ли следуют потому, что р(а,б) = Т + L(ab).

Поскольку скобка Ли в левой части антисимметрична,

::

Как следствие

:

Действительно установлен а = у, б = Икс, c = z, d = Икс и заставить обе стороны действовать у.

С другой стороны

::

Действительно, это следует, полагая Икс = Q(а)б в

Следовательно, комбинируя эти уравнения с усиленным коммутационным тождеством,

Линейная йорданова алгебра, определяемая квадратичной йордановой алгеброй

Позволять А - квадратичная йорданова алгебра над р или же C. Следующий Якобсон (1969), линейной структуре йордановой алгебры можно сопоставить А так что, если L(а) является жордановым умножением, то квадратичная структура задается формулой Q(а) = 2L(а)2L(а2).

Во-первых, аксиома Q(а)р(б,а) = р(а,б)Q(а) можно усилить до

Действительно применимо к c, первые два члена дают

Переключение б и c затем дает

Теперь позвольте

Замена б к а и а на 1 в тождестве выше дает

Особенно

Если к тому же а обратимо, то

Аналогично, если 'б обратимый

Произведение Иордана дается формулой

так что

Приведенная выше формула показывает, что 1 - это тождество. Определение а2 к аа = Q(а) 1, остается проверить только условие Жордана

В фундаментальной идентичности

Заменять а к а + т, набор б = 1 и сравним коэффициенты при т2 с обеих сторон:

Параметр б = 1 во второй аксиоме дает

и поэтому L(а) должен ездить с L(а2).

Смена личности

В унитальной линейной йордановой алгебре смена личности утверждает, что

:

Следующий Мейберг (1972), его можно установить как прямое следствие поляризованных форм фундаментального тождества и коммутационного или гомотопического тождества. Это также следствие теоремы Макдональда, поскольку это операторное тождество, включающее только две переменные.[13]

За а в унитальной линейной йордановой алгебре А квадратичное представление дается

поэтому соответствующее симметричное билинейное отображение

Остальные операторы задаются формулой

так что

Коммутация или гомотопическое тождество

может быть поляризован в а. Замена а к а + т1 и принимая коэффициент при т дает

:

Основная идентичность

может быть поляризован в а. Замена а к а +т1 и взяв коэффициенты при т дает (меняя местами а и б)

:

Объединение двух ранее отображаемых идентификаторов дает

:

Замена а к а +т1 в фундаментальном тождестве и принимая коэффициент при т2 дает

Поскольку правая часть симметрична, отсюда следует

:

Эти удостоверения могут быть использованы для подтверждения личности смены:

Это эквивалентно тождеству

По предыдущему отображаемому идентификатору это эквивалентно

С другой стороны, заключенные в квадратные скобки термины могут быть упрощены с помощью третьего отображаемого идентификатора. Это означает, что обе стороны равны ½ L(а)р(б,а)L(б).

Для конечномерных йордановых алгебр с единицей тождество сдвига можно увидеть более непосредственно, используя мутации.[14] Позволять а и б обратима, и пустьLб(а)=р(а,б) - умножение Жордана в Аб. потомQ(б)Lб(а) = Lа(б)Q(б). более тогоQ(б)Qб(а) = Q(б)Q(а)Q(б) =Qа(б)Q(б).с другой стороны Qб(а)=2Lб(а)2Lб(а2,б) и аналогично с а и б поменялись местами. Следовательно

Таким образом

так что идентичность сдвига следует путем отмены Q(б). Аргумент плотности позволяет отказаться от предположения об обратимости.

Иорданские пары

Линейная унитальная йорданова алгебра порождает квадратичное отображение Q и связанное отображение р удовлетворяющие фундаментальному тождеству, коммутации гомотопического тождества и тождества сдвига. А Иорданская пара (V+,V) состоит из двух векторных пространств V± и два квадратичных отображения Q± из V± к V. Они определяют билинейные отображения р± из V± × V к V± по формуле р(а,б)c = 2Q(а,c)б куда 2Q(а,c) = Q(а + c) − Q(а) − Q(c). Опуская ± индексы, они должны удовлетворять[15]

фундаментальная идентичность

коммутация или гомотопическое тождество

и сменная личность

Унитальная йорданова алгебра А определяет пару Жордана, взяв V± = А с его квадратичной структурой отображений Q и р.

Смотрите также

Примечания

  1. ^ а б Расин (1973) стр.1
  2. ^ а б c d Расин (1973) стр.2
  3. ^ Якобсон (1968) с.153
  4. ^ Якобсон (1968) стр.154
  5. ^ Расин (1973) стр.3
  6. ^ Якобсон (1969) стр.35
  7. ^ Расин (1973), стр. 5-6
  8. ^ Видеть:
  9. ^ Видеть:
  10. ^ Видеть:
  11. ^ Мейберг 1972, стр. 66–67
  12. ^ Мейберг 1972
  13. ^ Видеть:
  14. ^ Кехер 1999
  15. ^ Лоос 1975

Рекомендации

дальнейшее чтение