مجموعة موحدة

في الرياضيات ، المجموعة الوحدوية من الدرجةن{\displaystyle n}، المشار إليهيو(ن){\displaystyle \operatorname {U} (n)}، هي مجموعةن×ن{\displaystyle n\times n}المصفوفات الوحدوية ، مع عملية ضرب المصفوفات في المجموعة . المجموعة الوحدوية هي مجموعة جزئية من المجموعة الخطية العامةGL(ن،ج){\displaystyle \operatorname {GL} (n,\mathbb {C} )}ولها كمجموعة فرعية المجموعة الوحدوية الخاصة ، التي تتكون من تلك المصفوفات الوحدوية ذات المحدد1{\displaystyle 1}.

في الحالة البسيطةن=1{\displaystyle n=1}المجموعةيو(1){\displaystyle \operatorname {U} (1)}يتوافق مع مجموعة الدائرة ، وهو متماثل مع مجموعة جميع الأعداد المركبة التي لها قيمة مطلقة1{\displaystyle 1}، تحت عملية الضرب. جميع المجموعات الوحدوية تحتوي على نسخ من هذه المجموعة.

المجموعة الموحدةيو(ن){\displaystyle \operatorname {U} (n)}هي مجموعة لي حقيقية ذات أبعادن2{\displaystyle n^{2}}جبر لي لـيو(ن){\displaystyle \operatorname {U} (n)}يتكون منن×ن{\displaystyle n\times n}المصفوفات الهرميتية المائلة ، مع قوس لي المعطى بواسطة المبدل .

تتكون المجموعة الوحدوية العامة ، والتي تسمى أيضًا مجموعة التشابهات الوحدوية ، من جميع المصفوفات.أ{\displaystyle A}بحيثأ*أ{\displaystyle A^{*}A}هو 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 معيار1{\displaystyle 1}، المحدد يعطي تشاكلًا جماعيًاالمحقق:يو(ن)يو(1).{\displaystyle \det \colon \operatorname {U} (n)\to \operatorname {U} (1).}

نواة هذا التشاكل هي مجموعة المصفوفات الوحدوية ذات المحدد1{\displaystyle 1}تُسمى هذه المجموعة الفرعية بالمجموعة الوحدوية الخاصة ، ويُرمز لها بـSU(ن){\displaystyle \operatorname {SU} (n)}ثم لدينا متتالية دقيقة قصيرة من زمر لي: 1SU(ن)يو(ن)يو(1)1.{\displaystyle 1\to \operatorname {SU} (n)\to \operatorname {U} (n)\to \operatorname {U} (1)\to 1.}

الخريطة أعلاهيو(ن){\displaystyle \operatorname {U} (n)}ليو(1){\displaystyle \operatorname {U} (1)}يحتوي على قسم: يمكننا عرضهيو(1){\displaystyle \operatorname {U} (1)}باعتبارها المجموعة الفرعية منيو(ن){\displaystyle \operatorname {U} (n)}التي تكون قطرية معهـأناθ{\displaystyle e^{i\theta }}في الزاوية العلوية اليسرى و1{\displaystyle 1}على باقي القطر. لذلكيو(ن){\displaystyle \operatorname {U} (n)}هو نتاج شبه مباشر لـيو(1){\displaystyle \operatorname {U} (1)}معSU(ن){\displaystyle \operatorname {SU} (n)}.

المجموعة الموحدةيو(ن){\displaystyle \operatorname {U} (n)}ليس أبيليًا لـن>1{\displaystyle n>1}مركزيو(ن){\displaystyle \operatorname {U} (n)}هي مجموعة المصفوفات العدديةλأنا{\displaystyle \lambda I}معλيو(1){\displaystyle \lambda \in \operatorname {U} (1)}ويترتب على ذلك استنتاج من مبرهنة شور . ويكون المركز متماثلاً معيو(1){\displaystyle \operatorname {U} (1)}منذ مركزيو(ن){\displaystyle \operatorname {U} (n)}هو1{\displaystyle 1}مجموعة فرعية طبيعية أبيلية ذات أبعاد n منيو(ن){\displaystyle \operatorname {U} (n)}، المجموعة الوحدوية ليست شبه بسيطة ، ولكنها اختزالية .

الطوبولوجيا

المجموعة الموحدةيو(ن){\displaystyle \operatorname {U} (n)}تتمتع بالطوبولوجيا النسبية كمجموعة فرعية منم(ن،ج){\displaystyle M(n,\mathbb {C} )}, the set of all n×n{\displaystyle n\times n} complex matrices, which is itself homeomorphic to a 2n2{\displaystyle 2n^{2}}-dimensional Euclidean space.

As a topological space, U(n){\displaystyle \operatorname {U} (n)} is both compact and connected. To show that U(n){\displaystyle \operatorname {U} (n)} is connected, recall that any unitary matrix A{\displaystyle A} can be diagonalized by another unitary matrix S{\displaystyle S}. Any diagonal unitary matrix must have complex numbers of absolute value 1{\displaystyle 1} on the main diagonal. We can therefore write A=Sdiag(eiθ1,,eiθn)S1.{\displaystyle A=S\,\operatorname {diag} \left(e^{i\theta _{1}},\dots ,e^{i\theta _{n}}\right)\,S^{-1}.}

A path in U(n){\displaystyle \operatorname {U} (n)} from the identity to A{\displaystyle A} is then given by tSdiag(eitθ1,,eitθn)S1.{\displaystyle t\mapsto S\,\operatorname {diag} \left(e^{it\theta _{1}},\dots ,e^{it\theta _{n}}\right)\,S^{-1}.}

The unitary group is not simply connected; the fundamental group of U(n){\displaystyle \operatorname {U} (n)} is infinite cyclic for all n{\displaystyle n}:[1]π1(U(n))Z.{\displaystyle \pi _{1}(\operatorname {U} (n))\cong \mathbb {Z} .}

To see this, note that the above splitting of U(n){\displaystyle \operatorname {U} (n)} as a semidirect product of SU(n){\displaystyle \operatorname {SU} (n)} and U(1){\displaystyle \operatorname {U} (1)} induces a topological product structure on U(n){\displaystyle \operatorname {U} (n)}, so that π1(U(n))π1(SU(n))×π1(U(1)).{\displaystyle \pi _{1}(\operatorname {U} (n))\cong \pi _{1}(\operatorname {SU} (n))\times \pi _{1}(\operatorname {U} (1)).}

Now the first unitary group U(1){\displaystyle \operatorname {U} (1)} is topologically a circle, which is well known to have a fundamental group isomorphic to Z{\displaystyle \mathbb {Z} }, whereas SU(n){\displaystyle \operatorname {SU} (n)} is simply connected.[2]

The determinant map det:U(n)U(1){\displaystyle \det \colon \operatorname {U} (n)\rightarrow \operatorname {U} (1)} induces an isomorphism of fundamental groups, with the splitting U(1)U(n){\displaystyle \operatorname {U} (1)\rightarrow \operatorname {U} (n)} inducing the inverse.

The Weyl group of U(n){\displaystyle \operatorname {U} (n)} is the symmetric groupSn{\displaystyle S_{n}}, acting on the diagonal torus by permuting the entries: diag(eiθ1,,eiθn)diag(eiθσ(1),,eiθσ(n)){\displaystyle \operatorname {diag} \left(e^{i\theta _{1}},\dots ,e^{i\theta _{n}}\right)\mapsto \operatorname {diag} \left(e^{i\theta _{\sigma (1)}},\dots ,e^{i\theta _{\sigma (n)}}\right)}

2-out-of-3 property

The unitary group is the 3-fold intersection of the orthogonal, complex, and symplectic groups: U(n)=O(2n)GL(n,C)Sp(2n,R).{\displaystyle \operatorname {U} (n)=\operatorname {O} (2n)\cap \operatorname {GL} (n,\mathbb {C} )\cap \operatorname {Sp} (2n,\mathbb {R} ).}

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 J{\displaystyle J} in the complex structure and the symplectic form, and that this J{\displaystyle J} is orthogonal; writing all the groups as matrix groups fixes a J{\displaystyle J} (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:

StructureEquation
SymplecticATJA=J{\displaystyle A^{\mathsf {T}}JA=J}
ComplexA1JA=J{\displaystyle A^{-1}JA=J}
OrthogonalAT=A1{\displaystyle A^{\mathsf {T}}=A^{-1}}

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 h=g+iω{\displaystyle h=g+i\omega }, where h{\displaystyle h} is the Hermitian form, g{\displaystyle g} is the Riemannian metric, i{\displaystyle i}هو التركيب شبه المعقد ، وω{\displaystyle \omega }هي البنية شبه التبسيطية .

من وجهة نظر مجموعات لي ، يمكن تفسير ذلك جزئياً على النحو التالي:يا(2ن){\displaystyle \operatorname {O} (2n)}هي المجموعة الفرعية المدمجة القصوى منGL(2ن،R){\displaystyle \operatorname {GL} (2n,\mathbb {R} )}، ويو(ن){\displaystyle \operatorname {U} (n)}هي المجموعة الفرعية المدمجة القصوى لكليهماGL(ن،ج){\displaystyle \operatorname {GL} (n,\mathbb {C} )}وSp(2ن){\displaystyle \operatorname {Sp} (2n)}وبالتالي التقاطعيا(2ن)GL(ن،ج){\displaystyle \operatorname {O} (2n)\cap \operatorname {GL} (n,\mathbb {C} )}أويا(2ن)Sp(2ن){\displaystyle \operatorname {O} (2n)\cap \operatorname {Sp} (2n)}هي المجموعة الفرعية المدمجة القصوى لكلتا المجموعتين، لذايو(ن){\displaystyle \operatorname {U} (n)}من هذا المنظور، فإن ما هو غير متوقع هو التقاطعGL(ن،ج)Sp(2ن)=يو(ن){\displaystyle \operatorname {GL} (n,\mathbb {C} )\cap \operatorname {Sp} (2n)=\operatorname {U} (n)}.

المجموعات الوحدوية الخاصة والمجموعات الوحدوية الإسقاطية

تمامًا مثل المجموعة المتعامدةيا(ن){\displaystyle \operatorname {O} (n)}يحتوي على المجموعة المتعامدة الخاصةلذا(ن){\displaystyle \operatorname {SO} (n)}كمجموعة فرعية ومجموعة إسقاطية متعامدةصندوق بريد(ن){\displaystyle \operatorname {PO} (n)}كحاصل قسمة، ومجموعة الإسقاط المتعامدة الخاصةمكتب دعم العمليات(ن){\displaystyle \operatorname {PSO} (n)}كحاصل قسمة فرعي ، المجموعة الوحدويةيو(ن){\displaystyle \operatorname {U} (n)}وقد ربطت به المجموعة الوحدوية الخاصةSU(ن){\displaystyle \operatorname {SU} (n)}، المجموعة الوحدوية الإسقاطيةالبولي يوريثان(ن){\displaystyle \operatorname {PU} (n)}والمجموعة الوحدوية الخاصة الإسقاطيةوحدة تزويد الطاقة(ن){\displaystyle \operatorname {PSU} (n)}ترتبط هذه المجموعات ببعضها البعض من خلال المخطط التبادلي على اليمين؛ والجدير بالذكر أن كلا المجموعتين الإسقاطيتين متساويتان:وحدة تزويد الطاقة(ن)=البولي يوريثان(ن){\displaystyle \operatorname {PSU} (n)=\operatorname {PU} (n)}.

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 عاموحدة تزويد الطاقة(ن،q2)البولي يوريثان(ن،q2){\displaystyle \operatorname {PSU} (n,q^{2})\neq \operatorname {PU} (n,q^{2})}.

بنية G: شبه هيرميتية

بلغة هياكل G ، متعدد الشعب ذويو(ن){\displaystyle \operatorname {U} (n)}-البنية عبارة عن متعدد شعب هيرميتي تقريبًا .

التعميمات

من وجهة نظر نظرية لي ، فإن المجموعة الوحدوية الكلاسيكية هي شكل حقيقي لمجموعة شتاينبرغ2أن{\displaystyle {}^{2}\!A_{n}}وهي مجموعة جبرية تنشأ من دمج التشاكل التخطيطي للمجموعة الخطية العامة (عكس مخطط دينكين) .أن{\displaystyle A_{n}}، وهو ما يتوافق مع معكوس النقل) وتماثل الحقل للامتدادج/R{\displaystyle \mathbb {C} /\mathbb {R} }(أي الاقتران المركب ). كلا هذين التشاكلين الذاتيين هما تشاكلان ذاتيان للمجموعة الجبرية، ولهما رتبة2{\displaystyle 2}وتتبادل، والزمرة الوحدوية هي النقاط الثابتة للتشاكل الذاتي الناتج، كزمرة جبرية. الزمرة الوحدوية الكلاسيكية هي شكل حقيقي لهذه الزمرة، يتوافق مع الشكل الهرميتي القياسي.Ψ{\displaystyle \Psi }، وهو موجب محدد.

يمكن تعميم ذلك بعدة طرق:

  • يؤدي التعميم على الأشكال الهرميتية الأخرى إلى مجموعات وحدوية غير محددةيو(ص،q){\displaystyle \operatorname {U} (p,q)}؛
  • يمكن استبدال امتداد المجال بأي درجة2{\displaystyle 2}الجبر القابل للفصل، وأبرزها درجة2{\displaystyle 2}امتداد حقل منتهٍ؛
  • يؤدي التعميم على مخططات أخرى إلى مجموعات أخرى من نوع لي ، وهي مجموعات شتاينبرغ الأخرى .2دن{\displaystyle {}^{2}\!D_{n}}،2هـ6{\displaystyle {}^{2}\!E_{6}}،3د4{\displaystyle {}^{3}\!D_{4}}، (بالإضافة إلى2أن{\displaystyle {}^{2}\!A_{n}}) ومجموعات سوزوكي-ري
    2ب2(22ن+1)،2F4(22ن+1)،2جي2(32ن+1){\displaystyle {}^{2}\!B_{2}\left(2^{2n+1}\right),{}^{2}\!F_{4}\left(2^{2n+1}\right),{}^{2}\!G_{2}\left(3^{2n+1}\right)}؛
  • 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 الهرميتيΨ{\displaystyle \Psi }في فضاء متجهي معقدV{\displaystyle V}المجموعة الموحدةيو(Ψ){\displaystyle \operatorname {U} (\Psi )}هي مجموعة التحويلات التي تحافظ على الشكل: التحويلم{\displaystyle M}بحيثΨ(مv،مw)=Ψ(v،w){\displaystyle \Psi (Mv,Mw)=\Psi (v,w)}للجميعv،wV{\displaystyle v,w\in V}من حيث المصفوفات، يتم تمثيل الشكل بواسطة مصفوفة يُرمز لها بـΦ{\displaystyle \Phi }وهذا يعني أنم*Φم=Φ{\displaystyle M^{*}\Phi M=\Phi }.

كما هو الحال بالنسبة للأشكال المتناظرة على الأعداد الحقيقية، فإن الأشكال الهرميتية تُحدد بواسطة الإشارة ، وجميعها متطابقة وحدويًا مع شكل قطري ذيص{\displaystyle p}مدخلات من1{\displaystyle 1}على القطر وq{\displaystyle q}مدخلات من-1{\displaystyle -1}إن افتراض عدم الانحطاط مكافئ لـص+q=ن{\displaystyle p+q=n}. في الأساس القياسي، يتم تمثيل ذلك بصيغة تربيعية كما يلي: zΨ2=z12++zص2-zص+12--zن2،{\displaystyle \lVert z\rVert _{\Psi }^{2}=\lVert z_{1}\rVert ^{2}+\dots +\lVert z_{p}\rVert ^{2}-\lVert z_{p+1}\rVert ^{2}-\dots -\lVert z_{n}\rVert ^{2},}

وكشكل متناظر كما يلي: Ψ(w،z)=w¯1z1++w¯صzص-w¯ص+1zص+1--w¯نzن.{\displaystyle \Psi (w,z)={\bar {w}}_{1}z_{1}+\cdots +{\bar {w}}_{p}z_{p}-{\bar {w}}_{p+1}z_{p+1}-\cdots -{\bar {w}}_{n}z_{n}.}

يُرمز للمجموعة الناتجة بـيو(ص،q){\displaystyle \operatorname {U} (p,q)}.

الحقول المنتهية

على الحقل المنتهي معq=صر{\displaystyle q=p^{r}}عناصر،Fq{\displaystyle \mathbb {F} _{q}}يوجد حقل امتداد تربيعي فريد،Fq2{\displaystyle \mathbb {F} _{q^{2}}}مع الطلب2{\displaystyle 2}التماثل الذاتيα:xxq{\displaystyle \alpha \colon x\mapsto x^{q}}(الر{\displaystyle r}القوة n للتشاكل الذاتي لفروبينيوس ). وهذا يسمح بتعريف شكل هيرميتي علىFq2{\displaystyle \mathbb {F} _{q^{2}}}فضاء المتجهاتV{\displaystyle V}، كـFq{\displaystyle \mathbb {F} _{q}}خريطة ثنائية الخطيةΨ:V×Vك{\displaystyle \Psi \colon V\times V\to K}بحيثΨ(w،v)=α(Ψ(v،w)){\displaystyle \Psi (w,v)=\alpha \left(\Psi (v,w)\right)}وΨ(w،جv)=جΨ(w،v){\displaystyle \Psi (w,cv)=c\Psi (w,v)}لجFq2{\displaystyle c\in \mathbb {F} _{q^{2}}}علاوة 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 Ψ(w،v)=wαv=أنا=1نwأناqvأنا{\displaystyle \Psi (w,v)=w^{\alpha }\cdot v=\sum _{i=1}^{n}w_{i}^{q}v_{i}} أينwأنا،vأنا{\displaystyle w_{i},v_{i}}تمثل إحداثياتw،vV{\displaystyle w,v\in V}في بعض الحالات الخاصةFq2{\displaystyle \mathbb {F} _{q^{2}}}-أساسن{\displaystyle n}فضاء ذو ​​أبعادV{\displaystyle V}[ 5 ]

وبالتالي يمكن تعريف مجموعة وحدوية (فريدة) ذات بُعدن{\displaystyle n}للتمديدFq2/Fq{\displaystyle \mathbb {F} _{q^{2}}/\mathbb {F} _{q}}، ويشار إليه إما بـيو(ن،q){\displaystyle \operatorname {U} (n,q)}أويو(ن،q2){\displaystyle \operatorname {U} (n,q^{2})}بحسب المؤلف. المجموعة الفرعية من المجموعة الوحدوية التي تتكون من مصفوفات ذات محدد1{\displaystyle 1}تُسمى المجموعة الوحدوية الخاصة ويُرمز لها بـSU(ن،q){\displaystyle \operatorname {SU} (n,q)}أوSU(ن،q2){\displaystyle \operatorname {SU} (n,q^{2})}تسهيلاً للأمر، ستستخدم هذه المقالةيو(ن،q2){\displaystyle \operatorname {U} (n,q^{2})}مؤتمر. مركزيو(ن،q2){\displaystyle \operatorname {U} (n,q^{2})}تم الطلبq+1{\displaystyle q+1}وتتكون من المصفوفات العددية الوحدوية، أي تلك المصفوفاتجأناV{\displaystyle cI_{V}}معجq+1=1{\displaystyle c^{q+1}=1}مركز المجموعة الوحدوية الخاصة لديه نظامالقاسم المشترك الأكبر(ن،q+1){\displaystyle \gcd(n,q+1)}ويتألف من تلك الكميات القياسية الوحدوية التي لها أيضًا رتبة تقسيمن{\displaystyle n}يُطلق على خارج قسمة المجموعة الوحدوية على مركزها اسم المجموعة الوحدوية الإسقاطية .البولي يوريثان(ن،q2){\displaystyle \operatorname {PU} (n,q^{2})}، وقسمة المجموعة الوحدوية الخاصة على مركزها هي المجموعة الوحدوية الخاصة الإسقاطيةوحدة تزويد الطاقة(ن،q2){\displaystyle \operatorname {PSU} (n,q^{2})}في معظم الحالات (ن>1{\displaystyle n>1}و(ن،q2){(2،22)،(2،32)،(3،22)}{\displaystyle (n,q^{2})\not \in \{(2,2^{2}),(2,3^{2}),(3,2^{2})\}})SU(ن،q2){\displaystyle \operatorname {SU} (n,q^{2})}إنها مجموعة مثالية ووحدة تزويد الطاقة(ن،q2){\displaystyle \operatorname {PSU} (n,q^{2})}هي مجموعة بسيطة منتهية . [ 6 ]

الجبر القابل للفصل من الدرجة الثانية

وبشكل أعم، بالنظر إلى مجال معينك{\displaystyle k}ودرجة علمية-2{\displaystyle 2}قابل للفصلك{\displaystyle k}-الجبرك{\displaystyle K}(والتي قد تكون امتدادًا للحقل ولكن ليس بالضرورة)، يمكن للمرء أن يحدد المجموعات الوحدوية فيما يتعلق بهذا الامتداد.

أولاً، هناك شيء فريدك{\displaystyle k}-التماثل الذاتي لـك{\displaystyle K}أأ¯{\displaystyle a\mapsto {\bar {a}}}وهو انقلاب ويصلح بالضبطك{\displaystyle k}(أ=أ¯{\displaystyle a={\bar {a}}}إذا وفقط إذاأك{\displaystyle a\in k}[ 7 ] وهذا يعمم الاقتران المركب واقتران الدرجة2{\displaystyle 2}امتدادات الحقول المنتهية، وتسمح بتعريف الأشكال الهرميتية والمجموعات الوحدوية كما هو مذكور أعلاه.

المجموعات الجبرية

المعادلات التي تحدد مجموعة وحدوية هي معادلات متعددة الحدود علىك{\displaystyle k}(ولكن ليس أكثر)ك{\displaystyle K}): للصيغة القياسيةΦ=أنا{\displaystyle \Phi =I}المعادلات معطاة في شكل مصفوفات كما يلي:أ*أ=أنا{\displaystyle A^{*}A=I}، أينأ*=أ¯تي{\displaystyle A^{*}={\bar {A}}^{\mathsf {T}}}هي المرافق المنقول . إذا أعطيت شكلاً مختلفاً، فإنهاأ*Φأ=Φ{\displaystyle A^{*}\Phi A=\Phi }وبالتالي، فإن المجموعة الوحدوية هي مجموعة جبرية ، نقاطها علىك{\displaystyle k}-الجبرR{\displaystyle R}يتم الحصول عليها من خلال: يو(ن،ك/ك،Φ)(R):={أGL(ن،ككR):أ*Φأ=Φ}.{\displaystyle \operatorname {U} (n,K/k,\Phi )(R):=\left\{A\in \operatorname {GL} (n,K\otimes _{k}R):A^{*}\Phi A=\Phi \right\}.}

لتوسيع الحقلج/R{\displaystyle \mathbb {C} /\mathbb {R} }والشكل الهرميتي القياسي (الموجب المحدد)، ينتج عنهما مجموعة جبرية بنقاط حقيقية ومركبة معطاة على النحو التالي: يو(ن،ج/R)(R)=يو(ن)يو(ن،ج/R)(ج)=GL(ن،ج).{\displaystyle {\begin{aligned}\operatorname {U} (n,\mathbb {C} /\mathbb {R} )(\mathbb {R} )&=\operatorname {U} (n)\\\operatorname {U} (n,\mathbb {C} /\mathbb {R} )(\mathbb {C} )&=\operatorname {GL} (n,\mathbb {C} ).\end{aligned}}}

في الواقع، المجموعة الوحدوية هي مجموعة جبرية خطية .

المجموعة الوحدوية للوحدة التربيعية

تُعتبر المجموعة الوحدوية للوحدة التربيعية تعميمًا للمجموعة الجبرية الخطيةيو{\displaystyle U}تم 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:

يتركR{\displaystyle R}كن حلقة ذات خاصية مضادة للتماثل الذاتيج{\displaystyle J}،εR×{\displaystyle \varepsilon \in R^{\times }}بحيثرج2=εرε-1{\displaystyle r^{J^{2}}=\varepsilon r\varepsilon ^{-1}}للجميعر{\displaystyle r}فيR{\displaystyle R}وεج=ε-1{\displaystyle \varepsilon ^{J}=\varepsilon ^{-1}}. يُعرِّف Λمين:={رR:ر-رجε}،Λالأعلى:={رR:رجε=-ر}.{\displaystyle {\begin{aligned}\Lambda _{\min }&:=\left\{r\in R:r-r^{J}\varepsilon \right\},\\\Lambda _{\max }&:=\left\{r\in R:r^{J}\varepsilon =-r\right\}.\end{aligned}}}

يتركΛR{\displaystyle \Lambda \subseteq R}أن تكون مجموعة فرعية جمعية منR{\displaystyle R}، ثمΛ{\displaystyle \Lambda }يُطلق عليه اسم مُعامل النموذج إذاΛمينΛΛالأعلى{\displaystyle \Lambda _{\min }\subseteq \Lambda \subseteq \Lambda _{\max }}ورجΛرΛ{\displaystyle r^{J}\Lambda r\subseteq \Lambda }زوج(R،Λ){\displaystyle (R,\Lambda )}بحيثR{\displaystyle R}هو خاتم وΛ{\displaystyle \Lambda }يُطلق على مُعامل النموذج اسم حلقة النموذج .

يتركم{\displaystyle M}كنR{\displaystyle R}-وحدة نمطية وو{\displaystyle f}أج{\displaystyle J}- شكل نصف دائريم{\displaystyle M}(أي،و(xر،ys)=رجو(x،y)s{\displaystyle f(xr,ys)=r^{J}f(x,y)s}لأيx،yم{\displaystyle x,y\in M}ور،sR{\displaystyle r,s\in R}). يُعرِّفح(x،y):=و(x،y)+و(y،x)جεR{\displaystyle h(x,y):=f(x,y)+f(y,x)^{J}\varepsilon \in R}وq(x):=و(x،x)R/Λ{\displaystyle q(x):=f(x,x)\in R/\Lambda }، ثمو{\displaystyle f}ويُقال إنها تُحددΛ{\displaystyle \Lambda }-الصيغة التربيعية(ح،q){\displaystyle (h,q)}علىم{\displaystyle M}. وحدة تربيعية على(R،Λ){\displaystyle (R,\Lambda )}هو ثلاثي(م،ح،q){\displaystyle (M,h,q)}بحيثم{\displaystyle M}هوR{\displaystyle R}-وحدة نمطية و(ح،q){\displaystyle (h,q)}هوΛ{\displaystyle \Lambda }-الصيغة التربيعية.

إلى أي وحدة تربيعية(م،ح،q){\displaystyle (M,h,q)}محدد بواسطةج{\displaystyle J}- شكل نصف خطيو{\displaystyle f}علىم{\displaystyle M}فوق حلقة شكلية(R،Λ){\displaystyle (R,\Lambda )}يمكن للمرء أن يربط المجموعة الموحدةيو(م):={σGL(م):x،yم،ح(σx،σy)=ح(x،y) و q(σx)=q(x)}.{\displaystyle U(M):=\{\sigma \in \operatorname {GL} (M):\forall x,y\in M,h(\sigma x,\sigma y)=h(x,y){\text{ and }}q(\sigma x)=q(x)\}.}

الحالة الخاصة حيثΛ=Λالأعلى{\displaystyle \Lambda =\Lambda _{\max }}، معج{\displaystyle J}أي انقلاب غير تافه (أي،جبطاقة تعريفR{\displaystyle J\neq \operatorname {id} _{R}}،ج2=بطاقة تعريفR{\displaystyle J^{2}=\operatorname {id} _{R}}وε=-1{\displaystyle \varepsilon =-1}يعيد المجموعة الوحدوية "الكلاسيكية" (كمجموعة جبرية).

الثوابت متعددة الحدود

المجموعات الوحدوية هي التشاكلات الذاتية لكثيرتي حدود في متغيرات حقيقية غير تبادلية: ج1=(u2+v2)+(w2+x2)+(y2+z2)+...ج2=(uv-vu)+(wx-xw)+(yz-zy)+...{\displaystyle {\begin{aligned}C_{1}&=\left(u^{2}+v^{2}\right)+\left(w^{2}+x^{2}\right)+\left(y^{2}+z^{2}\right)+\ldots \\C_{2}&=\left(uv-vu\right)+\left(wx-xw\right)+\left(yz-zy\right)+\ldots \end{aligned}}}

من السهل ملاحظة أن هذه الأجزاء هي الأجزاء الحقيقية والخيالية للشكل المركبZZ¯{\displaystyle Z{\overline {Z}}}الثابتان، كلٌ على حدة، هما ثابتان لـيا(2ن){\displaystyle \operatorname {O} (2n)}وSp(2ن){\displaystyle \operatorname {Sp} (2n)}. مجتمعة تشكل الثوابت الخاصة بـيو(ن){\displaystyle \operatorname {U} (n)}وهي 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 لـيو(ن){\displaystyle \operatorname {U} (n)}يتم وصفها في المقالة التي تصنف الفضاء لـ U ( n ) .

انظر أيضاً

ملحوظات

  1. هول 2015 الاقتراح 13.11
  2. هول 2015 الاقتراح 13.11
  3. أرنولد، السادس (1989). الأساليب الرياضية للميكانيكا الكلاسيكية (  الطبعة الثانية). سبرينغر. ص 225 . 
  4. بايز، جون. "التماثلية، الرباعية، الفرميونية" . تم الاسترجاع في 1 فبراير 2012 .
  5. غروف (2002) ، النظرية 10.3.
  6. غروف (2002) ، النظريتان 11.22 و 11.26.
  7. ميلن، المجموعات الجبرية والمجموعات الحسابية ، ص 103
  8. 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