جبر جوردان التربيعي

في الرياضيات ، تُعدّ جبر جوردان التربيعية تعميمًا لجبر جوردان الذي قدمه كيفن مكريمون ( 1966 ) . تُستخدم المتطابقات الأساسية للتمثيل التربيعي لجبر جوردان الخطي كمسلمات لتعريف جبر جوردان التربيعي على حقل ذي خاصية اختيارية. يوجد وصف موحد لجبر جوردان التربيعية البسيط ذي الأبعاد المحدودة، بغض النظر عن الخاصية. إذا كان العدد 2 قابلاً للعكس في حقل المعاملات، فإن نظرية جبر جوردان التربيعية تختزل إلى نظرية جبر جوردان الخطي. 

تعريف

يتكون جبر جوردان التربيعي من فضاء متجهي A على حقل K مع عنصر مميز 1 وخريطة تربيعية من A إلى K- التشاكلات الداخلية لـ A ، aQ ( a )، والتي تحقق الشروط التالية:

  • Q (1) = id ;
  • Q ( Q ( a ) b ) = Q ( a ) Q ( b ) Q ( a ) ("الهوية الأساسية");
  • Q ( a ) R ( b , a ) = R ( a , b ) Q ( a ) ("متطابقة التبديل"), حيث R ( a , b ) c = ( Q ( a + c ) − Q ( a ) − Q ( c )) b .

علاوة على ذلك، يجب أن تبقى هذه الخصائص ثابتة في ظل أي امتداد للكميات القياسية . [ 1 ]

عناصر

يكون العنصر a قابلاً للعكس إذا كانت Q ( a ) قابلة للعكس، ويوجد عنصر b بحيث تكون Q ( b ) معكوس Q ( a ) ، ويكون Q ( a ) b = a . هذا العنصر b وحيد، ونقول إن b هو معكوس a . جبر قسمة جوردان هو جبر يكون فيه كل عنصر غير صفري قابلاً للعكس. [ 2 ]

بناء

ليكن B فضاءً جزئيًا من A. يُعرَّف B بأنه مثالي تربيعي [ 3 ] أو مثالي داخلي إذا كانت صورة Q ( b ) موجودة في B لكل b في B ؛ ويُعرَّف B بأنه مثالي خارجي إذا كان B مُسقطًا على نفسه بواسطة كل Q ( a ) لكل a في A. المثالي في A هو فضاء جزئي يكون مثاليًا داخليًا وخارجيًا في آنٍ واحد. [ 1 ] جبر جوردان التربيعي بسيط إذا لم يحتوِ على أي مثاليات غير تافهة. [ 2 ]

بالنسبة لـ b المعطاة ، فإن صورة Q ( b ) هي مثال داخلي: نسمي هذا المثال الداخلي الرئيسي على b . [ 2 ] [ 4 ]

مركز ثقل A ، Γ ، هو مجموعة جزئية من End K ( A ) تتكون من التشكلات الداخلية T التي "تتبادل" مع Q بمعنى أنه لكل a

  • T Q ( a ) = Q ( a ) T ;
  • Q ( Ta ) = Q ( a ) T 2 .

مركز ثقل الجبر البسيط هو حقل: يكون A مركزيًا إذا كان مركز ثقله هو K فقط . [ 5 ]

أمثلة

جبر جوردان التربيعي من جبر ترابطي

إذا كانت A جبرًا ترابطيًا أحاديًا على K مع عملية ضرب ×، فيمكن تعريف دالة تربيعية Q من A إلى EndK ( A ) كما يلي : Q ( a )  : ba × b × a . يُعرّف هذا بنية جبر جوردان تربيعية على A. يكون جبر جوردان التربيعي مميزًا إذا كان متماثلًا مع جبر جزئي من هذا الجبر، وإلا فهو استثنائي . [ 2 ]

جبر جوردان التربيعي من شكل تربيعي

ليكن A فضاءً متجهيًا على K ، له شكل تربيعي q وشكل ثنائي خطي متناظر مرتبط به q ( x , y ) = q ( x + y ) - q ( x ) - q ( y ). ولتكن e "نقطة أساسية" لـ A ، أي عنصر يحقق q ( e ) = 1. عرّف دالة خطية T ( y ) = q ( y , e ) و"انعكاسًا" y * = T ( y ) e - y . لكل عرّف Q ( x ) كما يلي:

Q ( x )  : yq ( x , y ) xq ( x ) y .

ثم يُعرّف Q جبر جوردان تربيعي على A. [ 6 ] [ 7 ]

جبر جوردان التربيعي من جبر جوردان الخطي

ليكن A جبر جوردان أحاديًا على حقل K ذي خاصية لا تساوي 2. لكل عنصر a في A ، ليكن L دالة الضرب اليسرى في الجبر التجميعي المغلف

ل(أ):xأx {\displaystyle L(a):x\mapsto ax\ }

ونُعرّف التشكل الداخلي K لـ A ، والذي يُسمى التمثيل التربيعي ، بواسطة

سؤال(أ)=2ل(أ)2-ل(أ2).{\displaystyle \displaystyle {Q(a)=2L(a)^{2}-L(a^{2}).}}

ثم يُعرّف Q جبر جوردان تربيعي.

جبر جوردان التربيعي المعرف بواسطة جبر جوردان الخطي

يمكن إثبات المتطابقات التربيعية في جبر جوردان ذي الأبعاد المحدودة على R أو وذلك باتباع ماكس كوشر الذي استخدم عنصرًا قابلًا للعكس. كما يسهل إثباتها في جبر جوردان المعرّف بجبر ترابطي أحادي (جبر جوردان "خاص")، حيث يكون في هذه الحالة Q ( a ) b = aba . [ 8 ] وهي صالحة في أي جبر جوردان على حقل ذي خاصية لا تساوي 2. وقد افترض جاكوبسون ذلك وأثبته ماكدونالد (1960) : إذ بيّن ماكدونالد أنه إذا كانت متطابقة متعددة الحدود في ثلاثة متغيرات، خطية في المتغير الثالث، صالحة في أي جبر جوردان خاص، فإنها تكون صالحة في جميع جبر جوردان. [ 9 ] وفي جاكوبسون (1969 ، الصفحات 19-21) ، يُقدّم برهان أولي ، منسوب إلى مكريمون وميبرغ، لجبر جوردان على حقل ذي خاصية لا تساوي 2. 

برهان كوتشر

تنطبق حجج كوتشر على جبر جوردان ذي الأبعاد المحدودة على الأعداد الحقيقية أو المركبة. [ 10 ]

الهوية الأساسية الأولى

يُطلق على العنصر a في المجموعة A اسم "قابل للعكس" إذا كان قابلاً للعكس في R [ a ] أو C [ a ]. إذا كان b يرمز إلى المعكوس، فإن خاصية التجميع الأسي للعنصر a تُظهر أن L ( a ) و L ( b ) يتبادلان.

في الواقع، يكون المصفوفة a قابلة للعكس إذا وفقط إذا كانت Q ( a ) قابلة للعكس. في هذه الحالة

سؤال(أ)-1أ=أ-1،سؤال(أ-1)=سؤال(أ)-1.{\displaystyle \displaystyle {Q(a)^{-1}a=a^{-1},\,\,\,Q(a^{-1})=Q(a)^{-1}.}}

في الواقع، إذا كانت Q ( a ) قابلة للعكس، فإنها تنقل R [ a ] إلى نفسها. من ناحية أخرى، Q ( a ) 1 = a2 ، لذا

(سؤال(أ)-1أ)أ=أسؤال(أ)-1أ=ل(أ)سؤال(أ)-1أ=سؤال(أ)-1أ2=1.{\displaystyle \displaystyle {(Q(a)^{-1}a)a=aQ(a)^{-1}a=L(a)Q(a)^{-1}a=Q(a)^{-1}a^{2}=1.}}

الهوية الأردنية

[ل(أ)،ل(أ2)](ب)=0{\displaystyle \displaystyle {[L(a),L(a^{2})](b)=0}}

يمكن استقطابها باستبدال a بـ a + tc وأخذ معامل t . إعادة كتابة هذا كمؤثر مطبق على c ينتج

2ل(أب)ل(أ)+ل(أ2)ل(ب)=2ل(أ)ل(ب)ل(أ)+ل(أ2ب).{\displaystyle \displaystyle {2L(ab)L(a)+L(a^{2})L(b)=2L(a)L(b)L(a)+L(a^{2}b).}}

بأخذ b = a −1 في متطابقة جوردان المستقطبة هذه، ينتج

سؤال(أ)ل(أ-1)=ل(أ).{\displaystyle \displaystyle {Q(a)L(a^{-1})=L(a).}}

باستبدال a بمعكوسه، تتحقق العلاقة إذا كانت L ( a ) و L ( a -1 ) قابلتين للعكس. وإذا لم تكونا كذلك، فإنها تتحقق لـ a + ε1 حيث ε صغيرة كيفما شئنا، وبالتالي تتحقق أيضًا في النهاية.

  • إذا كان a و b قابلين للعكس، فإن Q ( a ) b قابل للعكس أيضًا ، وهو يحقق المتطابقة العكسية:
(سؤال(أ)ب)-1=سؤال(أ-1)ب-1.{\displaystyle \displaystyle {(Q(a)b)^{-1}=Q(a^{-1})b^{-1}.}}
  • يُحقق التمثيل التربيعي المتطابقة الأساسية التالية:
سؤال(سؤال(أ)ب)=سؤال(أ)سؤال(ب)سؤال(أ).{\displaystyle \displaystyle {Q(Q(a)b)=Q(a)Q(b)Q(a).}}

لكل c في A و F ( a ) دالة على A بقيم في EndA ، ليكن DcF ( a ) مشتقة F ( a + tc ) عند t = 0 .

ج=دج(سؤال(أ)أ-1)=2سؤال(أ،ج)أ-1+سؤال(أ)دج(أ-1)،{\displaystyle \displaystyle {c=D_{c}(Q(a)a^{-1})=2Q(a,c)a^{-1}+Q(a)D_{c}(a^{-1}),}}

حيث Q ( a , b ) إذا كان استقطاب Q

سؤال(أ،ج)=12(سؤال(أ+ج)-سؤال(أ)-سؤال(ج))=ل(أ)ل(ج)+ل(ج)ل(أ)-ل(أج).{\displaystyle \displaystyle {Q(a,c)={1 \over 2}(Q(a+c)-Q(a)-Q(c))=L(a)L(c)+L(c)L(a)-L(ac).}}

بما أن L ( a ) يتبادل مع L ( a −1 )

سؤال(أ،ج)أ-1=(ل(أ)ل(ج)+ل(ج)ل(أ)-ل(أج))أ-1=ج.{\displaystyle \displaystyle {Q(a,c)a^{-1}=(L(a)L(c)+L(c)L(a)-L(ac))a^{-1}=c.}}

لذلك

ج=2ج+سؤال(أ)دج(أ-1)،{\displaystyle \displaystyle {c=2c+Q(a)D_{c}(a^{-1}),}}

لهذا السبب.

دج(أ-1)=-سؤال(أ)-1ج.{\displaystyle \displaystyle {D_{c}(a^{-1})=-Q(a)^{-1}c.}}

بتطبيق D c على L ( a −1 ) Q ( a ) = L ( a ) والتأثير على b = c −1 ينتج

(سؤال(أ)ب)(سؤال(أ-1)ب-1)=1.{\displaystyle \displaystyle {(Q(a)b)(Q(a^{-1})b^{-1})=1.}}

من جهة أخرى، يكون L ( Q ( a ) b ) قابلاً للعكس على مجموعة مفتوحة كثيفة، حيث يجب أن يكون Q ( a ) b قابلاً للعكس أيضًا.

(سؤال(أ)ب)-1=سؤال(أ-1)ب-1.{\displaystyle \displaystyle {(Q(a)b)^{-1}=Q(a^{-1})b^{-1}.}}

بأخذ المشتقة D c في المتغير b في التعبير أعلاه، نحصل على

-سؤال(سؤال(أ)ب)-1سؤال(أ)ج=-سؤال(أ)-1سؤال(ب)-1ج.{\displaystyle \displaystyle {-Q(Q(a)b)^{-1}Q(a)c=-Q(a)^{-1}Q(b)^{-1}c.}}

ينتج عن هذا المتطابقة الأساسية لمجموعة كثيفة من العناصر القابلة للعكس، وبالتالي فهي تتبع بشكل عام من خلال الاستمرارية. تشير المتطابقة الأساسية إلى أن c = Q ( a ) b قابلة للعكس إذا كان a و b قابلين للعكس، وتعطي صيغة لمعكوس Q ( c ). بتطبيقها على نحصل على متطابقة المعكوس بشكل عام.

متطابقة التبديل I

كما هو موضح أعلاه، إذا كانت المصفوفة a قابلة للعكس،

سؤال(أ،ب)أ-1=ب.{\displaystyle \displaystyle {Q(a,b)a^{-1}=b.}}

بأخذ D c مع a كمتغير، نحصل على

0=سؤال(ج،ب)أ-1+سؤال(أ،ب)دج(أ-1)=سؤال(ج،ب)أ-1-سؤال(أ،ب)سؤال(أ)-1ج.{\displaystyle \displaystyle {0=Q(c,b)a^{-1}+Q(a,b)D_{c}(a^{-1})=Q(c,b)a^{-1}-Q(a,b)Q(a)^{-1}c.}}

باستبدال a بـ a − 1 نحصل على، وبتطبيق Q ( a ) واستخدام المتطابقة الأساسية نحصل على

سؤال(أ)سؤال(ب،ج)أ=سؤال(أ)سؤال(أ-1،ب)سؤال(أ)ج=12سؤال(أ)[سؤال(أ-1+ب)-سؤال(أ-1)-سؤال(ب)]سؤال(أ)ج=سؤال(سؤال(أ)ب،أ)ج.{\displaystyle \displaystyle {Q(a)Q(b,c)a=Q(a)Q(a^{-1},b)Q(a)c={\frac {1}{2}}Q(a)[Q(a^{-1}+b)-Q(a^{-1})-Q(b)]Q(a)c=Q(Q(a)b,a)c.}}

لذلك

سؤال(أ)سؤال(ب،ج)أ=سؤال(سؤال(أ)ب،أ)ج.{\displaystyle \displaystyle {Q(a)Q(b,c)a=Q(Q(a)b,a)c.}}

يؤدي تبديل b و c إلى

سؤال(أ)سؤال(ب،ج)أ=سؤال(أ،سؤال(أ)ج)ب.{\displaystyle \displaystyle {Q(a)Q(b,c)a=Q(a,Q(a)c)b.}}

من جهة أخرى، يُعرَّف R ( x , y ) بالعلاقة R ( x , y ) z = 2Q ( x , z ) y ، وهذا يعني أن

سؤال(أ)R(ب،أ)ج=R(أ،ب)سؤال(أ)ج،{\displaystyle \displaystyle {Q(a)R(b,a)c=R(a,b)Q(a)c,}}

بحيث يكون ذلك بالنسبة لدالة قابلة للعكس، وبالتالي، بحسب خاصية الاستمرارية، لجميع قيم a

سؤال(أ)R(ب،أ)=R(أ،ب)سؤال(أ).{\displaystyle \displaystyle {Q(a)R(b,a)=R(a,b)Q(a).}}

برهان مكريمون-مايبرغ

هوية التبديل II

يمكن استقطاب متطابقة جوردان a ( a 2 b ) = a 2 ( ab ) عن طريق استبدال a بـ a + tc وأخذ معامل t . وهذا يعطي [ 11 ]

ج(أ2ب)+2أ(أج)ب)=أ2(جب)+2(أج)(أب).{\displaystyle \displaystyle {c(a^{2}b)+2a(ac)b)=a^{2}(cb)+2(ac)(ab).}}

في تدوين المؤثرات، هذا يعني

[ل(أ2)،ل(ج)]+2[ل(أج)،ل(أ)]=0.{\displaystyle \displaystyle {[L(a^{2}),L(c)]+2[L(ac),L(a)]=0.}}

الاستقطاب مرة أخرى يعطي

ج((أد)ب)+د((أج)ب)+أ((دج)ب)=(جد)(أب)+(دأ)(جب)+(أج)(دب).{\displaystyle \displaystyle {c((ad)b)+d((ac)b)+a((dc)b)=(cd)(ab)+(da)(cb)+(ac)(db).}}

عند كتابتها كمؤثرات تعمل على d ، فإن هذا يعطي

ل(ج)ل(ب)ل(أ)+ل((أج)ب)+ل(أ)ل(ب)ل(ج)=ل(أب)ل(ج)+ل(جب)ل(أ)+ل(أج)ل(ب).{\displaystyle \displaystyle {L(c)L(b)L(a)+L((ac)b)+L(a)L(b)L(c)=L(ab)L(c)+L(cb)L(a)+L(ac)L(b).}}

باستبدال c بـ b و b بـ a نحصل على

ل(ب)ل(أ)2+ل(أ(أب))+ل(أ)2ل(ب)=ل(أ2)ل(ب)+2ل(أب)ل(أ).{\displaystyle \displaystyle {L(b)L(a)^{2}+L(a(ab))+L(a)^{2}L(b)=L(a^{2})L(b)+2L(ab)L(a).}}

أيضًا، بما أن الجانب الأيمن متناظر في b و ' c ، فإن تبديل b و c على اليسار وطرح ، يتبع ذلك أن المبدلات [ L ( b ),L( c )] هي مشتقات من جبر جوردان.

يترك

سؤال(أ)=2ل(أ)2-ل(أ2).{\displaystyle \displaystyle {Q(a)=2L(a)^{2}-L(a^{2}).}}

ثم Q ( a ) يتبادل مع L ( a ) بواسطة هوية جوردان.

من التعريفات، إذا كانت Q ( a , b ) = ½( Q ( a = b ) − Q ( a ) − Q ( b )) هي التحويل الثنائي الخطي المتناظر المرتبط بها، فإن Q ( a , a ) = Q ( a ) و

سؤال(أ،ب)=ل(أ)ل(ب)+ل(ب)ل(أ)-ل(أب).{\displaystyle \displaystyle {Q(a,b)=L(a)L(b)+L(b)L(a)-L(ab).}}

علاوة على ذلك

2سؤال(أب،أ)=ل(ب)سؤال(أ)+سؤال(أ)ل(ب).{\displaystyle \displaystyle {2Q(ab,a)=L(b)Q(a)+Q(a)L(b).}}

بالفعل

2 Q ( ab , a ) − L ( b ) Q ( a ) − Q ( a ) L ( b ) = 2 L ( ab ) L ( a ) + 2 L ( a ) L ( ab ) − 2 L ( a ( ab )) − 2 L ( a ) 2 L ( b ) − 2 L ( b ) L ( a ) 2 + L ( a 2 ) L ( b ) + L ( b ) L ( a 2 ).

يشير هذا إلى استقطاب الهويات الأردنية الثانية والأولى.

2 Q ( ab , a ) − L ( b ) Q ( a ) − Q ( a ) L ( b ) = 2[ L ( a ), L ( ab )] + [ L ( b ), L ( a 2 )] = 0.

الصيغة المستقطبة لـ [ Q ( a ), L ( a )] = 0 هي

2[سؤال(أ،ب)،ل(أ)]=2[ل(ب)،سؤال(أ)].{\displaystyle \displaystyle {2[Q(a,b),L(a)]=2[L(b),Q(a)].}}

الآن، مع R ( a , b ) = 2[ L ( a ), L ( b )] + 2L ( ab ) ، يترتب على ذلك أن

سؤال(أ)R(ب،أ)=2[سؤال(أ)ل(ب)،ل(أ)]+2سؤال(أ)ل(أب)=2[سؤال(أب،أ)،ل(أ)]+2[ل(أ)،ل(ب)]سؤال(أ)+2سؤال(أ)ل(أب).{\displaystyle \displaystyle {Q(a)R(b,a)=2[Q(a)L(b),L(a)]+2Q(a)L(ab)=2[Q(ab,a),L(a)]+2[L(a),L(b)]Q(a)+2Q(a)L(ab).}}

وبناءً على المتطابقة الأخيرة مع ab بدلاً من فإن هذا يستلزم متطابقة التبديل:

سؤال(أ)R(ب،أ)=2[ل(أ)،ل(ب)]سؤال(أ)+2ل(أب)سؤال(أ)=R(أ،ب)سؤال(أ).{\displaystyle \displaystyle {Q(a)R(b,a)=2[L(a),L(b)]Q(a)+2L(ab)Q(a)=R(a,b)Q(a).}}

يمكن تقوية المتطابقة Q ( a ) R ( b , a ) = R ( a , b ) Q ( a ) إلى

سؤال(أ)R(ب،أ)=R(أ،ب)سؤال(أ)=2سؤال(سؤال(أ)ب،أ).{\displaystyle \displaystyle {Q(a)R(b,a)=R(a,b)Q(a)=2Q(Q(a)b,a).}}

وبالفعل، عند تطبيقها على c ، فإن الحدين الأولين يعطيان

2سؤال(أ)سؤال(ب،ج)أ=2سؤال(سؤال(أ)ج،أ)ب.{\displaystyle \displaystyle {2Q(a)Q(b,c)a=2Q(Q(a)c,a)b.}}

ثم يؤدي تبديل b و c إلى

سؤال(أ)R(ب،أ)ج=2سؤال(سؤال(أ)ب،أ)ج.{\displaystyle \displaystyle {Q(a)R(b,a)c=2Q(Q(a)b,a)c.}}

الهوية الأساسية ٢

تم إثبات الهوية Q ( Q ( a ) b ) = Q ( a ) Q ( b ) Q ( a ) باستخدام علاقات أقواس لي [ 12 ]

[R(أ،ب)،R(ج،د)]=R(R(أ،ب)ج،د)-R(ج،R(ب،أ)د).{\displaystyle \displaystyle {[R(a,b),R(c,d)]=R(R(a,b)c,d)-R(c,R(b,a)d).}}

في الواقع، فإن الاستقطاب في c للمعادلة Q ( c ) L ( x ) + L ( x ) Q ( c ) = 2Q ( cx , c ) يعطي

سؤال(ج،y)ل(x)+ل(x)سؤال(ج،y)=سؤال(yx،ج)+سؤال(جx،y).{\displaystyle \displaystyle {Q(c,y)L(x)+L(x)Q(c,y)=Q(yx,c)+Q(cx,y).}}

بتطبيق كلا الطرفين على d ، يتضح أن

[ل(x)،R(ج،د)]=R(xج،د)-R(ج،xد).{\displaystyle \displaystyle {[L(x),R(c,d)]=R(xc,d)-R(c,xd).}}

تنطبق هذه المعادلات تحديدًا على x = ab . من جهة أخرى، إذا كانت T = [ L ( a ), L ( b )]، فإن D ( z ) = Tz هو اشتقاق لجبر جوردان، وبالتالي

[تي،R(ج،د)]=R(دج،د)+R(ج،دد).{\displaystyle \displaystyle {[T,R(c,d)]=R(Dc,d)+R(c,Dd).}}

تتحقق علاقات أقواس لي لأن R ( a , b ) = T + L ( ab ).

بما أن قوس لي الموجود على الجانب الأيسر غير متناظر،

R(R(أ،ب)ج،د)-R(ج،R(ب،أ)د)=-R(R(ج،د)أ،ب)+R(أ،R(د،ج)ب).{\displaystyle \displaystyle {R(R(a,b)c,d)-R(c,R(b,a)d)=-R(R(c,d)a,b)+R(a,R(d,c)b).}}

ونتيجة لذلك

R(y،سؤال(x)y)=R(y،x)2-2سؤال(y)سؤال(x).{\displaystyle \displaystyle {R(y,Q(x)y)=R(y,x)^{2}-2Q(y)Q(x).}}

في الواقع، ضع a = y و b = x و c = z و d = x واجعل كلا الجانبين يؤثران على y .

على الجانب الآخر

2سؤال(سؤال(أ)ب)=2R(أ،ب)سؤال(سؤال(أ)ب،أ)-سؤال(أ)R(ب،سؤال(أ)ب).{\displaystyle \displaystyle {2Q(Q(a)b)=2R(a,b)Q(Q(a)b,a)-Q(a)R(b,Q(a)b).}}

ويترتب على ذلك بالفعل وضع x = Q ( a ) b في

[R(أ،ب)،R(x،y)]أ=-R(R(x،y)أ،ب)أ+R(أ،R(y،x)ب)أ.{\displaystyle \displaystyle {[R(a,b),R(x,y)]a=-R(R(x,y)a,b)a+R(a,R(y,x)b)a.}}

وبالتالي، بدمج هذه المعادلات مع متطابقة التبادل المعززة،

2سؤال(سؤال(أ)ب)=2R(أ،ب)سؤال(سؤال(أ)ب،أ)-R(ب،أ)سؤال(أ)R(أ،ب)+2سؤال(أ)سؤال(ب)سؤال(أ)=2سؤال(أ)سؤال(ب)سؤال(أ).{\displaystyle \displaystyle {2Q(Q(a)b)=2R(a,b)Q(Q(a)b,a)-R(b,a)Q(a)R(a,b)+2Q(a)Q(b)Q(a)=2Q(a)Q(b)Q(a).}}

جبر جوردان الخطي المعرف بواسطة جبر جوردان التربيعي

ليكن A جبر جوردان تربيعي على R أو C. باتباع جاكوبسون (1969) ، يمكن ربط بنية جبر جوردان خطية بـ A بحيث إذا كان L ( a ) هو ضرب جوردان، فإن البنية التربيعية تعطى بواسطة Q ( a ) = 2 L ( a ) 2L ( a 2 ).

أولاً، يمكن تقوية البديهية Q ( a ) R ( b , a ) = R ( a , b ) Q ( a ) لتصبح

سؤال(أ)R(ب،أ)=R(أ،ب)سؤال(أ)=2سؤال(سؤال(أ)ب،أ).{\displaystyle \displaystyle {Q(a)R(b,a)=R(a,b)Q(a)=2Q(Q(a)b,a).}}

وبالفعل، عند تطبيقها على c ، فإن الحدين الأولين يعطيان

2سؤال(أ)سؤال(ب،ج)أ=2سؤال(سؤال(أ)ج،أ)ب.{\displaystyle \displaystyle {2Q(a)Q(b,c)a=2Q(Q(a)c,a)b.}}

ثم يؤدي تبديل b و c إلى

سؤال(أ)R(ب،أ)ج=2سؤال(سؤال(أ)ب،أ)ج.{\displaystyle \displaystyle {Q(a)R(b,a)c=2Q(Q(a)b,a)c.}}

والآن لنبدأ

ل(أ)=12R(أ،1).{\displaystyle \displaystyle {L(a)={\frac {1}{2}}R(a,1).}}

باستبدال b بـ a و a بـ 1 في المتطابقة أعلاه، نحصل على

R(أ،1)=R(1،أ)=2سؤال(أ،1).{\displaystyle \displaystyle {R(a,1)=R(1,a)=2Q(a,1).}}

بخاصة

ل(أ)=سؤال(أ،1)،ل(1)=سؤال(1،1)=أنا.{\displaystyle \displaystyle {L(a)=Q(a,1),\,\,\,L(1)=Q(1,1)=I.}}

وإذا كان المصفوفة a قابلة للعكس، فإن

R(أ،ب)=2سؤال(سؤال(أ)ب،أ)سؤال(أ)-1=2سؤال(أ)سؤال(ب،أ-1).{\displaystyle \displaystyle {R(a,b)=2Q(Q(a)b,a)Q(a)^{-1}=2Q(a)Q(b,a^{-1}).}}

وبالمثل، إذا كان ' b' قابلاً للعكس

R(أ،ب)=2سؤال(أ،ب-1)سؤال(ب).{\displaystyle \displaystyle {R(a,b)=2Q(a,b^{-1})Q(b).}}

يُعطى ناتج الأردن بواسطة

أب=ل(أ)ب=12R(أ،1)ب=سؤال(أ،ب)1،{\displaystyle \displaystyle {a\circ b=L(a)b={\frac {1}{2}}R(a,1)b=Q(a,b)1,}}

لهذا السبب.

أب=بأ.{\displaystyle \displaystyle {a\circ b=b\circ a.}}

تُظهر الصيغة أعلاه أن 1 عنصر محايد. بتعريف a 2 على النحو التالي: aa = Q ( a )1، فإن الشرط الوحيد المتبقي للتحقق منه هو متطابقة جوردان.

[ل(أ)،ل(أ2)]=0.{\displaystyle \displaystyle {[L(a),L(a^{2})]=0.}}

في الهوية الأساسية

سؤال(سؤال(أ)ب)=سؤال(أ)سؤال(ب)سؤال(أ)،{\displaystyle \displaystyle {Q(Q(a)b)=Q(a)Q(b)Q(a),}}

استبدل a بـ a + t ، واجعل b = 1، وقارن معاملات t 2 على كلا الجانبين:

سؤال(أ)=2سؤال(أ،1)2-سؤال(أ2،1)=2ل(أ)2-ل(أ2).{\displaystyle \displaystyle {Q(a)=2Q(a,1)^{2}-Q(a^{2},1)=2L(a)^{2}-L(a^{2}).}}

بوضع b = 1 في البديهية الثانية، نحصل على

سؤال(أ)ل(أ)=ل(أ)سؤال(أ)،{\displaystyle \displaystyle {Q(a)L(a)=L(a)Q(a),}}

وبالتالي يجب أن يكون L ( a ) قابلاً للتبادل مع L ( a 2 ).

هوية التحول

في جبر جوردان الخطي الأحادي، تؤكد متطابقة الإزاحة أن

R(سؤال(أ)ب،ب)=R(أ،سؤال(ب)أ).{\displaystyle \displaystyle {R(Q(a)b,b)=R(a,Q(b)a).}}

استنادًا إلى مايبرغ (1972) ، يمكن إثبات ذلك كنتيجة مباشرة للأشكال المستقطبة للهوية الأساسية وهوية التبادل أو هوية التماثل. كما أنها نتيجة لنظرية ماكدونالد لأنها هوية مؤثر تتضمن متغيرين فقط. [ 13 ]

بالنسبة لـ a في جبر جوردان الخطي الموحد يُعطى التمثيل التربيعي بواسطة

سؤال(أ)=2ل(أ)2-ل(أ2)،{\displaystyle \displaystyle {Q(a)=2L(a)^{2}-L(a^{2}),}}

إذن فإن التحويل الثنائي الخطي المتناظر المقابل هو

سؤال(أ،ب)=ل(أ)ل(ب)+ل(ب)ل(أ)-ل(أب).{\displaystyle \displaystyle {Q(a,b)=L(a)L(b)+L(b)L(a)-L(ab).}}

أما المعاملات الأخرى فتُعطى بالصيغة

12R(أ،ب)=ل(أ)ل(ب)-ل(ب)ل(أ)+ل(أب)،{\displaystyle \displaystyle {{\frac {1}{2}}R(a,b)=L(a)L(b)-L(b)L(a)+L(ab),}}

لهذا السبب.

سؤال(أ،ب)=2ل(أ)ل(ب)-12R(أ،ب).{\displaystyle \displaystyle {Q(a,b)=2L(a)L(b)-{\frac {1}{2}}R(a,b).}}

هوية التبديل أو التماثل

R(أ،ب)سؤال(أ)=سؤال(أ)R(ب،أ)=2سؤال(سؤال(أ)ب،أ)،{\displaystyle \displaystyle {R(a,b)Q(a)=Q(a)R(b,a)=2Q(Q(a)b,a),}}

يمكن استقطابها في a . باستبدال a بـ a + t 1 وأخذ معامل نحصل على

ل(ب)سؤال(أ)+R(أ،ب)ل(أ)=سؤال(أ)ل(ب)+ل(أ)R(ب،أ)=ل(سؤال(أ)ب)+2سؤال(أب،أ).{\displaystyle \displaystyle {L(b)Q(a)+R(a,b)L(a)=Q(a)L(b)+L(a)R(b,a)=L(Q(a)b)+2Q(ab,a).}}

الهوية الأساسية

سؤال(سؤال(أ)ب)=سؤال(أ)سؤال(ب)سؤال(أ){\displaystyle \displaystyle {Q(Q(a)b)=Q(a)Q(b)Q(a)}}

يمكن استقطابها في a . باستبدال a بـ a + t 1 وأخذ معاملات t يعطي (تبديل a و b )

2سؤال(أب،أ)=سؤال(أ)ل(ب)+ل(ب)سؤال(أ).{\displaystyle \displaystyle {2Q(ab,a)=Q(a)L(b)+L(b)Q(a).}}

يؤدي دمج الهويتين المعروضتين سابقًا إلى

ل(سؤال(أ)ب)+ل(ب)سؤال(أ)=ل(أ)R(ب،أ)،ل(سؤال(ب)أ)+سؤال(ب)ل(أ)=R(ب،أ)ل(ب).{\displaystyle \displaystyle {L(Q(a)b)+L(b)Q(a)=L(a)R(b,a),\,\,\,\,L(Q(b)a)+Q(b)L(a)=R(b,a)L(b).}}

باستبدال a بـ a + t 1 في المتطابقة الأساسية وأخذ معامل t نحصل على

2سؤال(سؤال(أ)ب،ب)-ل(أ)سؤال(ب)ل(أ)=سؤال(أ)سؤال(ب)+سؤال(ب)سؤال(أ)-سؤال(أب).{\displaystyle \displaystyle {2Q(Q(a)b,b)-L(a)Q(b)L(a)=Q(a)Q(b)+Q(b)Q(a)-Q(ab).}}

بما أن الجانب الأيمن متناظر، فهذا يعني

2سؤال(سؤال(أ)ب،ب)-2سؤال(سؤال(ب)أ،أ)=ل(أ)سؤال(ب)ل(أ)-ل(ب)سؤال(أ)ل(ب).{\displaystyle \displaystyle {2Q(Q(a)b,b)-2Q(Q(b)a,a)=L(a)Q(b)L(a)-L(b)Q(a)L(b).}}

يمكن استخدام هذه المتطابقات لإثبات متطابقة الإزاحة:

R(سؤال(أ)ب،ب)=R(أ،سؤال(ب)أ).{\displaystyle \displaystyle {R(Q(a)b,b)=R(a,Q(b)a).}}

وهو يعادل الهوية

2ل(سؤال(أ)ب)ل(ب)-سؤال(سؤال(أ)ب،ب)=2ل(أ)ل(سؤال(ب)أ)-سؤال(أ،سؤال(ب)أ).{\displaystyle \displaystyle {2L(Q(a)b)L(b)-Q(Q(a)b,b)=2L(a)L(Q(b)a)-Q(a,Q(b)a).}}

وبناءً على الهوية المعروضة سابقاً، فإن هذا يعادل

[ل(سؤال(أ)ب)+ل(ب)سؤال(أ)]ل(ب)=ل(أ)[ل(سؤال(ب)أ)+سؤال(ب)ل(أ)].{\displaystyle \displaystyle {[L(Q(a)b)+L(b)Q(a)]L(b)=L(a)[L(Q(b)a)+Q(b)L(a)].}}

من جهة أخرى، يمكن تبسيط الحدود بين القوسين باستخدام المتطابقة الثالثة المعروضة. وهذا يعني أن كلا الطرفين يساوي ½ L ( a ) R ( b , a ) L ( b ) .

بالنسبة لجبر جوردان الأحادي ذي الأبعاد المحدودة، يمكن رؤية متطابقة الإزاحة بشكل مباشر باستخدام الطفرات . [ 14 ] ليكن a و b قابلين للعكس، وليكن Lb ( a ) = R ( a , b ) هو ضرب جوردان في Ab . عندئذٍ Q ( b ) Lb ( a ) = La ( b ) Q ( b ) . علاوة على ذلك ، Q(b ) Qb ( a ) = Q ( b ) Q ( a ) Q ( b ) = Qa(b) Q ( b ) . من جهة أخرى ، Qb ( a ) = 2Lb ( a ) ² - Lb ( , b ) ، وبالمثل مع تبديل a و b .

لأ(ب2،أ)سؤال(ب)=سؤال(ب)لب(أ2،ب).{\displaystyle \displaystyle {L_{a}(b^{2,a})Q(b)=Q(b)L_{b}(a^{2,b}).}}

هكذا

R(سؤال(ب)أ،أ)سؤال(ب)=سؤال(ب)R(سؤال(أ)ب،ب)=R(ب،سؤال(أ)ب)سؤال(ب)،{\displaystyle \displaystyle {R(Q(b)a,a)Q(b)=Q(b)R(Q(a)b,b)=R(b,Q(a)b)Q(b),}}

وبالتالي، فإن متطابقة الإزاحة تنتج عن إلغاء Q ( b ). وتسمح حجة الكثافة بإسقاط فرضية الانعكاسية.

أحذية جوردان

تُنتج جبر جوردان الخطي الأحادي تطبيقًا تربيعيًا Q وتطبيقًا مرتبطًا به R يحققان المتطابقة الأساسية، وتبديل متطابقة التماثل، ومتطابقة الإزاحة. يتكون زوج جوردان ( V + , V- ) من فضاءين متجهيين V ± وتطبيقين تربيعيين Q ± من V ± إلى V∓ . يحدد هذان التطبيقان تطبيقات ثنائية الخطية R ± من V ± × V∓ إلى V ± بالصيغة R ( a , b ) c = 2Q ( a , c ) b ، حيث 2Q ( a , c ) = Q ( a + c ) − Q ( a ) − Q ( c ) . وبحذف الرموز ± ، يجب أن تحقق هذه التطبيقات [ 15 ] .

الهوية الأساسية

سؤال(سؤال(أ)ب)=سؤال(أ)سؤال(ب)سؤال(أ)،{\displaystyle \displaystyle {Q(Q(a)b)=Q(a)Q(b)Q(a),}}

هوية التبديل أو التماثل

R(أ،ب)سؤال(أ)=سؤال(أ)R(ب،أ)=2سؤال(سؤال(أ)ب،أ)،{\displaystyle \displaystyle {R(a,b)Q(a)=Q(a)R(b,a)=2Q(Q(a)b,a),}}

وهوية التحول

R(سؤال(أ)ب،ب)=R(أ،سؤال(ب)أ).{\displaystyle \displaystyle {R(Q(a)b,b)=R(a,Q(b)a).}}

يُعرّف جبر جوردان الأحادي A زوج جوردان عن طريق أخذ V ± = A مع خرائط البنية التربيعية Q و R.

انظر أيضاً

ملحوظات

  1. 1 2 راسين 1973 ، ص. 1 
  2. 1 2 3 4 راسين 1973 ، ص. 2 
  3. جاكوبسون 1968 ، ص 153 
  4. جاكوبسون 1968 ، ص 154 
  5. راسين 1973 ، ص 3 
  6. جاكوبسون 1968 ، ص 35 
  7. راسين 1973 ، الصفحات 5-6 
  8. انظر:
  9. انظر:
  10. انظر:
  11. مايبرغ 1972 ، الصفحات 66-67 
  12. مايبرغ 1972
  13. انظر:
  14. كوتشر 1999
  15. لوس 2006

مراجع

للمزيد من القراءة

  • فولكنر، جون ر. (1970)، مستويات الأوكتونيون المعرفة بواسطة جبر جوردان التربيعي ، مذكرات الجمعية الرياضية الأمريكية، المجلد  104، الجمعية الرياضية الأمريكية ، ISBN 0-8218-5888-2، Zbl 0206.23301