12. 根系与自同构的构造

在上一节中,我们确定了不可约根系所有可能的 Dynkin 图,只需说明每一种 Dynkin 图都属于一种根系。在那之后,我们来简单谈谈 Aut(Φ) 的事。

AlDl 型根系的存在性事实上可通过直接验证典型李代数根系来确定——虽然这当然要求我们去验证这些典型李代数是半单的。但直接给出这样的根系构造已经足够简单,还能更直白地写出其 Weyl 群。

A 到 G 型根系的构造

准备工作

我们的想法是:在不同的 Rn 空间中工作——用常规的内积,并用 εi 来指代各个标准线性基。我们定义

记号:格点模
I:=spanZ{εi}i=1n=i=1nZεi.

我们将所取的欧氏空间设为 Rn,或其一个合适的子空间。

记号:所取的欧氏空间

E<Rn.

则,根系会被定义为 I 中(或 E 的某个加性子集 J 中)有特定长度的全体向量。

注意由于 IRn 的通常拓扑中是离散的,Φ 当然是有限集,且不含 0 。在任一种情况中,Φ 都张成 E。容易验证各根系公理成立。

A 型根系 Al (l1)

显然可知 Φ:={εiεj:ij},且 |Φ|=l2+l 。其根系有如下性质:

B 型根系 Bl (l2)

容易发现 Φ:={±εi}{±(εi±εj)}|Φ|=2l+2(l2l)=2l2 。其根系有如下性质:

C 型根系 Cl(l2)

最便利的方法是将 C 型根系看作同阶 B 型根系的 对偶根系

容易发现 Φ:={±2εi}{±(εi±εj)}|Φ|=2l+2(l2l)=2l2 。其根系有如下性质:

D 型根系 Dl (l4)

E 型根系 E6,E7,E8

E6,E7 均为 E8 的子系统,故只需构建 E8

考虑

Φ={i=18(ci+c2)εi:i=18(ci2+cci)+2c2=2,i=18ci2Z,c{0,1}}.

或者说,分为这几个部分:
- c=0±(εi±εj)i<j
- 12i=18(1)k(i)εi,这里 k(i)=0,1,且 b=k(i) 为偶数。
|Φ|=2(828)+(80)+(82)++(88)=248

F 型根系 F4

G 型根系 G2

我们先前已显示构造过,但仍可以抽象构造。

Φ 的自同构群

我们现在来建立对根系自同构群的统一刻画。

记号:基的固定子群

Γ:={σAut(Φ):σ(Δ)=Δ}.

这里 Δ 是选定的基。

定理: Φ 自同构群的半直积分解

Aut(Φ)=ΓW.

证明:τΓW,则 τ 的在 E 上的作用(Weyl室上)是简单传递的,且将基映为基:但 τ 固定基,故只能为 1

另一方面,若 τAut(Φ),则 τ(Δ) 是另一个基。取σW 使得 σ(τ(Δ))=Δ,就有 στΓ,这说明 W=ΓW

最后,由于Weyl 群是根系自同构群的正规子群,Aut(Φ)=ΓW

附注

由于对任意 τAut(Φ) 都有 α,β=τ(α),τ(β),因此每个 τΓ 都给出 Dynkin图的一个图自同构。 特别地,若 τ 在 Dynkin 图上的作用是平凡的,就有 τ=1 ,因为 Δ 张成 E
另一方面,每一个 Dynkin 图的自同构显然确定一个 Φ 的自同构,故 Γ 可则图自同构群确定。瞥一眼第11节的那张图就可以知道 Γ 的一些性质 ,如下图所示——对 Φ 不可约。!

A1.png
A2.png