وحدة فيرما
وحدات فيرما ، التي سميت على اسم دايا-ناند فيرما ، هي كائنات في نظرية التمثيل لجبر لي ، وهو فرع من فروع الرياضيات .
يمكن استخدام وحدات فيرما في تصنيف التمثيلات غير القابلة للاختزال لجبر لي شبه البسيط المعقد. على وجه التحديد، على الرغم من أن وحدات فيرما نفسها لا نهائية الأبعاد، إلا أنه يمكن استخدام نواتج قسمتها لإنشاء تمثيلات محدودة الأبعاد ذات وزن أعلى.، أينمهيمنة وتكاملية . [ 1 ] تتوافق تشاكلاتها مع المؤثرات التفاضلية الثابتة على مشعبات العلم .
البناء غير الرسمي

يمكننا شرح فكرة وحدة فيرما على النحو التالي. [ 2 ] ليكنليكن جبر لي شبه بسيط (على(لتبسيط الأمر). لنفترضيكون جبرًا فرعيًا كارتانيًا ثابتًاودعليكن نظام الجذر المرتبط.لتكن مجموعة ثابتة من الجذور الموجبة. لكلاختر عنصرًا غير صفريبالنسبة لمساحة الجذر المقابلةوعنصر غير صفريفي مساحة الجذرنفكر فييُطلق عليهم "مشغلو الرفع" و's كـ "مشغلين مخفضين".
والآن لنبدأليكن دالة خطية اختيارية، ليست بالضرورة مهيمنة أو تكاملية. هدفنا هو بناء تمثيللبأعلى وزنيتم توليد ذلك بواسطة متجه واحد غير صفريمع الوزنوحدة فيرما هي إحدى هذه الوحدات ذات الوزن الأعلى، وهي وحدة قصوى بمعنى أن كل وحدة أخرى ذات وزن أعلى لها نفس الوزنهو خارج قسمة وحدة فيرما. وسيتضح أن وحدات فيرما دائمًا ما تكون ذات أبعاد لا نهائية؛ إذاعلى الرغم من أن التكامل مهيمن، إلا أنه يمكن بناء وحدة قسمة محدودة الأبعاد لوحدة فيرما. وبالتالي، تلعب وحدات فيرما دورًا مهمًا في تصنيف التمثيلات محدودة الأبعاد لـعلى وجه التحديد، تُعد هذه الأدوات مهمة في الجزء الصعب من نظرية الوزن الأعلى ، أي إثبات أن كل عنصر تكاملي مهيمن ينشأ في الواقع كوزن أعلى لتمثيل غير قابل للاختزال ذي أبعاد محدودة لـ.
سنحاول الآن أن نفهم بشكل بديهي ما هي وحدة فيرما ذات الوزن الأعلىينبغي أن يبدو هكذا. بما أنأن يكون متجهًا ذا وزن أعلى مع وزنبالتأكيد نريد
و
- .
ثمينبغي أن تمتد العناصر التي تم الحصول عليها عن طريق خفضبفعل's:
- .
نفرض الآن فقط تلك العلاقات بين المتجهات ذات الشكل المذكور أعلاه والتي تتطلبها علاقات التبادل بينعلى وجه الخصوص، يكون نموذج فيرما دائمًا لانهائي الأبعاد. أوزان نموذج فيرما ذات الوزن الأعلىسيتألف من جميع العناصريمكن الحصول على ذلك منعن طريق طرح تركيبات صحيحة من الجذور الموجبة. يوضح الشكل أوزان وحدة فيرما لـ.
تُظهر حجة إعادة الترتيب البسيطة أنه لا توجد سوى طريقة واحدة ممكنة لجبر لي الكامليمكن اتخاذ إجراء بشأن هذه المساحة. على وجه التحديد، إذاأي عنصر منثم، باستخدام الجزء السهل من نظرية بوانكاريه-بيركوف-ويت ، يمكننا إعادة كتابة
كمزيج خطي من نواتج عناصر جبر لي مع عوامل الرفعأولاً، عناصر الجبر الفرعي لكارتان، وأخيراً عوامل التخفيضبتطبيق مجموع هذه الحدود على، أي حد يحتوي على عامل رفع يساوي صفرًا، وأي عوامل في كارتان تعمل ككميات قياسية، وبالتالي ينتهي بنا الأمر بعنصر من الشكل الأصلي.
لفهم بنية وحدة فيرما بشكل أفضل، يمكننا اختيار ترتيب للجذور الموجبة كما يلي:ونرمز إلى عوامل التخفيض المقابلة بـثم، من خلال حجة إعادة ترتيب بسيطة، يمكن إعادة كتابة كل عنصر من عناصر الشكل أعلاه كتركيبة خطية من العناصر مع's بترتيب محدد:
- ،
حيثالأعداد الصحيحة غير السالبة هي 's. في الواقع، اتضح أن هذه المتجهات تشكل أساسًا لوحدة فيرما.
على الرغم من أن هذا الوصف لوحدة فيرما يعطي فكرة بديهية عمايبدو أنه لا يزال يتعين تقديم بناء دقيق له. على أي حال، فإن وحدة فيرما تعطي - لأيليس بالضرورة أن يكون مهيمناً أو متكاملاً - تمثيل ذو وزن أعلىالثمن الذي ندفعه مقابل هذا البناء البسيط نسبياً هو أنيكون دائمًا ذا أبعاد لا نهائية. في الحالة التيإذا كان مسيطراً وتكاملياً، فيمكن للمرء أن يبني خارج قسمة محدود الأبعاد وغير قابل للاختزال لوحدة فيرما. [ 3 ]
حالة sl(2; C)
يتركأن يكون الأساس المعتاد لـ:
حيث أن الجبر الفرعي لكارتان هو مدى. يتركيتم تعريفها بواسطةلعدد مركب عشوائيثم وحدة فيرما ذات الوزن الأعلىيتم توليدها بواسطة متجهات مستقلة خطيًاويكون عمل العناصر الأساسية على النحو التالي: [ 4 ]
- .
(وهذا يعني على وجه الخصوص أنوذلكتستند هذه الصيغ إلى الطريقة التي تعمل بها عناصر الأساس في التمثيلات ذات الأبعاد المحدودة لـباستثناء أننا لم نعد نشترط أن تكون "سلسلة" المتجهات الذاتية لـيجب أن ينتهي.
في هذا البناء،هو عدد مركب عشوائي ، ليس بالضرورة حقيقيًا أو موجبًا أو صحيحًا. ومع ذلك، في الحالة التي يكون فيهاالعدد الصحيح غير السالب له حالة خاصة. في هذه الحالة، يكون مدى المتجهاتمن السهل ملاحظة أنها ثابتة - لأنإذن، فإن وحدة القسمة هي التمثيل غير القابل للاختزال ذو الأبعاد المحدودة لـمن الأبعاد
تعريف وحدات فيرما
يوجد نموذجان قياسيان لوحدة فيرما، وكلاهما يتضمن مفهوم الجبر الشامل . نواصل استخدام الترميز الوارد في القسم السابق:هي جبر لي شبه بسيط معقد،هي جبر فرعي ثابت من جبر كارتان،هو نظام الجذر المرتبط بمجموعة ثابتةمن الجذور الموجبة. لكل منهانختار عناصر غير صفريةو.
كحاصل قسمة الجبر المغلف
البناء الأول [ 5 ] لوحدة فيرما هو خارج قسمة الجبر الشامل المغلفلبما أن وحدة فيرما من المفترض أن تكون- وحدة، ستكون أيضًا-وحدة، بحسب الخاصية العامة للجبر المُغلِّف. وبالتالي، إذا كان لدينا وحدة فيرمامع متجه الوزن الأعلىسيكون هناك خريطة خطيةمنداخلمقدم من
- .
منذمن المفترض أن يتم توليدها بواسطةالخريطةينبغي أن يكون شاملاً.من المفترض أن يكون متجهًا ذو وزن أعلى، وهو نواةينبغي أن يشمل جميع متجهات الجذرلفيوبما أنمن المفترض أن يكون متجه وزن ذو وزن، نواةينبغي أن تتضمن جميع المتجهات من الشكل
- .
وأخيرًا، جوهرينبغي أن يكون هناك مثال يساري فيعلى أي حال، إذاثمللجميع.
تُحفز المناقشة السابقة عملية بناء وحدة فيرما التالية. نُعرّفباعتبارها فضاء متجه القسمة
- ،
أينهو المثال الأيسر الناتج عن جميع عناصر الشكل
و
- .
لأنهو مثال يساري، والفعل اليساري الطبيعي لـتنتقل خاصية "بذاتها" إلى ناتج القسمة. وبالتالي،هو-وحدة نمطية، وبالتالي أيضًا-وحدة.
بتوسيع الكميات القياسية
إجراء " توسيع القيم العددية " هو طريقة لتغيير وحدة يساريةعلى واحد جبر(ليس بالضرورة تبادليًا) إلى وحدة نمطية يسارية على جبر أكبرالذي يحتويكجبر فرعي. يمكننا أن نفكر فيكحق-وحدة، حيثأعمال بشأنعن طريق الضرب على اليمين. بما أناليسار-وحدة نمطية وهو حق-وحدة، يمكننا تكوين حاصل الضرب الموتري للاثنين على الجبر:
- .
الآن، منذاليسار-وحدة على نفسها، يحمل حاصل الضرب الموتري أعلاه بنية وحدة يسارية على الجبر الأكبر، والتي تحددها بشكل فريد المتطلبات التالية:
للجميعوفيوهكذا، بدءًا من اليسار-وحدةلقد أنتجنا اليسار-وحدة.
نطبق الآن هذا البناء في سياق جبر لي شبه البسيط. لنفترضليكن الجبر الفرعي لـممتدة بواسطةوالمتجهات الجذريةمع. (هكذا،هو " جبر فرعي بوريل " منيمكننا تكوين وحدة يساريةعلى الجبر الشامل الشاملعلى النحو التالي:
- هو الفضاء المتجهي أحادي البعد الذي يمتد بواسطة متجه واحدبالإضافة إلى- بنية الوحدة بحيثيعمل كعملية ضرب بواسطةوتتصرف مساحات الجذور الموجبة بشكل بديهي:
- .
يكمن الدافع وراء هذه الصيغة في أنها تصف كيفمن المفترض أن يعمل على متجه الوزن الأعلى في وحدة فيرما.
والآن، يترتب على نظرية بوانكاريه-بيركوف-ويت ما يلي:هي جبر فرعي منوبالتالي، يمكننا تطبيق تقنية توسيع الكميات القياسية للتحويلمن اليسار-وحدة إلى اليسار-وحدةكما يلي:
- .
منذاليسار-وحدة، وهي على وجه الخصوص وحدة (تمثيل) لـ.
بنية وحدة فيرما
أيًا كان البناء المستخدم لوحدة فيرما، يجب إثبات أنها غير تافهة، أي أنها ليست الوحدة الصفرية. في الواقع، من الممكن استخدام نظرية بوانكاريه-بيركوف-ويت لإثبات أن الفضاء المتجهي الأساسي لـمتماثل مع
أينهي الجبر الجزئي لي المتولد بواسطة فضاءات الجذور السالبة لـ(أي، الـ)[ 6 ]
الخصائص الأساسية
وحدات فيرما، التي تعتبرالوحدات النمطية هي وحدات ذات وزن أعلى ، أي أنها تُولَّد بواسطة متجه ذي وزن أعلى . هذا المتجه ذو الوزن الأعلى هو(الأولهي الوحدة فيوالثاني هو الوحدة الميدانية، تعتبر- وحدةوله وزن.
التعددية
وحدات فيرما هي وحدات وزن ، أيهو مجموع مباشر لجميع مساحات الأوزان الخاصة به . كل مساحة وزن فيهو ذو أبعاد محدودة، وبُعدمساحة الوزنهو عدد طرق التعبيركمجموع جذور موجبة (وهذا يرتبط ارتباطًا وثيقًا بما يسمى دالة تجزئة كوستانت ). وينتج هذا التأكيد من الادعاء السابق بأن وحدة فيرما متماثلة كفضاء متجهي معبالإضافة إلى نظرية بوانكاريه-بيركوف-ويت لـ.
الملكية العالمية
تتمتع وحدات فيرما بخاصية مهمة للغاية: إذاأي تمثيل يتم إنشاؤه بواسطة متجه الوزن الأعلى هو، هناك شمولية- التشاكلأي جميع التمثيلات ذات الوزن الأعلىالتي يتم توليدها بواسطة متجه الوزن الأعلى (ما يسمى بوحدات الوزن الأعلى ) هي نواتج قسمة
وحدة القسمة غير القابلة للاختزال
يحتوي على وحدة فرعية قصوى فريدة ، وناتج قسمتها هو التمثيل غير القابل للاختزال الفريد (حتى التشاكل ) ذو الوزن الأعلى[ 7 ] إذا كان الوزن الأعلىإذا كان مسيطراً وكاملاً، فإن المرء يثبت أن هذا القسمة غير القابل للاختزال هو في الواقع ذو أبعاد محدودة. [ 8 ]
على سبيل المثال، لننظر في الحالةكما ذُكر أعلاه. إذا كان الوزن الأعلىإذا كان "عددًا صحيحًا مهيمنًا" - أي ببساطة أنه عدد صحيح غير سالب - فإنونطاق العناصرثابت. وبالتالي، يكون تمثيل القسمة غير قابل للاختزال ذو بُعديتم تمثيل الناتج بواسطة متجهات مستقلة خطيًا. فعلهو نفسه الموجود في وحدة فيرما، باستثناء أنفي الناتج، مقارنةً بـفي وحدة فيرما.
وحدة فيرماتكون غير قابلة للاختزال إذا وفقط إذامضاد للهيمنة. [ 9 ] وبالتالي، عندماجزء لا يتجزأ،تكون غير قابلة للاختزال إذا وفقط إذا لم تكن أي من إحداثياتفي أساس الأوزان الأساسية، يكون من المجموعةبينما يُعد هذا الشرط ضروريًا بشكل عام ولكنه غير كافٍ لـأن يكون غير قابل للاختزال.
خصائص أخرى
وحدة فيرمايُطلق عليه اسم منتظم ، إذا كان وزنه الأعلى λ يقع على مدار فايل الأفيني لوزن مهيمنبمعنى آخر، يوجد عنصر w من مجموعة ويل W بحيث
أينهو التأثير الأفيني لمجموعة ويل .
وحدة فيرمايُطلق عليه اسم المفرد ، إذا لم يكن هناك وزن مهيمن على المدار الأفيني لـ λ. في هذه الحالة، يوجد وزنلهذا السبب.يقع على جدار غرفة فايل الأساسية (δ هو مجموع جميع الأوزان الأساسية ).
تماثلات وحدات فيرما
لأي وزنينتماثل غير تافه
قد يوجد فقط إذاوترتبط هذه النتائج بتأثير خطي لمجموعة ويل.من جبر ليوهذا يتبع بسهولة من نظرية هاريش-تشاندرا حول الخصائص المركزية المتناهية الصغر .
كل تشاكل لوحدات فيرما يكون أحاديًا، والبعد
لأيإذن، يوجد عدد غير صفريإذا وفقط إذامتماثل مع وحدة فرعية (فريدة) من.
تم تصنيف تماثلات وحدات فيرما بشكل كامل بواسطة بيرنشتاين-جيلفاند-جيلفاند [ 10 ] وفيرما [ 11 ] ويمكن تلخيصها في البيان التالي:
يوجد تشاكل غير صفريإذا وفقط إذا كان هناك
سلسلة من الأوزان
بحيثلبعض الجذور الإيجابية(ووهو انعكاس الجذر المقابل و(هو مجموع جميع الأوزان الأساسية ) ولكلهو عدد طبيعي (الجذر المشترك هو الجذر المرتبط بالجذر الرئيسي).
إذا كانت وحدات فيرماوإذا كانت منتظمة ، فإنه يوجد وزن مهيمن فريدوالعناصر الفريدة w و w ′ لمجموعة ويل W بحيث
و
أينهو الفعل الأفيني لمجموعة ويل. إذا كانت الأوزان أعدادًا صحيحة ، فإنه يوجد تشاكل غير صفري
إذا وفقط إذا
في ترتيب بروهات لمجموعة ويل.
سلسلة جوردان-هولدر
يترك
أن تكون سلسلة من-وحدات بحيث يكون خارج القسمة B/A غير قابل للاختزال بأعلى وزن μ. عندئذٍ يوجد تشاكل غير صفري.
ومن النتائج السهلة لذلك، أنه بالنسبة لأي وحدات ذات وزن أعلىبحيث
يوجد تشاكل غير صفري.
حل برنشتاين-جيلفاند-جيلفاند
يتركليكن تمثيلاً غير قابل للاختزال ذو أبعاد منتهية لجبر ليبأعلى وزن λ. نعلم من القسم المتعلق بتشاكلات وحدات فيرما أنه يوجد تشاكل
إذا وفقط إذا
في ترتيب بروهات لمجموعة ويل . تصف النظرية التالية تحليلًا إسقاطيًا لـمن حيث وحدات فيرما (تم إثبات ذلك بواسطة برنشتاين – جيلفاند – جيلفاند في عام 1975 [ 12 ] ) :
يوجد تسلسل دقيق لـ-التشاكلات
حيث n هو طول أكبر عنصر في مجموعة ويل.
يوجد حل مماثل لوحدات فيرما المعممة أيضًا. ويُشار إليه اختصارًا باسم حل BGG .
انظر أيضاً
ملحوظات
- ↑ مثال: هول 2015 الفصل 9
- ↑ هول 2015 القسم 9.2
- ↑ هول 2015 القسمان 9.6 و9.7
- ↑ هول 2015، القسم 9.2
- ↑ هول 2015 القسم 9.5
- ↑ هول 2015 نظرية 9.14
- ↑ هول 2015 القسم 9.6
- ↑ هول 2015 القسم 9.7
- ↑ همفريز، جيمس (22 يوليو 2008). تمثيلات جبر لي شبه البسيط في فئة BGG 𝒪 . دراسات عليا في الرياضيات. المجلد 94. الجمعية الرياضية الأمريكية. doi : 10.1090/gsm/094 . ISBN 978-0-8218-4678-0.
- ↑ بيرنشتاين، آي إن ؛ جيلفاند، آي إم؛ جيلفاند، إس آي (1971). "بنية التمثيلات المولدة بواسطة متجهات ذات وزن أعلى". التحليل الوظيفي وتطبيقاته . 5 (1): 1-8 . doi : 10.1007/BF01075841 .
- ↑ فيرما، دايا-ناند (1968). "بنية بعض التمثيلات المستحثة لجبر لي شبه البسيط المعقد" . نشرة الجمعية الرياضية الأمريكية . 74 (1): 160-167 . doi : 10.1090/S0002-9904-1968-11921-4 .
- ↑ Bernstein IN, Gelfand IM, Gelfand SI, Differential Operators on the Base Affine Space and a Study of g-Modules, Lie Groups and Their Represents , IM Gelfand, Ed., Adam Hilger, London, 1975.
مراجع
- دي كيرف، إي. أ.؛ باورلي، جي. جي. أ.؛ تين كرود، إيه. بي. إي.، محرران (1997). "التمثيلات - تقنيات الجبر المغلف". جبر لي - جبر لي ذو الأبعاد المحدودة وغير المحدودة وتطبيقاته في الفيزياء . دراسات في الفيزياء الرياضية. المجلد 7. الصفحات 71-113 . doi : 10.1016/S0925-8582(97)80004-8 . ISBN 978-0-444-82836-1.
- كارتر، ر. (2005)، جبر لي من النوع المنتهي والنوع الأفيني ، مطبعة جامعة كامبريدج، رقم ISBN 978-0-521-85138-1.
- ديكسمير، ج. (1977)، الجبر المغلف ، أمستردام، نيويورك، أكسفورد: نورث هولاند، ISBN 978-0-444-11077-0.
- هول، برايان سي. (2015)، زمر لي، وجبر لي، والتمثيلات: مقدمة تمهيدية ، نصوص الدراسات العليا في الرياضيات، المجلد 222 (الطبعة الثانية )، سبرينغر، ISBN 978-3319134666
- همفريز، ج. (1980)، مقدمة في جبر لي ونظرية التمثيل ، سبرينغر فيرلاغ، رقم ISBN 978-3-540-90052-8.
- كناب، أ. و. (2002)، مجموعات لي: ما وراء المقدمة ( الطبعة الثانية)، بيركهاوزر، ص 285، ISBN 978-0-8176-3926-6.
- روشا، ألفاني (2001) [1994]، "حل BGG" ، موسوعة الرياضيات ، دار نشر EMS
- روجينكامب، ك.؛ ستيفانيسكو، م. (2002)، الجبر - نظرية التمثيل ، سبرينغر، ISBN 978-0-7923-7114-4.
تتضمن هذه المقالة مواد من وحدة Verma على موقع PlanetMath ، وهي مرخصة بموجب رخصة Creative Commons Attribution/Share-Alike .
- نظرية تمثيل جبر لي
