케일리 딕슨 건축

Cayley–Dickson construction

수학에서, 아서 케일리와 레너드 유진 딕슨의 이름을 딴 케일리-딕슨 구조실수 분야에 걸쳐 각각 이전의 두 배의 차원을 갖는 일련의 대수를 만듭니다.이 과정에 의해 생성된 대수는 케일리-딕슨 대수로 알려져 있으며, 를 들어 복소수, 쿼터니언, 팔분의 수 등이 있습니다.이 예들은 수학 물리학에서 자주 적용되는 유용한 구성 대수입니다.

케일리-딕슨 구조는 새로운 대수를 자신과 대수의 데카르트 곱으로 정의하고, 곱셈은 특정한 방식으로 정의되고 (성분별 곱셈과는 다르다), 그리고 컨쥬게이션(conjugation)이라고 알려진 진화로 정의합니다.원소와 그 결합체의 곱(또는 때로는 이 곱의 제곱근)을 표준이라고 합니다.

케일리-딕슨 구조가 반복적으로 적용됨에 따라 실제 장의 대칭성은 사라집니다. 먼저 순서를 잃고, 그 다음에 곱셈의 교환성, 곱셈의 연관성, 그리고 마지막으로 대안성.

더 일반적으로 케일리-딕슨 구조는 차원의 두 배의 진화를 가진 다른 대수에 대한 어떤 대수도 취합니다.[1]: 45

후르비츠의 정리(구성대수)는 실수, 복소수, 쿼터니언, 팔분수가 실수보다 많은 유일한 분할대수라는 것을 말합니다.

시놉시스

케일리 딕슨 대수 특성
대수학 치수 주문된 곱셈 속성 논트라이브.

나눗셈들
교환성 연상적인 대안 파워 어소시에이트.
실수 1 네. 네. 네. 네. 네. 아니요.
복소수. 2 아니요. 네. 네. 네. 네. 아니요.
쿼터니언 4 아니요. 아니요. 네. 네. 네. 아니요.
팔색조 8 아니요. 아니요. 아니요. 네. 네. 아니요.
세데니온 16 아니요. 아니요. 아니요. 아니요. 네. 네.
≥ 32

케일리-딕슨의 구축은 1919년 레너드 딕슨팔색조쿼터니언 위의 2차원 대수로 어떻게 구성될 수 있는지 보여준 것에 기인합니다.실제로, F 필드로 시작하는 구성은 차원 2의n F-대수 시퀀스를 산출합니다.n = 2의 경우 사분면 대수라고 불리는 연관 대수이고, n = 3의 경우 팔분면 대수라고 불리는 대체 대수입니다.이 인스턴스 n = 1, 2, 3은 아래와 같이 구성 대수를 생성합니다.

경우 n = 1은 F × F의 원소 (a, b)로 시작하여 결합체 (a, b)*를 (a*, –b)로 정의하고, 경우 n = 1인 경우 a* = a이며, 이후 공식에 의해 결정됩니다.F-대수의 본질은 다음과 같은 두 요소(a, b)와 (c, d)의 곱의 정의에 있습니다.

명제 1: =( z = ( =( w = ( 제품의 컨쥬게이트는 =( 입니다 ^{*}= (

증명:( - )( - )=( + b ∗ (- ),- b - )=( w)∗ . () = (), = (

명제 2: 만약 F-대수가 이고 N(= {\N (z) = 이라면 ( = N ( ) = N N

증명: ( w )=( - + )( ∗ -- - ∗ )=( + )( + ∗ )) = (+ displaystyle N(= (, da + bc^{*}) { (^{*} + ( + + 연관성에 의해 취소되는 항

실대수 구축 단계

고전적 실수대수의 구성에 대한 세부 사항은 다음과 같습니다.

순서쌍으로 복소수

복소수실수 ab순서쌍 (a, b)로 표기할 수 있으며, 덧셈 연산자는 성분 단위로, 곱셈은 다음과 같이 정의됩니다.

두 번째 성분이 0인 복소수는 실수와 연관되어 있고, 복소수 (a, 0)실수 a와 연관되어 있습니다.

(a, b)복소수 켤레 (a, b)*는 다음과 같이 주어집니다.

a는 실수이고 자신의 켤레이기 때문입니다.

결합체는 다음과 같은 성질을 가지고 있습니다.

음이 아닌 실수입니다.이와 같이, 켤레는 실수 위에 복소수를 정규 벡터 공간으로 만드는 노름을 정의합니다: 복소수 z의 노름은

게다가, 임의의 0이 아닌 복소수 z에 대하여, 컨쥬게이션은 곱셈 역수를 제공하고,

복소수는 두 개의 독립적인 실수로 구성되어 있으므로 실수 위에 2차원 벡터 공간을 형성합니다.

복소수는 더 높은 차원일 뿐만 아니라 실수의 대수적 성질이 하나도 없다고 할 수 있습니다. 즉 실수는 자신의 결합체입니다.

쿼터니언

i(빨간색), j(녹색), k(파란색)의 곱셈 주기를 보여주는 4차 이온 곱셈의 케일리 Q8 그래프.SVG 파일에서 경로를 마우스 위로 이동하거나 클릭하여 강조 표시합니다.

구축의 다음 단계는 곱셈 및 컨쥬게이션 연산을 일반화하는 것입니다.

복소수 ab의 순서쌍 (a, b)을 형성하고 곱셈은 다음과 같이 정의됩니다.

이 공식에 약간의 변형이 있을 수 있습니다. 결과적인 구조는 기저부의 부호까지 동일한 구조를 산출합니다.

요인의 순서는 지금은 이상하지만 다음 단계에서는 중요합니다.

다음과 같이 (a, b)의 컨쥬게이트 (a, b)*를 정의합니다.

이 연산자들은 복소수의 실수 부분 집합에서 ab를 취하면 공식에서 짝수의 모양은 영향을 미치지 않으므로 복소수의 연산자들과 같습니다.

0이 아닌 원소와 그 결합체의 곱은 음수가 아닌 실수입니다.

이전과 마찬가지로, 콘쥬게이트는 그러한 순서 쌍에 대해 노름과 역을 산출합니다.따라서 위에서 설명한 의미에서 이 쌍들은 실수와 같은 대수를 구성합니다.그것들은 해밀턴에 의해 1843년에 이름 지어진 쿼터니언입니다.

쿼터니언은 두 개의 독립적인 복소수로 구성되어 있기 때문에 실수 위에 4차원 벡터 공간을 형성합니다.

4차수의 곱셈은 실수의 곱셈과 같지는 않지만, 교환적이지는 않습니다. 즉, pq가 4차수이면 pq = qp인 것이 항상 사실은 아닙니다.

팔색조

추가 대수를 만드는 모든 단계는 팔각형부터 동일합니다.

이번에는 쿼터니언 pq의 순서쌍(p, q)을 형성하고, 곱셈과 컨쥬게이션은 쿼터니언에 대해 정확히 정의됩니다.

그러나, 4분의 1이 상호 교환적이지 않기 때문에, 곱셈 공식의 요소들의 순서가 중요해진다는 것에 유의하십시오. 만약 곱셈 공식의 마지막 요소가 qr*이 아니라 r*q였다면, 어떤 요소의 곱셈에 대한 공식은 실수를 산출하지 못했을 것입니다.

공액 연산자는 이전과 정확히 같은 이유로 0이 아닌 요소의 노름과 곱셈 역을 산출합니다.

이 대수는 1843년 존 T. 그레이브스에 의해 발견되었으며, 팔색조 또는 "케일리 수"라고 불립니다.

옥토니온은 두 개의 독립적인 쿼터니언으로 구성되어 있기 때문에 실수 위에 8차원 벡터 공간을 형성합니다.

팔분의 곱은 사분의 곱보다 더 이상합니다. 비상호적일 뿐만 아니라 연관성이 없습니다. 즉, p, qrare 팔분의 곱이 항상 (pq)r = p(qr)인 것이 아닙니다.

이러한 비연관성 때문에 팔색조에는 행렬 표현이 없습니다.

추가대수

팔색조 바로 뒤에 오는 대수를 세데니온이라고 합니다.그것은 s가 세데온이면 ss = s이지만 대체 대수가 되는 성질을 잃으므로 구성 대수가 될 수 없음을 의미하는 멱 연관성이라는 대수적 성질을 유지합니다.

케일리-딕슨 구조는 각 단계에서 이전 단계의 대수보다 두 배의 차원을 갖는 멱 연관 대수를 생성하는 무한대로 수행될 수 있습니다.필드에 대해 이렇게 생성된 모든 대수는 2차적입니다. 즉, 각 요소는 필드의 계수로 2차 방정식을 만족시킵니다.[1]: 50

1954년 R. D. SchaferF장에 대한 케일리-딕슨 과정에 의해 생성된 대수를 조사했고 그것들이 유연한 항등식을 만족한다는 것을 보여주었습니다.[2]그는 또한 케일리-딕슨 대수의 모든 유도 대수F에 대한 14차원 리 대수인 케일리 수의 유도 대수와 동형이라는 것을 증명했습니다.[citation needed]

케일리 딕슨 건축공사

실수 에서 시작하는 케일리-딕슨 구성은합성 대수 복소수), 쿼터니언), 옥톤)을 생성합니다.다음과 같이 순서쌍의 곱의 정의에서 마이너스 기호를 플러스 기호로 대체하여 약간의 수정을 통해 얻은 등방성 이차 형식인 구성 대수도 있습니다.

이 수정된 구성을 에 적용하면 직접 × 과 환 동형인 분할 복소수얻는다 {\ \{R} \ \{R 다음, 분할 쿼터니언을 구하고, 연관 대수는 2 × 2개의 실수 행렬동형이다; 그리고(R)과 동형인 e 분할 팔색조.원래의 케일리-딕슨 구조를 분할 복합체에 적용하면 분할 쿼터니언과 분할 옥타니언도 생성됩니다.[3]

케일리 딕슨 종합공사

Albert(1942, p. 171)는 약간의 일반화를 통해 A의 대수에 대해 B = A 에 대한 곱과 해를 정의했습니다((xy)* = y*x*).

γ를 들어 *와 임의의 원소에 의한 좌우 곱셈으로 교호하는 가법 지도. (실제 γ의 모든 선택은 -1, 0 또는 1과 같습니다.)이 구성에서 A는 다음과 같은 뜻을 가진, 진화를 가진 대수입니다.

  • A+ 아래의 아벨 군입니다.
  • A에는 +보다 좌우로 분포하는 제품이 있습니다.
  • A (x*)* = x, (x + y)* = x* + y*, (xy)* = y*x*의 해를 갖습니다.

케일리-딕슨 구조에 의해 생성된 대수 B = AA도 또한 진화를 가진 대수입니다.

BA로부터 다음과 같이 변함없이 속성을 상속합니다.

  • A가 1의 항등식A 가지면 B1A 항등식을 갖습니다.
  • 만약 A가 x + x*, xx*의 속성을 가지고 있다면, B도 마찬가지입니다.이 성질은 임의의 원소가 교환 연상 *대수를 생성한다는 것을 의미하므로, 특히 대수는 거듭제곱 연상입니다.

A의 다른 성질은 B의 약한 성질만 유도합니다.

  • 만약 A가 가환적이고 사소한 진화를 가지고 있다면, B는 가환적입니다.
  • A가 치환과 연관성이 있으면 B는 연관성을 갖습니다.
  • 만약 A가 연관성이 있고 x + x*, xx*가 모든 것과 연관되고 통근한다면, B대안 대수입니다.

메모들

  1. ^ a b Schafer, Richard D. (1995) [1966], An introduction to non-associative algebras, Dover Publications, ISBN 0-486-68813-5, Zbl 0145.25601
  2. ^ 리처드 D.Schafer (1954) "케일리-딕슨 과정에 의해 형성된 대수에 관하여", 미국 수학 저널 76:435–46 Doi:10.2307/2372583
  3. ^ Kevin McCrimmon (2004) A Taste of Jordan Algebars, pp 64, Universitext, Springer ISBN 0-387-95447-3 MR2014924

참고문헌

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