مجموعة موحدة
في الرياضيات ، المجموعة الوحدوية من الدرجة، المشار إليه، هي مجموعةالمصفوفات الوحدوية ، مع عملية ضرب المصفوفات في المجموعة . المجموعة الوحدوية هي مجموعة جزئية من المجموعة الخطية العامةولها كمجموعة فرعية المجموعة الوحدوية الخاصة ، التي تتكون من تلك المصفوفات الوحدوية ذات المحدد.
في الحالة البسيطةالمجموعةيتوافق مع مجموعة الدائرة ، وهو متماثل مع مجموعة جميع الأعداد المركبة التي لها قيمة مطلقة، تحت عملية الضرب. جميع المجموعات الوحدوية تحتوي على نسخ من هذه المجموعة.
المجموعة الموحدةهي مجموعة لي حقيقية ذات أبعادجبر لي لـيتكون منالمصفوفات الهرميتية المائلة ، مع قوس لي المعطى بواسطة المبدل .
تتكون المجموعة الوحدوية العامة ، والتي تسمى أيضًا مجموعة التشابهات الوحدوية ، من جميع المصفوفات.بحيثهو مضاعف غير صفري لمصفوفة الوحدة ، وهو مجرد حاصل ضرب المجموعة الوحدوية مع مجموعة جميع المضاعفات الموجبة لمصفوفة الوحدة.
يمكن تعريف الزمر الوحدوية على حقول أخرى غير الأعداد المركبة. وتُعدّ الزمرة المتعامدة الفائقة اسمًا قديمًا للزمرة الوحدوية، وخاصةً على الحقول المنتهية .
ملكيات
بما أن محدد المصفوفة الوحدوية هو عدد مركب ذو معيار، المحدد يعطي تشاكلًا جماعيًا
نواة هذا التشاكل هي مجموعة المصفوفات الوحدوية ذات المحددتُسمى هذه المجموعة الفرعية بالمجموعة الوحدوية الخاصة ، ويُرمز لها بـثم لدينا متتالية دقيقة قصيرة من زمر لي:
الخريطة أعلاهليحتوي على قسم: يمكننا عرضهباعتبارها المجموعة الفرعية منالتي تكون قطرية معفي الزاوية العلوية اليسرى وعلى باقي القطر. لذلكهو نتاج شبه مباشر لـمع.
المجموعة الموحدةليس أبيليًا لـمركزهي مجموعة المصفوفات العدديةمعويترتب على ذلك استنتاج من مبرهنة شور . ويكون المركز متماثلاً معمنذ مركزهومجموعة فرعية طبيعية أبيلية ذات أبعاد n من، المجموعة الوحدوية ليست شبه بسيطة ، ولكنها اختزالية .
الطوبولوجيا
المجموعة الموحدةتتمتع بالطوبولوجيا النسبية كمجموعة فرعية من, the set of all complex matrices, which is itself homeomorphic to a -dimensional Euclidean space.
As a topological space, is both compact and connected. To show that is connected, recall that any unitary matrix can be diagonalized by another unitary matrix . Any diagonal unitary matrix must have complex numbers of absolute value on the main diagonal. We can therefore write
A path in from the identity to is then given by
The unitary group is not simply connected; the fundamental group of is infinite cyclic for all :[1]
To see this, note that the above splitting of as a semidirect product of and induces a topological product structure on , so that
Now the first unitary group is topologically a circle, which is well known to have a fundamental group isomorphic to , whereas is simply connected.[2]
The determinant map induces an isomorphism of fundamental groups, with the splitting inducing the inverse.
The Weyl group of is the symmetric group, acting on the diagonal torus by permuting the entries:
Related groups
2-out-of-3 property
The unitary group is the 3-fold intersection of the orthogonal, complex, and symplectic groups:
Thus a unitary structure can be seen as an orthogonal structure, a complex structure, and a symplectic structure, which are required to be compatible (meaning that one uses the same in the complex structure and the symplectic form, and that this is orthogonal; writing all the groups as matrix groups fixes a (which is orthogonal) and ensures compatibility).
In fact, it is the intersection of any two of these three; thus a compatible orthogonal and complex structure induce a symplectic structure, and so forth.[3][4]
At the level of equations, this can be seen as follows:
| Structure | Equation |
|---|---|
| Symplectic | |
| Complex | |
| Orthogonal |
Any two of these equations implies the third.
At the level of forms, this can be seen by decomposing a Hermitian form into its real and imaginary parts: the real part is symmetric (orthogonal), and the imaginary part is skew-symmetric (symplectic)—and these are related by the complex structure (which is the compatibility). On an almost Kähler manifold, one can write this decomposition as , where is the Hermitian form, is the Riemannian metric, هو التركيب شبه المعقد ، وهي البنية شبه التبسيطية .
من وجهة نظر مجموعات لي ، يمكن تفسير ذلك جزئياً على النحو التالي:هي المجموعة الفرعية المدمجة القصوى من، وهي المجموعة الفرعية المدمجة القصوى لكليهماووبالتالي التقاطعأوهي المجموعة الفرعية المدمجة القصوى لكلتا المجموعتين، لذامن هذا المنظور، فإن ما هو غير متوقع هو التقاطع.
المجموعات الوحدوية الخاصة والمجموعات الوحدوية الإسقاطية

تمامًا مثل المجموعة المتعامدةيحتوي على المجموعة المتعامدة الخاصةكمجموعة فرعية ومجموعة إسقاطية متعامدةكحاصل قسمة، ومجموعة الإسقاط المتعامدة الخاصةكحاصل قسمة فرعي ، المجموعة الوحدويةوقد ربطت به المجموعة الوحدوية الخاصة، المجموعة الوحدوية الإسقاطيةوالمجموعة الوحدوية الخاصة الإسقاطيةترتبط هذه المجموعات ببعضها البعض من خلال المخطط التبادلي على اليمين؛ والجدير بالذكر أن كلا المجموعتين الإسقاطيتين متساويتان:.
ما سبق ينطبق على المجموعة الوحدوية الكلاسيكية (على الأعداد المركبة) - أما بالنسبة للمجموعات الوحدوية على الحقول المنتهية ، فيمكن الحصول بالمثل على مجموعات وحدوية خاصة ومجموعات وحدوية إسقاطية، ولكن بشكل عام.
بنية G: شبه هيرميتية
بلغة هياكل G ، متعدد الشعب ذو-البنية عبارة عن متعدد شعب هيرميتي تقريبًا .
التعميمات
من وجهة نظر نظرية لي ، فإن المجموعة الوحدوية الكلاسيكية هي شكل حقيقي لمجموعة شتاينبرغوهي مجموعة جبرية تنشأ من دمج التشاكل التخطيطي للمجموعة الخطية العامة (عكس مخطط دينكين) .، وهو ما يتوافق مع معكوس النقل) وتماثل الحقل للامتداد(أي الاقتران المركب ). كلا هذين التشاكلين الذاتيين هما تشاكلان ذاتيان للمجموعة الجبرية، ولهما رتبةوتتبادل، والزمرة الوحدوية هي النقاط الثابتة للتشاكل الذاتي الناتج، كزمرة جبرية. الزمرة الوحدوية الكلاسيكية هي شكل حقيقي لهذه الزمرة، يتوافق مع الشكل الهرميتي القياسي.، وهو موجب محدد.
يمكن تعميم ذلك بعدة طرق:
- يؤدي التعميم على الأشكال الهرميتية الأخرى إلى مجموعات وحدوية غير محددة؛
- يمكن استبدال امتداد المجال بأي درجةالجبر القابل للفصل، وأبرزها درجةامتداد حقل منتهٍ؛
- يؤدي التعميم على مخططات أخرى إلى مجموعات أخرى من نوع لي ، وهي مجموعات شتاينبرغ الأخرى .،،، (بالإضافة إلى) ومجموعات سوزوكي-ري
- ؛
- باعتبار المجموعة الوحدوية المعممة مجموعة جبرية، يمكن للمرء أن يأخذ نقاطها على مختلف الجبر.
الأشكال غير المحددة
على غرار الزمر المتعامدة غير المحددة ، يمكن تعريف زمرة وحدوية غير محددة ، وذلك بالنظر إلى التحويلات التي تحافظ على شكل هيرميتي معين، ليس بالضرورة موجبًا تمامًا (ولكن يُفترض عمومًا أنه غير منحل). هنا، نتعامل مع فضاء متجهي على الأعداد المركبة.
بالنظر إلى الشكل الهرميتيفي فضاء متجهي معقدالمجموعة الموحدةهي مجموعة التحويلات التي تحافظ على الشكل: التحويلبحيثللجميعمن حيث المصفوفات، يتم تمثيل الشكل بواسطة مصفوفة يُرمز لها بـوهذا يعني أن.
كما هو الحال بالنسبة للأشكال المتناظرة على الأعداد الحقيقية، فإن الأشكال الهرميتية تُحدد بواسطة الإشارة ، وجميعها متطابقة وحدويًا مع شكل قطري ذيمدخلات منعلى القطر ومدخلات منإن افتراض عدم الانحطاط مكافئ لـ. في الأساس القياسي، يتم تمثيل ذلك بصيغة تربيعية كما يلي:
وكشكل متناظر كما يلي:
يُرمز للمجموعة الناتجة بـ.
الحقول المنتهية
على الحقل المنتهي مععناصر،يوجد حقل امتداد تربيعي فريد،مع الطلبالتماثل الذاتي(الالقوة n للتشاكل الذاتي لفروبينيوس ). وهذا يسمح بتعريف شكل هيرميتي علىفضاء المتجهات، كـخريطة ثنائية الخطيةبحيثولعلاوة على ذلك ، فإن جميع الأشكال الهرميتية غير المنحلة على فضاء متجهي فوق حقل منتهٍ متطابقة وحدويًا مع الشكل القياسي، المُمثَّل بمصفوفة الوحدة؛ أي أن أي شكل هيرميتي مكافئ وحدويًا لـ أينتمثل إحداثياتفي بعض الحالات الخاصة-أساسفضاء ذو أبعاد[ 5 ]
وبالتالي يمكن تعريف مجموعة وحدوية (فريدة) ذات بُعدللتمديد، ويشار إليه إما بـأوبحسب المؤلف. المجموعة الفرعية من المجموعة الوحدوية التي تتكون من مصفوفات ذات محددتُسمى المجموعة الوحدوية الخاصة ويُرمز لها بـأوتسهيلاً للأمر، ستستخدم هذه المقالةمؤتمر. مركزتم الطلبوتتكون من المصفوفات العددية الوحدوية، أي تلك المصفوفاتمعمركز المجموعة الوحدوية الخاصة لديه نظامويتألف من تلك الكميات القياسية الوحدوية التي لها أيضًا رتبة تقسيميُطلق على خارج قسمة المجموعة الوحدوية على مركزها اسم المجموعة الوحدوية الإسقاطية .، وقسمة المجموعة الوحدوية الخاصة على مركزها هي المجموعة الوحدوية الخاصة الإسقاطيةفي معظم الحالات (و)إنها مجموعة مثالية وهي مجموعة بسيطة منتهية . [ 6 ]
الجبر القابل للفصل من الدرجة الثانية
وبشكل أعم، بالنظر إلى مجال معينودرجة علمية-قابل للفصل-الجبر(والتي قد تكون امتدادًا للحقل ولكن ليس بالضرورة)، يمكن للمرء أن يحدد المجموعات الوحدوية فيما يتعلق بهذا الامتداد.
أولاً، هناك شيء فريد-التماثل الذاتي لـوهو انقلاب ويصلح بالضبط(إذا وفقط إذا[ 7 ] وهذا يعمم الاقتران المركب واقتران الدرجةامتدادات الحقول المنتهية، وتسمح بتعريف الأشكال الهرميتية والمجموعات الوحدوية كما هو مذكور أعلاه.
المجموعات الجبرية
المعادلات التي تحدد مجموعة وحدوية هي معادلات متعددة الحدود على(ولكن ليس أكثر)): للصيغة القياسيةالمعادلات معطاة في شكل مصفوفات كما يلي:، أينهي المرافق المنقول . إذا أعطيت شكلاً مختلفاً، فإنهاوبالتالي، فإن المجموعة الوحدوية هي مجموعة جبرية ، نقاطها على-الجبريتم الحصول عليها من خلال:
لتوسيع الحقلوالشكل الهرميتي القياسي (الموجب المحدد)، ينتج عنهما مجموعة جبرية بنقاط حقيقية ومركبة معطاة على النحو التالي:
في الواقع، المجموعة الوحدوية هي مجموعة جبرية خطية .
المجموعة الوحدوية للوحدة التربيعية
تُعتبر المجموعة الوحدوية للوحدة التربيعية تعميمًا للمجموعة الجبرية الخطيةتم تعريفها للتو، والتي تتضمن كحالات خاصة العديد من المجموعات الجبرية الكلاسيكية المختلفة . يعود التعريف إلى أطروحة أنتوني باك. [ 8 ]
لتعريفها، يجب أولاً تعريف الوحدات التربيعية:
يترككن حلقة ذات خاصية مضادة للتماثل الذاتي،بحيثللجميعفيو. يُعرِّف
يتركأن تكون مجموعة فرعية جمعية من، ثميُطلق عليه اسم مُعامل النموذج إذاوزوجبحيثهو خاتم ويُطلق على مُعامل النموذج اسم حلقة النموذج .
يترككن-وحدة نمطية وأ- شكل نصف دائري(أي،لأيو). يُعرِّفو، ثمويُقال إنها تُحدد-الصيغة التربيعيةعلى. وحدة تربيعية علىهو ثلاثيبحيثهو-وحدة نمطية وهو-الصيغة التربيعية.
إلى أي وحدة تربيعيةمحدد بواسطة- شكل نصف خطيعلىفوق حلقة شكليةيمكن للمرء أن يربط المجموعة الموحدة
الحالة الخاصة حيث، معأي انقلاب غير تافه (أي،،ويعيد المجموعة الوحدوية "الكلاسيكية" (كمجموعة جبرية).
الثوابت متعددة الحدود
المجموعات الوحدوية هي التشاكلات الذاتية لكثيرتي حدود في متغيرات حقيقية غير تبادلية:
من السهل ملاحظة أن هذه الأجزاء هي الأجزاء الحقيقية والخيالية للشكل المركبالثابتان، كلٌ على حدة، هما ثابتان لـو. مجتمعة تشكل الثوابت الخاصة بـوهي مجموعة فرعية من كلتا المجموعتين. يجب أن تكون المتغيرات غير تبادلية في هذه الثوابت، وإلا فإن كثيرة الحدود الثانية تساوي صفرًا.
مساحة التصنيف
مساحة التصنيف لـيتم وصفها في المقالة التي تصنف الفضاء لـ U ( n ) .
انظر أيضاً
ملحوظات
- ↑ هول 2015 الاقتراح 13.11
- ↑ هول 2015 الاقتراح 13.11
- ↑ أرنولد، السادس (1989). الأساليب الرياضية للميكانيكا الكلاسيكية ( الطبعة الثانية). سبرينغر. ص 225 .
- ↑ بايز، جون. "التماثلية، الرباعية، الفرميونية" . تم الاسترجاع في 1 فبراير 2012 .
- ↑ غروف (2002) ، النظرية 10.3.
- ↑ غروف (2002) ، النظريتان 11.22 و 11.26.
- ↑ ميلن، المجموعات الجبرية والمجموعات الحسابية ، ص 103
- ↑ باك، أنتوني (1969). "حول الوحدات ذات الأشكال التربيعية". في موس، روبرت إم إف؛ توماس، تشارلز بي (محرران). نظرية K الجبرية وتطبيقاتها الهندسية . سلسلة محاضرات في الرياضيات. المجلد 108. سبرينغر. الصفحات 55-66 . doi : 10.1007/BFb0059990 .
مراجع
- غروف، لاري سي. (2002)، المجموعات الكلاسيكية والجبر الهندسي ، دراسات عليا في الرياضيات ، المجلد 39، بروفيدنس، رود آيلاند: الجمعية الرياضية الأمريكية ، ISBN 978-0-8218-2019-3MR 1859189
- هول، برايان سي. (2015)، زمر لي، وجبر لي، والتمثيلات: مقدمة تمهيدية ، نصوص الدراسات العليا في الرياضيات، المجلد 222 (الطبعة الثانية )، سبرينغر، ISBN 978-3319134666
- جماعات الكذب
