群中矩阵的正反作用

En résumé (grâce à un LLM libre auto-hébergé)

  • 本文探讨了群作用在矩阵上的性质。
  • 它讨论了逆作用以及矩阵乘积的非交换性。
  • 介绍伴随作用作为一种群作用的形式。

a4115

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我们需要:

(180)

Ag(Ag'(y)) = Ag"(y)

Ag(y) = y × g

Ag'(y) = y × g'

Ag(Ag'(y)) = y × g' × g

但是:

两个矩阵的乘积通常不满足交换律。因此:

(181) Ag(y) = y × g

不是群的作用:它不满足前述公理。然而,它对应于一种“反作用”:

(182)

对于矩阵:

(183)

我们继续寻找作用与反作用。从向量 x 出发,我们可以构造其转置,并尝试:

(184)

这是否为一个作用?我们来验证一下。

g" = g × g'

(185)

(186)

这里我们使用线性代数中的一个定理:

(187) M⁻¹ × N = (N × M)⁻¹

其中 MN 是任意的 (n,n) 矩阵。由此可得:

(188) g'⁻¹ × g⁻¹ = (g × g')⁻¹ = g"⁻¹

以及:

(189)

这确实构成一个群的作用。现在考虑:

(190)

Ag(m) = g × m × g⁻¹

证明它是一个作用。我们考虑以下三个矩阵:

(191)

g

g'

g" = g × g'

Ag(m) = g × m × g⁻¹

Ag'(m) = g' × m × g'⁻¹

Ag"(m) = g" × m × g"⁻¹

我们需要验证:

(192) Ag(Ag'(m)) = Ag"(m)

计算左边:

(193) g × (g' × m × g'⁻¹) × g⁻¹

即:

(194) g × g' × m × g'⁻¹ × g⁻¹

也就是:

(195) (g × g') × m × (g × g')⁻¹ = g" × m × g"⁻¹

这确实是一个群的作用。我们按照索里欧(Souriau)的命名,称之为:

伴随作用

(193)

现在我们考虑群对矩阵 m 的一个反作用

(194) AAg(m) = g⁻¹ × m × g

证明它满足:

(195) AAg'(AAg(m)) = AAg"(m)

计算左边:

(196) g'⁻¹ × (g⁻¹ × m × g) × g

即:

(197) g'⁻¹ × g⁻¹ × m × g × g'

也就是:

(198) (g × g')⁻¹ × m × (g × g')

或:

(199) g"⁻¹ × m × g"

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