F₄(математика)

В математике, F4- это имя группы Ли, а также ее алгебры Ли f4. Это одна из пяти исключительных простых групп Ли. F 4 имеет ранг 4 и размерность 52. Компактная форма односвязна, и ее группа внешних автоморфизмов является тривиальной группой. Его фундаментальное представление является 26-мерным.

Компактная вещественная форма F 4 - это группа изометрий 16-мерного риманова многообразия, известная как октонионное проективное самолет OP. Это можно систематически увидеть, используя конструкцию, известную как магический квадрат, из-за Ганса Фройденталя и Жака Титса.

Существует 3 реальных формы : компактный, раздельный и третий. Они являются группами изометрий трех реальных алгебр Альберта.

Алгебра Ли F 4 может быть построена путем добавления 16 генераторов, преобразующихся как спинор в 36-мерную Алгебра Ли so (9), по аналогии с построением E8.

В старых книгах и статьях F 4 иногда обозначается E 4.

• 1 Алгебра
  • 1.1 Диаграмма Дынкина
  • 1.2 Группа Вейля / Кокстера
  • 1.3 Матрица Картана
  • 1.4 F 4 решетка
  • 1.5 Корни F 4
    • 1.5.1 Простые корни
  • 1.6 F 4 полиномиальный инвариант
• 2 Представления
• 3 См. Также
• 4 Ссылки

Диаграмма Дынкина

Диаграмма Дынкина для F 4 : .

Группа Вейля / Кокстера

Его группа Вейля / Кокстера группа $G\; =\; W\; (F\; 4)\; \{\backslash \; displaystyle\; G\; =\; W\; \backslash \; left\; (\backslash \; mathrm\; \{F\}\; \_\; \{4\}\; \backslash \; right)\}$- это группа симметрии из 24 -cell : это разрешимая группа порядка 1152. Она имеет минимальную точную степень $\mu \; (G)\; =\; 24\; \{\backslash \; displaystyle\; \backslash \; mu\; (G)\; =\; 24\; \}$, который реализуется действием на 24-элементную.

матрицу Картана

$[2\; -\; 1\; 0\; 0\; -\; 1\; 2\; -\; 2\; 0\; 0\; -\; 1\; 2\; -\; 1\; 0\; 0\; -\; 1\; 2]\; \{\backslash \; displaystyle\; \backslash \; left\; [\{\backslash \; begin\; \{array\}\; \{rrrr\}\; 2\; -1\; 0\; 0\; \backslash \backslash \; -\; 1\; 2\; -2\; 0\; \backslash \backslash \; 0\; -1\; 2\; -1\; \backslash \backslash \; 0\; 0\; -1\; 2\; \backslash \; end\; \{array\}\}\; \backslash \; right]\}$

F4решетка

Решетка F 4 представляет собой четырехмерную объемно-центрированную кубическую решетку (т.е. объединение двух гиперкубических решеток, каждая из которых лежит в центре другой). Они образуют кольцо, называемое кватернионным кольцом Гурвица. 24 кватерниона Гурвица нормы 1 образуют вершины 24-ячейки с центром в начале координат.

Корни F 4 24 вершины 24-ячейки (красные) и 24 вершины его двойственной (желтой) вершины представляют 48 корневых векторов F 4 в этой плоскости Кокстера проекции

48 корневых векторов из F 4 могут быть найдены как вершины 24-ячейки в двух двойных конфигурациях, представляющих вершины дисфеноидального 288-ячеечного, если длины ребер 24-ячеек равны:

24-ячеечные вершины:

• 24 корня на (± 1, ± 1,0,0), перестановка координатных позиций

Двойные 24-ячеечные вершины:

• 8 корней на (± 1, 0, 0, 0), перестановка координатных позиций
• 16 корней на (± ½, ± ½, ± ½, ± ½).

Простые корни

Один из вариантов простых корней для F 4, дается строками следующих матрица:

$[0\; 1\; -\; 1\; 0\; 0\; 0\; 1\; -\; 1\; 0\; 0\; 0\; 1\; 1\; 2\; -\; 1\; 2\; -\; 1\; 2\; -\; 1\; 2]\; \{\backslash \; displaystyle\; \{\backslash \; begin\; \{bmatrix\}\; 0\; 1\; -1\; 0\; \backslash \backslash \; 0\; 0\; 1\; -1\; \backslash \; \backslash \; 0\; 0\; 0\; 1\; \backslash \backslash \; \{\backslash \; frac\; \{1\}\; \{2\}\}\; -\; \{\backslash \; frac\; \{1\}\; \{2\}\}\; -\; \{\backslash \; frac\; \{1\}\; \{2\}\}\; -\; \{\backslash \; frac\; \{1\}\; \{2\}\}\; \backslash \backslash \backslash \; end\; \{bmatrix\}\}\}$

диаграмма Хассе из F4 корневой poset с ребром l абели, идентифицирующие добавленную позицию простого корня

F4полиномиальный инвариант

Так же, как O (n) - это группа автоморфизмов, которые сохраняют квадратичные полиномы x + y +... инвариантными, F 4 - группа автоморфизмов следующего набора из 3 полиномов от 27 переменных. (Первую можно легко заменить на две другие, составляя 26 переменных).

$C\; 1\; знак\; равно\; x\; +\; y\; +\; z\; \{\backslash \; displaystyle\; C\_\; \{1\}\; =\; x\; +\; y\; +\; z\}$

$C\; 2\; =\; x\; 2\; +\; y\; 2\; +\; z\; 2\; +\; 2\; XX\; ¯\; +\; 2\; YY\; ¯\; +\; 2\; ZZ\; ¯\; \{\backslash \; displaystyle\; C\_\; \{2\}\; =\; x\; ^\; \{2\}\; +\; y\; ^\; \{2\}\; +\; z\; ^\; \{2\}\; +\; 2X\; \{\backslash \; overline\; \{X\}\}\; +\; 2Y\; \{\backslash \; overline\; \{Y\}\}\; +\; 2Z\; \{\backslash \; overline\; \{\; Z\}\}\}$

$C\; 3\; =\; xyz\; -\; x\; XX\; ¯\; -\; y\; YY\; ¯\; -\; z\; ZZ\; ¯\; +\; XYZ\; +\; XYZ\; ¯\; \{\backslash \; displaystyle\; C\_\; \{3\}\; =\; xyz-xX\; \{\backslash \; overline\; \{X\}\}\; -\; yY\; \{\backslash \; overline\; \{Y\}\}\; -\; zZ\; \{\backslash \; overline\; \{Z\}\}\; +\; XYZ\; +\; \{\backslash \; overline\; \{XYZ\}\}\}$

Где x, y, z - вещественные значения, а X, Y, Z - октонионные значения. Другой способ записать эти инварианты - это как (комбинации) Tr (M), Tr (M) и Tr (M) эрмитовой октониона матрицы :

$M\; знак\; равно\; [x\; Z\; ¯\; YZ\; y\; X\; ¯\; Y\; ¯\; X\; z]\; \{\backslash \; displaystyle\; M\; =\; \{\backslash \; begin\; \{bmatrix\}\; x\; \{\backslash \; overline\; \{Z\}\}\; Y\; \backslash \backslash \; Z\; y\; \{\backslash \; overline\; \{X\}\}\; \backslash \backslash \; \{\backslash \; overline\; \{\; Y\}\}\; X\; z\; \backslash \; end\; \{bmatrix\}\}\}$

Набор многочленов определяет 24-мерную компактную поверхность.

Персонажи конечномерных представлений вещественных и комплексных алгебр Ли и групп Ли задаются формулой характера Вейля. Размеры наименьших неприводимых представлений (последовательность A121738 в OEIS ):

1, 26, 52, 273, 324, 1053 (дважды), 1274, 2652, 4096, 8424, 10829, 12376, 16302, 17901, 19278, 19448, 29172, 34749, 76076, 81081, 100776, 106496, 107406, 119119, 160056 (дважды), 184756, 205751, 212992, 226746, 340119, 342056, 379848, 412776, 420147, 627912…

52-мерное представление - это сопряженное представление, а 26-мерное - бесследная часть действия F 4 на исключительной алгебре Альберта размерности 27.

Существуют два неизоморфных неприводимых представления размерностей 1053, 160056, 4313088 и т. д. фундаментальные представления с размерами 52, 1274, 273, 26 (соответствует четырем узлам на диаграмме Дынкина в таком порядке, что двойная стрелка указывает со второго на третий).

• Алгебра Альберта
• Плоскость Кэли
• Диаграмма Дынкина
• Фундаментальное представление
• Простая группа Ли

• Адамс, Дж. Франк (1996). Лекции об исключительных группах Ли. Чикагские лекции по математике. Издательство Чикагского университета. ISBN 978-0-226-00526-3. MR 1428422.
• Джон Баэз, Octonions, раздел 4.2: F 4, Бык. Амер. Математика. Soc. 39 (2002), 145-205. Онлайн-версия HTML на http://math.ucr.edu/home/baez/octonions/node15.html.
• Chevalley C, Schafer RD (февраль 1950 г.). «Исключительно простые алгебры Ли F (4) и E (6)». Proc. Natl. Акад. Sci. США 36 (2): 137–41. Bibcode : 1950PNAS... 36..137C. doi : 10.1073 / pnas.36.2.137. PMC 1063148. ПМИД 16588959.
• Джейкобсон, Натан (1971-06-01). Исключительные алгебры Ли (1-е изд.). CRC Press. ISBN 0-8247-1326-5.