伴隨表示

伴隨表示(adjoint representation)是代數群的一種表示，指代數群在它的李代數上的一個典範表示。設G是代數群，g是它的李代數，G在g上的伴隨表示定義為Ad：G→Aut(g)⊂GL(g)：對g∈G與X∈g，Ad_g(X)=ρ_gXρ_g^-1。例如，當G=GL(n,K)時，對g∈G與X∈g=gl(n,K)，有Adg(X) =gXg^-1(矩陣乘法)。

基本介紹

• 中文名：伴隨表示
• 外文名：adjoint representation
• 定義：代數群在它的李代數上的典範表示
• 類別：代數群的一種表示
• 一級學科：數學
• 二級學科：群及其推廣

預備知識

群

群是一種只有一個運算的、比較簡單的代數結構;是可用來建立許多其他代數系統的一種基本結構。

設G為一個非空集合，a、b、c為它的任意元素。如果對G所定義的一種代數運算“·”(稱為“乘法”，運算結果稱為“乘積”)滿足：

(1)封閉性，a·b∈G;

(2)結合律，即(a·b)c = a·(b·c);

(3)對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，則稱G對於所定義的運算“·”構成一個群。例如，所有不等於零的實數，關於通常的乘法構成一個群;時針轉動(關於模12加法)，構成一個群。

滿足交換律的群，稱為交換群。

群是數學最重要的概念之一，已滲透到現代數學的所有分支及其他學科中。凡是涉及對稱，就存在群。例如，可以用研究圖形在變換群下保持不變的性質，來定義各種幾何學，即利用變換群對幾何學進行分類。可以說，不了解群，就不可能理解現代數學。

1770年，拉格朗日在討論代數方程根之間的置換時，首先引入群的概念，而它的名稱，是伽羅華在1830年首先提出的。

代數幾何

研究多項式方程組在仿射或射影空間裡的公共零點集合的幾何特性的數學分支學科.換言之，它是研究代數簇的.代數幾何與許多其他數學分支有著密切的聯繫.通常假設代數簇V中點的坐標在某個固定域k中選取，k稱為V的基域.V為不可約(即V不能分解成兩個比它小的閉代數子簇的並)時，V上所有有理函式(即兩個多項式的商)全體也構成一個域，稱為V的有理函式域，它是k的一個有限生成擴域.通過這樣的一個對應關係，代數幾何可以看成是用幾何的語言和觀點來研究有限生成擴域.

代數幾何的基本問題就是代數簇的分類.包括雙有理分類與雙正則分類(即同構分類).若一個代數簇V1到另一個代數簇V2的映射誘導了函式域之間的同構，則稱該映射為雙有理映射.設有兩個代數簇V1，V2，若V1中有一個稠密開集同構於V2的一個稠密開集，則稱V1，V2是雙有理等價的.這等價於V1和V2的函式域之間的同構.按這個等價關係對代數簇進行分類就稱為雙有理分類.分類理論是這樣建立的：首先，找出代數簇的雙有理等價類;其次，在這個等價類中找到一個好對象的子集，如非奇異射影簇，對它們進行分類;第三步就是確定一個任意簇與這些好的對象相差多遠.因為任意特徵0的基域上的代數簇都雙有理等價於一個非奇異射影簇，所以為實現這三步，人們往往先找一組與非奇異射影簇對應的整數，稱為它的數值不變數.例如，在射影簇的情形，它的各階上同調空間的維數就都是數值不變數.然後試圖在所有具有相同的數值不變數的代數簇的集合上建立一個自然的代數結構，稱為它們的參量簇，使得當參量簇中的點在某個代數結構中變化時，對應的代數簇也在相應的代數結構中變化.目前，只有代數曲線、一部分代數曲面以及少數特殊的高維代數簇有較完整的分類。

代數群

代數群（Algebraic group）是具有某種拓撲結構的群。代數群理論是群論與代數幾何學結合的產物，可以看成李群理論的推廣或者同李群理論平行的一個群論分支。若G是代數閉域K上的代數簇，又具有群的結構，且乘法運算G×G→G(這裡的“×”表示簇的扎里斯基(Zariski，O.)積)與求逆運算G→G都是簇的態射，則稱G為代數群。若G作為簇是不可約的，則稱此代數群是連通的。代數群的閉子簇若同時也是個子群，則稱為閉子群，它仍是個代數群。代數群關於它的正規閉子群的商群也是個代數群。例如，K上n級一般線性群(K上n級非奇異矩陣全體所成的群)GL(n，K)是代數群；K上n次特殊線性群(K上行列式1的n階矩陣全體所成的群)SL(n，K)是GL(n，K)的閉子群。若代數群G的簇結構是仿射的，則稱G為仿射代數群或線性代數群。採用後一術語的理由是，這種群都同構於某個GL(n，K)的閉子群.若G的簇結構是完備的，則稱G為阿貝爾簇。阿貝爾簇的群結構很簡單(都是阿貝爾群)，且被簇結構惟一決定，因此它的研究屬於代數幾何學的範疇。另一方面，對任意代數群G，總可以惟一地找到一個正規的仿射閉子群N，使G/N是阿貝爾簇。因此，代數群理論研究的主要是仿射的(即線性的)代數群，並把仿射代數群簡稱代數群。代數群及其表示理論與域論、多重線性代數、交換環論、代數幾何、李群、李代數、有限單群理論以及群表示理論等數學分支都有十分密切的聯繫，是近年來代數學的一個相當活躍的分支。

表示與伴隨表示

表示

定義1，設g是域F上的李代數，V是域F上的向量空間，gl(V)是V上的全線性李代數。如果存在一個線性映射ρ：

並且滿足條件：

則稱(ρ,V)是李代數g的表示，其中ρ稱為表示變換（也常簡稱為表示），V稱為表示空間（也稱為g-模），V的維數 dim V 稱為表示維數。

如果dim V <∞，(ρ,V)稱為g的有限維表示。如果 dim V=∞，(ρ,V)稱為g的無限維表示。

定義2，設(ρ,V)是李代數g的表示，如果ρ(x)=0若且唯若x=0，則稱(ρ,V)是g的忠實（或確實）表示。若 dim V<∞，則(ρ,V)稱為g的有限維忠實表示。

伴隨表示

Ado定理，每一個特徵0的域上的有限維李代數g都有一個忠實的有限維表示。

其實，每一個李代數g都有一個很自然的，以其自身作為空間的表示，這就是下面將的伴隨表示。

設g是李代數，取定x∈g，定義 ad x 在g上的作用如下：

由於[·,·]是雙線性的，當y跑遍g時，x就決定了g上的一個線性變換ad x（這個線性變換的作用空間微g，有時為了強調這一點，將它表示為 adg x，但在大多數情況下，只要不會引起誤會，為了簡化符號就把加注的g省略掉，而直接寫成ad x）。於是

是作用在向量空間g上的線性變換的集合。易見

所以

是g 到 ad g 的線性映射。

根據定義1知，是g的表示，表示空間為g自身，表示變換為ad（稱為伴隨變換或伴隨作用），將此表示記為（ad，g），稱之為g的伴隨表示。

伴隨表示的性質

（1）伴隨表示的核是g的中心，即Ker(ad)=Z(g)，因此

其中Z(g)為g的中心。

（2）g是中心為0的李代數，若且唯若。