特殊正交群

更新时间:2023-01-08 17:56

群是一种只有一个运算的、比较简单的代数结构;是可用来建立许多其他代数系统的一种基本结构。1770年,拉格朗日在讨论代数方程根之间的置换时,首先引入群的概念,而它的名称,是伽罗华在1830年首先提出的。

详细介绍

特殊正交群是一类元素行列式为1的重要的典型群。正交群On(K,Q)的元素的行列式都是1或-1,其中行列式为1的全体正交变换组成一个子群,称为特殊正交群,记为SOn(K,Q)。当K的特征≠2时,

此时SOn(K,Q)也称为旋转群,并记为On(K,Q)。它也就是由偶数个对称的乘积的全体组成的群。实正交群O(n)的旋转群记为SO(n)或On。当K的特征=2时,SOn(K,Q)=On(K,Q)。设Q无亏数,即:

是Q所定义的空间V上的非退化交错型,n=2m为偶数,O2m(K,Q)

则:

称为A的迪克森不变量。当A∈O2m(K,Q)时D(A)=0或1,满足条件D(A)=0的全体正交变换A组成O2m(K,Q)的一个指数为2的子群,称为旋转群,记为O2m(K,Q).除n=4,K=F2且Q的指数为2的情形外,旋转群On(K,Q)就是On(K,Q)中偶数个正交平延的乘积的全体组成的子群。

群是一种只有一个运算的、比较简单的代数结构;是可用来建立许多其他代数系统的一种基本结构。

设G为一个非空集合,a、b、c为它的任意元素。如果对G所定义的一种代数运算“·”(称为“乘法”,运算结果称为“乘积”)满足:

(1)封闭性,a·b∈G;

(2)结合律,即(a·b)c = a·(b·c);

(3)对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,则称G对于所定义的运算“·”构成一个群。例如,所有不等于零的实数,关于通常的乘法构成一个群;时针转动(关于模12加法),构成一个群。

满足交换律的群,称为交换群

群是数学最重要的概念之一,已渗透到现代数学的所有分支及其他学科中。凡是涉及对称,就存在群。例如,可以用研究图形在变换群下保持不变的性质,来定义各种几何学,即利用变换群对几何学进行分类。可以说,不了解群,就不可能理解现代数学。

1770年,拉格朗日在讨论代数方程根之间的置换时,首先引入群的概念,而它的名称,是伽罗华在1830年首先提出的。

子群

如果群G的非空子集合H对于G的运算也成一个群,那么H称为G的子群。

子群是群的特殊的非空子集。群G的非空子集H,若对G的乘法也成为群,则称H为G的子群,记为H≤G。若子群H≠G,则称H为G的真子群,记为HG或简记为H充分必要条件是:对任意的a,b∈H,恒有ab∈H。若{Hi|i∈I}是G的子群的集合,I是一个指标集,则所有Hi的交Hi是G的一个子群。

典型群

典型群是一类重要的群。一般线性群酉群辛群正交群,以及它们的换位子群、对中心的商群等统称为典型群。实数域和复数域上的典型群是李群的重要例子,它们的构造及表示在李群理论、几何学、多复变函数论以至物理学中都起着重要作用。迪克森(Dickson,L.E.)通过对有限域上典型群的构造的研究得到了一大批有限单群。这是继交错群之后人们发现的又一批重要的有限单群系列。经过谢瓦莱(Chevalley,C.)的工作进一步扩展为有限李型单群的系列后,为有限单群分类的最后完成奠定了一个重要基础。迪厄多内(Dieudonné,J.)将迪克森的工作加以推广,通过研究任意体上的典型群的构造也得到了大量的单群。迪厄多内、施赖埃尔(Schreier,O.)、范·德·瓦尔登(Van der Waerden,B.L.)、华罗庚、万哲先等对研究典型群的构造、自同构及同构作出了重要贡献。

相关群

一般线性群

一般线性群亦称全线性群。一类重要的典型群。若V是体K上n维右线性空间,则V上全体可逆线性变换在映射的乘法下构成一个群,称为V上的一般线性群或全线性群,记为GL(V).体K上全体n×n可逆方阵在矩阵乘法下构成一个群,称为K上n次一般线性群,记为GLn(K)或GL(n,K)。取定V在K上任一组基后可将每个g∈GL(V)对应一个矩阵A∈GLn(K),从而得到GL(V)到GLn(K)上的一个同构。在这个意义下,可以将GL(V)与GLn(K)等同起来。

酉群

酉群是一类重要的典型群。在复数域的特殊情形,全体n×n酉方阵在矩阵乘法下构成的群称为n次酉群,记为U(n)。一般地,设K是带有对合J:a→a-的体,V是K上n维列向量空间,f(x,y)=x-Hy是V上非退化厄米特型或反厄米特型,这里H∈GLn(K)且=εH,ε=±1。若A∈GL(V)使f(Ax,Ay)=f(x,y)对所有的x,y∈V成立,则称A是关于f的酉变换。关于f的全体酉变换组成GL(V)的一个子群,称为关于f的酉群,记为Un(K,f).从矩阵的观点看,Un(K,f)={A∈GLn(K)|HA=H}.当f是交错双线性型时Un(K,f)就是辛群Spn(K,f);当K的特征≠2且f是对称双线性型时Un(K,f)就是正交群On(K,f);当K是复数域,J是复共轭,H=I时,酉群Un(K,f)就是酉群U(n)。

辛群

辛群是一类重要的群。辛空间的自同构群。设(V,ω)是一辛空间,若φ:V→V是线性同构且满足ω(φX,φY)=ω(X,Y),X,Y∈V,则称φ为(V,ω)的一个自同构。(V,ω)的自同构全体构成群GL(V)的一个子群,记为SP(V,ω)。特别地,标准辛空间(K,ω)的自同构群记为Sp(2n,K)。若K=R(实数域),则把Sp(2n,K)简记为Sp(2n)并称它为2n维辛群。

正交群

正交群是一类重要的典型群。在实数域的特殊情形,全体n×n正交方阵在矩阵乘法下构成的群称为n次正交群,记为O(n)。一般地,设V是域K上n维列向量空间,Q(x)=xAx是V上的非退化二次型(A是K上某个n×n矩阵),若g∈GL(V)使Q(gx)=Q(x)对所有的x∈V成立,则称g是关于Q的正交变换。关于Q的全体正交变换在映射乘法下构成一个群,称为关于Q的正交群,记为On(K,Q)。当K的特征≠2时,V上每个非退化对称双线性型f也决定一个正交群:

其中Q(x)=f(x,x)/2。当K是实数域,Q是单位二次型Q(x)=x·x时的正交群On(K,Q)就是O(n)。

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