Teoria caracterului

De la Wikipedia, enciclopedia liberă.
Salt la navigare Salt la căutare

În matematică , teoria caracterelor este o ramură a teoriei reprezentării grupurilor și este utilizată pe scară largă în teoria numerelor ; în special, este fundamental pentru dovada teoremei lui Dirichlet și a teoremei lui Burnside .

Definirea caracterului

Este un spațiu vectorial pe teren și fie o reprezentare a grupului pe . Caracterul reprezentării este, prin definiție, harta care trimite în urma matricei reprezentative a automorfismului :

Proprietate

Caracterul unei transformări are unele proprietăți particulare.

Este o reprezentare a grupului pe spațiul vectorial și fie caracterul său, atunci putem spune că:

  1. este egală cu dimensiunea spațiului vectorial intr-adevar:
    și de atunci este matricea identică a spațiului vectorial urmele sale sunt egale cu mărimea sa.
  2. este constantă la clasele de căsătorie . Cu alte cuvinte dacă Și sunt două elemente ale lui G, avem . Motivul este că urma este invariantă prin similitudine , adică matricile similare au aceeași urmă.
  3. Două reprezentări Și se spune că sunt izomorfe dacă există un izomorfism astfel încât:
    pentru fiecare element a grupului . Astfel, dacă Și sunt izomorfe atunci, deoarece urma este invariantă prin similitudine , vor avea același caracter ( ).
  4. De sine este un grup finit de ordine asa de aparține câmpului supradimensionat al generat din rădăcini -thth din . De fapt de atunci pentru fiecare ai și tu pentru fiecare și, prin urmare, valorile proprii ale sunt rădăcini -thth din .

Caracterul unei sume directe

Lasa-i sa fie Și două spații vectoriale pe teren Și , două reprezentări ale . Dacă definim Și , suma directă a Și este reprezentarea

definit astfel:

unde este este aplicația care trimite , apartenență , în , aparținând întotdeauna .

În mod evident, are

asta pentru fiecare în prin urmare:

Caracterul unui produs tensor

Lasa-i sa fie Și două spații vectoriale pe teren Și , două reprezentări ale . Dacă definim Și , produsul tensor al Și este reprezentarea

definit astfel:

unde este trimite

în

Acest produs tensor are următoarea proprietate: dacă Și sunt matricile a două hărți liniare , decât elementele de bază din Și din , produsul lor tensor este reprezentat de produsul Kronecker al Și , indicat cu , comparativ cu baza din .

Din proprietate

rezultă că

Caracterul celei de-a doua puteri simetrice

Având în vedere un spațiu vectorial pe in marime , puterea simetrică -thth din este spațiul vectorial pe , indicat cu , generat de produsele simetrice de tip unde i apartine iar produsele sumelor se obțin prin impunerea distributivității obișnuite. Construcția este functorial în sensul că fiecare hartă liniară îi poți asocia puterea simetrică -alea

trimiterea în .

De sine este o bază de apoi o bază de este dat de produse unde este . Prin urmare, avem:

La fiecare spectacol putem asocia reprezentarea definit prin trimitere în . De sine , da

Caracterul celei de-a doua puteri externe

Având în vedere un spațiu vectorial pe teren , in marime și cu baza , puterea externă -thth din este spațiul vectorial pe indicat cu și generate de alternarea produselor multiliniare unde i sunt vectori ai iar produsele sumelor se obțin prin impunerea distributivității obișnuite. Construcția este funcțională în sensul că este aplicată fiecărei aplicații îi puteți asocia puterea externă -alea trimiterea în .

De sine este o bază pentru apoi o bază de este dat de produse unde este . Deci avem

La fiecare spectacol putem asocia reprezentarea definit prin trimitere în . Da, da

Relațiile de ortogonalitate

Lasa-i sa fie , două reprezentări ale grupului finit pe teren , și așa să fie o aplicație liniară. În cazul în care caracteristica nu împarte ordinea definim

Este o aplicație liniară K , și are proprietatea fundamentală de a fi -invariant, în sensul că pentru fiecare , .

În cazul particular în care este închis algebric și reprezentări , sunt ireductibile, lema lui Schur ne spune că:

  1. de sine asa de ;
  2. de sine asa de este multiplicarea prin scalar .

A doua afirmație este justificată de faptul că a spus valoarea proprie a da ai

Să ne gândim acum la ca în matrici și se notează componentele cu Și cu , , , . De sine este un câmp închis algebric de caracteristică care nu împarte ordinea lui , afirmațiile anterioare traduse în termeni matriciali devin următoarele.

  1. De sine asa de
  2. De sine asa de

Aici simbolul este delta Kronecker .

Prima relație de ortogonalitate

Este un câmp închis algebric cu caracteristică zero. Amintiți-vă că, conform teoremei lui Maschke, fiecare caracter al unui grup generic pe teren este scris ca suma caracterelor ireductibile.

Să luăm în considerare următoarea formă bilineară simetrică nedegenerată pe spațiul vectorial al funcțiilor :

Rezultatul anterior implică faptul că dacă Și sunt două caractere ireductibile în raport cu două reprezentări ale unui grup finit pe spații vectoriale , , atât pe teren , valoarea a este 1 dacă și este 0 dacă . Acest rezultat se numește prima relație de ortogonalitate a lui Schur .

Prima relație de ortogonalitate are consecințe extrem de importante:

  1. Caracterele ireductibile distincte sunt liniar independente . Sunt într-adevăr caractere distincte ireductibile ale grupului finit , și merită cu . Apoi pentru fiecare da ai
    .
  2. Numărul de caractere ireductibile ale este mai mic sau egal cu numărul de clase de căsătorie din . Sunt într-adevăr clasele de căsătorie ale . Data putem lua în considerare funcția care valorează 1 din și 0 din . Se pare că funcționează sunt liniar independente și fiecare caracter este o combinație liniară a acestora, deci pentru punctul anterior caracterele ireductibile ale Sunt cel mult .
  3. Lasa-i sa fie Și personajele reprezentărilor ireductibile Și din , și presupunem că este ireductibil. Apoi multiplicitatea în Este egal cu . Cu alte cuvinte, ziceri personaje ireductibile astfel încât (există după teorema lui Maschke ), avem asta
    În plus merita dacă și numai dacă , altfel se aplică . În special, scrierea unui personaj ca o sumă de caractere ireductibile este unică.
  4. Este un personaj al . Da, da Și dacă și numai dacă este ireductibil. De fapt spus descompunerea ca sumă de caractere ireductibile, avem:
  5. Se spune că personajul principal al și este indicat cu sau mai simplu cu personajul astfel încât pentru fiecare . Este un personaj ireductibil având în vedere că . Pentru fiecare personaj ireductibil diferit de prima relație de ortogonalitate spune că , este următoarea egalitate:
  6. Lema lui Burnside spune pur și simplu că dat un caracter de permutare relativ la o acțiune tranzitivă pe care o avem , adică pentru un caracter adecvat care nu are 1 în descompunere. De cand
    unde este este rangul grupului de permutare , putem de exemplu deduce că este 2-tranzitiv dacă și numai dacă caracterul său este scris ca pentru un caracter ireductibil care nu are în descompunere.
  7. Reprezentarea regulată a este reprezentarea liniară asociată cu acțiunea lui pe prin multiplicare spre dreapta. Deoarece numărul de puncte fixe ale fiecărui element neidentic din această reprezentare este egal cu zero, caracterul său este următorul: de sine , Și . Lasă-i să fie acum personajele ireductibile ale . Calculăm
    Cu alte cuvinte, fiecare caracter ireductibil apare ca o componentă ireductibilă a reprezentării regulate a cu multiplicitate egală cu gradul său. Spus gradul de pentru , prin urmare avem . Această egalitate se numește suma pătratelor formula o -Teorema Burnside .

A doua relație de ortogonalitate

Este un grup finit și sunt reprezentările sale ireductibile pe teren de numere complexe. Date da ai

de sine Și sunt conjugate în , in caz contrar

Controlul autorității LCCN (EN) sh85022626 · GND (DE) 4158438-7 · BNF (FR) cb11982528r (data)
Matematica Portalul de matematică : accesați intrările Wikipedia care se ocupă de matematică