基本介紹
- 中文名:舒爾正交關係
- 外文名:Schur orthogonality relations
- 分類:群表示論
- 領域:數理科學
有限群,例子,直接推論,緊群,例子,
有限群
這裡是表示的(有限)維數。正交關係,只對不可約表示的矩陣元素成立,是
這裡是的復共軛,求和遍及 G 的所有元素。如果兩個矩陣是在同一個不可約表示,則克羅內克函式是單位,如果與不等價則為零。其他兩個克羅內克函式則要求行與列的指標必須相等(和)才能得到一個非零的結果。這個定義也叫做廣義正交定理。
每個群有一個單位表示(所有群元素映為實數 1),這顯然是一個不可約表示。舒爾正交關係馬上給出
對,此式對任何不等於單位表示的不可約表示成立。
例子
三個對象的 3! 個置換組成一個 6 階群,通常記作(對稱群)。這個群同構於點群,由三重旋轉軸以及三個鉛直鏡面平面組成。這個群有一個二維不可約表示(l = 2)。在情形,通常將這個不可約表示利用楊氏表(楊氏矩陣)記作而在情形通常寫成 。在兩種情形不可約表示都由如下六個實矩陣組成,每個代表一個群元素
元素 (1,1) 的正規化為:
類似的關係對元素 (1,1) 與 (1,2) 的正交性成立,如是等等。容易驗證此例中所有對應矩陣元素之和為零,因為給定表示與恆等表示的正交性。
直接推論
矩陣的跡是對角矩陣元素之和,
所有跡的集合是一個表示的特徵標。通常將一個不可約表示中矩陣的跡寫成
利用這種記號我們可寫出多個特徵標公式:
這幫助我們確認不可約表示在具有特徵標的可約表示中包含的次數。
例如,如果,這個群的階是,則在給定“可約”表示中包含的次數是
緊群
有限群的正交關係推廣為緊群(包含緊李群,比如 SO(3))本質上是簡單的:只要將在群上的求和換成在群上的積分。每個緊群G 有惟一一個雙不變哈爾測度,使得群的體積是 1。將這個測度記成。設是G的不可約表示的一個完備集合,設是表示的矩陣係數。正交關係可以敘述為兩部分 1) 如果,則:
2)如果是表示空間的一個正交規範基,則:
這裡是的維數。這些正交關係以及所有表示的維數有限是彼得-外爾定理的推論。
例子
一個三參數群的例子是矩陣群 SO(3),有所有 3×3 正交矩陣組成。這個群的一個可能的參數化是利用歐拉角:。界限是以及。
體積元素的計算不僅取決於參數的選取,也取決於最終結果,即加權函式(測度)的解析形式。
例如,SO(3) 的歐拉角參數化給出權重而 n, ψ 參數化給出權重t,其中。