Jump to content

Квадратичная йорданова алгебра

В математике квадратичные йордановые алгебры являются обобщением йордановых алгебр, введенных Кевином МакКриммоном ( 1966 ). Фундаментальные тождества квадратичного представления линейной йордановой алгебры используются в качестве аксиом для определения квадратичной йордановой алгебры над полем произвольной характеристики. Существует равномерное описание конечномерных простых квадратичных йордановых алгебр, не зависящее от характеристики. Если 2 обратима в поле коэффициентов, то теория квадратичных йордановых алгебр сводится к теории линейных йордановых алгебр.

Определение

[ редактировать ]

Квадратичная йорданова алгебра состоит из векторного пространства A над полем K с выделенным элементом 1 и квадратичного отображения A в K -эндоморфизмы A , a Q ( a ), удовлетворяющего условиям:

  • Q (1) = идентификатор ;
  • Q ( Q ( a ) b ) = Q ( a ) Q ( b ) Q ( a ) («фундаментальное тождество»);
  • Q ( a ) R ( b , a ) = R ( a , b ) Q ( a ) («коммутационное тождество»), где R ( a , b ) c = ( Q ( a + c ) - Q ( a ) - Q ( c )) б .

Кроме того, эти свойства должны сохраняться при любом расширении скаляров . [1]

Элементы

[ редактировать ]

Элемент a обратим, если Q ( a ) обратим и существует b такой, что Q ( b ) является обратным элементу Q ( a ) и Q ( a ) b = a : такой b уникален, и мы говорим, что b является инверсия a . Жорданова алгебра с делением — это алгебра, в которой каждый ненулевой элемент обратим. [2]

Структура

[ редактировать ]

Пусть B — подпространство A . Определим B как квадратичный идеал. [3] или внутренний идеал , если образ Q ( b ) содержится в B для всех b в B ; определите B как внешний идеал если B отображается в себя каждым Q ( a ) для всех a в A. , Идеал A это подпространство , которое является одновременно внутренним и внешним идеалом. [1] Квадратичная йорданова алгебра называется простой , если она не содержит нетривиальных идеалов. [2]

Для данного b образ Q ( b ) является внутренним идеалом: мы называем его главным внутренним идеалом на b . [2] [4]

Центроид , Γ группы A — это подмножество End K ( A ), состоящее из эндоморфизмов T которые «коммутируют» с Q в том смысле, что для всех a

  • Т Q ( а ) знак равно Q ( а ) Т ;
  • Q ( Та ) знак равно Q ( а ) Т 2 .

Центроид простой алгебры — это поле: A является центральным если его центроид — это просто K. , [5]

Квадратичная йорданова алгебра из ассоциативной алгебры

[ редактировать ]

Если A — ассоциативная алгебра с единицей над K с умножением ×, то квадратичное отображение Q можно определить из A в End K ( A ) с помощью Q ( a ): b a × b × a . Это определяет структуру квадратичной йордановой алгебры на A . Квадратичная йорданова алгебра называется специальной , если она изоморфна подалгебре такой алгебры, в противном случае — исключительной . [2]

Квадратичная йорданова алгебра из квадратичной формы

[ редактировать ]

Пусть A — векторное пространство над K с квадратичной формой q и связанной с ней симметричной билинейной формой q ( x , y ) = q ( x + y ) - q ( x ) - q ( y ). Пусть e будет «базовой точкой» A , то есть элементом с q ( e ) = 1. Определим линейный функционал T ( y ) = q ( y , e ) и «отражение» y знак равно Т ( y ) е - y . Для каждого x мы определяем Q ( x ) по формуле

Q ( Икс ): y q ( Икс , y ) Икс - q ( Икс ) y .

Тогда Q определяет квадратичную йорданову алгебру на A . [6] [7]

Квадратичная йорданова алгебра из линейной йордановой алгебры

[ редактировать ]

Пусть A — йордановая алгебра с единицей над полем K характеристики, не равной 2. Для a в A пусть L обозначает левое отображение умножения в ассоциативной обертывающей алгебре

и определим K -эндоморфизм A , называемый квадратичным представлением , по формуле

Тогда Q определяет квадратичную йорданову алгебру.

Квадратичная йорданова алгебра, определяемая линейной йордановой алгеброй

[ редактировать ]

Квадратичные тождества могут быть доказаны в конечномерной йордановой алгебре над R или C, следуя Максу Кёхеру , который использовал обратимый элемент. Их также легко доказать в йордановой алгебре, определенной ассоциативной алгеброй с единицей («специальной» йордановой алгеброй), поскольку в этом случае Q ( a ) b = aba . [8] Они действительны в любой йордановой алгебре над полем характеристики, не равной 2. Это было высказано Джейкобсоном и доказано в Макдональде (1960) : Макдональд показал, что если полиномиальное тождество от трех переменных, линейное по третьей, справедливо в любом специальной йордановой алгебры, то оно справедливо во всех йордановых алгебрах. [9] В Джейкобсоне (1969 , стр. 19–21) дано элементарное доказательство МакКриммона и Мейберга для йордановых алгебр над полем характеристики, не равной 2.

Доказательство Кехера

[ редактировать ]

Аргументы Кехера применимы к конечномерным йордановым алгебрам над действительными или комплексными числами. [10]

Фундаментальная идентичность I

[ редактировать ]

Элемент a в A называется обратимым, если он обратим в R [ a ] или C [ a ]. Если b обозначает инверсию, то ассоциативность a степенная показывает, что L ( a ) и L ( b ) коммутируют.

Фактически a обратима тогда и только тогда, когда Q ( a ) обратима. В этом случае

Действительно, если Q ( a ) обратима, то она переносит R [ a ] на себя. С другой стороны Q ( a )1 = a 2 , так

Идентичность Джордана

можно поляризовать , заменив a на a + tc и взяв коэффициент при t . Переписав это как оператор, примененный к c, получим

Взяв б = а −1 в этом поляризованном жордановом тождестве получается

Заменяя a на обратное, соотношение получается, если L ( a ) и L ( a −1 ) обратимы. В противном случае оно справедливо для a + ε1 с сколь угодно малым ε и, следовательно, также в пределе.

  • Если a и b обратимы, то обратим и Q ( a ) b , и он удовлетворяет обратному тождеству:
  • Квадратичное представление удовлетворяет следующему фундаментальному тождеству:

Для c в A и F ( a ) функции на A со значениями в End A , пусть D c F ( a ) — производная в точке t = 0 от F ( a + tc ). Затем

где Q ( a , b ), если поляризация Q

Поскольку L ( a ) коммутирует с L ( a −1 )

Следовательно

так что

Применяя D c к L ( a −1 ) Q ( a ) = L ( a ) и действуя на b = c −1 урожайность

С другой стороны, L ( Q ( a ) b ) обратима на открытом плотном множестве, где Q ( a ) b также должна быть обратима с

Взяв производную D c по переменной b в приведенном выше выражении, получим

Это дает фундаментальное тождество для плотного набора обратимых элементов, поэтому оно, вообще говоря, следует из непрерывности. Фундаментальное тождество подразумевает, что c = Q ( a ) b обратимо, если a и b обратимы, и дает формулу для обратного значения Q ( c ). Применение его к c дает обратное тождество в полной общности.

Коммутационная идентичность I

[ редактировать ]

Как показано выше, если a обратимо,

Взяв D c с a в качестве переменной, получим

Замена а на а −1 дает, применяя Q ( a ) и используя фундаментальное тождество, дает

Следовательно

Поменяв местами b и c, получим

С другой стороны, R ( x , y ) определяется как R ( x , y ) z знак равно 2 Q ( x , z ) y , поэтому это подразумевает

так что для обратимого и, следовательно, по непрерывности для всех a

Доказательство Маккриммона-Мейберга

[ редактировать ]

Коммутационная идентичность II

[ редактировать ]

Жордановское тождество a ( a 2 б ) = а 2 ( ab ) можно поляризовать, заменив a на a + tc и взяв коэффициент при t . Это дает [11]

В операторной записи это означает

Поляризация снова дает

Записанный в виде операторов, действующих на d , это дает

Замена c на b и b на a дает

Кроме того, поскольку правая часть симметрична относительно b и ' c , замена b и c слева и вычитание , отсюда следует, что коммутаторы [ L ( b ),L( c )] являются производными йордановой алгебры.

Позволять

Тогда Q ( a ) коммутирует с L ( a ) по тождеству Жордана.

Из определений, если Q ( a , b ) = ½ ( Q ( a = b ) − Q ( a ) − Q ( b )) — ассоциированное симметричное билинейное отображение, то Q ( a , a ) = Q ( a ) и

Более того

Действительно

2 Q ( ab , а ) - L ( б ) Q ( а ) - Q ( а ) L ( б ) знак равно 2 L ( ab ) L ( а ) + 2 L ( а ) L ( ab ) - 2 L ( а ( аб )) - 2 L ( а ) 2 L ( б ) - 2 L ( б ) L ( а ) 2 + Л ( а 2 ) L ( б ) + L ( б ) L ( а 2 ).

Из второго и первого поляризованных тождеств Жордана это следует

2 Q ( ab , а ) - L ( б ) Q ( а ) - Q ( а ) L ( б ) знак равно 2[ L ( а ), L ( ab )] + [ L ( б ), L ( а 2 )] = 0.

Поляризованная версия [ Q ( a ), L ( a )] = 0 равна

Теперь, когда R ( a , b ) = 2[ L ( a ), L ( b )] + 2 L ( ab ) , отсюда следует, что

Таким образом, из последнего тождества с ab вместо b следует тождество коммутации:

Тождество Q ( a ) R ( b , a ) = R ( a , b ) Q ( a ) можно усилить до

Действительно, применительно к c первые два члена дают

Переключение b и c дает

Фундаментальная идентичность II

[ редактировать ]

Тождество Q ( Q ( a ) b ) = Q ( a ) Q ( b ) Q ( a ) доказывается с использованием соотношений скобок Ли [12]

Действительно, поляризация в c тождества Q ( c ) L ( x ) + L ( x ) Q ( c ) = 2 Q ( cx , c ) дает

Применяя обе части к d , это показывает, что

В частности, эти уравнения справедливы для x = ab . С другой стороны, если T = [ L ( a ), L ( b )], то D ( z ) = Tz является дифференцированием йордановой алгебры, так что

Отношения в скобках Ли следуют потому, что R ( a , b ) = T + L ( ab ).

Поскольку скобка Ли в левой части антисимметрична,

Как следствие

Действительно, установите a = y , b = x , c = z , d = x и заставьте обе стороны действовать на y .

С другой стороны

Действительно, это следует из установки x = Q ( a ) b в

Следовательно, объединяя эти уравнения с усиленным коммутационным тождеством,

Линейная йорданова алгебра, определяемая квадратичной йордановой алгеброй

[ редактировать ]

Пусть A — квадратичная йорданова алгебра R или C. над Следуя Джейкобсону (1969) , линейная структура йордановой алгебры может быть связана с A так, что, если L ( a ) является йордановым умножением, то квадратичная структура задается формулой Q ( a ) = 2 L ( a ) 2 L ( а 2 ).

Во-первых, аксиома Q ( a ) R ( b , a ) = R ( a , b ) Q ( a ) можно усилить до

Действительно, применительно к c первые два члена дают

Переключение b и c дает

Теперь позвольте

Замена b на a и a на 1 в приведенном выше тождестве дает

В частности

Если, кроме того, a обратимо, то

Аналогично, если ' b обратимо

Произведение Джордана определяется выражением

так что

Формула выше показывает, что 1 — тождество. Определение 2 ввиду a a = Q ( a )1, единственным оставшимся условием, которое необходимо проверить, является тождество Жордана

В фундаментальном тождестве

Замените a на a + t , установите b = 1 и сравните коэффициенты t 2 с обеих сторон:

Установка b = 1 во второй аксиоме дает

и поэтому L ( a ) должно коммутировать с L ( a 2 ).

Сменить личность

[ редактировать ]

В единичной линейной йордановой алгебре тождество сдвига утверждает, что

Следуя Мейбергу (1972) , это можно установить как прямое следствие поляризованных форм фундаментального тождества и коммутационного или гомотопического тождества. Это также следствие теоремы Макдональда, поскольку это тождество оператора, включающее только две переменные. [13]

Для a в линейной йордановой алгебре A с единицей квадратичное представление имеет вид

поэтому соответствующее симметричное билинейное отображение есть

Остальные операторы задаются формулой

так что

Коммутационное или гомотопическое тождество

может быть поляризован . в Замена a на a + t 1 и взятие коэффициента при t дает

Фундаментальная идентичность

может быть поляризован . в Замена a на a + t 1 и взятие коэффициентов при t дает (меняя местами a и b )

Объединение двух предыдущих отображаемых идентификаторов дает

Заменив a на a + t 1 в основном тождестве и взяв коэффициент при t 2 дает

Поскольку правая часть симметрична, это означает, что

Эти тождества можно использовать для доказательства тождества сдвига:

Это эквивалентно тождеству

Согласно предыдущему отображаемому идентификатору это эквивалентно

С другой стороны, термины в квадратных скобках можно упростить с помощью третьего отображаемого идентификатора. Это означает, что обе стороны равны ½ L ( a ) R ( b , a ) L ( b ) .

Для конечномерных унитальных йордановых алгебр тождество сдвига можно увидеть более непосредственно с помощью мутаций . [14] Пусть a и b обратимы, и пусть L b ( a ) = R ( a , b ) — йорданово умножение в A б . Затем Q ( б ) L б ( а ) знак равно L а ( б ) Q ( б ) . Более того Q ( б ) Q б ( а ) знак равно Q ( б ) Q ( а ) Q ( б ) знак равно Q а ( б ) Q ( б ) .с другой стороны Q b ( a )=2 L b ( a ) 2 L b ( а 2, б ) и аналогично с заменой a и b . Следовательно

Таким образом

поэтому тождество сдвига следует за сокращением Q ( b ). Аргумент плотности позволяет отказаться от предположения об обратимости.

Джорданские пары

[ редактировать ]

Линейная унитарная йорданова алгебра порождает квадратичное отображение Q и связанное с ним отображение R, удовлетворяющее фундаментальному тождеству, коммутации гомотопического тождества и тождеству сдвига. Жорданова пара ( V + , V ) состоит из двух векторных пространств V ± и двух квадратичных отображений Q ± из V ± в V . Они определяют билинейные отображения R ± из V ± × V в V ± по формуле R ( a , b ) c = 2 Q ( a , c ) b где 2 Q ( a , c ) = Q ( a + c ) − Q ( а ) - Q ( c ) . Опуская индексы ±, они должны удовлетворять [15]

фундаментальная идентичность

коммутационное или гомотопическое тождество

и идентификатор смены

Унитальная йордановая алгебра A определяет йордановую пару, беря V ± = A с ее отображениями квадратичной структуры Q и R .

См. также

[ редактировать ]

Примечания

[ редактировать ]

Дальнейшее чтение

[ редактировать ]
Arc.Ask3.Ru: конец переведенного документа.
Arc.Ask3.Ru
Номер скриншота №: e3ddb21816c2a45bbe8be783f70021b1__1702716420
URL1:https://arc.ask3.ru/arc/aa/e3/b1/e3ddb21816c2a45bbe8be783f70021b1.html
Заголовок, (Title) документа по адресу, URL1:
Quadratic Jordan algebra - Wikipedia
Данный printscreen веб страницы (снимок веб страницы, скриншот веб страницы), визуально-программная копия документа расположенного по адресу URL1 и сохраненная в файл, имеет: квалифицированную, усовершенствованную (подтверждены: метки времени, валидность сертификата), открепленную ЭЦП (приложена к данному файлу), что может быть использовано для подтверждения содержания и факта существования документа в этот момент времени. Права на данный скриншот принадлежат администрации Ask3.ru, использование в качестве доказательства только с письменного разрешения правообладателя скриншота. Администрация Ask3.ru не несет ответственности за информацию размещенную на данном скриншоте. Права на прочие зарегистрированные элементы любого права, изображенные на снимках принадлежат их владельцам. Качество перевода предоставляется как есть. Любые претензии, иски не могут быть предъявлены. Если вы не согласны с любым пунктом перечисленным выше, вы не можете использовать данный сайт и информация размещенную на нем (сайте/странице), немедленно покиньте данный сайт. В случае нарушения любого пункта перечисленного выше, штраф 55! (Пятьдесят пять факториал, Денежную единицу (имеющую самостоятельную стоимость) можете выбрать самостоятельно, выплаичвается товарами в течение 7 дней с момента нарушения.)