ทฤษฎีการแทนค่า
ในทางคณิตศาสตร์สูตรอักขระไวล์ในทฤษฎีการแทนค่าจะอธิบายลักษณะของการแทนค่าที่ลดรูปไม่ได้ของกลุ่มลีที่กะทัดรัดในรูปของน้ำหนักสูงสุด [ 1]ได้รับการพิสูจน์โดย Hermann Weyl (1925, 1926a, 1926b) มีสูตรที่เกี่ยวข้องอย่างใกล้ชิดสำหรับลักษณะของการแทนค่าที่ลดรูปไม่ได้ของพีชคณิตลีแบบกึ่งง่าย[2]ในแนวทางของไวล์ต่อทฤษฎีการแทนค่าของกลุ่มลีที่กะทัดรัดที่เชื่อมต่อกันการพิสูจน์สูตรอักขระเป็นขั้นตอนสำคัญในการพิสูจน์ว่าองค์ประกอบอินทิกรัลเด่นทุกองค์ประกอบเกิดขึ้นจริงเป็นน้ำหนักสูงสุดของการแทนค่าที่ลดรูปไม่ได้บางอย่าง[3]ผลที่ตามมาที่สำคัญของสูตรอักขระคือสูตรมิติไวล์และสูตรความแปรปรวนแบบ Kostant
ตามนิยาม ลักษณะของการแทนค่าGคือร่องรอยของเป็นฟังก์ชันขององค์ประกอบกลุ่มการแทนค่าที่ลดรูปไม่ได้ในกรณีนี้ล้วนมีมิติจำกัด (นี่เป็นส่วนหนึ่งของทฤษฎีบทของปีเตอร์–ไวล์ ) ดังนั้น แนวคิดของร่องรอยจึงเป็นแนวคิดทั่วไปจากพีชคณิตเชิงเส้น ความรู้เกี่ยวกับลักษณะของจะให้ข้อมูลมากมายเกี่ยวกับตัวมันเอง
สูตรของ Weyl เป็นสูตรปิดสำหรับอักขระในแง่ของวัตถุอื่น ๆ ที่สร้างขึ้นจากGและพีชคณิต Lie
สูตรอักขระสามารถแสดงได้ในรูปของการแสดงแทนของพีชคณิตลีแบบกึ่งง่ายที่ซับซ้อน หรือในรูปของทฤษฎีการแสดงแทน (ซึ่งเทียบเท่ากันโดยพื้นฐาน) ของกลุ่ม ลี แบบกะทัดรัด
พีชคณิตลีแบบกึ่งง่ายเชิงซ้อน
ให้เป็นตัวแทนมิติจำกัดที่ย่อไม่ได้ของพีชคณิตลีแบบกึ่ง ง่ายเชิงซ้อน สมมติว่าเป็นพีชคณิตย่อยของ คาร์ตัน ลักษณะของจะเป็นฟังก์ชันที่กำหนดโดย
ค่าของตัวละครคือมิติของโดยพิจารณาเบื้องต้น ตัวละครอาจคำนวณได้ดังนี้
- -
โดยที่ผลรวมจะอยู่ในช่วงน้ำหนัก ทั้งหมด ของและโดยที่คือความหลากหลายของ(บางครั้งนิพจน์ก่อนหน้านั้นอาจใช้เป็นคำจำกัดความของอักขระ)
สูตรอักขระระบุ[4]ซึ่งอาจคำนวณได้เป็น
ที่ไหน
- คือกลุ่ม Weyl ;
- คือเซตของรากบวกของระบบราก ;
- คือผลรวมครึ่งหนึ่งของรากบวก มักเรียกว่าเวกเตอร์ไวล์
- เป็นน้ำหนักสูงสุดของการแสดงแทนค่าที่ลดไม่ได้
- เป็นตัวกำหนดการกระทำของบนพีชคณิตย่อยของคาร์ตันซึ่งเท่ากับโดยที่คือความยาวขององค์ประกอบกลุ่มไวล์ซึ่งกำหนดให้เป็นจำนวนการสะท้อนที่น้อยที่สุดเมื่อเทียบกับรากที่เรียบง่าย โดยที่เท่ากับผลคูณของการสะท้อนเหล่านั้น
การอภิปราย
โดยใช้สูตรตัวส่วนของ Weyl (อธิบายไว้ด้านล่าง) สูตรอักขระสามารถเขียนใหม่เป็น
- -
หรือเทียบเท่า
อักขระเป็นผลรวมของเลขชี้กำลังจำนวนมาก ในนิพจน์สุดท้ายนี้ เราจะคูณอักขระด้วยผลรวมของเลขชี้กำลังแบบสลับกัน ซึ่งดูเหมือนว่าจะส่งผลให้ผลรวมของเลขชี้กำลังเพิ่มขึ้นอีก ส่วนที่น่าประหลาดใจของสูตรอักขระก็คือ เมื่อเราคำนวณผลคูณนี้ จะมีพจน์จำนวนเพียงเล็กน้อยเท่านั้นที่เหลืออยู่ พจน์มากกว่านี้จำนวนมากเกิดขึ้นอย่างน้อยหนึ่งครั้งในผลคูณของอักขระและตัวส่วนของ Weyl แต่พจน์เหล่านี้ส่วนใหญ่จะหักล้างกันจนเป็นศูนย์[5]พจน์เดียวที่ยังคงอยู่คือพจน์ที่เกิดขึ้นเพียงครั้งเดียว นั่นคือ(ซึ่งได้มาจากการนำน้ำหนักสูงสุดจากและน้ำหนักสูงสุดจากตัวส่วนของ Weyl) และสิ่งต่างๆ ในวงโคจรของกลุ่ม Weyl ของ
กลุ่มโกหกแบบกระชับ
ให้เป็นกลุ่มลีที่เชื่อมต่อกันอย่างกะทัดรัด และให้เป็นทอรัสสูงสุดในให้เป็นตัวแทนที่ลดรูปไม่ได้ของจากนั้นเราจะกำหนดลักษณะของให้เป็นฟังก์ชัน
อักขระนี้สามารถเห็นได้อย่างง่ายดายว่าเป็นฟังก์ชันคลาสบนและทฤษฎีบทของ Peter–Weylระบุว่าอักขระสร้างพื้นฐานที่ตั้งฉากกันสำหรับพื้นที่ของฟังก์ชันคลาสที่บูรณาการแบบกำลังสองบน[ 6]
เนื่องจากเป็นฟังก์ชันคลาส จึงถูกกำหนดโดยข้อจำกัดของคลาสตอนนี้ในพีชคณิตลีของเราได้
- -
โดยที่เป็นการแสดงแทนที่เกี่ยวข้องกับพีชคณิตลีของดังนั้น ฟังก์ชันนี้เป็นเพียงลักษณะของการแสดงแทนที่เกี่ยวข้องกับตามที่อธิบายไว้ในหัวข้อย่อยก่อนหน้า ข้อจำกัดของลักษณะของto จะได้รับจากสูตรเดียวกันกับกรณีพีชคณิตลี:
การพิสูจน์ สูตรอักขระ ของ Weyl ในการตั้งค่ากลุ่มกะทัดรัดนั้นแตกต่างอย่างสิ้นเชิงจากการพิสูจน์พีชคณิตของสูตรอักขระในการตั้งค่าพีชคณิตลีแบบกึ่งเรียบง่าย[7]ในการตั้งค่ากลุ่มกะทัดรัด เป็นเรื่องปกติที่จะใช้ "รากจริง" และ "น้ำหนักจริง" ซึ่งแตกต่างกันด้วยปัจจัยของรากและน้ำหนักที่ใช้ที่นี่ ดังนั้น สูตรในการตั้งค่ากลุ่มกะทัดรัดจึงมีปัจจัยของในเลขชี้กำลังตลอด
คดี SU(2)
ในกรณีของกลุ่ม SU(2) ให้พิจารณา การแทน ค่ามิติที่ลดรูปไม่ได้หากเราใช้กลุ่มย่อยแนวทแยงของ SU(2) สูตรอักขระในกรณีนี้จะอ่านว่า[8]
(ทั้งตัวเศษและตัวส่วนในสูตรอักขระมีสองพจน์) เป็นการดีที่จะตรวจสอบสูตรนี้โดยตรงในกรณีนี้ เพื่อที่เราจะสังเกตปรากฏการณ์การยกเลิกที่แฝงอยู่ในสูตรอักขระ Weyl ได้
เนื่องจากการแสดงเป็นที่ทราบกันอย่างชัดเจน ลักษณะของการแสดงจึงสามารถเขียนลงไปได้ดังนี้
ในขณะเดียวกัน ตัวส่วนของ Weyl ก็คือฟังก์ชันการคูณอักขระด้วยตัวส่วนของ Weyl จะได้
ตอนนี้เราสามารถตรวจยืนยันได้อย่างง่ายดายว่าเงื่อนไขส่วนใหญ่จะยกเลิกระหว่างสองเงื่อนไขทางด้านขวามือด้านบน ทำให้เราเหลือเพียง
เพื่อให้
ตัวละครในกรณีนี้คืออนุกรมเรขาคณิตและอาร์กิวเมนต์ก่อนหน้านั้นเป็นตัวแปรขนาดเล็กของอนุพันธ์มาตรฐานของสูตรสำหรับผลรวมของอนุกรมเรขาคณิตจำกัด
ในกรณีพิเศษของการแสดงภาพแบบมิติเดียวทั่วไป อักขระคือ 1 ดังนั้นสูตรอักขระ Weyl จึงกลายเป็นสูตรตัวส่วนของ Weyl : [9]
สำหรับกลุ่มเอกภาพพิเศษ นี่เทียบเท่ากับนิพจน์
สำหรับตัวกำหนด Vandermonde [10]
โดยการประเมินตัวละครที่สูตรตัวละครของ Weyl จะได้สูตรมิติของ Weyl
สำหรับมิติของการแสดงมิติจำกัดที่มีน้ำหนักสูงสุด(ตามปกติ ρ คือครึ่งหนึ่งของผลรวมของรากบวกและผลคูณที่วิ่งบนรากบวก α) การทำให้มีความเฉพาะเจาะจงนั้นไม่ใช่เรื่องเล็กน้อยโดยสิ้นเชิง เนื่องจากทั้งตัวเศษและตัวส่วนของสูตรอักขระ Weyl หายไปในลำดับสูงที่องค์ประกอบเอกลักษณ์ ดังนั้นจึงจำเป็นต้องใช้ลิมิตของร่องรอยขององค์ประกอบที่มีแนวโน้มไปสู่เอกลักษณ์ โดยใช้กฎของ L'Hôpital รุ่นหนึ่ง[ 11 ]ในกรณี SU(2) ที่อธิบายไว้ข้างต้น ตัวอย่างเช่น เราสามารถกู้คืนมิติของการแสดงโดยใช้กฎของ L'Hôpital เพื่อประเมินลิมิตที่มีแนวโน้มไปสู่ศูนย์ของ
เราอาจพิจารณาพีชคณิตลีแบบกึ่งซิมเปิลเชิงซ้อน sl(3, C ) เป็นตัวอย่างหรือกล่าวได้อีกอย่างว่ากลุ่มกะทัดรัด SU(3) ในกรณีนั้นการแสดงแทนจะถูกกำหนดด้วยคู่ของจำนวนเต็มที่ไม่เป็นลบ ในกรณีนี้ มีรากที่เป็นบวกสามตัว และไม่ยากเลยที่จะตรวจสอบว่าสูตรมิติใช้รูปแบบที่ชัดเจนหรือไม่[12]
กรณีนี้เป็นการแสดงมาตรฐานและสูตรมิติให้ค่า 3 ในกรณีนี้
สูตรอักขระ Weyl จะให้ลักษณะของการแสดงแต่ละแบบเป็นผลหาร โดยที่ตัวเศษและตัวส่วนแต่ละตัวเป็นผลรวมเชิงเส้นจำกัดของเลขชี้กำลัง แม้ว่าสูตรนี้จะกำหนดลักษณะโดยหลักการแล้ว แต่ก็ไม่ชัดเจนนักว่าเราสามารถคำนวณผลหารนี้โดยชัดแจ้งเป็นผลรวมจำกัดของเลขชี้กำลังได้อย่างไร ในกรณี SU(2) ที่อธิบายไว้ข้างต้น ไม่ชัดเจนในทันทีว่าจะเปลี่ยนจากสูตรอักขระ Weyl ที่ให้อักขระกลับไปสู่สูตรสำหรับอักขระเป็นผลรวมของเลขชี้กำลังได้อย่างไร:
ในกรณีนี้ อาจไม่ใช่เรื่องยากเกินไปที่จะจดจำนิพจน์ที่เป็นผลรวมของอนุกรมเรขาคณิตจำกัด แต่โดยทั่วไปแล้ว เราจำเป็นต้องมีขั้นตอนที่เป็นระบบมากกว่านี้
โดยทั่วไป กระบวนการหารสามารถทำได้โดยคำนวณส่วนกลับอย่างเป็นทางการของตัวส่วนของ Weyl จากนั้นคูณตัวเศษในสูตรอักขระ Weyl ด้วยส่วนกลับอย่างเป็นทางการนี้[13]ผลลัพธ์จะให้อักขระเป็นผลรวมจำกัดของเลขชี้กำลัง ค่าสัมประสิทธิ์ของการขยายนี้คือมิติของพื้นที่น้ำหนัก นั่นคือ ความหลากหลายของน้ำหนัก ดังนั้น เราจึงได้สูตรสำหรับความหลากหลายของน้ำหนักจากสูตรอักขระ Weyl ซึ่งเรียกว่าสูตรความหลากหลายของ Kostantสูตรทางเลือกซึ่งคำนวณได้ง่ายกว่าในบางกรณีจะแสดงอยู่ในหัวข้อถัดไป
สูตรของฮันส์ ฟรอยเดนธัล เป็นสูตรแบบเรียกซ้ำสำหรับความซ้ำซ้อนของน้ำหนักซึ่งให้คำตอบเดียวกับสูตรความซ้ำซ้อนของโคสแตนต์ แต่บางครั้งอาจใช้ได้ง่ายกว่าสำหรับการคำนวณเนื่องจากมีพจน์ที่ต้องรวมน้อยกว่ามาก สูตรนี้ใช้ องค์ประกอบคาซิเมียร์ เป็นพื้นฐาน และอนุพันธ์ขององค์ประกอบนี้จะไม่ขึ้นอยู่กับสูตรอักขระ ระบุไว้ว่า[14]
ที่ไหน
- Λ คือน้ำหนักสูงสุด
- λ คือน้ำหนักอีกส่วนหนึ่ง
- m Λ (λ) คือความหลากหลายของน้ำหนัก λ ในการแสดงแทนค่า V Λ ที่ลดรูปไม่ได้
- ρ คือเวกเตอร์ Weyl
- ผลรวมแรกจะอยู่เหนือรากที่เป็นบวกทั้งหมด α
สูตรอักขระ Weyl ยังใช้ได้กับการแสดงค่าน้ำหนักสูงสุด ที่บูรณาการได้ ของพีชคณิต Kac–Moodyเมื่อเรียกว่าสูตรอักขระ Weyl–Kacในทำนองเดียวกัน มีเอกลักษณ์ของตัวส่วนสำหรับพีชคณิต Kac–Moody ซึ่งในกรณีของพีชคณิต Lie แบบแอฟฟีนจะเทียบเท่ากับเอกลักษณ์ของ Macdonaldในกรณีที่ง่ายที่สุดของพีชคณิต Lie แบบแอฟฟีนของประเภทA1 นี่คือเอกลักษณ์ ผลคูณสามของจาโคบี
สูตรอักขระสามารถขยายไปสู่การแสดงน้ำหนักสูงสุดที่บูรณาการได้ของพีชคณิต Kac–Moody ทั่วไปเมื่ออักขระถูกกำหนดโดย
ที่นี่Sเป็นเทอมแก้ไขที่กำหนดในรูปของรากเชิงจินตภาพธรรมดาโดย
โดยที่ผลรวมนั้นวิ่งผ่านเซตย่อยจำกัดI ทั้งหมดของรากเชิงเดี่ยวในจินตนาการซึ่งตั้ง ฉาก กันเป็นคู่และตั้งฉากกับน้ำหนัก λ ที่สูงที่สุด และ |I| คือจำนวนของ I และ Σ Iคือผลรวมขององค์ประกอบของI
สูตรตัวส่วนของพีชคณิตลีมอน สเตอร์ คือสูตรผลคูณ
สำหรับฟังก์ชั่นโมดูลาร์ วงรี j
ปีเตอร์สันได้ให้สูตรการเรียกซ้ำสำหรับผลคูณ mult(β) ของราก β ของพีชคณิต Kac–Moody ที่สามารถสมมาตรได้ (โดยทั่วไป) ซึ่งเทียบเท่ากับสูตรตัวส่วนของ Weyl–Kac แต่ใช้ได้ง่ายกว่าสำหรับการคำนวณ:
โดยที่ผลรวมจะอยู่เหนือรากบวก γ, δ และ
Harish-Chandra แสดงให้เห็นว่าสูตรอักขระของ Weyl ยอมรับการสรุปทั่วไปของการแสดงของกลุ่มลดรูป จริง สมมติว่าเป็นการแสดงที่ลดรูปจริง G ที่มีลักษณะ อนันต์ ที่ไม่สามารถลดรูปได้ ให้เป็นอักขระ Harish-Chandraของซึ่งกำหนดโดยการอินทิเกรตกับฟังก์ชันวิเคราะห์บนเซตปกติ หาก H เป็นกลุ่มย่อยของ Cartanของ G และ H' เป็นเซตของสมาชิกปกติใน H แล้ว
ที่นี่
- W คือกลุ่ม Weyl เชิงซ้อนของ
- เป็นสารคงตัวของใน W
และบันทึกที่เหลือก็เหมือนข้างต้น
ค่าสัมประสิทธิ์ยังคงไม่เข้าใจดีนัก ผลลัพธ์เกี่ยวกับค่าสัมประสิทธิ์เหล่านี้อาจพบได้ในเอกสารของHerb , Adams, Schmid และ Schmid-Vilonen เป็นต้น
ดูเพิ่มเติม
อ้างอิง
- ^ ห้องโถง 2558 ตอนที่ 12.4.
- ^ ห้องโถง 2558 ส่วนที่ 10.4.
- ^ ห้องโถง 2558 ตอนที่ 12.5.
- ^ ฮอลล์ 2015 ทฤษฎีบท 10.14
- ^ ห้องโถง 2558 ส่วนที่ 10.4.
- ^ ห้องโถง 2558 ส่วนที่ 12.3
- ^ ดู Hall 2015 ส่วนที่ 10.8 ในการตั้งค่าพีชคณิตลีและส่วนที่ 12.4 ในการตั้งค่ากลุ่มกะทัดรัด
- ^ ฮอลล์ 2015 ตัวอย่าง 12.23
- ^ ห้องโถง 2015 เล็มมา 10.28.
- ^ ห้อง 2558 แบบฝึกหัดที่ 9 บทที่ 10.
- ^ ห้องโถง 2558 ตอนที่ 10.5.
- ^ ฮอลล์ 2015 ตัวอย่าง 10.23
- ^ ห้องโถง 2558 ส่วนที่ 10.6
- ^ ฮัมฟรีส์ 1972 ส่วนที่ 22.3
- ฟุลตัน, วิลเลียม และแฮร์ริส, โจ (1991). ทฤษฎีการแทนค่า: หลักสูตรแรกนิวยอร์ก: Springer-Verlag ISBN 0387974954 . OCLC 22861245 [1]
- ฮอลล์, ไบรอัน ซี. (2015), กลุ่มลี, พีชคณิตลี และการแสดง: บทนำเบื้องต้น , ตำราบัณฑิตในคณิตศาสตร์, เล่ม 222 (พิมพ์ครั้งที่ 2), สปริงเกอร์, ISBN 978-3319134666
- Humphreys, James E. (1972), Introduction to Lie Algebras and Representation Theory , เบอร์ลิน, นิวยอร์ก: Springer-Verlag , ISBN 978-0-387-90053-7-
- พีชคณิตลีมิติอนันต์ , VG Kac, ISBN 0-521-37215-1
- Duncan J. Melville (2001) [1994], "สูตรอักขระ Weyl–Kac", สารานุกรมคณิตศาสตร์ , สำนักพิมพ์ EMS
- ไวล์ แฮร์มันน์ (1925), "Theorie der Darstellung kontinuierlicher halb-einfacher Gruppen durch lineare Transformationen. I", Mathematische Zeitschrift , 23 , Springer Berlin / Heidelberg: 271–309, doi :10.1007/BF01506234, ISSN 0025-5874, ไอดี 123145812
- ไวล์ แฮร์มันน์ (1926a), "Theorie der Darstellung kontinuierlicher halb-einfacher Gruppen durch lineare Transformationen. II", Mathematische Zeitschrift , 24 , สปริงเกอร์ เบอร์ลิน / ไฮเดลเบิร์ก: 328–376, doi :10.1007/BF01216788, ISSN 0025-5874, รหัส ประจำตัวประชาชน 186229448
- ไวล์ แฮร์มันน์ (1926b), "Theorie der Darstellung kontinuierlicher halb-einfacher Gruppen durch lineare Transformationen. III", Mathematische Zeitschrift , 24 , สปริงเกอร์ เบอร์ลิน / ไฮเดลเบิร์ก: 377–395, doi :10.1007/BF01216789, ISSN 0025-5874, รหัสประจำ ตัวประชาชน 186232780
- ^ ฟุลตัน, วิลเลียม, 1939- (1991). ทฤษฎีการแทนค่า: หลักสูตรแรกแฮร์ริส, โจ, 1951-. นิวยอร์ก: Springer-Verlag ISBN 0387974954.OCLC 22861245 .
{{cite book}}
: CS1 maint: multiple names: authors list (link) CS1 maint: numeric names: authors list (link)