Файл: Дьёдонне Ж. Геометрия классических групп.pdf

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 07.07.2024

Просмотров: 155

Скачиваний: 0

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

164

Гл.

IV. Автоморфизмы и изоморфизмы классических групп

Метод

Уолтера

является развитием

метода

Риккарта

1 ).

Он основан в первую

очередь

на рассмотрении

числа ѵ(й) для

произвольной

инволюции й <= PUn(K, f).

Этого,

однако,

недостаточно,

так как ѵ(й) =

4 не толь­

ко для экстремальных инволюций, но и для некоторых инволюций второго рода. Уолтер рассматривает, далее, множество М всех инволюций в группе PUn(K,f), для которых ѵ(й) = 4, и для любых трех различных комму­ тирующих инволюций й, V, w из М рассматривает число

со(й, V, w) элементов множества с(с(й, ѵ, w)) (где c(S) имеет тот же смысл, что и в § 1 , но в применении к рас­

сматриваемой группе PUn(K,f)). Пусть со(й) обозна­

чает

максимум из чисел

со (ü,v,w)

 

для

всевозможных

V, ш, удовлетворяющих предыдущим условиям. Деталь­

ное

изучение

множества

М (основанное на результатах

§ 13

и 14 гл. I) позволило Уолтеру доказать, что условие

со (у)

= 8

выделяет

экстремальные

инволюции

среди

всех элементов множества М, исключая

случаи,

когда

п = 8 и п — 1 2 , которые исследуются особыми

метода­

ми (см. там ж е).

 

 

 

 

 

 

 

 

Еще раньше Дьёдонне [7], стр. 55—57, нашел все ав­

томорфизмы

группы

ЯО„ (/(,/)

в

предположениях, что

f — симметричная форма

индекса

^

1 ,

К — произволь­

ное поле

характеристики

и

п ^

3. При нечетном п

группа POn(K,f) изоморфна группе ОІ (К, /),

и ее ав­

томорфизмы найдены в § 5. При четном п метод состоит

вотличении неэкстремальных инволюций от таких экс­ тремальных инволюций, собственная гиперплоскость которых содержит изотропные прямые, при помощи свойств централизаторов этих инволюций. Это делается достаточно легко путем рассмотрения первых двух ком­ мутантов централизатора и использования того факта, что квадрат всякого элемента группы On(K,f) принад­ лежит ее коммутанту. Окончательный результат состоит

втом, что всякий автоморфизм группы РОп(К, f) полу­

чается факторизацией

из

автоморфизма

группы

Оп(К, f).

 

 

 

 

 

Аналогичным

методом

определены

автоморфизмы

группы POt (К, f)

при (і =

6

и любом

четном

п ^ 10

для формы / индекса ^ 1

(Дьёдонне [7], стр.

57—60),


§ 7. Автоморфизмы групп P U n (K,f), PU^(,K,{)

н P&n{K,l) 165

В этом случае требуется проверить, что

централизатор

2 -инволюции, (п — 2 ) -мерное собственное

подпростран­

ство которой содержит изотропные прямые, не может быть изоморфен централизатору инволюции второго рода. Это делается путем рассмотрения в этих двух централизаторах максимальных систем коммутирующих инволюций и доказательства того, что они состоят из разного числа элементов. В рассматриваемых случаях

автоморфизмы

группы PO t (К,

f)

также

получаются

факторизацией

из

автоморфизмов

группы

O t (К, f)

(определенных в §

5 при тех же

предположениях). Ис­

пользуя особую структуру группы ОІ (К, /), такими же рассуждениями, как в § 5, можно показать, что этот ре­ зультат справедлив и при п = 4 (исключая, быть может, случай, когда /( = F3 и f — форма индекса 2 ).

Воненбургер [4] распространил предыдущие методы

и результаты на группы PO t (К, f) для формы f индек­ са 0 при п ^ 5. При п = 8 происходят особенные яв­

ления, связанные с так называемой «тройственностью» (см. Э. Картам [2], Шевалле [1], Спрингер и Ван-дер- Блей [1]). А именно, могут существовать автоморфизмы

группы РОІ (К, /), преобразующие 2 -инволюции в инво­

люции второго рода. Для того чтобы это было возмож­ но, необходимо и достаточно, чтобы поле К было пифа­ горовым и чтобы для подходящего а форма а/ обладала ортонормированным базисом (Воненбургер [5]).

Кажется правдоподобным, что, комбинируя метод, используемый для отличения инволюций второго рода от 2-инволюций в группе РОt (К, f), с методом, позво­

ляющим

отличать

инволюции

типов

(2 , п 2 )

и

(п 2 , 2 ) от

других

 

инволюций

в

группе

U t (К,

f)

(§ 5),

можно

получить

описание

всех

автоморфизмов

группы

P U t {К,

f) в

случае,

когда

К — произвольное

поле

характеристики

ф 2, І ф

І и

f — форма

индекса

^ l .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Стейнберг [1] полностью описал автоморфизмы групп

P U t (К,

f) и PQn (К, f) для конечного поля К в тех слу­

чаях, когда эти группы простые (см. гл. II, § 3, 4, 9 и 10).

Мы

не

можем

здесь

привести

его

метод,

который


166

Гл.

IV. Автоморфизмы и изоморфизмы классических групп

основан

на

теории групп Ли и совершенно отличен

от

методов

этой книги. Во всех этих случаях (при

п Ф 8)

из

результатов

Стейнберга легко

получается

описание автоморфизмов

групп Un(K,f)

и Ut {К, f)-

Для этого достаточно заметить, что всякий такой авто­ морфизм ер сохраняет центр и коммутант группы и,

следовательно, определяет автоморфизм

ф группы

P Ut (К, /), который по теореме Стейнберга

происходит

из автоморфизма ф группы Un(K,f), имеющего вид, опи­

санный в § 4. После этого все сводится к тому очевид­

ному факту, что если ф =

1, то ц>(и) =

%{и)и,

где %

имеет тот же смысл, что и в § 4.

 

 

 

Автоморфизмы группы

Q„(K,f)

для

бесконечного

поля К в общем случае не известны

(см.,

однако,

част­

ный случай в работе Дьёдонне [9], стр. 91—92). То же самое относится к группе (/(,/) *).

Укажем, наконец, что Воненбургер [4] определил также автоморфизмы проективных групп подобий

PGOn(K,f)

и

PGOt {К, f)

при

п ^

4 для

поля

К ха­

рактеристики

ф 2.

 

 

 

 

 

 

 

§ 8. Изоморфизмы классических групп

 

 

Классическая

группа G{n,K,f)

зависит

от

тела К,

целого

числа

п

(размерности

пространства, где

дей­

ствует

группа) и, возможно, полуторалинейной

формы

/ (или квадратичной формы Q) данного индекса.

Мы бу­

дем называть изоморфизм группы G(n,K,f)

на

группу

G' (n', K', f')

типовым, если

его

определение

не

зависит

от специальных свойств тела К (кроме, быть может, его коммутативности) и, тем самым, для любого (быть мо­ жет, любого коммутативного) тела К имеет место изо­ морфизм соответствующих групп (при этом К', конечно, зависит от К). В противном случае мы будем говорить об особом изоморфизме.

Мы уже встречались с типовыми изоморфизмами. Та­ ковыми являются изоморфизм группы Sp2(К) на груп­ пу SL2{K), где К — произвольное поле, и изоморфизм группы U2 (К, f) на группу SL2{Ko), где К — поле,

') См. приложение. — Прим, ререв.


§ 8. Изоморфизмы классических групп

167

/ Ф 1, f — форма индекса

1

и

Ка— поле

инвариантов

антиавтоморфизма J (гл.

II,

§

4 и 5).

Большая часть

других известных типовых изоморфизмов

(с некоторыми

из которых мы встречались,

когда изучали группы 03 и

0 4 в § 9 гл. II) связывается

с одним-единственным из

них, следуя методу, систематически развитому Ван-дер-

Вардеиом [1], стр. 18—28.

 

 

 

Этот

метод

исходит

из

следующих

соображений.

Пусть вначале

К — поле

характеристики

ф2. Рассмот­

рим векторное

пространство

F = /С4 и пространство Е

бивекторов над

F. Размерность пространства Е равна

6; если

(е<)кг<4 — базис

пространства F,

то бивекторы

et А ßj

(і < /) составляют базис пространства Е. Внеш­

нее произведение двух бивекторов х, у представляется в виде f(x, y)et А е2 А е3 Л еіг где / (х, у) — невырожден­

ная симметричная билинейная форма на В, индекс кото­ рой равен 3. Соотношение f(x,x) = 0 означает, что х — разложимый бивектор (соответствующий 2-мерному под­ пространству пространства F). Следовательно, грассманиан Gi (В) может быть отождествлен с квадрикой в 5-мериом проективном пространстве Р(Е), определяе­

мой уравнением

f{x,x)

= 0 . Пусть

теперь ѵ — произ­

вольное полулинейное преобразование пространства F

и и = и<2) — его

вторая

внешняя степень, т.

е.

такое

полулинейное

преобразование

пространства

Е,

что

u(s

Л t) = V (s) Л V (t)

для

любых

векторов

s, t.

Не­

посредственно

можно

проверить, что f(u(x),

и(у)) =

=

(det(u)) (f(x, у))°,

где о — автоморфизм поля К, со­

ответствующий преобразованию

и 1).

Иначе говоря, и

это

полуподобие

относительно

формы f. Обратно,

если

и — такое полуподобие,

то

соответствующее

проектив­

ное

преобразование

й

отображает

грассманиан Gi(F)

в себя. При этом, поскольку «соседние» точки множе­ ства Gi{F) (в смысле § 2 гл. Ill) характеризуются тем, что прямая, соединяющая их в Р(Е), лежит в Gl(F), преобразования й и й~1 переводят соседние точки

‘) Под det (о) здесь понимается определитель матрицы преоб­ разования о в базисе (е.) (или в любом базисе, для которого оп­ ределитель матрицы перехода от базиса (е<) равен 1). — Прим,

переѳ.


163 Гл. IV. Автоморфизмы и изоморфизмы классических групп

всоседние. Следовательно, можно применить теорему Чоу (гл. Ill, § 2), которая позволяет заключить, что если

йне переставляет два класса плоскостей Nt (Е), N t (Е) квадрики Gi(F), то существует такое полулинейное пре­

образование

и

пространства F,

что

преобразование

v{Z)u~l оставляет

на месте

все точки пространства Р(Е)

и, значит, является гомотетией. Иначе говоря,

в

этом

случае и = ри<2>,

где р, е К*. Кроме того, легко

видеть,

что если ро(2)

=

р,п(2),

то

щ =

Хѵ и

р =

Я2рь

где

Х^К*. Если,

напротив,

й переставляет Nt (Е)

и N t (Е),

то преобразование и является произведением второй внешней степени полулинейного отображения простран­ ства F на пространство F* (т. е. корреляции простран­ ства F) и канонического отображения (определенного с точностью до множителя) пространства бивекторов над F* на пространство бивекторов над F. В первом слу­ чае, если V линейно, то и является прямым подобием4) относительно формы /, и обратно. Таким образом, ото­ бражение (р, ѵ) —►рсД2> является гомоморфизмом пря­

мого произведения К* X GLi(K) на группу GOt {К, f) прямых подобий относительно формы /; ядро этого го­

моморфизма образовано элементами

(X2, Аг1),

где

І е Х * ; множитель подобия ро<2> равен

p2 det(n).

По­

скольку всякая невырожденная симметричная билиней­ ная форма индекса 3 на Е эквивалентна форме / (гл. I, § 11), тем самым получается типовой изоморфизм для ортогональных групп таких форм.

Помимо этого, метод Ван-дер-Вардеиа основывается на следующих двух замечаниях:

1°. Пусть f — невырожденная симметричная билиней­ ная форма на n-мерном векторном пространстве Е над полем К и Н — неизотропиая гиперплоскость в про­ странстве Е. Обозначим через /і ограничение формы f

на Н. Тогда

группа Ot -i(K, f\) естественным

образом

отождествляется

с подгруппой группы Ot

(К,

f)

(или

группы GOt (К,

/)), сохраняющей ту линейную форму и,

*) См.

§

13

гл. 11. Утверждение вытекает

рз

того,

что

det (о2) =

(det v) ) 3. — Прим, перев.