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リー群・リー環の問題

難易度 4大学院入試の難問レベル大学院数学 リー群・リー環

次の複素正方行列 を、サイズ のジョルダン細胞からなる冪零行列

とする( は固有値 の 次ジョルダン細胞)。複素リー群 の共役作用による の軌道

は の複素部分多様体である。その複素次元を求めよ。

この問題で使うもの

この問題を解けるようになるまで(89 技能)
算数中学高校大学大学院

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  1. 三角形の角の大きさ
  2. 対頂角と平行線の同位角・錯角
  3. 三角形の外角と角の組み合わせ
  4. 小数の四則計算
  5. 分数のたし算・ひき算
  6. 分数のかけ算・わり算
  7. 小数と分数のまじった計算
  8. 逆算(□ を求める)
  9. 正負の数の加法・減法
  10. 四則の混じった計算の順序
  11. 正負の数の乗除・累乗と四則混合
  12. 分配法則を使った計算のくふう
  13. 文字式の計算(同類項・分配法則)
  14. 1 次方程式の解き方
  15. 二等辺三角形の角
  16. 平行四辺形と特別な四角形の性質
  17. 三角形・四角形の面積
  18. 約数の見つけ方
  19. 素因数分解と約数の個数
  20. 平方根の意味と根号の簡単化
  21. 三平方の定理
  22. 乗法公式による展開
  23. 折り返した図形の角と長さ
  24. 三平方の定理と平面図形
  25. ベクトルの演算と成分
  26. 行列の和・積と 2 次の逆行列
  27. 樹形図で数え上げる
  28. 積の法則と和の法則
  29. 和の法則・積の法則と樹形図
  30. 順列・円順列・重複順列
  31. 行列式
  32. 掃き出し法と連立 1 次方程式
  33. 行列の階数と解の存在
  34. ベクトル空間・一次独立・基底・次元
  35. 円の周の長さと面積
  36. おうぎ形の弧の長さと面積
  37. 弧の長さからおうぎ形の中心角と面積を求める
  38. 特別な直角三角形の辺の比
  39. 弧度法と単位円による三角関数
  40. 加法定理と 2 倍角・半角・積和の公式
  41. 線形変換と行列
  42. 核と像と次元定理
  43. 固有値と固有ベクトル
  44. 掃き出し法による逆行列
  45. 基底の変換と表現行列
  46. 対角化と行列の累乗
  47. 因数分解
  48. 3 次式までの展開と因数分解
  49. 剰余の定理・因数定理と高次方程式
  50. ケーリー・ハミルトンの定理と最小多項式
  51. ジョルダン標準形
  52. 行列の中心化環の次元
  53. 微分係数と導関数の定義
  54. 多項式の微分
  55. 多項式の不定積分
  56. 等間隔にならんだ数の和
  57. 等差・等比数列の和と Σ
  58. 数列の極限
  59. 関数の極限
  60. 積と商の微分
  61. 合成関数の微分
  62. の極限
  63. 三角関数の導関数
  64. 根号の乗除と加減
  65. 指数の拡張と指数関数
  66. 対数の定義と性質
  67. 自然対数の底
  68. 指数関数・対数関数の導関数
  69. 基本的な関数の不定積分
  70. 置換積分
  71. 分数関数の積分(部分分数分解)
  72. 変数分離形
  73. 部分積分
  74. 1 階線形微分方程式
  75. 比例・反比例の式とグラフ
  76. 関数 の式と変域
  77. 平方完成と 2 次関数のグラフ
  78. 2 次不等式
  79. 増減表と極値
  80. 関数の連続性と中間値の定理
  81. 平均値の定理
  82. 第 2 次導関数とグラフの凹凸
  83. 増減・凹凸・漸近線とグラフ
  84. テイラー展開
  85. 無限等比級数と無限級数
  86. べき級数と収束半径
  87. 行列の指数関数と連立線形微分方程式
  88. 行列リー群のリー環
  89. 軌道の次元

ヒント

行き詰まったら、上から順に 1 つずつ開いてください。

ヒント 1

軌道 は等質空間 と同一視できる。 は と可換な可逆行列全体である。

ヒント 2

は と可換な行列全体 の次元に等しい。ジョルダン細胞ごとにブロック分けし、 の解空間の次元を求めよう。

ヒント 3

サイズ と のジョルダン細胞の間のブロックで を満たすものは 次元になる。これを について足し合わせる。

答えと解説

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解説を読む

1. 軌道の次元と固定部分群. 、ただし は の中心化群であり

のリー環は であり、 は の可逆元全体( の開集合)なので 。

2. の次元. ( は が作用する 次元の部分)とし、 を区分け , と書く。 は各ブロックについて と同値である。
加群として ( は で作用)なので、

その次元は である。よって

計算すると
- :
- :
- :

で、合計 。(共役分割 の各成分の平方和 とも一致する。)

3. 結論.

別解

のジョルダン型は分割 。軌道の複素次元は 。中心化環の次元は ( は共役分割)。 なので 。よって 。検算: という公式、あるいは に基づく とも一致する。

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