• Nenhum resultado encontrado

All Russian mathematical portal

N/A
N/A
Protected

Academic year: 2024

Share "All Russian mathematical portal"

Copied!
5
0
0

Texto

(1)

Math-Net.Ru

All Russian mathematical portal

I. V. Chirkov, M. A. Shevelin, Determination of endomorphisms of free metabelian Lie algebras, Sibirsk. Mat. Zh. , 2000, Volume 41, Number 6, 1457–1460

Use of the all-Russian mathematical portal Math-Net.Ru implies that you have read and agreed to these terms of use

http://www.mathnet.ru/eng/agreement Download details:

IP: 178.128.90.69

November 6, 2022, 23:28:39

(2)

УДК 517.55

ОПРЕДЕЛЯЕМОСТЬ ЭНДОМОРФИЗМОВ СВОБОДНЫХ МЕТАБЕЛЕВЫХ АЛГЕБР ЛИ

И. В. Чирков, М. А. Шевелин

Аннотация: Устанавливаются необходимые и достаточные условия на элементы свободной метабелевой алгебры Ли конечного ранга, при выполнении которых каж- дый эндоморфизм этой алгебры однозначно определяется своими значениями на них. Библиогр. 4.

Отвечая на вопрос В. Э. Шпильрайна [1, вопрос 13.66], Е. И. Тимошенко [2] нашел необходимые и достаточные условия на элементы свободной конечно- порожденной метабелевой группыGрангаn, при выполнении которых каждый эндоморфизм группы Gоднозначно определяется своим действием на эти эле- менты. ПустьMn— свободная метабелева алгебра Ли сnсвободными порожда- ющими. Цель этой работы состоит в том, чтобы выяснить, при каких необходи- мых и достаточных условиях на элементыb1, b2, . . . , bmалгебры ЛиMnкаждый эндоморфизм ϕэтой алгебры определяется однозначно своими значениями на них или, короче,элементыb1, b2, . . . , bm однозначно определяют каждый эндо- морфизм алгебрыMn.

ПустьK— произвольное поле,L— алгебра Ли надK. СимволомU Lобо- значается универсальная обертывающая алгебра для L. Хорошо известно, что U L— целостное кольцо. Обозначаем черезF свободную алгебру Ли над полем Kс множеством свободных порождающих{y1, . . . , yn}. Ее универсальная обер- тывающая является свободной ассоциативной алгеброй с тем же множеством свободных порождающих.

Идеал, порожденный F в U F, является свободным правым U F-модулем с базисом y1, . . . , yn. Поэтому для элемента f ∈ F U F имеется единственное разложение

f = X

1≤i≤n

yiif (∂if ∈U F).

Коэффициент приyiназываетсяпроизводной Фоксаэлементаf. Образ элемента

if при гомоморфизме колец U F →R называетсязначениемв R производной

if.

Пусть M — метабелева алгебра Ли, A — ее коммутант. Присоединенное представлениеM индуцирует представлениеM/AнаA. Таким образом,Aнаде- ляется структурой правогоU(M/A)-модуля (действие обозначаем нижней точ- кой). Eслиa∈A, ¯g1,¯g2, . . . ,g¯k ∈M/A, тоa.¯g1¯g2. . .g¯k = [[. . .[[a, g1], g2], . . .], gk].

Мы обозначаем верхней чертой образы элементов при гомоморфизме алгебр

Работа выполнена при финансовой поддержке Российского фонда фундаментальных ис- следований (код проекта 98–01–00932).

c 2000 Чирков И. В., Шевелин М. А.

(3)

1458 И. В. Чирков, М. А. Шевелин

U M → U(M/A). Напомним, что алгебра U(M/A) изоморфна алгебре много- членов.

Пустьf ∈U F,bi∈Mn,ai∈Mn. Как и в [2], нам понадобится формула f(b1+a1, b2+a2, . . . , bn+an) =f(b1, . . . , bn) + X

1≤i≤n

ai.∂if .

Ее достаточно проверить для одночлена f от букв {xi|1 ≤ i ≤ n} степени r.

Поскольку приr= 1формула очевидна, предположим, чтоf — лиев одночлен степени r >1. Тогда можем записатьf = [f1, f2],f1, f2 — одночлены степени, меньшей чем f. Теперь формула следует из предположения индукции, опре- деления действия U(Mn/Mn)наMn и непосредственно проверяемого (в U Mn) равенства∂i[f1, f2] = (∂if1)f2−(∂if2)f1.

Теорема 1. Пусть Mn — свободная n-порожденная метабелева алгебра Ли над полем K. Тогда никакиеm < nэлементов этой алгебры не определяют однозначно ее эндоморфизмы, действующие тождественно по модулю комму- танта.

Доказательство. Пусть g1, . . . , gm — произвольные элементы алгебры Mn. Очевидно, существует нетривиальное решение λ1, . . . , λn системы линей-

ных уравнений X

1≤i≤n

λiigj = 0 (1≤j≤m).

Пусть06=c∈Mn. Эндоморфизмϕ, определенный правилом xi →xi+c.λi (1≤i≤n),

является тождественным по модулю коммутанта. Вычислимgjϕ:

gjϕ=gj(x1+c.λ1, . . . , xn+c.λn) =gj(x1, . . . , xn)+ X

1≤i≤n

c.λiigj(x1, . . . , xn) =gj.

Значит,ϕтождественно действует на всехgj.

Теперь проверим, чтоϕ— не тождественный эндоморфизм. В [3] показано, как вложить Mn в свободный модуль E над U(Mn/Mn) так, чтобы действие на E продолжало действие на Mn. В частности, U(Mn/Mn)-модуль Mn без кручения. Выберем теперь число l между 1 и n так, чтобы λl 6= 0. Тогда ϕ переводитxl вxl+c.λl. Так какc6= 0,λl6= 0и Mn — модуль без кручения, то xlϕ6=xl,ϕ6= 1, что и требовалось.

Лемма 1. Пустьc∈A,λ1, . . . , λn∈U(Mn/Mn). Если X

1≤i≤n

λiic= 0,

то эндоморфизмϕ, заданный правилом

xiϕ=xi+c.λi (1≤i≤n), является автоморфизмом алгебры Ли Mn.

Доказательство. Согласно следствию из теоремы 2 работы [4] эндомор- физмϕсвободной метабелевой алгебры ЛиMn является автоморфизмом тогда и только тогда, когда его матрица Якоби J(ϕ) = (∂i(xj+c.λj))обратима. До- казательство заканчивается дословно так же, как в [2].

(4)

Теорема 2. Никакиеn−1 элементов свободной метабелевой алгебры Ли Mn при n ≥ 3 не определяют однозначно автоморфизмы, тождественные по модулю коммутанта.

Доказательство. В [3] построено вложениеγ:Mn→Eв свободный мо- дуль E= L

1≤i≤n

eiU(Mn/Mn)надU(Mn/Mn). Это вложение в наших терминах выглядит следующим образом:

Mn∋f → X

1≤i≤n

eiif ∈E.

Согласно этой же работе элемент f ∈E принадлежит образуMnγ коммутанта тогда и только тогда, когда

X

1≤i≤n

xiif = 0.

Пусть g1, . . . , gn−1 ∈ M. Рассмотрим нетривиальное решение λ1, . . . , λn ∈ U(Mn/Mn)системы линейных уравнений:

X

1≤i≤n

λiigj= 0 (1≤j≤n−1).

Система X

1≤i≤n

λizi = 0, X

1≤i≤n

xizi= 0

двух линейных уравнений над U(Mn/Mn)с неизвестнымиz1, . . . , zn имеет при n≥3нетривиальное решение. Из второго уравнения этой системы ввиду ска- занного выше следует, что найдетсяc∈Mn такой, что∂ic=zi, а из первого по лемме 1 — что эндоморфизмϕ:Mn →Mn, определенный правилом

xiϕ=xi+c.λi,

является автоморфизмом. Этот автоморфизм не тождественный, поскольку не всеλi нулевые, но на всеgj он действует тождественно. Теорема доказана.

Теорема 3. Пусть m≥n. Элементы g1, . . . , gm ∈M однозначно опреде- ляют эндоморфизмы алгебры Ли Mn тогда и только тогда, когда подалгебра, порожденная этими элементами, содержит подалгебру, изоморфнуюMn.

Доказательство. Без ограничения общности можно считать, что найдет- ся такое числоk∈ {1, . . . , n}, для которого

gi=xi+ci (1≤i≤k), gi=ci (k+ 1≤i≤m).

Здесьc1, . . . , cm∈Mn. Очевидно, чтоg1, . . . , gkпорождают свободно метабелеву подалгебру вMn.

Предположим сначала, чтоk < n.

Пустьa, b— различные элементы из коммутанта. Эндоморфизмϕопреде- лим правилом

x1ϕ=a, xiϕ=b (i= 1, . . . , n), а эндоморфизмψ—

x1ψ=a, xiψ=b(i= 1, . . . , n−1), xnψ=a.

(5)

1460 И. В. Чирков, М. А. Шевелин

Заметим, что giϕ = giψ (i = 1, . . . , k), а на элементах gk+1, . . . , gm оба эндо- морфизма действуют нулевым образом. Следовательно, элементы g1, . . . , gmне определяют однозначно эндоморфизмы алгебры Mn.

Допустим, что k≥n. Нам нужно доказать, что если эндоморфизмыϕиψ совпадают на элементахg1, . . . , gm, тоϕ=ψ.Из того, чтоgiϕ=giψ(1≤i≤k), легко выводится, что значения xiϕ и xiψ сравнимы по модулю коммутанта.

Пусть

xiϕ=li+ai, xiψ=li+bi (1≤i≤n).

Здесьai, bi∈Mn, аli — линейные комбинации порождающих. Вычислимgiϕи giψ:

giϕ=gi(l1+a1, . . . , ln+an)

=gi(l1, . . . , ln) + X

1≤j≤n

aj.∂jgi=gi(l1, . . . , ln) + X

1≤i≤n

aj.(δij+∂jci).

Аналогично

giψ=gi(l1, . . . , ln) + X

1≤i≤n

bj.(δij+∂jci).

Здесьδij — символ Кронекера.

Элементыai−bi∈Mn удовлетворяют системе однородных линейных урав- нений с коэффициентами вU(Mn/Mn):

X

1≤j≤n

ziij+∂jci) = 0 (1≤i≤n).

Гомоморфизм ассоциативно-коммутативных алгебр ε : U(Mn/Mn) → K, определенный правилом xiε = 0, продолжается до гомоморфизма матричных алгебрε:M(n, U(Mn/Mn))→M(n, K), перестановочного с отображениемdet.

Рассмотрим Mn как U(Mn/Mn)-подмодуль в E = L

1≤i≤n

eiU(Mn/Mn). Не- трудно понять, что этот подмодуль порожден множествомei.xj−ej.xi. Поэто- му для всехi справедливо включение∂jci =(i-я координата соответствующего вектора из E)∈ kerε. Это означает, что определитель предыдущей системы сравним с 1 по модулю kerε, т. е. эта система имеет только нулевое решение.

Поэтомуai=bi при всехi,ϕ=ψ. Теорема доказана.

Авторы признательны Е. И. Тимошенко за полезное замечание.

ЛИТЕРАТУРА

1. Коуровская тетрадь. Нерешенные вопросы теории групп. 13-е изд. Новосибирск: Изд-во НИИ математико-информационных основ обучения НГУ, 1995.

2. Тимошенко Е. И.Об определяемости эндоморфизмов свободной группы многообразия AMконечным множеством значений // Мат. заметки. 1997. Т. 62, № 6. С. 916–920.

3. Artamonov V. A.The categories of free metabelian groups and Lie algebras // Comment.

Math. Univ. Carolin.. 1977. V. 18, N 1. P. 143–159.

4. Умирбаев У. У.Частные производные и эндоморфизмы некоторых относительно свобод- ных алгебр Ли // Сиб. мат. журн.. 1993. Т. 34, № 6. С. 179–188.

Статья поступила 21 сентября 1999 г.

г. Омск

chirkov@math.omsu.omskreg.ru; shevelin@math.omsu.omskreg.ru

Referências

Documentos relacionados