نظام الجذور

في الرياضيات ، يُعرف نظام الجذور بأنه مجموعة من المتجهات في فضاء إقليدي تحقق خصائص هندسية معينة. يُعد هذا المفهوم أساسيًا في نظرية زمر لي وجبر لي ، وخاصةً في نظرية تصنيف وتمثيل جبر لي شبه البسيط . ونظرًا لأهمية زمر لي (وبعض نظائرها كالزمر الجبرية ) وجبر لي في العديد من فروع الرياضيات خلال القرن العشرين، فإن الطبيعة الخاصة الظاهرية لأنظمة الجذور تخفي وراءها عددًا كبيرًا من المجالات التي تُطبق فيها. علاوة على ذلك، فإن مخطط تصنيف أنظمة الجذور، باستخدام مخططات دينكين ، يظهر في فروع من الرياضيات لا ترتبط بشكل مباشر بنظرية لي (مثل نظرية التفرد ). وأخيرًا، تُعد أنظمة الجذور مهمة في حد ذاتها، كما هو الحال في نظرية الرسم البياني الطيفي . [ 1 ]

التعريفات والأمثلة

المتجهات الستة لنظام الجذر A 2

كمثال أولي، لنفترض وجود ستة متجهات في الفضاء الإقليدي ثنائي الأبعاد ، ، كما هو موضح في الصورة على اليمين؛ ولنسمّها جذورًا . تمتد هذه المتجهات عبر الفضاء بأكمله. إذا اعتبرنا الخط العمودي على أي جذر، ولنقل β ، فإن انعكاس حول هذا الخط يُحوّل أي جذر آخر، ولنقل α ، إلى جذر آخر. علاوة على ذلك، فإن الجذر الذي يُحوّل إليه يساوي α + ، حيث n عدد صحيح (في هذه الحالة، n يساوي 1). تُحقق هذه المتجهات الستة التعريف التالي، وبالتالي تُشكّل نظامًا جذريًا؛ يُعرف هذا النظام باسم .

تعريف

ليكن E فضاءً متجهيًا إقليديًا محدود الأبعاد ، مع رمز الضرب الداخلي الإقليدي القياسي بـ(،){\displaystyle (\cdot ,\cdot )}نظام جذريΦ{\displaystyle \Phi }في E هي مجموعة محدودة من المتجهات غير الصفرية (تسمى الجذور ) التي تحقق الشروط التالية: [ 2 ] [ 3 ]

  1. تمتد الجذور إلى الشرق .
  2. المضاعفات العددية الوحيدة للجذرαΦ{\displaystyle \alpha \in \Phi }التي تنتمي إلىΦ{\displaystyle \Phi }نكونα{\displaystyle \alpha }نفسها و-α{\displaystyle -\alpha }.
  3. لكل جذرαΦ{\displaystyle \alpha \in \Phi }المجموعةΦ{\displaystyle \Phi }يكون مغلقًا تحت الانعكاس عبر المستوى الفائق العمودي علىα{\displaystyle \alpha }.
  4. ( التكامل ) إذاα{\displaystyle \alpha }وβ{\displaystyle \beta }جذورها فيΦ{\displaystyle \Phi }ثم إسقاطβ{\displaystyle \beta }على الخط من خلالα{\displaystyle \alpha }هو مضاعف صحيح أو نصف صحيح لـα{\displaystyle \alpha }.

فيما يلي الطرق المكافئة لكتابة الشرطين 3 و 4 على التوالي:

  1. لأي جذرينα،βΦ{\displaystyle \alpha ,\beta \in \Phi }المجموعةΦ{\displaystyle \Phi }يحتوي على العنصرσα(β):=β-2(α،β)(α،α)α.{\displaystyle \sigma _{\alpha }(\beta ):=\beta -2{\frac {(\alpha ,\beta )}{(\alpha ,\alpha )}}\alpha .}
  2. لأي جذرينα،βΦ{\displaystyle \alpha ,\beta \in \Phi }الرقمβ،α:=2(α،β)(α،α){\displaystyle \langle \beta ,\alpha \rangle :=2{\frac {(\alpha ,\beta )}{(\alpha ,\alpha )}}} هو عدد صحيح .

يكتفي بعض المؤلفين بتضمين الشروط من 1 إلى 3 فقط في تعريف نظام الجذور. [ 4 ] في هذا السياق، يُعرف نظام الجذور الذي يحقق شرط التكامل بنظام الجذور البلوري . [ 5 ] بينما يتجاهل مؤلفون آخرون الشرط 2، ويطلقون على أنظمة الجذور التي تحقق الشرط 2 اسم أنظمة الجذور المختزلة . [ 6 ] في هذه المقالة، يُفترض أن جميع أنظمة الجذور مختزلة وبلورية.

بالنظر إلى الخاصية 3، فإن شرط التكامل يكافئ القول بأن β وانعكاسها σ α ( β ) يختلفان بمضاعف صحيح لـ α . لاحظ أن المؤثر  ،:Φ×ΦZ{\displaystyle \langle \cdot ,\cdot \rangle \colon \Phi \times \Phi \to \mathbb {Z} } إنّ الخاصية 4 المحددة ليست ضربًا داخليًا. وهي ليست بالضرورة متناظرة، وتكون خطية فقط في المتغير الأول.

أنظمة الجذر من الرتبة الثانية
نظام الجذر A1 + A1نظام الجذر D2
نظام الجذورأ1×أ1{\displaystyle A_{1}\times A_{1}}نظام الجذورد2{\displaystyle D_{2}}
نظام الجذر A2نظام الجذر G2
نظام الجذورأ2{\displaystyle A_{2}}نظام الجذورجي2{\displaystyle G_{2}}
نظام الجذر B2نظام الجذر C2
نظام الجذورب2{\displaystyle B_{2}}نظام الجذورج2{\displaystyle C_{2}}

رتبة نظام الجذور Φ هي بُعد الفضاء الإقليدي E. يمكن دمج نظامي جذور باعتبار الفضاءات الإقليدية التي يمتدان عليها فضاءات فرعية متعامدة ضمن فضاء إقليدي مشترك. يُقال إن نظام الجذور الذي لا ينشأ من هذا الدمج ، مثل الأنظمة و و G² الموضحة على اليمين ، غير قابل للاختزال .

يُقال عن نظامي الجذر ( E1 ,  Φ1 ) و( E2 , Φ2 ) أنهما متماثلان إذا وُجد تحويل خطي قابل للعكس E1 E2 يُحوّل Φ1 إلى Φ2 بحيث يكون عدد كل زوج من الجذور     x،y{\displaystyle \langle x,y\rangle }[ 7 ] يتم الحفاظ عليه.

الالشبكة الجذرية لنظام جذري Φ هيZمنEالمتولدة بواسطة. وهيشبكةفيE. 

مجموعة ويل

مجموعة ويل منأ2{\displaystyle A_{2}}نظام الجذر هو مجموعة التناظر للمثلث متساوي الأضلاع

تُسمى مجموعة التماثلات لـ E الناتجة عن الانعكاسات عبر المستويات الفائقة المرتبطة بجذور Φ بمجموعة فايل لـ Φ . ولأنها تؤثر بأمانة على المجموعة المنتهية Φ ، فإن مجموعة فايل تكون منتهية دائمًا. مستويات الانعكاس هي المستويات الفائقة العمودية على الجذور، المشار إليها بـ    أ2{\displaystyle A_{2}}يُشار إليها بخطوط متقطعة في الشكل أدناه. زمرة ويل هي زمرة التناظر لمثلث متساوي الأضلاع ، وتتكون من ستة عناصر. في هذه الحالة، لا تُمثل زمرة ويل زمرة التناظر الكاملة لنظام الجذور (على سبيل المثال، الدوران بزاوية 60 درجة هو تناظر لنظام الجذور ولكنه ليس عنصرًا من عناصر زمرة ويل).

مثال من الدرجة الأولى

يوجد نظام جذر واحد فقط من الرتبة 1، ويتكون من متجهين غير صفريين{α،-α}{\displaystyle \{\alpha ,-\alpha \}}يُطلق على هذا النظام الجذري اسمأ1{\displaystyle A_{1}}.

أمثلة من الرتبة الثانية

في المرتبة الثانية توجد أربع احتمالات، تتوافق معσα(β)=β+نα{\displaystyle \sigma _{\alpha }(\beta )=\beta +n\alpha }، أينن=0،1،2،3{\displaystyle n=0,1,2,3}[ 8 ] يوضح الشكل الموجود على اليمين هذه الاحتمالات، ولكن مع بعض التكرارات :أ1×أ1{\displaystyle A_{1}\times A_{1}}متماثل معد2{\displaystyle D_{2}}وب2{\displaystyle B_{2}}متماثل معج2{\displaystyle C_{2}}.

لاحظ أن نظام الجذر لا يتحدد بالشبكة التي يولدها:أ1×أ1{\displaystyle A_{1}\times A_{1}}وب2{\displaystyle B_{2}}كلاهما يُنتج شبكة مربعة بينماأ2{\displaystyle A_{2}}وجي2{\displaystyle G_{2}}كلاهما يُولّد شبكة سداسية .

عندما يكون Φ نظامًا جذريًا في E ، ويكون S فضاءً جزئيًا من E مُوَلَّدًا بواسطة Ψ  =  Φ  S ، فإن Ψ يكون نظامًا جذريًا في S. وبالتالي، تُظهر القائمة الشاملة لأنظمة الجذور الأربعة من الرتبة 2 الاحتمالات الهندسية لأي جذرين مُختارين من نظام جذري ذي رتبة عشوائية. على وجه الخصوص، يجب أن يتقاطع هذان الجذران بزاوية 0، أو 30، أو 45، أو 60، أو 90، أو 120، أو 135، أو 150، أو 180 درجة.    

أنظمة الجذور الناشئة عن جبر لي شبه البسيط

لوز{\displaystyle {\mathfrak {g}}}هي جبر لي شبه بسيط معقد وح{\displaystyle {\mathfrak {h}}}إذا كانت جبرًا جزئيًا من جبر كارتان ، فيمكننا بناء نظام جذري على النحو التالي. نقول إنαح*{\displaystyle \alpha \in {\mathfrak {h}}^{*}}هو جذرز{\displaystyle {\mathfrak {g}}}بالنسبة إلىح{\displaystyle {\mathfrak {h}}}لوα0{\displaystyle \alpha \neq 0}ويوجد بعضX0ز{\displaystyle X\neq 0\in {\mathfrak {g}}}بحيث [ح،X]=α(ح)X{\displaystyle [H,X]=\alpha (H)X} للجميعحح{\displaystyle H\in {\mathfrak {h}}}يمكن إثبات [ 9 ] وجود جداء داخلي تشكل مجموعة جذوره نظامًا جذريًا. النظام الجذري لـز{\displaystyle {\mathfrak {g}}}تُعد أداة أساسية لتحليل بنيةز{\displaystyle {\mathfrak {g}}}وتصنيف تمثيلاتها. (انظر القسم أدناه حول أنظمة الجذور ونظرية لي.)

تاريخ

طُرح مفهوم نظام الجذور لأول مرة من قِبل فيلهلم كيلينغ حوالي عام 1889 (بالألمانية: Wurzelsystem [ 10 ] ). [ 11 ] وقد استخدمه في محاولته لتصنيف جميع جبر لي البسيط على حقل الأعداد المركبة . (ارتكب كيلينغ خطأً في التصنيف في البداية، حيث ذكر نظامي جذور استثنائيين من الرتبة 4، بينما في الواقع يوجد نظام واحد فقط، يُعرف الآن باسم F4 . وقد صحّح كارتان هذا الخطأ لاحقًا، من خلال إثبات أن نظامي الجذور اللذين ذكرهما كيلينغ متماثلان. [ 12 ] )

قام كيلينغ بدراسة بنية جبر ليل{\displaystyle L}من خلال النظر في ما يسمى الآن بالجبر الفرعي لكارتانح{\displaystyle {\mathfrak {h}}}ثم درس جذور متعددة الحدود المميزةالمحقق(إعلانلx-ت){\displaystyle \det(\operatorname {ad} _{L}xt)}، أينxح{\displaystyle x\in {\mathfrak {h}}}هنا، يُعتبر الجذر دالةً لـح{\displaystyle {\mathfrak {h}}}أو في الواقع كعنصر من عناصر الفضاء المتجهي الثنائيح*{\displaystyle {\mathfrak {h}}^{*}}تشكل هذه المجموعة من الجذور نظامًا جذريًا في الداخلح*{\displaystyle {\mathfrak {h}}^{*}}كما هو موضح أعلاه، حيث يكون الناتج الداخلي هو شكل كيلينج . [ 11 ]

النتائج الأولية لبديهيات نظام الجذر

شرط التكامل لـβ،α{\displaystyle \langle \beta ,\alpha \rangle }يتحقق هذا الشرط فقط عندما تكون قيمة β على أحد الخطوط الرأسية، بينما يتحقق شرط التكامل لـα،β{\displaystyle \langle \alpha ,\beta \rangle }يتحقق هذا الشرط فقط عندما تكون قيمة β على إحدى الدوائر الحمراء. أي قيمة β عمودية على α (على المحور Y ) تحقق الشرطين بشكل بديهي عندما تكون قيمتها صفرًا، لكنها لا تُعرّف نظام جذور غير قابل للاختزال. باستثناء الانعكاس، بالنسبة لقيمة α معينة، توجد 5 احتمالات غير بديهية فقط لقيمة β ، و3 زوايا ممكنة بين α و β في مجموعة من الجذور البسيطة. تشير الأحرف السفلية إلى سلسلة أنظمة الجذور التي يمكن أن تكون فيها قيمة β المعطاة هي الجذر الأول وα هي الجذر الثاني (أو في F 4 كجذرين وسطيين).

جيب تمام الزاوية بين جذرين مقيد بأن يكون نصف الجذر التربيعي لعدد صحيح موجب. وذلك لأنβ،α{\displaystyle \langle \beta ,\alpha \rangle }وα،β{\displaystyle \langle \alpha ,\beta \rangle }كلاهما عددان صحيحان، حسب الفرض، و β،αα،β=2(α،β)(α،α)2(α،β)(β،β)=4(α،β)2|α|2|β|2=4كوس2(θ)=(2كوس(θ))2Z.{\displaystyle {\begin{aligned}\langle \beta ,\alpha \rangle \langle \alpha ,\beta \rangle &=2{\frac {(\alpha ,\beta )}{(\alpha ,\alpha )}}\cdot 2{\frac {(\alpha ,\beta )}{(\beta ,\beta )}}\\&=4{\frac {(\alpha ,\beta )^{2}}{\vert \alpha \vert ^{2}\vert \beta \vert ^{2}}}\\&=4\cos ^{2}(\theta )\\&=(2\cos(\theta ))^{2}\in \mathbb {Z} .\end{aligned}}}

منذ2كوس(θ)[-2،2]{\displaystyle 2\cos(\theta )\in [-2,2]}القيم الوحيدة الممكنة لـكوس(θ){\displaystyle \cos(\theta )}نكون0،±12،±22،±32{\displaystyle 0,\pm {\tfrac {1}{2}},\pm {\tfrac {\sqrt {2}}{2}},\pm {\tfrac {\sqrt {3}}{2}}}و±42=±1{\displaystyle \pm {\tfrac {\sqrt {4}}{2}}=\pm 1}، والتي تُقابل زوايا 90°، 60° أو 120°، 45° أو 135°، 30° أو 150°، و0° أو 180°. ينص الشرط 2 على أنه لا يمكن أن تكون أي مضاعفات قياسية لـ α غير 1 و-1 جذورًا، لذا فإن 0° أو 180°، والتي تُقابل 2α أو -2α ، مستبعدة. يُظهر الرسم البياني على اليمين أن الزاوية 60° أو 120° تُقابل جذورًا متساوية الطول، بينما تُقابل الزاوية 45° أو 135° نسبة طول .2{\displaystyle {\sqrt {2}}}وزاوية 30° أو 150° تقابل نسبة طول تبلغ3{\displaystyle {\sqrt {3}}}.

باختصار، هذه هي الاحتمالات الوحيدة لكل زوج من الجذور. [ 13 ]

  • زاوية 90 درجة؛ في هذه الحالة، تكون نسبة الطول غير مقيدة.
  • زاوية 60 أو 120 درجة، بنسبة طول 1.
  • زاوية 45 أو 135 درجة، بنسبة طول2{\displaystyle {\sqrt {2}}}.
  • زاوية 30 أو 150 درجة، بنسبة طول3{\displaystyle {\sqrt {3}}}.

الجذور الإيجابية والجذور البسيطة

الجذور المحددة هي مجموعة من الجذور الموجبة لـجي2{\displaystyle G_{2}}نظام الجذر، معα1{\displaystyle \alpha _{1}}وα2{\displaystyle \alpha _{2}}كونها الجذور البسيطة

بافتراض وجود نظام جذريΦ{\displaystyle \Phi }يمكننا دائمًا اختيار (بعدة طرق) مجموعة من الجذور الموجبة . هذه مجموعة جزئيةΦ+{\displaystyle \Phi ^{+}}لΦ{\displaystyle \Phi }بحيث

  • لكل جذرαΦ{\displaystyle \alpha \in \Phi }جذر واحد بالضبطα{\displaystyle \alpha }،-α{\displaystyle -\alpha }موجود فيΦ+{\displaystyle \Phi ^{+}}.
  • لأي اثنين مختلفينα،βΦ+{\displaystyle \alpha ,\beta \in \Phi ^{+}}بحيثα+β{\displaystyle \alpha +\beta }هو جذر،α+βΦ+{\displaystyle \alpha +\beta \in \Phi ^{+}}.

إذا كانت مجموعة من الجذور الموجبةΦ+{\displaystyle \Phi ^{+}}يتم اختيار عناصر من-Φ+{\displaystyle -\Phi ^{+}}تُسمى هذه الجذور بالجذور السالبة . ويمكن إنشاء مجموعة من الجذور الموجبة عن طريق اختيار مستوى فائقV{\displaystyle V}لا يحتوي على أي جذر وإعداداتΦ+{\displaystyle \Phi ^{+}}أن تكون جميع الجذور الواقعة على جانب ثابت منV{\displaystyle V}علاوة على ذلك، تنشأ كل مجموعة من الجذور الموجبة بهذه الطريقة. [ 14 ]

عنصر منΦ+{\displaystyle \Phi ^{+}}يُطلق عليه جذر بسيط (أو جذر أساسي ) إذا لم يكن بالإمكان كتابته كمجموع عنصرين منΦ+{\displaystyle \Phi ^{+}}(تُعرف مجموعة الجذور البسيطة أيضًا باسم قاعدة لـΦ{\displaystyle \Phi }.) المجموعةΔ{\displaystyle \Delta }الجذور البسيطة هي أساسهـ{\displaystyle E}مع الخصائص الخاصة الإضافية التالية: [ 15 ]

  • كل جذرαΦ{\displaystyle \alpha \in \Phi }هو مزيج خطي من عناصرΔ{\displaystyle \Delta }بمعاملات صحيحة .
  • لكلαΦ{\displaystyle \alpha \in \Phi }، المعاملات في النقطة السابقة إما كلها غير سالبة أو كلها غير موجبة.

لكل نظام جذريΦ{\displaystyle \Phi }توجد العديد من الخيارات المختلفة لمجموعة الجذور الموجبة - أو، بشكل مكافئ، للجذور البسيطة - ولكن أي مجموعتين من الجذور الموجبة تختلفان بفعل زمرة ويل. [ 16 ]

نظام جذري مزدوج، وجذور مشتركة، وعناصر متكاملة

نظام الجذر المزدوج

إذا كان Φ نظامًا جذريًا في E ، فإن الجذر المرافق α للجذر α يُعرَّف بواسطة α=2(α،α)α.{\displaystyle \alpha ^{\vee }={2 \over (\alpha ,\alpha )}\,\alpha .}

تشكل مجموعة الجذور المرافقة أيضًا نظامًا جذريًا Φ في E ، يُسمى النظام الجذري الثنائي (أو أحيانًا النظام الجذري العكسي ). بالحساب المباشر، α ∨∨ = α، لذا فإن Φ هو النظام الجذري الثنائي لـ Φ . تُسمى الشبكة في E التي يُولدها Φ شبكة الجذور المرافقة . لكل من Φ و Φ نفس زمرة ويل W ، وبالنسبة لـ s في W ، (sα)=s(α).{\displaystyle (s\alpha )^{\vee }=s(\alpha ^{\vee }).}

إذا كانت Δ مجموعة من الجذور البسيطة للمعادلة Φ، فإن Δ هي مجموعة من الجذور البسيطة للمعادلة Φ . [ 17 ]

في التصنيف الموصوف أدناه، أنظمة الجذور من النوعأن{\displaystyle A_{n}}ودن{\displaystyle D_{n}}إلى جانب أنظمة الجذور الاستثنائيةهـ6،هـ7،هـ8،F4،جي2{\displaystyle E_{6},E_{7},E_{8},F_{4},G_{2}}جميعها أنظمة ثنائية ذاتية، مما يعني أن نظام الجذر الثنائي متماثل مع نظام الجذر الأصلي. على النقيض من ذلك، فإنبن{\displaystyle B_{n}}وجن{\displaystyle C_{n}}أنظمة الجذور ثنائية لبعضها البعض، ولكنها ليست متماثلة (إلا عندمان=2{\displaystyle n=2}).

العناصر الأساسية

متجهλ{\displaystyle \lambda }يُطلق على المجموعة E اسم مجموعة صحيحة [ 18 ] إذا كان حاصل ضربها الداخلي مع كل جذر مشترك عددًا صحيحًا: 2(λ،α)(α،α)Z،αΦ.{\displaystyle 2{\frac {(\lambda ,\alpha )}{(\alpha ,\alpha )}}\in \mathbb {Z} ,\quad \alpha \in \Phi .} منذ مجموعةα{\displaystyle \alpha ^{\vee }}معαΔ{\displaystyle \alpha \in \Delta }يشكل أساسًا لنظام الجذر المزدوج، للتحقق من ذلك.λ{\displaystyle \lambda }إذا كان جزءًا لا يتجزأ، يكفي التحقق من الشرط المذكور أعلاه لـαΔ{\displaystyle \alpha \in \Delta }.

تُسمى مجموعة العناصر الصحيحة بشبكة الأوزان المرتبطة بنظام الجذور المعطى. هذا المصطلح مستمد من نظرية تمثيل جبر لي شبه البسيط ، حيث تُشكل العناصر الصحيحة الأوزان الممكنة للتمثيلات ذات الأبعاد المحدودة.

يضمن تعريف نظام الجذور أن تكون الجذور نفسها عناصر صحيحة. وبالتالي، فإن كل توليفة خطية صحيحة من الجذور هي أيضاً عدد صحيح. مع ذلك، في معظم الحالات، ستكون هناك عناصر صحيحة ليست توليفات صحيحة من الجذور. أي أن شبكة الأوزان لا تتطابق عموماً مع شبكة الجذور.

تصنيف أنظمة الجذور باستخدام مخططات دينكين

صور لجميع مخططات دينكين المتصلة

يكون نظام الجذر غير قابل للاختزال إذا لم يكن بالإمكان تقسيمه إلى اتحاد مجموعتين جزئيتين مناسبتينΦ=Φ1Φ2{\displaystyle \Phi =\Phi _{1}\cup \Phi _{2}}بحيث(α،β)=0{\displaystyle (\alpha ,\beta )=0}للجميعαΦ1{\displaystyle \alpha \in \Phi _{1}}وβΦ2{\displaystyle \beta \in \Phi _{2}}.

تُقابل أنظمة الجذور غير القابلة للاختزال بعض الرسوم البيانية ، وهي مخططات دينكين نسبةً إلى يوجين دينكين . ويُعدّ تصنيف هذه الرسوم البيانية مسألةً بسيطةً في علم التوافيق ، ويؤدي إلى تصنيف أنظمة الجذور غير القابلة للاختزال.

إنشاء مخطط دينكين

بفرض وجود نظام جذري، اختر مجموعة Δ من الجذور البسيطة كما في القسم السابق. تتوافق رؤوس مخطط دينكين المرتبط مع الجذور في Δ. تُرسَم الحواف بين الرؤوس وفقًا للزوايا. (لاحظ أن الزاوية بين الجذور البسيطة لا تقل عن 90 درجة).

  • لا توجد حافة إذا كانت المتجهات متعامدة،
  • حافة مفردة غير موجهة إذا شكلت زاوية مقدارها 120 درجة،
  • يكون الضلع المزدوج الموجه إذا شكلا زاوية مقدارها 135 درجة، و
  • تكون الحافة الثلاثية موجهة إذا شكلت زاوية مقدارها 150 درجة.

يشير مصطلح "الحافة الموجهة" إلى أن الحواف المزدوجة والثلاثية تُعلّم بسهم يشير إلى المتجه الأقصر. (يُمكن اعتبار السهم علامة "أكبر من" لتوضيح الاتجاه الذي يُفترض أن يشير إليه السهم).

لاحظ أنه بناءً على الخصائص الأساسية للجذور المذكورة أعلاه، يمكن وصف قواعد إنشاء مخطط دينكين على النحو التالي: لا يوجد ضلع إذا كانت الجذور متعامدة؛ أما بالنسبة للجذور غير المتعامدة، فيوجد ضلع واحد أو ضلعان أو ثلاثة أضلاع وفقًا لما إذا كانت نسبة طول الضلع الأطول إلى الضلع الأقصر تساوي 1.2{\displaystyle {\sqrt {2}}}،3{\displaystyle {\sqrt {3}}}في حالةجي2{\displaystyle G_{2}}على سبيل المثال، يوجد في نظام الجذر جذران بسيطان بزاوية 150 درجة (بنسبة طول تبلغ3{\displaystyle {\sqrt {3}}}وبالتالي، يحتوي مخطط دينكين على رأسين متصلين بثلاثة أضلاع، مع سهم يشير من الرأس المرتبط بالجذر الأطول إلى الرأس الآخر. (في هذه الحالة، يكون السهم زائداً بعض الشيء، لأن المخطط مكافئ بغض النظر عن اتجاه السهم).

تصنيف أنظمة الجذور

على الرغم من أن نظام الجذر الواحد قد يحتوي على أكثر من مجموعة ممكنة من الجذور البسيطة، فإن زمرة ويل تؤثر بشكل متعدٍّ على هذه الخيارات. [ 19 ] ونتيجةً لذلك، فإن مخطط دينكين مستقل عن اختيار الجذور البسيطة؛ فهو مُحدد بنظام الجذر نفسه. وعلى العكس، إذا كان لدينا نظاما جذر لهما نفس مخطط دينكين، فيمكن مطابقة الجذور، بدءًا من الجذور في القاعدة، وإثبات أن النظامين متطابقان بالفعل. [ 20 ]

وبالتالي، فإن مشكلة تصنيف أنظمة الجذور تُختزل إلى مشكلة تصنيف مخططات دينكين الممكنة. يكون نظام الجذور غير قابل للاختزال إذا وفقط إذا كان مخطط دينكين الخاص به متصلاً. [ 21 ] المخططات المتصلة الممكنة موضحة في الشكل. تشير الرموز السفلية إلى عدد الرؤوس في المخطط (وبالتالي رتبة نظام الجذور غير القابل للاختزال المقابل).

لوΦ{\displaystyle \Phi }هو نظام جذري، مخطط دينكين لنظام الجذر المزدوجΦ{\displaystyle \Phi ^{\vee }}يتم الحصول عليها من مخطط دينكين لـΦ{\displaystyle \Phi }وذلك بالاحتفاظ بجميع الرؤوس والحواف نفسها، ولكن بعكس اتجاهات جميع الأسهم. وبالتالي، يمكننا أن نرى من مخططات دينكين الخاصة بهم أنبن{\displaystyle B_{n}}وجن{\displaystyle C_{n}}هما متضادان لبعضهما البعض.

غرف ويل ومجموعة ويل

المنطقة المظللة هي حجرة ويل الأساسية للقاعدة{α1،α2}{\displaystyle \{\alpha _{1},\alpha _{2}\}}

لوΦهـ{\displaystyle \Phi \subset E}إذا كان نظامًا جذريًا، فيمكننا اعتبار المستوى الفائق عموديًا على كل جذرα{\displaystyle \alpha }تذكر أنσα{\displaystyle \sigma _{\alpha }}يشير إلى الانعكاس حول المستوى الفائق وأن مجموعة فايل هي مجموعة تحويلاتهـ{\displaystyle E}تم توليدها بواسطة جميعσα{\displaystyle \sigma _{\alpha }}تكون متممة مجموعة المستويات الفائقة غير متصلة، ويُطلق على كل مكون متصل اسم غرفة فايل . إذا حددنا مجموعة معينة Δ من الجذور البسيطة، فيمكننا تعريف غرفة فايل الأساسية المرتبطة بـ Δ على أنها مجموعة النقاطvهـ{\displaystyle v\in E}بحيث(α،v)>0{\displaystyle (\alpha ,v)>0}للجميعαΔ{\displaystyle \alpha \in \Delta }.

منذ الانعكاساتσα،αΦ{\displaystyle \sigma _{\alpha },\,\alpha \in \Phi }يحفظΦ{\displaystyle \Phi }كما أنها تحافظ على مجموعة المستويات الفائقة العمودية على الجذور. وبالتالي، فإن كل عنصر من عناصر مجموعة فايل يُبدّل غرف فايل.

يوضح الشكل حالةأ2{\displaystyle A_{2}}نظام الجذور. تُشير الخطوط المتقطعة إلى "المستويات الفائقة" (أحادية البعد في هذه الحالة) المتعامدة مع الجذور. تمثل القطاعات الستة ذات الزاوية 60 درجة غرف فايل، والمنطقة المظللة هي غرفة فايل الأساسية المرتبطة بالقاعدة المشار إليها.

النظرية العامة الأساسية حول غرف فايل هي كالتالي: [ 22 ]

نظرية : تؤثر زمرة فايل بحرية وبشكل متعدٍ على غرف فايل. وبالتالي، فإن رتبة زمرة فايل تساوي عدد غرف فايل.

فيأ2{\displaystyle A_{2}}على سبيل المثال، تحتوي مجموعة ويل على ستة عناصر وهناك ست غرف ويل.

وهذه نتيجة ذات صلة: [ 23 ]

نظرية : ثبت غرفة ويلج{\displaystyle C}ثم للجميعvهـ{\displaystyle v\in E}، مدار فايل لـv{\displaystyle v}يحتوي على نقطة واحدة بالضبط في الإغلاقج¯{\displaystyle {\bar {C}}}لج{\displaystyle C}.

أنظمة الجذور ونظرية لي

تصنف أنظمة الجذور غير القابلة للاختزال عددًا من الكائنات ذات الصلة في نظرية لي، ولا سيما ما يلي:

في كل حالة، تكون الجذور عبارة عن أوزان غير صفرية للتمثيل المرافق .

نقدم الآن إشارة موجزة عن كيفية تصنيف أنظمة الجذور غير القابلة للاختزال لجبر لي البسيط علىج{\displaystyle \mathbb {C} }استنادًا إلى الحجج الواردة في همفريز. [ 24 ] تنص نتيجة أولية على أن جبر لي شبه البسيط يكون بسيطًا إذا وفقط إذا كان نظام الجذور المرتبط به غير قابل للاختزال. [ 25 ] ولذلك، سنقتصر اهتمامنا على أنظمة الجذور غير القابلة للاختزال وجبر لي البسيط.

  • أولاً، يجب أن نثبت أنه لكل جبر بسيطز{\displaystyle {\mathfrak {g}}}يوجد نظام جذري واحد فقط. وينتج هذا التأكيد من النتيجة التي مفادها أن الجبر الفرعي لكارتان لـز{\displaystyle {\mathfrak {g}}}فريد حتى التماثل الذاتي، [ 26 ] ومن ثم يترتب على ذلك أن أي جبرين فرعيين من جبر كارتان يعطيان أنظمة جذرية متماثلة.
  • بعد ذلك، نحتاج إلى إثبات أنه لكل نظام جذري غير قابل للاختزال، يمكن أن يكون هناك على الأكثر جبر لي واحد، أي أن النظام الجذري يحدد جبر لي حتى التشاكل. [ 27 ]
  • أخيرًا، يجب أن نُثبت أنه لكل نظام جذري غير قابل للاختزال، توجد جبر لي بسيط مُرتبط به. هذا الادعاء بديهي بالنسبة للأنظمة الجذرية من النوع A وB وC وD، حيث تكون جبر لي المرتبطة بها هي جبر لي الكلاسيكي . عندئذٍ، يُمكن تحليل الجبر الاستثنائي حالةً بحالة. بدلاً من ذلك، يُمكن تطوير إجراء منهجي لبناء جبر لي من نظام جذري، باستخدام علاقات سير . [ 28 ]

للاطلاع على الروابط بين أنظمة الجذور الاستثنائية ومجموعات لي وجبر لي الخاص بها، انظر E 8 و E 7 و E 6 و F 4 و G 2 .

خصائص أنظمة الجذور غير القابلة للاختزال

Φ| Φ || Φ < |أناد| W |
A n ( n ≥ 1)ن ( ن + 1)ن + 1( ن + 1)!
B n ( n ≥ 2)2 ن 22 ن222 ن ن !
C n ( n ≥ 3)2 ن 22 ن ( ن − 1)2 ن −122 ن ن !
D n ( n ≥ 4)2 ن ( ن − 1)42 ن −1 ن !
E 672351840
E 712622903040
E 82401696729600
F 44824411152
جي 21263112

تُسمى أنظمة الجذور غير القابلة للاختزال وفقًا لمخططات دينكين المتصلة المقابلة لها. توجد أربع عائلات لانهائية (A <sub>n </sub>، B <sub>n</sub> ، C <sub>n</sub> ، وD <sub>n</sub> ، وتُسمى أنظمة الجذور الكلاسيكية ) وخمس حالات استثنائية ( أنظمة الجذور الاستثنائية ). يشير الرمز السفلي إلى رتبة نظام الجذر.

في نظام جذور غير قابل للاختزال ، لا يمكن أن يكون هناك أكثر من قيمتين للطول ( α , α ) ¹/² ، وهما القيمتان اللتان تُقابلان الجذور القصيرة والطويلة . إذا كانت جميع الجذور متساوية الطول، تُعتبر طويلة بحكم التعريف، ويُقال إن نظام الجذور مُتشابك ببساطة ؛ ويحدث هذا في الحالات A وD وE. أي جذرين متساويين في الطول يقعان في نفس مدار زمرة فايل. في الحالات غير المُتشابكة ببساطة B وC وG وF، تمتد شبكة الجذور بواسطة الجذور القصيرة، بينما تمتد الجذور الطويلة بواسطة شبكة فرعية، ثابتة تحت زمرة فايل، تساوي r² / ² مضروبة في شبكة الجذور المرافقة، حيث r هو طول الجذر الطويل.

في الجدول المجاور، يشير | Φ < | إلى عدد الجذور القصيرة، ويشير I إلى المؤشر في شبكة الجذر للشبكة الفرعية المتولدة بواسطة الجذور الطويلة، ويشير D إلى محدد مصفوفة كارتان ، ويشير | W | إلى رتبة مجموعة ويل .

البناء الصريح لأنظمة الجذور غير القابلة للاختزال

أن

نموذج لـأ3{\displaystyle A_{3}}نظام الجذر في نظام Zometool
الجذور البسيطة في A 3
هـ 1هـ 2هـ 3هـ 4
α 11-100
α 201-10
α 3001-1

ليكن E الفضاء الجزئي من Rⁿ⁺¹ الذي مجموع إحداثياته ​​يساوي صفرًا، ولتكن Φ مجموعة المتجهات في E التي طولها √2 وهي متجهات صحيحة، أي إحداثياتها صحيحة في Rⁿ⁺¹ . يجب أن تكون جميع إحداثيات هذا المتجه مساوية للصفر باستثناء إحداثيين، وإحداثي واحد يساوي 1، وإحداثي آخر يساوي -1، وبالتالي يوجد + n جذرًا إجمالًا. أحد الخيارات للجذور البسيطة المعبر عنها في الأساس القياسي هو αᵢ = eᵢ - eᵢ⁺¹ حيث 1 i n .

الانعكاس σ i عبر المستوى الفائق العمودي على α i هو نفسه تبديل الإحداثيات المتجاورة i و ( i + 1 ) . تُولّد هذه التبديلات مجموعة التبديلات الكاملة . بالنسبة للجذور البسيطة المتجاورة، σ i ( α i + 1 ) = α i + 1 + α i = σ i + 1 ( α i ) = α i + α i + 1 ، أي أن الانعكاس يُكافئ إضافة مُضاعف للعدد 1؛ لكن انعكاس جذر بسيط عمودي على جذر بسيط غير مجاور له لا يُغيّره، ويختلف عنه بمُضاعف للعدد 0.          

يمكن وصف شبكة الجذور A n - أي الشبكة المتولدة بواسطة جذور A n - بسهولة بأنها مجموعة المتجهات الصحيحة في R n +1 التي مجموع مكوناتها يساوي صفرًا.

شبكة الجذر A 2 هي ترتيب رؤوس التبليط المثلثي .

تُعرف الشبكة الجذرية A3 لدى علماء البلورات باسم الشبكة المكعبة ذات المراكز الوجهية (أو الشبكة المكعبة ذات التراص المتراص ). [ 29 ] وهي ترتيب رؤوس قرص العسل رباعي الأوجه-ثماني الأوجه .

يمكن نمذجة نظام الجذر A 3 (وكذلك أنظمة الجذر الأخرى من الرتبة الثالثة) في مجموعة بناء Zometool . [ 30 ]

بشكل عام، فإن شبكة الجذر A n هي ترتيب الرؤوس لقرص العسل البسيط ذي الأبعاد n .

ب ن

الجذور البسيطة في B 4
هـ 1هـ 2هـ 3هـ 4
α 1 1-100
α 20  1-10
α 300 1-1
α 4000 1

ليكن E = R n ، ولتكن Φ مجموعة جميع المتجهات الصحيحة في E التي طولها 1 أو √2 . العدد الإجمالي للجذور هو 2 n 2. أحد خيارات الجذور البسيطة هو α i = e ie i +1 حيث 1 ≤ in – 1 (وهو الخيار المذكور أعلاه للجذور البسيطة لـ A n −1 )، والجذر الأقصر هو α n = e n .

إن الانعكاس σn عبر المستوى الفائق العمودي على الجذر القصير αn هو ببساطة نفي الإحداثي النوني . بالنسبة للجذر البسيط الطويل αn⁻¹ ، فإن σn⁻¹ ( αn ) = αn + αn⁻¹ ، أما بالنسبة للانعكاس العمودي على الجذر القصير، فإن σn(αn⁻¹ ) = αn⁻¹ + 2αn ، وهو فرق من مضاعفات العدد 2 بدلاً من 1 .

تتكون شبكة الجذور B n - أي الشبكة المتولدة بواسطة جذور B n - من جميع المتجهات الصحيحة.

B 1 متماثل مع A 1 عن طريق القياس بواسطة 2 ، وبالتالي فهو ليس نظام جذر مميز.

سي إن

نظام الجذور B 3 و C 3 و A 3 = D 3 كنقاط داخل مكعب وثماني الأوجه
الجذور البسيطة في C 4
هـ 1هـ 2هـ 3هـ 4
α 1 1-100
α 20 1-10
α 300 1-1
α 4000 2

ليكن E = Rⁿ ، ولتكن Φ مجموعة جميع المتجهات الصحيحة في E التي طولها √2 بالإضافة إلى جميع المتجهات من الشكل 2λ ، حيث λ متجه صحيح طوله 1. العدد الإجمالي للجذور هو 2ⁿ². أحد الخيارات للجذور البسيطة هو: αᵢ = eᵢ - eᵢ⁺¹ ، حيث 1 i n - 1 ( وهو الخيار السابق للجذور البسيطة لـ Aⁿ⁻¹ ) ، والجذر الأطول αⁿ = 2eⁿ . الانعكاس σⁿ ( αⁿ⁻¹ ) = αⁿ⁻¹ + αⁿ ، ولكن σⁿ⁻¹ ( αⁿ ) = αⁿ + 2αⁿ⁻¹ .

تتكون شبكة الجذور C n - أي الشبكة المتولدة بواسطة جذور C n - من جميع المتجهات الصحيحة التي مجموع مكوناتها عدد صحيح زوجي.

C 2 متماثل مع B 2 عن طريق القياس بواسطة 2 ودوران 45 درجة، وبالتالي فهو ليس نظام جذر مميز.

د ن

الجذور البسيطة في D 4
هـ 1هـ 2هـ 3هـ 4
α 1 1-100
α 20 1-10
α 300 1-1
α 400 1 1

ليكن E = R n ، ولتكن Φ مجموعة جميع المتجهات الصحيحة في E التي طولها √2 . العدد الإجمالي للجذور هو 2n ( n -1) . أحد خيارات الجذور البسيطة هو αi = ei - ei + 1 حيث 1i n - 1 ( وهو الخيار السابق للجذور البسيطة لـ An - 1 ) بالإضافة إلى αn = en - 1 + en .

الانعكاس عبر المستوى الفائق العمودي على α n هو نفسه نقل وإسقاط الإحداثيات المجاورة رقم n و ( n − 1). أي جذر بسيط وانعكاسه العمودي على جذر بسيط آخر يختلفان بمضاعفات 0 أو 1 للجذر الثاني، وليس بأي مضاعف أكبر.

تتكون شبكة الجذور D n - أي الشبكة المولدة من جذور D n - من جميع المتجهات الصحيحة التي يكون مجموع عناصرها عددًا زوجيًا. وهذا هو نفسه شبكة الجذور C n .

يتم التعبير عن جذور D n كرؤوس لمخطط كوكسيتر - دينكين المعدل n - orthoplex : ... . توجد الرؤوس 2 n ( n − 1) في منتصف حواف n -orthoplex.

يتطابق D 3 مع A 3 ، وبالتالي فهو ليس نظام جذر منفصل. تُعبّر متجهات الجذر الاثني عشر لـ D 3 عن رؤوس ، وهو بناء ذو ​​تناظر أقل للمكعب الثماني الأوجه .

تتمتع D 4 بتناظر إضافي يُسمى التناظر الثلاثي . تُعبّر متجهات الجذور الأربعة والعشرون لـ D 4 عن رؤوس ، وهو بناء ذو ​​تناظر أقل للخلية 24 .

E 6 ، E 7 ، E 8

تمثل 72 رأسًا من 1 22 متجهات الجذر لـ E 6 (يتم مضاعفة العقد الخضراء في إسقاط مستوى كوكسيتر E6 هذا)تمثل 126 رأسًا من 2 31 متجهات الجذر لـ E 7تمثل 240 رأسًا من 4 21 متجهات الجذر لـ E 8
  • نظام الجذر E 8 هو أي مجموعة من المتجهات في R 8 التي تتطابق مع المجموعة التالية:د8{12(أنا=18εأناهـأنا):εأنا=±1،ε1ε8=+1}.{\displaystyle D_{8}\cup \left\{{\frac {1}{2}}\left(\sum _{i=1}^{8}\varepsilon _{i}\mathbf {e} _{i}\right):\varepsilon _{i}=\pm 1,\,\varepsilon _{1}\cdots \varepsilon _{8}=+1\right\}.}

يحتوي نظام الجذور على 240 جذرًا. المجموعة المذكورة آنفًا هي مجموعة المتجهات ذات الطول √2 في شبكة الجذور E8، والمعروفة أيضًا ببساطة باسم شبكة E8 أو Γ8 . هذه هي مجموعة النقاط في R8 التي تحقق ما يلي:

  1. جميع الإحداثيات أعداد صحيحة أو جميع الإحداثيات أنصاف أعداد صحيحة (لا يُسمح بمزيج من الأعداد الصحيحة وأنصاف الأعداد الصحيحة)، و
  2. مجموع الإحداثيات الثمانية هو عدد زوجي صحيح .

هكذا، هـ8={αZ8(Z+12)8:|α|2=αأنا2=2،αأنا2Z.}{\displaystyle E_{8}=\left\{\alpha \in \mathbb {Z} ^{8}\cup \left(\mathbb {Z} +{\tfrac {1}{2}}\right)^{8}:|\alpha |^{2}=\sum \alpha _{i}^{2}=2,\,\sum \alpha _{i}\in 2\mathbb {Z} .\right\}}

  • نظام الجذور E7 هو مجموعة المتجهات في E8 التي تكون عمودية على جذر ثابت في E8 . يحتوي نظام الجذور E7 على 126 جذراً .
  • إن نظام الجذور E6 ليس مجموعة المتجهات في E7 العمودية على جذر ثابت في E7 ، بل إننا نحصل على D6 بهذه الطريقة. مع ذلك، فإن E6 هو النظام الفرعي من E8 العمودي على جذرين مختارين بشكل مناسب من E8 . يحتوي نظام الجذور E6 على 72 جذرًا.
الجذور البسيطة في E 8 : إحداثيات زوجية
1-1000000
01-100000
001-10000
0001-1000
00001-100
000001-10
00000110
- 1 / 2- 1 / 2- 1 / 2- 1 / 2- 1 / 2- 1 / 2- 1 / 2- 1 / 2

يُمكن وصف شبكة E 8 بشكل بديل، وهو وصف مناسب في بعض الأحيان، بأنها مجموعة Γ' 8 لجميع النقاط في R 8 بحيث

  • جميع الإحداثيات أعداد صحيحة ومجموع الإحداثيات عدد زوجي، أو
  • جميع الإحداثيات هي أنصاف أعداد صحيحة ومجموع الإحداثيات فردي.

الشبكتان Γ 8 و Γ' 8 متماثلتان ؛ إذ يمكن الانتقال من إحداهما إلى الأخرى بتغيير إشارات أي عدد فردي من الإحداثيات. تُسمى الشبكة Γ 8 أحيانًا بنظام الإحداثيات الزوجي لـ E بينما تُسمى الشبكة Γ' 8 بنظام الإحداثيات الفردي .

أحد الخيارات للجذور البسيطة للمعادلة E 8 في نظام الإحداثيات الزوجي مع ترتيب الصفوف حسب ترتيب العقد في مخططات دينكين البديلة (غير القياسية) (أعلاه) هو:

α i = e i e i +1 ، لـ 1 ≤ i ≤ 6، و
α 7 = e 7 + e 6

(اختيار الجذور البسيطة المذكورة أعلاه للمعادلة D 7 ) بالإضافة إلى α8=β0=-12أنا=18هـأنا=(-1/2،-1/2،-1/2،-1/2،-1/2،-1/2،-1/2،-1/2).{\displaystyle {\boldsymbol {\alpha }}_{8}={\boldsymbol {\beta }}_{0}=-{\frac {1}{2}}\sum _{i=1}^{8}\mathbf {e} _{i}=(-1/2,-1/2,-1/2,-1/2,-1/2,-1/2,-1/2,-1/2).}

الجذور البسيطة في E 8 : إحداثيات فردية
1-1000000
01-100000
001-10000
0001-1000
00001-100
000001-10
0000001-1
- 1 / 2- 1 / 2- 1 / 2- 1 / 2- 1 / 2 ١/٢ ١/٢ ١/٢

أحد الخيارات للجذور البسيطة للمعادلة E 8 في نظام الإحداثيات الفردي مع ترتيب الصفوف حسب ترتيب العقد في مخططات دينكين البديلة (غير القياسية) (أعلاه) هو

α i = e i e i +1 ، لـ 1 ≤ i ≤ 7

(اختيار الجذور البسيطة المذكورة أعلاه للمعادلة A7 ) بالإضافة إلى

α 8 = β 5 ، حيث
βج=12(-أنا=1جهـأنا+أنا=ج+18هـأنا).{\textstyle {\boldsymbol {\beta }}_{j}={\frac {1}{2}}\left(-\sum _{i=1}^{j}e_{i}+\sum _{i=j+1}^{8}e_{i}\right).}

(استخدام β 3 سيعطي نتيجة متماثلة. استخدام β 1,7 أو β 2,6 سيعطي ببساطة A 8 أو D 8. أما بالنسبة لـ β 4 ، فإن مجموع إحداثياته ​​يساوي صفرًا، وينطبق الشيء نفسه على α 1...7 ، لذا فهي تغطي فقط الفضاء الفرعي ذي الأبعاد السبعة الذي يكون مجموع إحداثياته ​​يساوي صفرًا؛ في الواقع، −2 β 4 له إحداثيات (1,2,3,4,3,2,1) في الأساس ( α i ).)

بما أن التعامد على α 1 يعني أن أول إحداثيين متساويان، فإن E 7 هي المجموعة الجزئية من E 8 حيث يكون أول إحداثيين متساويين، وبالمثل فإن E 6 هي المجموعة الجزئية من E 8 حيث تكون أول ثلاثة إحداثيات متساوية. وهذا يُسهّل التعريفات الصريحة لـ E 7 و E 6 على النحو التالي:

E 7 = { αZ 7 ∪ ( Z +1/2) 7  : Σ α i 2 + α 1 2 = 2, Σ α i + α 1 ∈ 2 Z },
E 6 = { αZ 6 ∪ ( Z +1/2) 6  : Σ α i 2 + 2 α 1 2 = 2, Σ α i + 2 α 1 ∈ 2 Z }

لاحظ أن حذف α 1 ثم α 2 يُعطي مجموعات من الجذور البسيطة لـ E 7 و E 6. ومع ذلك، فإن مجموعات الجذور البسيطة هذه تقع في فضاءات فرعية مختلفة من E 8 ، وهي E 7 و E عن تلك المذكورة أعلاه، لأنها ليست متعامدة مع α 1 أو α 2 .

F 4

الجذور البسيطة في F 4
هـ 1هـ 2هـ 3هـ 4
α 11-100
α 201-10
α 30010
α 4- 1 / 2- 1 / 2- 1 / 2- 1 / 2
متجهات الجذور الـ 48 لـ F4، المُعرَّفة برؤوس الخلية ذات الـ 24 خلية وثنائيتها، عند النظر إليها في مستوى كوكسيتر

بالنسبة للمعادلة F 4 ، ليكن E = R 4 ، ولتكن Φ مجموعة المتجهات α ذات الطول 1 أو √2 بحيث تكون إحداثيات 2α جميعها أعدادًا صحيحة، إما زوجية أو فردية. يوجد 48 جذرًا في هذا النظام. أحد خيارات الجذور البسيطة هو: اختيار الجذور البسيطة المذكور أعلاه للمعادلة B 3 ، بالإضافة إلىα4=-12أنا=14هـأنا{\textstyle {\boldsymbol {\alpha }}_{4}=-{\frac {1}{2}}\sum _{i=1}^{4}e_{i}}.

شبكة الجذور F⁴ - أي الشبكة المولدة بواسطة نظام الجذور F⁴ - هي مجموعة النقاط في R⁴ التي تكون إحداثياتها إما أعدادًا صحيحة أو أنصاف أعداد صحيحة (لا يُسمح بمزيج من الأعداد الصحيحة وأنصاف الأعداد الصحيحة). هذه الشبكة متماثلة مع شبكة رباعيات هورويتز .

جي 2

الجذور البسيطة في G 2
هـ 1هـ 2هـ 3
α 11 -1  0
β-12-1

يحتوي النظام الجذري G 2 على 12 جذرًا، تشكل رؤوس شكل سداسي . انظر الصورة أعلاه .

أحد خيارات الجذور البسيطة هو ( α 1 , β = α 2α 1 ) حيث α i = e ie i +1 لـ i = 1, 2 هو الخيار أعلاه للجذور البسيطة لـ A 2 .

إن شبكة الجذر G 2 - أي الشبكة المتولدة بواسطة جذور G 2 - هي نفسها شبكة الجذر A 2 .

مجموعة الجذر

مخطط هاس لمجموعة الجذور الجزئية E6 مع تسميات الحواف التي تحدد الجذر البسيط المضاف

يتم ترتيب مجموعة الجذور الموجبة بشكل طبيعي بالقول إنαβ{\displaystyle \alpha \leq \beta }إذا وفقط إذاβ-α{\displaystyle \beta -\alpha }هي توليفة خطية غير سالبة من الجذور البسيطة. يتم تصنيف هذه المجموعة المرتبة جزئيًا بواسطةدرجة(αΔλαα)=αΔλα{\textstyle \deg \left(\sum _{\alpha \in \Delta }\lambda _{\alpha }\alpha \right)=\sum _{\alpha \in \Delta }\lambda _{\alpha }}ولها العديد من الخصائص التوافقية الرائعة، إحداها أنه يمكن تحديد درجات الثوابت الأساسية لمجموعة ويل المقابلة من هذه المجموعة الجزئية المرتبة. [ 31 ] يُعد مخطط هاس تمثيلاً مرئياً لترتيب المجموعة الجزئية المرتبة الجذرية.

انظر أيضاً

ملحوظات

  1. سفيتكوفيتش، دراغوش (2002). "الرسوم البيانية ذات القيمة الذاتية الأصغر -2؛ دراسة تاريخية وتطورات حديثة في الرسوم البيانية الاستثنائية القصوى" . الجبر الخطي وتطبيقاته . 356 ( 1-3 ): 189-210 . doi : 10.1016/S0024-3795(02)00377-4 .
  2. بوربكي، الفصل السادس، القسم 1
  3. همفريز 1972 ، ص 42 
  4. همفريز 1992 ، ص 6 
  5. همفريز 1992 ، ص 39 
  6. همفريز 1992 ، ص 41 
  7. همفريز 1972 ، ص 43 
  8. اقتراح هول 2015 رقم 8.8
  9. هول 2015 ، القسم 7.5
  10. جريمة قتل عام 1889
  11. 1 2 بورباكي 1998 ، ص 270 
  12. كولمان 1989 ، ص 34 
  13. هول 2015 الاقتراح 8.6
  14. هول 2015 ، النظريتان 8.16 و8.17
  15. هول 2015 ، النظرية 8.16
  16. هول 2015 ، الاقتراح 8.28
  17. هول 2015 ، الاقتراح 8.18
  18. هول 2015 ، القسم 8.7
  19. هذا يتبع من هول 2015 ، الاقتراح 8.23
  20. هول 2015 ، الاقتراح 8.32
  21. هول 2015 ، الاقتراح 8.23
  22. هول 2015 ، المقولتان 8.23 ​​و8.27
  23. هول 2015 ، الاقتراح 8.29
  24. انظر أجزاءً مختلفة من الفصول الثالث والرابع والخامس من كتاب همفريز 1972 ، وصولاً إلى القسم 19 في الفصل الخامس
  25. هول 2015 ، النظرية 7.35
  26. همفريز 1972 ، القسم 16
  27. همفريز 1972 ، الجزء (ب) من النظرية 18.4
  28. همفريز 1972 القسم 18.3 والنظرية 18.4
  29. كونواي، جون ؛ سلون، نيل جيه إيه (1998). "القسم 6.3". تعبئة الكرات، والشبكات، والمجموعات . سبرينغر. ISBN 978-0-387-98585-5.
  30. هول 2015 القسم 8.9
  31. همفريز 1992 ، النظرية 3.20

مراجع

للمزيد من القراءة