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Aqui serão mostradas equivalências dos espaços quocientes G{ZΘ baseadas em

representações de g. Será conveniente assumir que g é uma álgebra complexa, apesar de que a teoria funciona, com algumas adaptações, para álgebras reais. Esta descrição nova ajuda a estabelecer um ponte entre a órbita adjunta e a órbita aberta no produto.

3.3.1

A ação adjunta de G sobre EndpV q

Seja h a subálgebra de Cartan de g e hR como no capitulo anterior. Fixe uma câmara de Weyl h`

tes com pesos fundamentais tµ1, ¨ ¨ ¨ , µlu. Se µ “ a1µ1 ` ¨ ¨ ¨ ` alµl com ai P N, então

existe uma única representação irredutível ρµ de g com o maior peso µ. Se H P h`R,

então µpHq é o maior autovalor de ρµpHq. Se w0 é a involução principal, então w0µ é o

menor peso: isto é, pw0µqpHq “ µpw0Hq é o menor autovalor de ρµpHq sempre que H P h`R.

Se K Ă G é o subgrupo compacto maximal, então V pode ser dotado com uma forma hermitiana K-invariante p¨, ¨qµ tal que os espaços peso são ortogonais um a um. Tal forma hermitiana é única exceto escalares, porque a representação de K sobre V é irredutível.

Na seção seguinte serão estudadas as subvariedades lagrangeanas das órbitas adjuntas AdpGqH0 com H0 P clph`Rq mergulhadas nos produtos FH0ˆ FH0˚. Há uma escolha

livre para o elemento H0, produzindo a mesma flag FH0. No que segue, vamos tentar

escolher um H0 conveniente.

Seja Θ0 “ ΘH0 “ tα P Σ : αpH0q “ 0u; ou seja, H é característico para Θ0.

Seja µ o maior peso tal que para α P Σ ,xα_, µy “ 0 se e só se α P Θ

0. (Por exemplo, µ “ µi1` ¨ ¨ ¨ ` µis se ΣzΘ0 “ tαi1, ¨ ¨ ¨ , αisu.) Defina HµP hRpor µp¨q “ xHµ, ¨y. Então, os

centralizadores de Hµe H0 coincidem , pois Θ0 é o conjunto de raízes simples que anulam-se

sobre H0 assim como sobre Hµ. Portanto, as órbitas adjuntas AdpGqHµ e AdpGqH0 dão

origem ao mesmo espaço homogêneo G{ZH0 “ G{ZHµ e as flags FH0 e F coincidem. A

partir de agora, tome H0 “ Hµ, com µ sendo um peso máximo, µ “ µi1 ` ¨ ¨ ¨ ` µis.

Seja G o grupo linear conexo com álgebra de Lie ρµpgq « g e considere sua

ação sobre o espaço projetivo PpV q do espaço do espaço de representações V “ V pµq. É bem sabido que esta escolha de µ garante que a órbita projetiva de G pelo subespaço de maior peso VµP PpV q seja a flag FHµ “ FΘ0.

Considere as representações duais ρ˚

µ de g e G sobre V

˚ como ρ˚

µpXqpεq “

´ε ˝ ρµpXq e ρ˚µpgqpεq “ ε ˝ ρµpg´1q se ε P V˚, X P g e g P G. Escolha uma base

tv0, ¨ ¨ ¨ , vNu de V adaptada à decomposição em espaços peso com v0 P Vµ. Denote por

0, ¨ ¨ ¨ , εNu à base dual εipvjq “ δij. Então ε0 gera um subespaço do peso menor de V˚,

no sentido seguinte: 1. ρ˚

µpHqpε0q “ ´µpHqε0 se H P h; e

2. ρ˚

µpXqpε0q “ 0 se X P Σαă0gα, e ρµpXq toma um espaço peso Vν e o leva numa soma

Portanto, ´µ é o menor peso de V˚. Assim, o maior peso é µ˚

“ ´w0µ. Isto significa que

a órbita projetiva do maior peso (e de ε0) sobre V˚ é a flag dual F˚.

Exemplo 14. Se g “ slpn, Cq, então os pesos fundamentais são λ1, λ1 ` λ2, ¨ ¨ ¨ , λ1 `

¨ ¨ ¨ ` λn´1, onde λi é o funcional que está associado com o i-ésimo autovalor da matriz diagonal H P h. Se µ pe um peso fundamental µ “ λ1 ` ¨ ¨ ¨ ` λk, então a representação irredutível com maior peso µ é a representação de g sobre a k-ésima potencia exterior

ΛkCn de Cn. O espaço de maior peso é gerado por e1^ ¨ ¨ ¨ ^ ek (ei são os vetores base de

Cn). A G-órbita de e1^ ¨ ¨ ¨ ^ ek é o conjunto de elementos decomponíveis de ΛkCn , assim

a G-órbita projetiva é identificada com o grasmanniano Grkpnq. O flag dual de Grkpnq é Grn´kpnq, o qual é a órbita projetiva sobre Λn´kCn, identificada com o dual ΛkCn por uma escolha da forma volume sobre Cn. O espaço de menor peso sobre Λn´kCn é gerado por ek`1^ ¨ ¨ ¨ ^ en.

Mantendo o mesmo peso maior µ, considere o produto tensorial V b V˚; G é

representado em V bV˚ por g ¨pv bεq “ ρ

µpgqv bρ˚αpgqε, , o qual é isomorfo à representação

adjunta de G sobre EndpV q.

Mais uma vez, sejam v0 e ε0, geradores dos espaços de maior peso de V e

menor peso de V˚, respectivamente. Nosso quarto modelo da órbita adjunta é a G-órbita de v0 b ε0. Para provar que esta órbita é G{ZH0, considerar a aplicação momento da

representação. Esta é a aplicação ¯M : V b V˚

Ñ g˚ definida por ¯

M pv b εqpZq “ εpρµpZqvq v P V, ε P V˚, Z P g.

Como g é semissimples e g « g˚ via a forma de Cartan-Killing x¨, ¨y, podemos

tomar a aplicação momento M : V b V˚

Ñ g dada por

xM pv b εq, Zy “ εpρµpZqvq v P V, ε P V˚Z P g.

Além disso, M é equivariante com respeito às representações sobre V ‘ V˚ e g.

De fato, como ρµpAdpgqZq “ ρµpgqρµpZqρµpg´1q, temos que

xAdpgqM pv b εq, Zy “ xAdpgqM pv b εq, Adpg´1qZy “ εpρµpg´1qρµpZqρµpgqvq

“ ρµpgqv b ρ˚µpgqε “ g ¨ pv b εq.

O mesmo cálculo mostra que ¯M é equivariante com respeito à representação

No caso semissimples, a aplicação momento tem a seguinte interpretação geométrica: ρµ é uma representação fiel , deste modo g « ρµpgq Ă EndpV q. A forma

traço trpABq sobre End(V ) é não degenerada. Assim, a aplicação momento é a projeção ortogonal com respeito à forma traço de EndpV q « V b V˚ sobre ρ

µpgq « g

Como uma consequencia da equivariancia , segue que a imagem de uma G-órbita sobre

V b V˚ por M é uma órbita adjunta.

Lema 12. [8] A imagem da G-órbita G ¨ pv0b ε0q por M é a órbita adjunta de Hµ definida por µp¨q “ xHµ, ¨y.

Demonstração. Se α é uma raiz e X P gα, então

ε0pρµpXqv0q “ pρµpXqv0q b ε0 “ ´v0b pρ˚µpXqε0q.

O segundo termo se anula se α ą 0, enquanto que se α ă 0, o terceiro termo se anula. Portanto xM pε0b v0q, Xy “ 0. Mas, se H P h, então

ε0pρµpHqv0q “ µpHqε0pv0q “ µpHq,

isto é, xM pε0b v0q, Hy “ µpHq, o qual mostra que M pε0 b v0q “ Hµ. Consequentemente, M pG ¨ pv0b ε0qq “ AdpGqHµ.

Proposição 25. A G-órbita G ¨ pv0b ε0q é o espaço homogêneo G{ZHµ.

Demonstração. Tome G ¨ pv0b ε0q “ G{L. Se quer mostrar que L “ ZHµ. A equivariância

de M junto com a igualdade M pG ¨ pv0b ε0qq “ AdpGqHµ, implicam que o subgrupo de

isotropia em v0b ε0 está contido no subgrupo de isotropia em Hµ, isto é, L Ă ZHµ. Como

ZHµ é conexo, para mostrar a inclusão oposta é suficiente mostrar que a álgebra de Lie

z de ZHµ está contida na álgebra de isotropia de v0 b ε0.

Para verificar isto, observe que a álgebra de isotropia de v0 é

ker µ ` ÿ αą0 gα` ÿ αPxΘ0y´ gα,

onde, xΘ0y´ é o conjunto das raízes negativas gerado por Θ0, o qual por sua vez é o

conjunto de raízes simples que anulam-se sobre H0 (ou Hµ). Nesta soma, o primeiro termo

é dado por elementos H P h tais que ρµpHqv0. O segundo termo aparece na álgebra de

isotropia pois v0 é um vetor de peso maior. Finalmente, o último termo vem do fato que

se α é uma raiz negativa e X P gα, então ρµpXqv0 “ 0 se e somente se xα_, µy “ 0. As

raízes que satisfazem esta igualdade são precisamente as raízes em xΘ0y´. Analogamente,

kerµ ` ÿ αă0 gα` ÿ αPxΘ0y` gα,

onde xΘ0y` é o conjunto de raízes simples gerado por Θ0.

Agora tome X P zHµ “ h ‘ ÿ αPxΘ0y˘ gα. Se X P ΣαPxΘ0y˘gα, então ρµpXqv0b ε0` v0b ρ ˚ µpXqε0 “ 0 pois X pertence às

álgebras de isotropia de v0 e ε0. Enquanto que se H P h, temos

ρµpHqv0b ε0` v0b ρ˚µpHqε0 “ µpHqv0b ε0´ µpHqv0b ε0 “ 0.

Portanto, z está contido na subálgebra de isotropia de v0b ε0.

Corolário 9. A restrição da aplicação momento define um difeomorfismo M : G ¨ pv0b ε0q Ñ AdpGqHµ.

Via este difeomorfismo, a função altura fH : AdpGqHµÑ C define uma função,

também denotada por fH, sobre a órbita G ¨ pv0 b ε0q. Esta função tem uma expressão

simples.

Proposição 26. Seja v b ε P G ¨ pv0b ε0q. Então

fHpv b εq “ εpρµpHqvq “ trppv b εqρµpHqq.

Demonstração. Por um momento, denote por ˜fH à função fH definida sobre G ¨ pv0b ε0q.

Então

˜

fHpv b εq “ fHpM pv b εqq “ xM pv b εq, Hy,

o que é igual a εpρµpHqvq pela definição de M. Na expressão envolvendo o traço, v b ε

é considerado como um elemento de EndpV q e a segunda igualdade segue de εpSvq “ trppv b εqSq, o qual é válido para todo S P EndpV q.

3.3.2

Isomorfismo com a órbita aberta em F

ˆ F

˚

Como já foi mencionado, as flags F e F˚ são obtidas como órbitas projetivas

em PpV q e PpV˚

q respectivamente. A origem de F é identificada com o espaço do peso

maior rv0s, e na identificação com a órbita adjunta do grupo compacto K, esta origem é

Por outro lado, rε0s é o espaço do menor peso em V˚. A álgebra de isotropia

em rε0s contém a Σαă0gα. Assim, ε0 P PpV˚q é identificado com w0b˚ P F˚, onde b

˚ é a

origem de F˚. Mediante a identificação de F˚ com a órbita adjunta do grupo compacto

K, a origem é ´Hµ “ w0˚.

Usamos as identificações para ver a FH0 ˆ FH0˚ como o produto das órbitas

projetivas G ¨ rv0s ˆ G ¨ rε0s Ă PpV q ˆ PpV˚q. A órbita aberta em FH0 ˆ FH0˚ torna-se

então na G-órbita diagonal de prv0s, rε0sq P PpV q ˆ PpV˚q. Denotamos esta órbita por G ¨ prv0s, rε0sq, assim,

G ¨ prv0s, rε0sq “ tpρµpgqrv0s, ρ˚µpgqrε0sq P PpV q ˆ PpV˚q : g P Gu.

Agora vamos descrever o difeomorfismo entre a órbita G ¨ pv0 b ε0q Ă V b V˚ e a

órbita G ¨ prv0s, rε0sq Ă F ˆ F˚ Ă PpV q ˆ PpV

˚

q. De fato, o difeomorfismo associa

g ¨ prv0srε0sq “ pρµpgqrv0s, ρ˚µpgqrε0sq com g ¨ pv0b ε0q “ ρµpgqv0b ρ˚µpgqε0.. Obtemos assim

a seguinte proposição.

Proposição 27. [8] Seja Φ : G ¨ pv0b ε0q Ñ G ¨ prv0s, rε0sq o difeomorfismo obtido pela identificação de ambas órbitas com G{ZHµ. Se v bε P G¨pv00q, então Φpv bεq “ prvs, rεsq

com inversa Φ´1

prvs, rεsq “ pv b εq.

Demonstração. Nosso argumento prévio já provou isto. Mesmo assim, vale a pena observar

que as aplicações v b ε ÞÑ prvs, rεsq e prvs, rεsq ÞÑ v b ε estão bem-definidas, pois v1b ε1 “ v b ε é equivalente a v1 “ av e ε1 “ a´1ε, o que também é equivalente a prv1s, rε1sq “

prvs, rεsq.

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