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 的事。
到 型根系的存在性事实上可通过直接验证典型李代数的根系来确定——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 空间中工作——用常规的内积,并用 来指代各个标准线性基。我们定义
我们将所取的欧氏空间设为 ,或其一个合适的子空间。
则,根系会被定义为 中(或 的某个加性子集 中)有特定长度的全体向量。
注意由于 在 的通常拓扑中是离散的, 当然是有限集,且不含 。在任一种情况中, 都张成 。容易验证各根系公理成立。
A 型根系
令
- : 中与 正交的 维子空间 (即 )。
- : 中的格点模,即 。
- : 中全体满足 为 的向量。
显然可知 ,且 。其根系有如下性质:
- 一个基 。
- 极大根 。
- Cartan 整数 。
- :注意到 对应的反射的作用为对换 ,后者生成 。
B 型根系
令
- 。
- : 中模长平方为 1 或2 的全体向量。
容易发现 , 。其根系有如下性质:
- 一个基 。
- 短根:;
- 长根:, 。
- 极大根 ;
- 最高短根 。
- 。 的作用给出 的全体置换及符号改变,可分解为位置变换群 半直积符号变换群 。
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。
令
- 。
- : 中模长平方为 2 或 4 的全体向量。
容易发现 , 。其根系有如下性质:
- 一个基 。
- 与 B 型根系的相同。
D 型根系
令
- 。
- : 中模长平方为 2 的全体向量,即 ,。
- 一个基 。
- 正根集 。即“下标小的项是正的”。
- 最大根为 。
- 。Weyl 群作用给出 的全体置换,并改变偶数个符号。
均为 的子系统,故只需构建 。
考虑
- ;
- ;
- 为 中包含所有形如 , 为偶数, 的子群;
- 为 中根的模长平方为 的元素。即
或者说,分为这几个部分:
- : ,。
- ,这里 ,且 为偶数。
。
- 一个基是 ,这里
- ;
- ;
- ;
- , 。
- 正根集 。 即:普通根中下标大的为正;特殊根的第8项系数为正。
- 由极大性,极大根的 项系数应为 ,故 应为 。那当然是以上的排序是为了服从 的 Cartan 矩阵顺序。
- 群的大小为 。
令
- 由 中模长平方为 1 或 2 的根构成。则 。
- 一个基为 。
- 对应正根集 。
- 极大根 。
- 最高短根 。
- Weyl 群阶数为1152 。
我们先前已显示构造过,但仍可以抽象构造。
令
- : 中与 正交的子空间。
- : 中的格点模。
- : 中所有模长平方为 2 或 6 的向量。故
- 一组基为 。
- 对应正根为 。
- 极大根为 。
- 最高短根为 。
- Weyl 群 。特别地,
我们现在来建立对根系自同构群的统一刻画。
记
这里 是选定的基。
证明: 若 ,则 的在 上的作用(Weyl室上)是简单传递的,且将基映为基:但 固定基,故只能为 。
另一方面,若 ,则 是另一个基。取 使得 ,就有 ,这说明 。
最后,由于Weyl 群是根系自同构群的正规子群,故 。
由于对任意 都有 ,因此每个 都给出 Dynkin图的一个图自同构。 特别地,若 在 Dynkin 图上的作用是平凡的,就有 ,因为 张成 。
另一方面,每一个 Dynkin 图的自同构显然确定一个 的自同构,故 可则图自同构群确定。瞥一眼第11节的那张图就可以知道 的一些性质 ,如下图所示——对 不可约。!
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