特殊酉群 :特殊酉群

更新时间:2024-09-21 02:48

群是一种只有一个运算的、比较简单的代数结构;是可用来建立许多其他代数系统的一种基本结构。酉群是一类重要的典型群。在复数域的特殊情形,全体n×n酉方阵在矩阵乘法下构成的群称为n次酉群,记为U(n)。

特殊酉群(special unitary group)是酉群的一个重要子群。酉群Un(K,f)的子群Un(K,f)∩SLn(K)称为特殊酉群,记为SUn(K,f).U(n)的特殊酉群记为SU(n)。

概念介绍

特殊酉群(special unitary group)是酉群的一个重要子群。酉群U(K,f)的子群U(K,f)∩SL(K)称为特殊酉群,记为SU(K,f).U(n)的特殊酉群记为SU(n)。若U(K,f)不是正交群,f是迹形式且指数≥1,则U(K,f)含有平延,称为酉平延。此时U(K,f)中全体酉平延生成一个正规子群T(K,f),称为酉平延群。若K交换,则除U(K,f)=U(F,f)的情形外,T(K,f)=SU(K,f)。当U(K,f)是辛群时酉平延改称辛平延,此时T(K,f)=Sp(K,f).SU(K,f)和T(K,f)在自然同态GL(K)→PGL(K)下的像PSU(K,f)和PT(K,f)分别称为射影特殊酉群和射影酉平延群。除少数例外情形外,PT(K,f)是单群,例外情形是:Sp(F),Sp(F),Sp(F)及U(K,f)≠Sp(K,f)时是:PU(F,f),PU(F,f),PU(F,f)。

群是一种只有一个运算的、比较简单的代数结构;是可用来建立许多其他代数系统的一种基本结构。

设G为一个非空集合,a、b、c为它的任意元素。如果对G所定义的一种代数运算“·”(称为“乘法”,运算结果称为“乘积”)满足:

(1)封闭性,a·b∈G;

(2)结合律,即(a·b)c = a·(b·c);

(3)对G中任意元素a、b,在G中存在惟一的元素x,y,使得a·x= b,y·a=b,则称G对于所定义的运算“·”构成一个群。例如,所有不等于零的实数,关于通常的乘法构成一个群;时针转动(关于模12加法),构成一个群。

满足交换律的群,称为交换群。

群是数学最重要的概念之一,已渗透到现代数学的所有分支及其他学科中。凡是涉及对称,就存在群。例如,可以用研究图形在变换群下保持不变的性质,来定义各种几何学,即利用变换群对几何学进行分类。可以说,不了解群,就不可能理解现代数学。

1770年,约瑟夫·拉格朗日在讨论代数方程根之间的置换时,首先引入群的概念,而它的名称,是埃瓦里斯特·伽罗瓦在1830年首先提出的。

典型群

典型群是一类重要的群。一般线性群、酉群、辛群、正交群,以及它们的换位子群、对中心的商群等统称为典型群。实数域和复数域上的典型群是李群的重要例子,它们的构造及表示在李群理论、几何学、多复变函数论以至物理学中都起着重要作用。迪克森(Dickson,L.E.)通过对有限域上典型群的构造的研究得到了一大批有限单群。这是继交错群之后人们发现的又一批重要的有限单群系列。经过谢瓦莱(Chevalley,C.)的工作进一步扩展为有限李型单群的系列后,为有限单群分类的最后完成奠定了一个重要基础。迪厄多内(Dieudonné,J.)将迪克森的工作加以推广,通过研究任意体上的典型群的构造也得到了大量的单群。迪厄多内、施赖埃尔(Schreier,O.)、范·德·瓦尔登(Van der Waerden,B.L.)、华罗庚万哲先等对研究典型群的构造、自同构及同构作出了重要贡献。

子群

子群是群的特殊的非空子集。群G的非空子集H,若对G的乘法也成为群,则称H为G的子群,记为H≤G。若子群H≠G,则称H为G的真子群,记为HG或简记为H\u003cG。任何一个非单位元群G至少有两个子群,G自身以及由单位元e作成的单位元群{e}(或用{1}或1表示),称它们为G的平凡子群。不是平凡子群的子群称为非平凡子群。群G的非空子集H为G的子群的充分必要条件是:对任意的a,b∈H,恒有ab∈H.若{H|i∈I}是G的子群的集合,I是一个指标集,则所有H的交H是G的一个子群。

酉群

酉群是一类重要的典型群。在复数域的特殊情形,全体n×n酉方阵在矩阵乘法下构成的群称为n次酉群,记为U(n)。一般地,设K是带有对合J:a→a-的体,V是K上n维列向量空间,f(x,y)=x-Hy是V上非退化厄米特型或反厄米特型,这里H∈GL(K)且=εH,ε=±1.若A∈GL(V)使f(Ax,Ay)=f(x,y)对所有的x,y∈V成立,则称A是关于f的酉变换。关于f的全体酉变换组成GL(V)的一个子群,称为关于f的酉群,记为U(K,f).从矩阵的观点看,U(K,f)={A∈GL(K)|HA=H}。当f是交错双线性型时U(K,f)就是辛群Sp(K,f);当K的特征≠2且f是对称双线性型时U(K,f)就是正交群O(K,f);当K是复数域,J是复共轭,H=I时,酉群U(K,f)就是酉群U(n)。

特殊线性群中的平延

特殊线性群亦称幺模群。一般线性群的一个重要的子群。对A∈GL(K),若矩阵A-I的秩是1并且(A-I)=0,则称A为平延。GL(K)中所有的平延生成一个正规子群,称为K上n次特殊线性群,记为SL(K)。SL(K)也可由全体形如I+λE(i≠j,λ∈K)的初等矩阵生成,这里E表示第(i,j)元素为1,其余元素为0的n×n矩阵。当K交换时,SL(K)就是GL(K)中行列式为1的全体矩阵组成的子群。除SL(F)外,SL(K)是GL(K)的换位子群。

参考资料

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